End Navigation End navigation Home Home Shopping Shopping Browse the Catalogue Browse the Catalog Subscribe to Newsletter Subscribe to Newsletter Media NEW Media NEW Information Information Research + Development Research + Development (*) Password required Begin Navigation (*) Password required Begin Navigation | Sorry - no English translation Sorry - no English translation Neuer Niedertemperatur-Stirling-Motor mit stapelförmigem Aufbau New low-temperature Stirling engine with a stack-up
- Thermo Stack Engine (TSE) - Thermo Stack Engine (TSE) 1. 1. Prinzip und bisherige Entwicklungen Principle and current developments Im
Jahre 1980 realisierte Prof. Ivo Kolin erstmals eine Wärmekraftmaschine
basierend auf dem Stirlingprozeß, die warmes Wasser als Wärmequelle
nutzte und so mit einer Temperaturdifferenz von unter 50° Celsius
arbeitet: In 1980, Prof. Ivo Kolin realized the first time a
heat engine based on the Stirling process, the hot water as the heat
source used and thus operates at a temperature difference of less than
50 ° Celsius:
Ein
mit Luft (Arbeitsmedium) gefülltes gegen die Umgebung abgeschlossenes
Volumen in der Form eines flachen Quaders oder Zylinders ist auf zwei
gegenüberliegenden Seiten von einer kalten und warmen Platte berandet.
A) with air (working fluid filled closed volume from the surroundings
in the form of a flat parallelepiped or cylinder is bounded on two
opposite sides of a cold and hot plate. Der Temperaturunterschied dieser Platten entspricht der Arbeitstemperaturdifferenz der Maschine. The temperature difference between these plates corresponds to the working temperature difference of the machine. Zwischen
diesen Flächen wird eine Verdrägerplatte mit geeigneter thermischer
Masse diskontinuierlich hin- und herbewegt und bringt die
eingeschlossene Luft periodisch in Kontakt mit der warmen und kalten
Wärmetauscherplatte. Between these surfaces, a Verdrägerplatte
with adequate thermal mass is intermittently moved back and forth and
bring the trapped air periodically in contact with the hot and cold
heat exchanger plate. Aus
der Erwärmung und Abkühlung resultiert eine Druckschankung des
Arbeitsgases, die auf einen angekoppelten Arbeitskolben wirkt und so in
mechanische Leistung umgewandelt wird. From the heating and
cooling results in a Druckschankung the working gas, which acts on a
coupled piston and is converted into mechanical power. Diese Maschine erbrachte bei einem Arbeitsvolumen von ca. 1,5 Litern eine mechanische Leistung von ca. 1 Watt. This machine is supplied with a working volume of about 1.5 liters of a mechanical power of about 1 watt.
Die
Weiterentwicklung zu noch kleineren Antriebstemperaturdifferenzen
erfolgte durch James R. Senft, der das alte Prinzip der pneumatischen
Verdrängersteuerung (nach O. Ringbom) wiederentdeckte und so Maschinen
realisierte, die durch Temperaturdifferenzen von ca. 1° Celsius
angetrieben werden können. The evolution to even small
temperature differences drive was made by James R. Senft, who
rediscovered the old principle of the pneumatic displacer (after O.
Ringbom), and then realized machines that can be driven by temperature
differences of about 1 ° Celsius. Die Leistung dieser Maschinen liegt jedoch bei einem Maschinenvolumen von ca. 0,1 Liter nur im Milliwatt-Bereich. The performance of these machines lies with a machine capacity of approximately 0.1 liter only in the milliwatt range. 2. 2. Anforderung Request Anforderung
an einen neuen Motor ist die Möglichkeit, Temperaturdifferenzen wie sie
zB als Schwankung der Luftaussentemperatur im Tag-Nacht-Rhythmus
auftreten, ausnutzen zu können und gleichzeitig eine mechanische
Leistung von ca. 10-100 Watt zu erreichen. Requirement for a new
engine is the possibility of temperature differences as such as
equalization of Luftaussentemperatur in the day-night rhythm occur
exploit, and can simultaneously achieve a mechanical power of about
10-100 watts.
Bei einer angenommen Arbeitstemperaturen von Adopted at a working temperature of T max = 20° C = 293 ° K T max = 20 ° C = 293 ° K und and T min = 10° C = 283 ° K T min = 10 ° C = 283 ° K ergibt sich ein maximaler Wirkungsgrad von is apparent, the maximum efficiency of η <= 1 - T min / T max = 0,034 η <= 1 - T min / T max = 0.034 Pro
Watt erzeugter mechanischer Leistung muss daher unter idealen
Bedingungen eine Wärmeleistung von mindestens 30 Watt durch die
Maschine fliessen. Produced per watt of mechanical power must
therefore be under ideal conditions, a heat output of 30 watts flowing
through the machine. In realen Maschinen wird dieser Wert sicherlich einen Faktor 2 bis 3 größer sein. In real machines, this value will certainly be a factor of 2 to 3 higher. Um
diese Wärmemenge zu übertragen, ist eine entsprechend große
Dimensionierung der Wärmetauscherflächen unabdingbar und die zentrale
Konstruktionsaufgabe. To transfer this amount of heat, is a
correspondingly large dimensions of the heat exchanger surfaces are
vital and the key design task. 3. 3. Neues patentiertes Design eines Niedertemperatur-Stirling-Motors New patented design for a low-temperature Stirling engine  Um
die gesamte erforderliche Wärmetauscherleistung bereitzustellen, ist
das gesamte Arbeitsvolumen in einzelne Zellen aufgeteilt, die jeweils
von zwei Wärmetauscherflächen berandet sind. To provide all the
required heat exchanger performance, the entire volume of work is
divided into individual cells, each of which is bounded by two heat
exchanger surfaces. Die ganze Maschine besteht aus einem Stapel von solchen abwechselnd warmen und kalten Wärmetauscherplatten. The whole machine is composed of a stack of such alternating hot and cold heat exchanger plates. Die
Wärme wird dabei über zwei getrennte Wasserkreisläufe durch die als
Hohlkammerplatten ausgelegten Wärmetauscher zu- bzw. abgeführt. The heat is here for two separate water circulation through the heat exchanger designed as hollow panels or removed. Durch
die Stapelung der Tauscherplatten kann die gesamte erforderliche
Tauscherfläche in einer kompakten Maschine untergebracht werden. By stacking the exchanger plates all the required heat exchange surface can be accommodated in a compact machine. Dazwischen
liegen die eigentlichen luftgefällten Arbeitsvolumina in denen sich die
Verdrängerplatten (durch zyklische Druckschwankung - Ringbomkopplung)
diskontinuierlich hin und her bewegen und so die Luft periodisch die
warmen bzw. kalten Tauscherplatten anströmt. In between the
actual volumes are luftgefällten work in which the Verdrängerplatten
(by cyclic pressure variations - Ringbomkopplung) out discontinuously
and forth, and so the air periodically anströmt the warm or cold
exchanger plates. Daraus resultiert ein periodisches Aufheizen bzw. Abkühlen des Arbeitsgases. This results in a periodic heating or cooling of the working gas.
Es existieren zwei getrennte Verdrängerstapel. There are two separate Verdrängerstapel. Diese Stapel verbinden jeweils mechanisch die Verdrängerplatten, die sich synchron bewegen mässen. This stacking mechanically connecting each Verdrängerplatten, masse are moving synchronously. Die beiden Plattenstapel sind getrennt an Deck- bzw. Bodenplatte gelagert, um ihre gegenläufige Bewegung zu erreichen. The two stacks of plates are separated on the deck or base plate mounted to meet their counter-motion.
Die einzelnen Zellen sind pneumatisch gekoppelt und verrichten Arbeit an einem gemeinsamen Arbeitskolben. The individual cells are pneumatically coupled to perform and work on a common piston. Dieser
ist entsprechend der urspränglichen Kolin-Idee als Membran mit
Arbeitspleuel ausgelegt und mit einem Schwungrad gekoppelt, an dem
mechanische Arbeit abgenommen werden kann. This is designed
according to the urspränglichen Kolin idea as a membrane with
Arbeitspleuel and coupled to a flywheel, decreased in the mechanical
work can be. Für diese Idee wurde ein Patent erteilt. For this idea, a patent was granted. Die entsprechende Druckschrift Patent DE 195 34 379 A1 kann als PDF-Dokument heruntergeladen werden. The corresponding capital letters patent DE 195 34 379 A1 can be downloaded as a PDF document. 4. 4. Fotos aus dem Labor Photos from the Lab Um
die prinzipielle Funktionsfähigkeit des Maschinenkonzepts zu
überprüfen, wurde ein Stapel- Stirling mit Abmessungen 0,6 m * 0,6 m *
0,2 m und 5 Wärmetauscherplatten gebaut. To check the basic
functionality of the machine approach, built a stack of Stirling, with
dimensions 0.6 m * 0.6 m * 0.2 m and 5 heat exchanger plates. Erste Test verliefen erfolgreich. First test were successful. Die Maschine arbeitet mit einer Temperaturdifferenz von unter 10° Celsius. The machine operates with a temperature difference of less than 10 ° Celsius.
Für die entsprechende Weiterentwicklung suchen wir Kooperationspartnern. We are looking for the appropriate development partners. Gesamter Motor - Seitenansicht Total motor - side view  Arbeitskolben - Verdrängerkolben Piston - displacer  Arbeitsraum mit Verdränger- und Wärmetauscherstapel Workspace with displacement and heat exchanger pile  Arbeitskolben Piston  Pleuelstange mit Kurbelgehäuse Connecting rod with crank  Verdränger- und Wärmetauscherstapel - Ausschnitt Displacement and heat exchanger pile - Extract  | Special Offer 01 2010 Special Offer 01 2010 Ecorun2.0-kit - Candle Stirling Engine - Kit Ecorun2.0-kit - Candle Stirling Engine - Kit
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