Eine Wärmekraftmaschine, die ganz ohne rotierende Teile und ohne Steuerelemente (Ventile oder Ähnliches) auskommt.

Sie lehnt sich an den Stirlingmotor an.

Aufbau: Ein dreigeteilter Zylinder, in dem sich drei Kolben befinden. Der mittlere Kolben ist der Arbeitskolben und ist gegen die Zylinderwand (mit Kolbenringen…) abgedichtet. Er ist fix mit den beiden Kolbenstangen verbunden. Die zwei äußeren Kolben (horizontal schraffiert) sind nicht abgedichtet und durchlässig. Im Inneren derselben befindet sich Metallwolle zur Wärmespeicherung. Die zwei äußeren Kolben sind nicht fix mit der Kolbenstange verbunden, sondern werden nur durch die Wülste an der Kolbenstange in ihrer Position verschoben, sobald die diese sich bewegt und die Wülste die jeweilige Wand der äußeren Kolben erreichen. An den beiden Extremitäten wird der Zylinder kontinuierlich gekühlt (blau), während die roten Elemente eine Heizung der entsprechenden Zylinderteile darstellen. Kühlung und Heizung können zum Beispiel durch durchfließende kalte bzw. heiße Flüssigkeit erfolgen. Die Kolbenstange wird an einer Seite des Zylinders herausgeführt und sollte gut abgedichtet sein. An der Kolbenstange kann ein linearer Generator (oder eine Kolbenpumpe) betrieben werden.

Schematische Darstellung (Entwurf des Autors CC0)

Funktion: In der gezeichneten Position deckt der linke äußere Kolben die kalte Zylinderwand ab, sodass das Arbeitsgas im Zylinder sich auf dieser Seite nicht abkühlen kann. Die linke heiße Zylinderwand ist hingegen frei, und das Arbeitsgas kann sich aufheizen. Dadurch steigt auf der linken Seite der Druck des Arbeitsgases. Der rechte äußere Kolben deckt auf der rechten Seite die heiße Zylinderwand ab, sodass das Arbeitsgas sich nicht erwärmen kann. Gleichzeitig kann sich das Arbeitsgas auf der rechten Seite abkühlen, wodurch auf dieser Seite der Druck sinkt (die beiden äußeren Kolben sind in Achsrichtung durchlässig!). Es entsteht also ein Druckunterschied zwischen linker und rechter Seite des Arbeitskolbens (senkrecht schraffiert). Der Arbeitskolben wird nach rechts geschoben. Sobald die Mitnehmerwulste der Kolbenstange die Wände der beiden äußeren Kolben erreichen, werden diese mitgenommen und in die entgegengesetzte Position verschoben. Dabei fließt Arbeitsgas durch diese Kolben und gibt Wärme an die Metallwolle im Inneren dieser Kolben ab bzw. heizt sich mit der in der Metallwolle gespeicherten Wärme auf. Jetzt gibt der rechte äußere Kolben die Heizung frei und deckt die Kühlung ab. Der linke äußere Kolben deckt hingegen jetzt die Heizung ab und gibt die Kühlung frei, sodass sich gegenüber dem Arbeitskolben entgegengesetzte Druckverhältnisse ausbilden: rechts hoher Druck und links niedriger Druck. Die Kolbenbewegung wird also abgebremst und schließlich umgekehrt. Das geschieht jeweils während des zweiten Teiles eines Kolbenhubes.

Eine Animation: https://www.dropbox.com/s/ut95zptoly2bmr8/Stirling2.mp4?dl=0

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