[go: up one dir, main page]

WO1983004281A1 - Moteur thermique - Google Patents

Moteur thermique Download PDF

Info

Publication number
WO1983004281A1
WO1983004281A1 PCT/DE1983/000097 DE8300097W WO8304281A1 WO 1983004281 A1 WO1983004281 A1 WO 1983004281A1 DE 8300097 W DE8300097 W DE 8300097W WO 8304281 A1 WO8304281 A1 WO 8304281A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
pressure
cylinder
machine according
working machine
working
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/DE1983/000097
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Franz X. Eder
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of WO1983004281A1 publication Critical patent/WO1983004281A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G1/00—Hot gas positive-displacement engine plants
    • F02G1/04—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
    • F02G1/043—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B35/00—Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G2243/00—Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes
    • F02G2243/02—Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes having pistons and displacers in the same cylinder
    • F02G2243/04—Crank-connecting-rod drives
    • F02G2243/08—External regenerators, e.g. "Rankine Napier" engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G2270/00—Constructional features
    • F02G2270/50—Crosshead guiding pistons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G2280/00—Output delivery

Definitions

  • the invention relates to a working machine with a pressure cylinder and a gaseous or vaporous working medium, which emits mechanical power by external supply of heat at a higher temperature and removal of heat energy at a lower temperature.
  • These types of heat engines have long been known as steam engines. Closed-circuit gas turbines and as Stirling engines.
  • a disadvantage of the examples mentioned is the complicated structure and, in the case of the steam engine, the relatively poor efficiency.
  • the invention is based on the object of creating a thermal working machine which is of simple construction and construction, works with a higher degree of efficiency and has a long service life.
  • the invention solves this problem in that the pressure cylinder is divided into two working spaces by a periodically reciprocating displacement piston which are connected to one another via a thermal regenerator, that pressure cylinder and thermal regenerator with a vaporous or gaseous one Arbe smedium are filled relatively high pressure, that one of the work rooms brought to a higher temperature by supplying heat, the other is kept at a lower temperature by cooling, that at least one work room is connected to two pressure vessels via two oppositely effective check valves and that the pressure vessels are connected to different pressures of the gaseous or vaporous working medium via an expansion machine.
  • the working machine according to the invention has the advantage that it is relatively simple in design, that the displacement piston only has to push the working medium back and forth over the parallel thermal regenerator, for which purpose a simple and long-lasting sealing of the piston guide and a low level Drive power is sufficient. Because of the high applicable temperatures in the "hot" work area of e.g. 600 to 800 ° C and the ambient temperature in the
  • thermodynamic efficiency can be achieved.
  • Fig.l is a schematic representation to explain the principle of the invention.
  • 2 shows a schematic view of the entire work machine according to the invention and
  • the pressure cylinder 1 which is filled with a gaseous or vaporous working medium, from 10 to 100 bar pressure, has a displacement piston 2 which, via the piston rod 4, which is pressure-tightly guided through the cylinder base 3, by means of a crank mechanism 5 is periodically moved between the top and bottom dead center.
  • the two ßrängerkolben by the 6 sealed at the end of colds with the 0-ring Ve 'divided Ar- be ⁇ tsschreib 7 and 8 are connected to each other via the thermal regenerator 9; the same pressure of the working medium therefore prevails in them.
  • the displacement piston 2 moves upward, the working gas is pushed through the heat exchanger 10, the thermal regenerator 9 and the cooler 11 from the upper working space 8 into the lower 7; does the Kol ⁇ des Me-
  • the heat quantity Q 2 at the higher temperature T 2 is fed to this closed process via the heat exchanger 10 and the heat quantity Q Q at the lower temperature T is taken from the cooler 11.
  • the thermal regenerator 9 arises da ⁇ forth in the steady state, the temperature gradient T ⁇ T a, wo ⁇ by the working medium in the working chambers 7 and 8 likewise if the temp erature r To t.T2 c assumes. Since the total mass of the working medium is independent of the position of the displacement piston and remains constant, the pressure energy of the working medium and thus the gas pressure periodically with the piston position: apart from the gas portion in the heat exchangers 10, 11 and in the thermal regenerator 9, the working medium is at the temperature T and becomes the pressure in the top dead center of the displacement piston
  • the lower working chamber 7 is connected via the check valves 12, 13 with the opposite passage direction to two gas pressure containers 14, 15, in which the pressure of the working medium is p 'or p ".
  • the displacement piston 2 is located near the bottom dead center , a high pressure p 'arises in the working cylinder, which keeps the check valve 12 open until the pressure container 14 is inflated to this pressure.
  • Working cylinder 1 with displacement piston 2 and thermal regenerator 9 represent a compressor operated by external heat supply, which does not contaminate the working medium with lubricant and ideally moves the only movable machine part back and forth in the working cylinder 1 without force.
  • the difference between the supplied and removed heat output (Q 'Q r "* ⁇ is the mechanical power calculated by Eq. (4).
  • the piston and the flow machine can be used as expansion machines as long as they are suitable for relatively large pressures of the working medium.
  • Rotary piston machines according to Wanke! can also be used and offer the advantage of a quiet work process.
  • the Working cylinder 17 made of a high-temperature resistant metal alloy is closed off by the hemispherical cylinder head 18 made of the same material and is attached to the cooler 20 with its flange 19 and sealed by the O-ring 21.
  • the cooler 20 consists of the annular housing through which water flows, with axially arranged tubes 22 through which the working medium flows. Its finely machined inner surface 23 also represents the running surface for the sliding bushing 24 of the displacer piston 25, which is provided with labyrinth grooves for dynamic sealing .
  • the cylinder head 18 is of a hemispherical slide. surround phrag a or radiation burner 26, which consists of the ceramic perforated plate 27 containing zirconium oxide, for example. 'The supplied through the burner 28 gas mixture Luf comparable burns in many small non-luminous flame and brings the perforated plate 27 to glow.
  • the outer surface of the metallic cylinder head 18 is enlarged by welded-on webs, cones 29 and the like in order to enlarge the exchange surface for the heat transfer by radiation and convection.
  • the warm exhaust gases are returned in the sheet metal jacket 30 outside the burner 26 and used to preheat the combustion air.
  • the thermal regenerator 34 consists of an annular container made of heat-insulating ceramic or glass-like material, the inner wall 35 of which at the same time represents the working cylinder in which the displacement piston 25 made of the same material slides back and forth.
  • the .Auter ⁇ wall 36 of the regenerator 34 consists of the same ceramic material and at the same time forms the thermal insulation layer to the outer jacket 17.
  • the storage mass of the regenerator 34 are balls of the same diameter (0.5 to 2 mm) made of ceramic or annular, axial inserts interspersed with thin holes. For any surface To prevent abrasion of the ball bed, the beads are immersed in a glaze solution before filling and heated in the filled regenerator to such an extent that they bake together and with the container walls 35, 36.
  • the piston rod 37 is pressure-tight through the bottom 38 of the working cylinder ' , to which the drive housing 39 is flanged.
  • electromagnetic or electrodynamic methods are considered for driving the displacement piston; but pneumatic or hydraulic pistons with reversed hydraulic fluid supply can also be used with advantage.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
  • Compressor (AREA)

Description

ARBEITSMASCHINE
Die Erfindung bezieht sich auf eine Arbeitsmaschine mit ei¬ nem Druckzylinder und einem gas-oder dampfförmigen Arbeits¬ medium, welche durch äußere Zufuhr von Wärme bei höherer Temperatur und Abfuhr von Wärmeenergie bei tieferer Tempe¬ ratur mechanische Leistung abgibt. Diese Art von Wärmekraft¬ maschinen sind seit langem bekannt als Dampfkraftmaschinen,. Gasturbinen mit geschlossenem Kreislauf und als Stirling- Motoren. Nachteilig ist bei den genannten Beispielen der komplizierte Aufbau und bei der Dampfmaschine der verhält¬ nismäßig schlechte Wirkungsgrad. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine thermische Arbeitsmaschine zu schaf¬ fen, die einfach konstruiert und aufgebaut ist, mit einem höheren Wirkungsgrad arbeitet und eine lange Lebensdauer auf- weist.
Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß der Druck¬ zylinder durch einen periodisch hin- und herbewegten Ver¬ drängerkolben in zwei Arbeitsräume abgeteilt wird, die über einen thermischen Regenerator miteinander verbunden sind, daß Druckzyl.inder und thermischer Regenerator mit einem dampf-oder gasförmigen Arbe smedium relativ hohen Druckes gefüllt sind, daß einer der Arbeitsräume durch Wärmezufuhr auf eine höhere Temperatur gebracht, der andere durch Küh¬ lung auf eine niedrigere Temperatur gehalten wird, daß we- nigstens ein Arbeitsraum über zwei entgegengesetzt wirksa¬ me Rückschlagventile mit zwei Druckbehältern verbunden ist und daß die Druckbehälter mit unterschiedl chen Drücken des gas- oder dampfförmigen Arbeitsmediums über eine Expansions¬ maschine verbunden sind. Die Arbeitsmaschine nach der Erfindung bietet den Vorteil, daß sie verhältnismäßig einfach konzipiert ist, daß der Ver¬ drängerkolben lediglich das Arbeitsmedium über den parallel- liegenden thermischen Regenerator hin- und herschieben muß, wofür eine einfache und langlebige Abdichtung der Kolben- führung und eine geringe Antriebsleistung ausreicht. Wegen der hohen anwendbaren Temperaturen im "heissen" Arbeits¬ raum von z.B.600 bis 800°C und von Umgebungstemperatur im
O PI - ά -
kalten Arbeitsraum ist ein hoher thermodynamischer Wirkungs¬ grad erzielbar.
Weitere Ausgestaltungen und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeich- nung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig.l eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Prinzips der Erfindung; Fig.2 eine schematische Ansicht der gesamten Arbeits- maschine nach der Erfindung und
Fig.3 einen Vertikalschnitt der Arbeitsmaschine nach der Erfindung. In Fig.l besitzt der Druckzylinder 1, der mit einem gas- oder dampfförmigen Arbeitsmedium vor, 10 bis 100 bar Druck ge- f llt ist, einen Verdrängerkolben 2, der über die druckdicht durch den Zylinderboden 3 geführte Kolbenstange 4 durch ei¬ nen Kurbeltrieb 5 periodisch zwischen dem oberen und unteren Totpunkt bewegt wird. Die beiden durch den am kälten Ende mit dem 0-Ring 6 abgedichteten Ve'ßrängerkolben abgeteilten Ar- beϊtsräume 7 und 8 sind über den thermischen Regenerator 9 miteinander verbunden; in ihnen herrschrt daher derselbe Druck des Arbeitsmediums. Bei de r Aufwärtsbewegung des Verdränger¬ kolbens 2 wird das Arbeitsgas durch den Wärmetauscher 10,den thermischen Regnerator 9 und den Kühler 11 vom oberen Ar- beitsraum 8 in den unteren 7 geschoben; bewegt sich der Kol¬ des Me-
Figure imgf000004_0001
Diesem geschlossenen Prozeß wird über den Wärmetauscher 10 die Wärmemenge Q2 bei der höheren Temperatur T2 zugeführt und im Kühler 11 die Wärmemenge QQ bei der niedrigeren Tempera¬ tur T entnommen. Im thermischen Regenerator 9 stellt sich da¬ her im Beharrungszustand das Temperaturgefälle T~-T ein, wo¬ durch das Arbeitsmedium in den-Arbeitsräumen 7 und 8 eben¬ falls die Tempreratur To bzw.T2c annimmt. Da die Gesamtmasse des Arbeitsmediums unabhängig von der Stellung des Verdrän¬ gerkolbens ist und konstant bleibt, ändert sich nach dem I.Hauptsatz der Thermodynamik die Druckenergie des Arbeits- ediums und damit der Gasdruck periodisch mit der Kolbenstel¬ lung: im oberen Totpunkt des Verdrängerkolbens befindet sich - abgesehen vom Gasanteil in den Wärmetauschern 10, 11 und im thermischen Regenearator 9 - das Arbeitsmedium auf der Tempe¬ ratur T und wird der Druck
P.,n- ■ * T„/ϊ (1) herrschen, wenn V das vom Kolben 2 verdrängte Volumen und R die Gaskonstante ist. Analog stellt sich für den unteren Tot¬ punkt des Verdrängerkolbens der Druck
Pmax= m R T2/V (2) ein. Der Druck des Arbeitsmediums ändert sich periodisch wäh¬ rend einer Umdrehung des Kurbelantriebs 5 zwischen den Werten p• mmi.n und ^max* das Druckverhältnis wird aus der Beziehung
Figure imgf000005_0001
erhalten und Hegt in der Praxis zwischen 2 und 3. Abgesehen von den Strömungsverlusten des Arbeitsmediums im thermischen Rgenerator 9 und in den Wärmetauschern 10, 11, sowie den Kol- benrεibungsverlusten ist für das Hin- und Herschieben des Arbeitsmediums keine mechanische Arbeit aufzuwenden.
In Fig.2 wird das Verfahren angegeben, wie die periodi¬ sche Druckschwankung für die Erzeugung mechanischer Arbeit nutzbar gemacht werden kann. Der untere Arbeitsraum 7 ist über die Rückschlagventile 12, 13 mit entgegengesetzter Durch- laßrichtung mit zwei Gasdruckbehältern 14, 15 verbunden, in denen der Druck des Arbeitsmediums p' bzw.p" beträgt. In der an die Gasdruckbehälter angeschlossenen Expansionsmaschine 16 wird das Druckgefälle (p'-p") in Arbeit umgewandelt und die mechanische Leistung P = (p'-p")V (4) erzeugt, wenn V das pro Sekunde durchgesetzte Volumen des Arbeitsmediums bedeutet. Befindet sich der Verdrängerkolben 2 in der Nähe des unteren Totpunkts, entsteht im Arbeitszy¬ linder ein hoher Druck p', der das Rückschlagventil 12 so lange offenhält, bis der Druckbehälter 14 auf diesen Druck aufgepumpt ist. Am oberen Totpunkt von 2 wird der Tiefst¬ wert p" des Systems erreicht und eine bestimmt Gasmenge über das geöffnete Rückschlagventil 13 aus dem Druckbehälter 15 r - - in den Arbeitszylinder 1 bis zum Druckausgleich strömen. Abhängig vom Volumendurchsatz der Expansionsmaschine 16 stellt sich das Druckgefälle (p'-p") selbsttätig ein; sein Grenzwert nach Gl.(3) wird für V=0, d.h.im Stillstand der Expansionsmaschine erreicht.
Arbeitszylinder 1 mit Verdrängerkolben 2 und thermischer Regenerator 9 stellen einen durch äußere Wärmezufuhr betrie¬ benen Kompressor dar, der das Arbeitsmedium durch Schmier¬ mittel nicht verunreinigt und dessen einziger beweglicher Maschinenteil im Idealfall kraftfrei im Arbeitszylinder 1 hin- und hergleitet. Nach dem I.Hauptsatz der Thermodynamik verwandelt sich theoretisch die Differenz von zu-und abge¬ führter Wärmeleistung (Q 'Qr "*π die durch Gl.(4) berechne¬ te mechanische Leistung. Als Expansionsmaschine können Kolben- und Strömungsma¬ schinen verwendet werden, sofern sie für relativ große Drük- ke des Arbeitsmediums geeignet sind. Auch Kreiskolbenmaschi- nen nach Wanke! lassen sich anwenden und bieten den Vorteil eines ruhigen Arbeitsablaufs. Probleme werden mit reinen Ga- sen , wie z.B.Helium als Arbeitsmedium zu erwarten sein, da diese e-ine Expansionsmaschine für Trockenlauf erfordern und die Gasabdichtung bei hohen Drücken schwierig ist. Diese Schwierigkeiten lassen sich überwinden, wenn als Arbeitsme¬ dium ein kondensierbares Gas angewandt und !der Arbeitsdruck so hoch gewählt wird, daß es ;in der Expansionsmaschine, dem kältesten Teil der Gesamtanlage, kondensiert und als Schmier- und Dichtmittel fungiert.
'Das in Fig. schematisch dargestellte Prinzip der Erfin- auch düng läßt sich^auf Prozesse anwenden, in denen das obere Ar- beitsvolumen 8 auf sehr tiefe Temperaturen gebracht wird, während das untere Arbeitsvolumen 7 auf Umgebungstemperatur gehalten wird. In diesem Fall kann der Wärmetauscher 10 z.
B. in ein Bad von siedendem flüssigem Stickstoff gebracht werden, dessen Temperatur etwa 80 K beträgt. Nach Gl.(3) wird für diesen Anwendungsfall das Druckverhäl n s etwa
(300/80) = 3,7.
In Fig.3 ist ein konstrukti es Ausführungsbeispiel dargestellt, wobei lediglich auf den im Schnitt gezeigten Arbeitszylinder eingegangen wird. Der Arbeitszylinder 17 aus einer hochtemperaturbeständigen Me¬ tallegierung ist durch den halbkugelförmigen Zylinderkopf 18 aus dem gleichen Material abgeschlossen und ist mit sei¬ nem Flansch 19 am Kühler 20 befestigt und durch den O-Ring 21 abgedichtet. Der Kühler 20 besteht aus dem von Wasser durchströmten ringförmigen Gehäuse mit axial angeordneten, vom Arbeitsmedium durchflossenen Röhrchen 22. Seine feinbe¬ arbeitete Innenfläche 23 stellt gleichzeitig die Laufflä¬ che für die Gleitbuchse 24 des Verdrängerkolbens 25 dar, die mit Labyrinthnuten zur dynamischen Abdichtung versehen ist.
Der Zylinderkopf 18 wird von einem halbkugelförmigen Dia- . phrag a- oder Strahlungsbrenner 26 umgeben, der aus der z.B. Zirkonoxid enthaltenden keramischen Lochplatte 27 besteht. ' Das durch die Brennerdüse 28 zugeführte Gas-Luf -Gemisch ver- brennt in vielen kleinen nichtleuchtenden Flämmchen und bringt die Lochplatte 27 zum Glühen. Die Außenfläche des me¬ tallischen Zylinderkopfes 18 wird durch aufgeschweißte Ste¬ ge, Kegel 29 u.ä.vergrößert, um die Austauschfläche für die Wärmeübertragung durch Strählung und Konvektion zu vergrö- ßern. Die warmen Abgase werden im Blechmantel 30 außerhalb des Brenners 26 zurückgeführt und zum Vorwärmen der Verbren¬ nungsluft genutzt.
Auf der Innenseite des Zyl nderkopfes 18 sind metallische Stege oder Rippen 31 aufgeschweißt oder durchgenietet und wird das Arbeitsmedium durch die halbkugelförmige Leitflä¬ che 32 aus keramischem Material gezwungen, den Weg vom obe¬ ren Arbeitsraum 33 zum thermischen Regenerator 34 di-'Cht an der Innenfläche des Zylinderkopfes 18 zu nehmen.
Der thermische Regenerator 34 besteht aus einem Ringbehäl- ter aus wärmeisolierendem keramischen oder glasartigem Ma¬ terial, dessen Innenwand 35 gleichzeitig dorn Arbeitszylin¬ der darstellt, in dem der aus dem selben Werkstoff herge¬ stellte Verdrängerkolben 25 hin- und hergleitet. Die .Außen¬ wandung 36 des Regenerators 34 besteht aus dem gleichen ke- ramischen Material und bildet gleichzeitig die thermische Isolationsschicht zum Außenmantel 17. Als Speichermasse des Regenerators 34 werden Kügelchen gleichen Durchmessers (0,5 bis 2 mm) aus Keramik oder ringförmige, axial von dünnen Boh¬ rungen durchsetzte Einsätze verwendet. Um etwaigen Oberflä- chenabrieb der Kugelschüttung zu verhindern, werden die Kügelchen vor dem Einfüllen in eine Glasurlösung getaucht und im gefüllten Regenerator so hoch erhitzt, daß sie un¬ tereinander und mit den Behälterwänden 35, 36 verbacken. Für den periodischen Antrieb des Verdrängerkolbens 25 wird der technisch Versierte verschiedene Lösungen bereit¬ halten; in jedem Fall wird die Kolbenstange 37 druckdicht durch den Boden 38 des Arbeitszyl nders geführt', an den das Antriebsgehäuse 39 angeflanscht ist. Für den Antrieb des Verdrängerkolbens kommen außer mechanischen Getrieben elektromagnetische oder elektrodynamische Methoden in Be¬ tracht; aber auch pneumatische oder hydraulische Kolben mit umgesteuertem Druckflüssigkeitszulauf lassen sich mit Vorteil anwenden.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
Arbeitsmaschine mit einem Druckzylinder, welche durch äußere Zufuhr von Wärme bei höherer Temperatur und Ab¬ fuhr von Wärmeenergie bei tieferer Temperatur mechani¬ sche Leistung abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckzylinder (1) durch einen periodisch hin- und her¬ bewegten Verdrängerkolben (2) in zwei Arbeitsräume (7, 8) abgeteilt wird, die über einen thermischen Regenera¬ tor (9) miteinander verbunden sind, daß Druckzylinder (1) und Regenerator (9) mit einem gas- oder dampfför¬ migen Arbeitsmedium relativ hohen Druckes gefüllt sind, daß einer der Arbeitsräume (8) durch Wärmezufuhr auf ei¬ ne höhere Temperatur gebracht, der andere (7) durch Küh¬ lung auf eine niedrigere Temperatur gehalten wird, daß wenigstens ein Arbeitsraum (8) über zwei entgegengesetzt wirkende Rückschlagventile (12, 13) mit zwei Druckbe¬ hältern (14, 15) verbunden ist und daß die Druckbehäl _ ter (14, 15) mit unterschiedlichen Drücken über die Ex¬ pansionsmaschine (16) verbunden sind.
2. Arbe tsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- net, daß der Verdrängerkolben (2) über eine druckdicht durch den Boden (3) des Druckzylinders (1) geführte Kolbenstange (4) mittels eines mechanischen, pneumati¬ schen, hydraulischen oder elektromagnetischen Antriebs (5) hin- und herbewegt wird.
3. Arbeitsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich¬ net, daß der Druckzylinder (1) aus einem relativ dünn¬ wandigen, hochtemperaturbeständigen Stahlrohr (17) und einem dickwandigen Innenzyl inder(35) sowie einem Zylin¬ derabschluß (32) aus schlecht wärmeleitendem Material bes teht .
4. Arbeitsmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich¬ net, daß der Innenzylinder (35) als doppelwandiger Ringbehälter (35, 36) ausgebildet ist, dessen Innen¬ raum den thermischen Regenerator (34) in Form einer dichten Schüttung von kompakten oder hohlen Kügelchen gleichen Durchmessers aus schlecht wärmeleitendem Ma¬ terial aufnimmt.
5. Arbeitsmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich¬ net, daß der doppelwandige Ringbehälter (35, 36) und die Kugelfüllung (34) aus keramischem oder glasartigem Material besteht, vor dem Einfüllen mit Glasurflüssig¬ keit überzogen und anschließend gemeinsam bei Glasier¬ temperatur gebrannt sind.
6. Arbeitsmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich- net, daß die Innenwand des Druckzylinders (17) mit über- einandergeschichteten, ringförmigen Einsätzen aus ke¬ ramischem Material mit regelmäßig verteilten axialen Bohrungen ausgekleidet ist, welche gegeneinander abge¬ dichtet sind.
7. Arbeitsmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß der obere Abschluß des Druckzylinders (17) als halbkugelförmiger Zylinderkopf (18) ausgebil¬ det ist, der von einem diesen konzentrisch umfassenden Diaphragma- oder Strahlungsbrenner (26) beheizt wird, dessen Keramikoberfläche (27) durch viele nichtleuch¬ tende Fläm chen mit hoher Temperatur erhitzt wird.
8. Arbeitsmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß der halbkugelförmige Zylinderkopf (18) auf der Innen- und Außenseite mit dünnen zylindrischen Ansätzen (29, 31) oder dünnwandigen Rippen aus einem hochtemperaturbeständigen metallischen Werkstoff ver¬ sehen ist und die aus Keramik bestehende Auskleidung (32) mit dem Zylinderkopf ein hohl kugelför iges Volumen ein¬ sch ießt.
9. Arbeitsmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß einer der Druckbehälter (14, 15) vom hermetisch abgedichteten Kurbel- oder Antriebsgehäuse gebildet ist.
10. Arbeitsmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß der Verdrängerkolben (25) hohl ausge¬ bildet ist und aus keramischem oder glasartigem Material besteht.
PCT/DE1983/000097 1982-05-27 1983-05-27 Moteur thermique Ceased WO1983004281A1 (fr)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19823220071 DE3220071A1 (de) 1982-05-27 1982-05-27 Durch waermezufuhr direkt betriebener gasverdichter
DEP3220071.4 1982-05-27
DE19833314705 DE3314705C2 (de) 1982-05-27 1983-04-22 Durch Wärmezufuhr direkt betriebener Gasverdichter
EP84112662A EP0178348B1 (de) 1982-05-27 1984-10-19 Durch Wärmezufuhr direkt betriebener Gasverdichter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO1983004281A1 true WO1983004281A1 (fr) 1983-12-08

Family

ID=27190124

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE1983/000097 Ceased WO1983004281A1 (fr) 1982-05-27 1983-05-27 Moteur thermique

Country Status (4)

Country Link
EP (2) EP0110905A1 (de)
AU (1) AU1553583A (de)
DE (2) DE3220071A1 (de)
WO (1) WO1983004281A1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0202034B1 (de) * 1985-04-15 1990-07-18 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Stirling-Motor
US7000389B2 (en) 2002-03-27 2006-02-21 Richard Laurance Lewellin Engine for converting thermal energy to stored energy
CN120444769A (zh) * 2025-07-09 2025-08-08 兰州理工大学 一种微型膜片式斯特林制冷系统

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3220071A1 (de) * 1982-05-27 1983-12-01 Franz X. Prof. Dr.-Ing. 8000 München Eder Durch waermezufuhr direkt betriebener gasverdichter
DE68906381T2 (de) * 1989-06-16 1993-09-09 George Sidaway Waermemotor.
DE19934844A1 (de) * 1999-07-24 2001-02-01 Bosch Gmbh Robert Arbeitsmaschine
AU2003215418B2 (en) * 2002-03-27 2010-01-28 Richard Laurance Lewellin Engine for converting thermal energy to stored energy
DE102006027103B3 (de) * 2006-06-12 2007-10-18 Maiß, Martin Verfahren zur Steuerung/Regelung von Stirlingmaschinen mit rotierenden Verdrängern
CN101302945B (zh) * 2008-07-10 2011-04-27 张中和 通过流体温差产生能量的设备

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3678686A (en) * 1970-02-20 1972-07-25 Atomic Energy Commission Modified stirling cycle engine-compressor having a freely reciprocable displacer piston
DE2519869A1 (de) * 1975-05-03 1976-11-11 Erich Tausend Heissgasmotor
FR2391365A1 (fr) * 1977-05-16 1978-12-15 Philips Nv Moteur a gaz chaud
EP0010403A1 (de) * 1978-10-12 1980-04-30 National Aeronautics And Space Administration Regenerative hydraulische Freikolbenmaschine

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE66427C (de) * R. MANNESMANN in Berlin N.W., Pariser Platz 6 Verfahren und Einrichtung zur Erzeugung hochgespannter Gase durch Wärme
DE259159C (de) *
DE45895C (de) * M. HONIGMANN in Grevenberg Vorrichtung zur Herstellung geprefster Gase
GB135141A (de) * 1900-01-01
FR551314A (fr) * 1922-05-12 1923-04-03 Compresseur à diaphragme
DE475837C (de) * 1925-12-25 1929-05-02 Josef Machtolf Durch Druckfluessigkeit angetriebener Kompressor
US2157229A (en) * 1935-07-17 1939-05-09 Research Corp Apparatus for compressing gases
US3248870A (en) * 1960-07-29 1966-05-03 Morgenroth Henri Stirling cycle engine divided into a pressure generating unit and energy converting unit
FR1585968A (de) * 1968-08-16 1970-02-06
DE1961457A1 (de) * 1969-12-08 1971-06-24 Muenzinger Friedrich Zweistoff-Waermekraftmaschine mit geschlossenen Kreislaeufen
US3698182A (en) * 1970-09-16 1972-10-17 Knoeoes Stellan Method and device for hot gas engine or gas refrigeration machine
US3733837A (en) * 1970-11-18 1973-05-22 British Oxygen Co Ltd Thermodynamic reciprocating machine
DE2317038A1 (de) * 1973-04-05 1974-10-17 Heinrich Dipl Ing Doelz Magnetanordnung fuer einen elektrodynamischen schwingverdichter
DE2421398C2 (de) * 1974-05-03 1983-11-24 Audi Nsu Auto Union Ag, 7107 Neckarsulm Wärmekraftmaschine für den Antrieb eines Kraftfahrzeuges
ZA753251B (en) * 1974-06-07 1976-04-28 Research Corp Power piston actuated displacer piston driving means for free-piston stirling cycle type engine
DE2432958A1 (de) * 1974-07-09 1976-01-29 Foerenade Fabriksverken Heissgasmotor
US4019335A (en) * 1976-01-12 1977-04-26 The Garrett Corporation Hydraulically actuated split stirling cycle refrigerator
DE2736472C3 (de) * 1977-08-12 1980-10-02 Arnulf Dipl.-Ing. Keller Hubkolbenmaschine, insbesondere Heißgasmaschine oder Verdichter
DE2842181A1 (de) * 1978-09-28 1980-04-10 Edalat Pour Morteza Ing Grad Mit sonnenenergie betriebene pumpanlage
DE2945973A1 (de) * 1979-11-14 1981-05-21 Schneider, Christian, Dipl.-Ing., 8650 Kulmbach Vorrichtung zur waermewandlung
DE3122144A1 (de) * 1981-06-04 1983-03-03 Rolf 4330 Mülheim Kresel Ein- oder zweistufiger kaeltemittelverdichter mit dampfantrieb und zwischengeschalteter antriebsfluessigkeit
DE3230585A1 (de) * 1981-08-19 1983-03-03 British Aerospace Plc, London Stirlingmaschine
GB2104155A (en) * 1981-08-19 1983-03-02 British Aerospace Stirling cycle machines
DE3220071A1 (de) * 1982-05-27 1983-12-01 Franz X. Prof. Dr.-Ing. 8000 München Eder Durch waermezufuhr direkt betriebener gasverdichter
DE3227643A1 (de) * 1982-07-23 1984-01-26 Franz X. Prof. Dr.-Ing. 8000 München Eder Hausenergiesystem
DE3229108A1 (de) * 1982-08-04 1984-02-09 Franz X. Prof. Dr.-Ing. 8000 München Eder Thermisches antriebsystem fuer kraftfahrzeuge
DE3246633A1 (de) * 1982-12-16 1984-06-20 Franz X. Prof. Dr.-Ing. 8000 München Eder Waermekraftmaschine
US4455825A (en) * 1983-03-01 1984-06-26 Pinto Adolf P Maximized thermal efficiency hot gas engine

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3678686A (en) * 1970-02-20 1972-07-25 Atomic Energy Commission Modified stirling cycle engine-compressor having a freely reciprocable displacer piston
DE2519869A1 (de) * 1975-05-03 1976-11-11 Erich Tausend Heissgasmotor
FR2391365A1 (fr) * 1977-05-16 1978-12-15 Philips Nv Moteur a gaz chaud
EP0010403A1 (de) * 1978-10-12 1980-04-30 National Aeronautics And Space Administration Regenerative hydraulische Freikolbenmaschine

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Diesel Engineering, Vol. 3, No. 795, Winter 1977, MAIDSTONE S. HOLGERSSTON: "Prospects of Ceramics in Stirling Engines", pages 213-219, see page 218, left-hand column, paragraph 2 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0202034B1 (de) * 1985-04-15 1990-07-18 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Stirling-Motor
US7000389B2 (en) 2002-03-27 2006-02-21 Richard Laurance Lewellin Engine for converting thermal energy to stored energy
CN120444769A (zh) * 2025-07-09 2025-08-08 兰州理工大学 一种微型膜片式斯特林制冷系统

Also Published As

Publication number Publication date
EP0110905A1 (de) 1984-06-20
EP0178348B1 (de) 1989-09-06
EP0178348A1 (de) 1986-04-23
DE3314705C2 (de) 1994-11-17
DE3314705A1 (de) 1984-10-25
DE3220071A1 (de) 1983-12-01
AU1553583A (en) 1983-12-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5641273A (en) Method and apparatus for efficiently compressing a gas
Walker Cryocoolers: Part 2: Applications
US20130233526A1 (en) Combined chamber wall and heat exchanger
CN102782275A (zh) 热力发动机
WO1983004281A1 (fr) Moteur thermique
US3949554A (en) Heat engine
US3956895A (en) Heat engine
US4722188A (en) Refractory insulation of hot end in stirling type thermal machines
CA2288632A1 (en) Device for converting thermal energy to electrical energy
US3009315A (en) Heat engines operating on the stirling or ericsson heat cycles
DE3229108A1 (de) Thermisches antriebsystem fuer kraftfahrzeuge
US1169308A (en) Hot-air engine with closed circuit.
DE4401246A1 (de) Regenerator
JPS61500272A (ja) スタ−リング・サイクルのエンジンおよびヒ−トポンプ
US4250953A (en) Piston sealing
US4389921A (en) Expansible chamber apparatus and its operation
US4488402A (en) Internal thermal exchanger engine
DE3333586A1 (de) Aussenbeheizte regenerative waerme- und arbeitsmaschine
DE4123665C2 (de)
DE102016004938A1 (de) Stirlingmotor
DE2326203C3 (de) Heißgaskolbenmaschine
DE3403481A1 (de) Thermischer kompressor
US20240271835A1 (en) Stirling engine with near isothermal working spaces
EP0665940B1 (de) Wärme- und kältemaschine
US4779420A (en) Thermal exchanger engine

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Designated state(s): AU BR DK HU JP RO SU US

AL Designated countries for regional patents

Designated state(s): AT BE CH DE FR GB LU NL SE