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Heissgasmotor
Bei der Entwicklung von Heissgasmotoren hat man im allgemeinen dem Problem der Wärme- übertragung von der Energiequelle auf den zu heizenden Teil des Motors (nachstehend als
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im folgenden ein Motor verstanden, der mit einem warmen und einem kalten Raum versehen ist, die miteinander in Verbindung stehen und bei dem das wirkende Medium sich abwechselnd in dem warmen und dem kalten Raum des Motors befindet, wobei die Einrichtung derart getroffen ist, dass dem warmen Medium, wenn es expandiert, Gelegenheit gegeben wird, Arbeit durch Bewegung eines Kolbens od. dgl. zu leisten. Bei solchen Heissgasmotoren ist es üblich, die Verbrennungsgase eines Brenners oder eines Feuerherdes über die Erhitzerwände streichen zu lassen, wobei allerdings die vom Erhitzer aus diesen Gasen aufgenommene Wärmemenge verhältnismässig klein ist.
Es ist eine bekannte Tatsache, dass die Nutzwirkung eines Heissgasmotors steigt, je höher die höchste Temperatur des im Motor Arbeit leistenden Mediums gewählt wird. Eine höhere Temperatur dieses Mediums bringt es mit sich, besonders wenn diese Temperatur etwa 400 C überschreitet, dass man für die Erhitzerwände temperaturbeständige Werkstoffe verwenden muss, als welche vorzugsweise legierte Stahlsorten in Betracht kommen. Die Verwendung solcher temperaturbeständiger Werkstoffe für die Erhitzerwand steigert jedoch den Wärmewiderstand zwischen den Verbrennungsgasen, die Wärme an die Erhitzerwand abgeben sollen, und dem die Arbeit leistenden Medium, das seine Wärme der Erhitzerwand entnehmen soll. Diese Vergrösserung des Wärmewiderstandes beeinflusst natürlich die Wärmeübertragung in nachteiligem Sinne.
Die vorliegende Erfindung bezweckt, bei Heissgasmotoren, bei denen die Temperatur im warmen Raum beim Normalbetrieb des Motors 4000 C überschreitet, den Wärmewiderstand zwischen der Wärmequelle für den Motor und dem die Arbeit leistenden Medium im Motor wesentlich herabzusetzen.
Erfindungsgemäss ist zu diesem Zwecke zwischen der Wärmequelle und dem Erhitzer zur Wärme- übertragung ein Wärmeträger vorgesehen, der aus flüssigem Metall von niedrigem Schmelzpunkt od. dgl. besteht und vorzugsweise in eine Anzahl parallel geschalteter Ströme unterteilt ist, wobei dem Wärmeträger die zu befördernde Wärme von der Wärmequelle durch eine Wand zugeführt wird und die aufgenommene Wärme über eine Zwischenwand an das im Motor arbeitende Zirkulationsmittel abgegeben wird, und die Einrichtung derart getroffen ist, dass der Wärmeträger wenigstens im wesentlichen dauernd den gleichen Aggregatzustand beibehält.
Der Motor gemäss der Erfindung hat nicht nur den Vorteil einer guten Wärmeübertragung, sondern gestattet es auch, den Erhitzer sehr klein auszubilden.
Es ist in anderem Zusammenhang bekannt, niedrigschmelzende Metalle und Metalllegierungen als Wärmeträger zu verwenden.
Die Verwendung von niedrigschmelzenden Metallen und Metallegierungen ist aber bei Heissgasmotoren besonders vorteilhaft, weil die Möglichkeit, den Erhitzer kleiner zu bemessen, es gestattet, den schädlichen Raum des Heissgasmotors auf ein Mindestmass zu beschränken.
Im Sinne der Erfindung erweist sich die Verwendung von Metallen mit niedrigem Schmelzpunkt als besonders vorteilhaft, weil diese beim Anlassen des Motors nur eine sehr kurze Zeit und eine verhältnismässig niedrige Temperatur brauchen, um flüssig zu werden. Beispiele dieser Metalle sind Kalium mit einem Schmelzpunkt von 62 C und Natrium mit einem Schmelzpunkt von 96 C. Auch Metallegierungen mit niedrigem Schmelzpunkt kommen in Frage, z. B. Wood's Metall und auch eine Legierung von Kalium und Natrium, deren Schmelzpunkt bei passender Wahl des Verhältnisses der beiden Komponenten bei-10 C liegt. Es können jedoch auch gewisse Salze in Flüssigkeitsphase verwendet werden, wie Zinkchlorid, Kadmiumjodid od. dgl.
Obgleich es denkbar ist, dass das Wärme befördernde Medium infolge der auftretenden
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Thermosiphonwirkung genügend in Umlauf kommt, ist es erfindungsgemäss empfehlenswert, das Wärme befördernde Medium künstlich, vorzugsweise durch eine Pumpe in Umlauf zu setzen bzw. zu halten. Das Medium kann z. B. mittels einer Pumpe, wie einer Zentrifugalpumpe, einer Injektorpumpe, einer Membranpumpe od. dgl., in Umlauf gesetzt bzw. gehalten werden. Um die Verwendung schwierig abdichtbarer Ausführungen der Pumpenwelle aus dem Flüssigkeitssystem zu vermeiden, kann man die Pumpe beispielsweise mittels einer elektromagnetischen Kupplung von der Aussenseite antreiben. Nach einer ändern Ausführungsform gemäss der Erfindung kann dies in der Weise vorgenommen werden, dass ein Gas oder ein Dampf in dieses Medium an einer geeigneten Stelle eingeführt wird.
Auf diese Weise entsteht im Medium ein sogenannter Gas-oder Dampfblasenaufzug. Als geeignetes Gas für diesen Zweck ist beispielsweise Argon zu erwähnen.
Besonders vorteilhaft ist es gemäss der Erfindung, das Wärme befördernde Medium durch ein den Wärmeträger durchsetzendes wanderndes Magnetfeld, z. B. ein Drehfeld, in Bewegung zu setzen. Dabei ist vorausgesetzt, dass die in Bewegung zu setzende Flüssigkeit elektrisch gut leitend ist. Ein Vorteil dieser Art, das Wärme befördernde Medium in Umlauf zu setzen bzw. zu halten, liegt darin, dass es hiebei nicht erforderlich ist, im Flüssigkeitssystem einen beweglichen Maschinenteil anzuordnen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Heissgasmotor, bei dem die Temperatur im warmen Raum beim Normalbetrieb 400 C überschreitet, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Wärmequelle und dem Erhitzer zur Wärmeübertragung ein Wärmeträger vorgesehen ist, der aus flüssigem Metall von niedrigem Schmelzpunkt oder einer flüssigen Metallegierung mit niedrigem Schmelzpunkt od. dgl. besteht und vorzugsweise in eine Anzahl parallel geschalteter Ströme unterteilt ist, wobei dem Wärmeträger die zu befördernde Wärme von der Wärmequelle durch eine Wand zugeführt wird und die aufgenommene Wärme über eine Zwischenwand an das im Motor arbeitende Zirkulationsmittel abgegeben wird, und die Einrichtung derart getroffen ist, dass der Wärmeträger wenigstens im wesentlichen dauernd den gleichen Aggregatzustand beibehält.