<Desc/Clms Page number 1>
Geschlossene Kaltluftmaschine.
Die Erfindung betrifft eine geschlossene Kaltluftmaschine, bei der in einem Zylinder, dessen unterer, Kälte erzeugender Teil in den Külra. um hineinragt und dessen oberer Teil, von dem Wärme abgeführt wird, ausserhalb des Kühlraumes bleibt, zwei in der Phase verschobene Kolben angeordnet sind, und sie besteht darin, dass die beiden Kolben in der Phase um 900 verschoben sind, u. zw. so, dass die zwischen den Kolben befindliche Luft bei der Verdichtung in den ausserhalb des Kühlraumes liegenden Zylinderteil, bei der Entspannung und Kälteerzeugung dagegen in den in den Kühlraum hineinragenden Zylinderteil geschoben wird.
Die Verdichtung der Luft erfolgt erfindungsgemäss somit ausserhalb des Kühlraumes, also dort, wo es möglich ist, die entstehende Kompressionswärme durch eine Ventilator-oder eine Wasserkühlung fortzuleiten und wo die Wärme für den Kühlraum unschädlich ist. Die nach der Fortleitung der Kompressionswärme vorgekühlte Luft wird dann durch die gewählte Phasenverschiebung der Kolbenbewegung in den zweiten (unteren) Kolbenraum des Zylinders hinabgeschoben, um dort bei der Entspannung durch die auseinandergehenden Kolben Kältewirkung zu erzeugen.
Die Hauptaufgabe ist die Ableitung der Kompressionswärme, die während der Zeit zu bewirken ist, in der die Luft sich ausserhalb des im Kühlraum liegenden Zylinderteiles befindet, so dass die sich entwickelnde Kompressionswärme dem Kühlraum nicht schaden kann. Diese Ableitung wird durch einen Ventilator oder durch Wasserkühlung bewirkt und durch die besondere Ausbildung des Kompressionzylinders und durch die Wahl von dessen Material unterstützt. Dieser Zylinder kann doppelwandig ausgebildet werden, so dass eine Art Sehornsteinwirkung mit künstlichem Zug zur Wirkung kommt, welche die Kompressionswärme, die durch die Zylinderwand und den Kolben durchtritt und durch die Kühlrippen ausstrahlt, abzieht.
Zwischen der Aussenwand des Zylinders und seiner Innenwand sind Kühlrippen eingebaut und ebenso trägt der Kolben zahlreiche Innenrippen und Aussenlappen. Der ganze Luftschacht ist luftdicht ausgeführt, so dass der Ventilator keine falsche Luft ansaugt. Unten an der tiefsten Stelle des äusseren Zylinderumfanges tritt die Kühlluft als kalte Luft ein und oben tritt warme Luft aus, weil die ganze Kompressionswärme in die Zugluft übergeht. Die Luftzuführung ist vollkommen zwangsläufig.
Als Material für Zylinder und Kolben mit Kühlrippen wird zweckmässig Leichtmetall, Stahl,
Kupfer od. dgl. gewählt, die die Wärme rasch ableiten. Der Kolben aus Leichtmetall kann in bekannter Weise eine Kupfereinlage erhalten.
Zur Kühlwirkung wird die Luft von dem oberen Kolben im Zylinder nach unten geschoben. dabei weicht der untere Kolben in seine unterste Totlage aus, so dass der grösstmögliche Ausdehnungraum für die Luftentspannung zustande kommt. Diese Luftausdehnung verursacht die gewünschte Kälteleistung. Die im Kühlraum liegenden unteren Zylinderteile und der Kolben sind gleichfalls mit Rippen und Lappen ausgestattet, wodurch die Kälteabgabe verbessert wird.
Eine weitere Unterstützung der Kältewirkung bewirkt der Solebehälter mit der Sole, womit der Kälteteil der Maschine umgeben ist. Es tritt zur Kältespeicherwirkung der Sole noch eine Mischwirkung hinzu, da der hin rnd her gehende Kolben, dessen Rippen und dessen als Teller ausgebildeter Ansatz (an der Stelle, wo die Schubstangen angreifen) als Mischfläche wirken und die Sole energisch um den Zylinder und um den Kolben herumtreiben. Diese Mischung bewirkt, dass die erwähnten Soleteilchen rasch durch die umlaufenden kalten ersetzt werden, wodurch die Wärmeübertragung erhöht wird.
Zwischen beiden Kolben wird vorteilhaft eine Wärme-Leit-Vorrichtung (Regenerator) eingesetzt, die die Eigenschaft hat, Wärme rasch aufzunehmen und ebenso rasch abzugeben. Die Wirkungsweise
<Desc/Clms Page number 2>
dieser Regeneratoren ist bekannt. Als Füllmasse eignet sich z. B. ein aus Kupferdrahtnetzen zusammen- gesetzter Körper oder gelochte Kupferblech, die durch Röhrchen verbunden sind.
Die Zeichnung zeigt den Erfindungsgegenstand in zwei Ausführungsbeispielen.
In dem mit oberen Rippen 2 und unteren Rippen 3 versehenen Zylinder 1 sind zwei Kolben 4, 5 gegenläufig und in ihrer Bewegung um 90 verschoben angeordnet. Beide Kolben sind mittels Schub- stangen 6,7 mit der Kurbelwelle 11 verbunden, durch die sie eine hin und her gehende Bewegung erhalten. Der obere Kolben 4 besitzt Kühlfortsätze 8, der untere solche 9. Zwischen beiden Kolben ist im abgeschlossenen Zylinderraum eine Wärmeleitvorrichtung, z. B. Kupferplatten 10, eingebaut, die durch Röhrchen verbunden sind.
Der Antriebsmotor erteilt mittels der Zahnräder 13, 14 der Kurbelwelle ihre Drehbewegung.
Auf der Achse des Antriebszahnrades 13 sitzt auch das zur Erzeugung der Luftbewegung für die Wärme- abfuhr bestimmte Flügelrad. Der in den Kühlraum hineinragende untere Teil des Zylinders mit dem unteren Kolben 5 ist von einem Solebehälter umgeben. Die Schubstangen 6,7 und der Kolben 5 mit den Ansätzen 9 mischen die Sole bei ihrer Bewegung, wodurch deren Kühlung unterstützt wird.
In Fig. 2 ist der obere Zylinderteil doppelwandig 15, 16 ausgebildet. An der tiefsten Stelle der äusseren Zylinderwand tritt bei 17 Kühlluft ein und wird durch den Ventilator 18 durch den Raum zwischen den Zylinderwänden 15, 16 angesaugt. Die im Zylinder sich bildende Kompressionswärme tritt durch die Zylinderwandung und durch den Kolben durch und wird durch die Kühlrippen 19 zwischen
Aussen-und Innenwand des Zylinders, ferner durch die Kühllappen 20, 21 ausgestrahlt und abgeführt. Der ganze Luftsehacht ist luftdicht ausgeführt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Geschlossene Kaltluftmaschine, bei der in einem Zylinder, dessen unterer, Kälte erzeugender
Teil in den Kühlraum hineinragt und dessen oberer gekühlter Teil ausserhalb des Kühlraumes bleibt, zwei in der Phase verschobene Kolben angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kolben in der Phase um 900 so verschoben sind, dass die zwischen den Kolben befindliche Luft bei der Verdichtung in den ausserhalb des Kühlraumes liegenden Zylinderteil, bei der Entspannung und Kälteerzeugung dagegen in den in den Kühlraum hineinragenden Zylinderteil geschoben wird.