Frauscher Prototypen von Stirlingmotoren

Prototypen

Im Zuge unserer Forschungs- und Entwicklungsarbeit seit 2001 haben wir uns mit Alpha-, Beta- und Gamma-Stirlingmotoren auseinandergesetzt und jeweils Prototypen entwickelt und gefertigt. Wir haben den Stand der Technik aufgegriffen und zahlreiche Verbesserungen umgesetzt. Mit einer Reihe von Patentanmeldungen haben wir neue Ideen abgesichert und weiterentwickelt.

Anfangs beschäftigten uns eher triviale Themen, beispielsweise komplexe Gehäuse völlig dicht für die Prozessgase Helium oder Wasserstoff herzustellen. Einen Schwerpunkt setzten wir in der Entwicklung und in Fertigungsmethoden von Kühlern, Regeneratoren und Erhitzer-Wärmetauschern, letztere für einen Temperaturbereich bis 800 Grad C.

In diesem Bereich haben wir erhebliche Ressourcen investiert, und die Produkte haben sich in den vielfältigsten Ausführungen bewährt. Hervorragende Ergebnisse dürfen wir auch im Bereich der Trockenlaufführungen zwischen Kolben und Zylinderbuchse verzeichnen.

Nach mehrjährigen Versuchen haben wir langlebige und äußerst dichte Kolbenringe entwickelt, die einen neuen Stand der Technik darstellen. Auch in der Ventiltechnik, beispielsweise für die Druckregelung oder für die Not-Aus-Einheit, haben wir zuverlässige Komponenten entwickelt. Einen längeren Zeitraum widmeten wir der Generatortechnik, um die geforderten hohen Wirkungsgrade bei Asynchronmaschinen zu erreichen.

Die A600-Maschine

Die Forschungsarbeiten gipfelten in einer ersten bewährten Maschine in Alpha-Bauweise. Es handelt sich um ein anschlussfertiges Stirlingmodul mit integriertem Generator, der als Asynchronmaschine ausgeführt ist und direkt am dreiphasigen 400-Volt-Netz angeschlossen ist.

Das Expansionshubvolumen liegt bei knapp 600 ccm, die mechanische Ausgangsleistung beträgt 5,5 kW, die der sechspolige Generator in 5 kWel Leistung bei einer Drehzahl von 1000 U/min umsetzt.

Das Prozessgas Helium steht in der vollständig gekapselten Maschine unter einem mittleren Prozessdruck von moderaten 30 bar. Dieser relativ geringe Prozessdruck sorgt für eine äußerst überschaubare Belastung der bewegten Teile zugunsten einer hohen Lebensdauer.

Das Modul kann vorteilhaft in jeder Lage eingesetzt werden, weil es ölfrei betrieben wird. Da wir gelernt haben, die Erhitzer-Wärmetauscher den jeweiligen Anforderungen unserer Kunden anzupassen, ergeben sich eine Vielzahl von Einsatzmöglichkeiten. Das Stirlingmodul ist für R&D-Einsätze freigegeben.

A600 Stirlingmotor

WÄRMETAUSCHERVARIANTEN

Die u. a. Bilderserie zeigt einen Überblick über bereits ausgeführte Erhitzer–Wärmetauscher, mit denen die Maschine A600 ausgestattet werden kann. Sie werden an die jeweilige Art des Heizgases, der Staubfracht und der Emmissionsbeeinflussung angepasst.

Als Schnittstelle zum Heizgas stellen die Wärmetauscher einen der am meisten belasteten Bauteile der Maschine dar. Das Design hat einen wesentlichen Einfluss auf den Gesamtwirkungsgrad und ebenso auf die Lebensdauer.

frauscher thermal motors GmbH
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