Stirling-cycluswerking
De onderhavige uitvinding maakt gebruik van een even aantal N PRATL-machines (2); N/2 is heet omdat het wordt verwarmd tot Tc, en N/2 is koud omdat het wordt afgekoeld tot Tf. Elke koude machine is verbonden met een warme machine met één of meerdere regeneratoren (RGN).
Zoals geïllustreerd in figuren 2A tot 2F geeft de verbinding van twee machines (2F, 2C), de ene koud en de andere warm, via een regenerator (RGN), de typische structuur van het apparaat (2); Uitgebreidere gevallen zijn mogelijk.
Zoals geïllustreerd in figuren 3A en 3B, zijn in de koude PRATL-machines (2F) opgesteld 8 lampjes voor unidirectionele circulatie van de warmteoverdrachtsvloeistof :
- LUGFHG: lichtopening naar de grote koelruimte in het bovenste en linker gedeelte,
- LUGFHD: lichtinval in de grote koelruimte in het bovenste en rechter gedeelte,
- LUGFBG: lichtopening naar de grote koelruimte linksonder,
- LUGFBD: lichtopening naar de grote koelruimte rechtsonder.
- LUPFHG: lichtopening in de kleine koude kamer linksboven,
- LUPFHD: lichtopening in de kleine koude kamer in het bovenste en rechter gedeelte,
- LUPFBG: lichtopening in de kleine koude kamer linksonder,
- LUPFBD: lichtopening naar de kleine koelkamer rechtsonder.
Hetzelfde geldt voor de hete PRATL-machine (2C), zoals geïllustreerd in figuren 3C en 3D:
- LUGCHG: lichtopening naar de grote warme kamer linksboven,
- LUGCHD: lichtinval in de grote warme kamer in het bovenste en rechter gedeelte,
- LUGCBG: lichtopening naar de grote warme kamer linksonder,
- LUGCBD: lichtopening naar de grote warme kamer rechtsonder.
- LUPCHG: lichtopening in de kleine warme kamer linksboven,
- LUPCHD: lichtopening in de kleine warme kamer in het bovenste en rechter gedeelte,
- LUPCBG: lichtopening in de kleine warme kamer linksonder,
- LUPCBD: lichtopening naar de kleine warme kamer rechtsonder.
Onderstaande aansluitingen bedienen het apparaat (1) als Stirlingmotor in de hypothese dat de ringvormige roterende zuigers (PRA) tegengesteld draaien en aanvankelijk weggaan zoals geïllustreerd in figuur 3I.
De regenerator (RGN) zorgt voor de overdracht van warmteoverdrachtsvloeistof tussen de PRATL-machines (2F) en (2C) dankzij 4 pijpen die in een helicoïde zijn gewikkeld, geïllustreerd in figuur 2E:
- de eerste verbindt LUGCHD met LUGFBG,
- de tweede verbindt LUGCBG met LUGFHD,
- de derde verbindt LUPFHG met LUPCBD, en,
- de vierde verbindt LUPFBD met LUPCHG.
Deze 4 externe verbindingen met (2F,2C) verbinden systematisch kamers van dezelfde aard (afgezien van hun tegenovergestelde temperaturen) en waarvan het volume precies in de tegenovergestelde richting varieert: de realisatie van de isochorische fasen van de Stirling-cyclus is dus perfect (beide bij klein volume Vmin dan bij groot volume Vmax) en gebeurt via een zeer efficiënte regenerator (RGN) (zie 'principe en voordelen van de regenerator'). De overige 4 verbindingen zijn interne verbindingen met elke machine:
- koude PRATL-machine (2F)
o aansluiting van LUGFHG op LUPFHD
o aansluiting van LUGFBD op LUPFBG
- hete PRATL-machine (2C)
o verbinding van LUPCHD naar LUGCHG
o aansluiting van LUPCBG op LUGCBD
Deze 4 verbindingen verbinden systematisch kamers met dezelfde temperatuur, de ene groot, de andere klein, waarvan het volume in tegengestelde richtingen varieert, maar niet met dezelfde snelheid: de isothermische overgangen Vmax<**Vmin van de Stirling-cyclus worden dus uitgevoerd (beide bij ontspanning/compressie en bij warme en koude temperaturen).
Alle verbindingen en de richtingen van de vloeistofstroom om een motor te verkrijgen zijn samengevat in figuren 3E en 3F. Figuur 3F laat zien dat het binnen de regenerator mogelijk is om een kruising te maken tussen LUGCHD en LUGCBG, evenals een splitsing naar LUGFBG en LUGFHD (hetzelfde voor LUPFHG,LUPFBD en LUPCBD,LUPCHG).
In deze laatste configuratie zal de regenerator slechts twee leidingen hebben, waar een continue unidirectionele vloeistofstroom doorheen loopt. De bewegingsrichting van de ene pijp naar de andere is echter tegengesteld, waardoor de regenerator, met eenvoudige pijpen, een bijna perfecte temperatuurwisselaar kan zijn voor koude en warme vloeistoffen die tussen (2F) en (2C) stromen om hun isochore verwarming en koeling (2**2 en 3**4).
Wanneer u als Stirling-ontvanger wilt werken, om over een warmtepomp of een koelkast te beschikken, mits er mechanisch werk wordt gedaan, blijven de voorgaande aansluitingen geldig, Maar :
- de draairichting van de machines wordt omgekeerd, dus,
- de stroomrichting van alle vloeistoffen is omgekeerd.
Figuren 3G en 3H vatten alle verbindingen en de richtingen van de vloeistofstroom samen om een SPRATL-ontvanger met het apparaat te verkrijgen (1).
De voorgaande verbindingen bedienen de SPRATL-machine dus als een Stirling-ontvanger in de hypothese waarbij de ringvormige roterende zuigers tegengesteld draaien en aanvankelijk weggaan, zoals geïllustreerd in figuur 3J.
De hier blootgelegde verbindingen en het tegengesteld draaiende karakter zijn slechts één van de vele mogelijkheden: ze beperken op geen enkele manier de mogelijke configuraties tussen koude en warme machines. De enige voorwaarde waaraan moet worden voldaan is dat binnen elke machine elke zuiger (PRA) zich aanvankelijk in de positie bevindt die wordt beschreven in figuur 3N en met dezelfde snelheid draait. Ongeacht de relatieve oriëntatie van de machines (2F, 2C) en/of hun draairichting, we kunnen altijd een combinatie van aansluitingen vinden om een motor of een SPRATL-ontvanger te hebben die geschikt is voor het apparaat (1).
