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Heissluftmaschine.
Die Erfindung besteht darin, dass die Bewegung des Verdrängerkalbens ohne Gestänge, Kurbeln oder Exzenter, nur durch die Expansion der erhitzten Luft und des Gewichtes
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bewirkt werden kann.
Die Konstruktion einer solchen Heissluftmaschine ist aus der Zeichnung ersichtlich.
Fig. 1 ist ein Vertikalschnitt durch die Mitte der Maschine und Fig. 2 ein Schnitt nach der Linie A-B der Fig. 1. Die linke Hälfte der Fig. 1 zeigt den Antriebszylinder 1 mit Kolben, Schul) stange, Kurbelwelle und Schwungrad. Im Zylinder befindet sich eine seitliche Öffnung 2, durch welche die Luft in den Arbeitsraum des Zylinders eintreten kann, wenn sich der Kolben unterhalb der Öffnung befindet. Der obere Teil des Zylinders ist durch ein Rohr : J mit dom Vordrängergohäuse, das gleichzeitig Generatorraulll ist, verbunden. Dieses Verdrüngergehäuse besteht aus einer oberen Hälfte 4 und einer unteren Hälfte 5, welche durch die ringförmige Packung 6 aus die Wärme schlecht leitendem Material getrennt sind.
Die Oberhälfte ist von einem Mantel 7 umgeben. In dem Zwischenraum zwischen 4 und 7 zirkuliert Kühlwasser, um den oberen Teil kalt zu halten. Die
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öffnung 10 zur Einführung des Brennmaterials eingebaut. Die Feuergase umspülen den unteren Teil des Verdrängergehäuses und ziehen durch die oeffnungen 11 ab. Zur Ver- grösserung der Heizfläche ist die Zylinderhälfte 5 mit angegossenen Rippen 12 versehen Fig,
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mit dazwischenliegender isolierschichte 15 bestehender Verdrängerkolben, welcher nicht dicht an das Gehäuse auschliesst.
Sein unterer Teil wird durch den umgebenden heissen
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der Wulst 18 tritt in die Ausdrehung 19 ein, wobei das in der Ausdrehung entstehende Luftkissen den Stoss aufnimmt. Während die Wärme des unteren Vordrängergehäuses vorher verhältnismässig wenig Einfluss auf die Spannungszunahme der Luft hatte, da diese sich hauptsächlich im oberen gekühlten Teile befand, ändert sich jetzt das Verhältnis. Die Kompression steigt sehr rasch, wirkt im Arbeitszylinder entsprechend der Gegeneinströmung bei einer Dampfmaschine zunächst bremsend und, wenn der Kolben mit Hilfe des Schwungrades über den toten Punkt hinweggekommen ist, treibend auf den Arbeits- kolben. Hiebei expandiert die Luft wieder.
Die Erhitzung und Spannungszunahme findet besonders in dem Augenblicke statt, wo der Verdränger steigt und die Luft zwischen den heissen, zylindrischen Wänden niedersinkt. Aber auch während die Luft schon treibend auf den Arbeitskolben einwirkt und sich ausdehnt, erfährt sie, wenn auch in geringem Masse, eine fortgesetzt Erhitzung im unteren Teile des Verdrängergehäuses, welche der Spannungsabnahme entgegenwirkt. Wenn die Summe des Drucks von oben auf den Verdränger- ko ! ben und des Eigengewichtes sämtlicher Kolbenteile die Summe dos Drucks von unten und des Reibungswiderstandes der Führung übersteigt, fällt der Vordränger wieder in die Anfangsstellung zurück, wobei jetzt der Ring 20 in der Ausdrehung im Aufsatze 17 ein den Stoss milderndes Luftkissen bildet.
Der Augenblick des Niederfallens des Verdrängers lässt sich durch entsprechende Dimensionierung des Wulstes 18 und der Aushöhlung 19
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geht, ist ein besonderes Merkmal dieser Maschine.
Wenn der Verdränger fällt, geht die Luft im Verdrängergehliuse wieder nach oben und wird hier abgekühlt und verdichtet. Wie vorhin beim Niedergange des Verdrängers durch den engen Weg zwischen Verdränger und Verdrängergehäuse eine rasche Erhitzung und Spannungszunahme stattfand, so findet jetzt das Umgekehrte beim Durchfliessen des oberen, gekühlten Kanals statt. Unterdessen ist, jedOch spätestens im Augenblicke des
Niederfallens des Verdrängers, der Arbeitskolben an der Öffnung 2 vorbeigegangen, wobei ein Teil der Luft auspufft. Durch die Abkühlung der Luft im Oberteile des Vordränger- gehäuses und die Weiterbewegung des Kolbens wird ein Vakuum im Apparate geschaffen und neue Luft eingesaugt.
Der Arbeitskolben wird mit Hilfe des Schwungrades über den toten Punkt geführt und geht wieder nach oben, die Öffnung 2 verschliessend, und der eben beschriebene Vorgang wiederholt sich.
Bei diesem Heissluftmotor sind, wie schon erwähnt, Verdrängerkolben und Arbeits- kolben durch kein Gestänge verbunden, was im wesentlichen durch eine zweckmässige Be- messung der einzelnen Teile auch in bezug auf ihr Gewicht erreicht ist. Dadurch ver- mindern sich auch die bewegten Massen, was besonders bei Schnelläufern von Bedeutung ist. Vorbedingung für den richtigen Gang der Maschine ist nur, dass die Feuerung ge- nügend kräftig ist, um hinreichende Wärmemengen im unteren Teile des Verdrängers auf- zuspeichern.
Durch Verstellen der Mutter 21 kann, wie bereits erwähnt, eine gewisse Regelung der Kolbengeschwindigkeit und der Leistung bewirkt werden, indem die Anfangsstellung des Kolbens höher oder niedriger gestellt wird. Diese Regelung beruht zunächst darauf, dass die stetig geheizte Luftmenge unter dem Verdränger, wenn dieser höher gestellt ist, eine grössere Spannungszunahme während der Kompressionsperiode bewirkt, wie bei normaler
Lage. Die Spannung der in der Maschine befindlichen Luft wird daher früher diejenige
Grösse erhalten, die das Steigen des Verdrängers veranlasst. Die Spannungszunahme, die hssim Aufwärtsgange des Verdrängerkolbens stattfindet, setzt also früher ein und bremst den Arbeitskolben daher stärker wie zuvor.
Weiter ist die Luftmenge, die sich aus der Lage oberhalb des Vordrängers zur Lage unterhalb desselben bewegt, geringer wie zuvor. Infolgedessen wird die bei dieser Be- wegung auftretende plötzliche Spannungszunahme nicht so stark und schroff, also nicht so günstig wie bei der normalen Lage des Verdrängers. Auch steht dessen zylindrische Heizfläche im direkten Verhältnis zur Eintauchung in den Feuertopf. Ist diese geringer, so wird die Heizfläche ebenfalls geringer bei einer ungefähr gleichen Wärmeaufnahme bezw.
Wärmeabgabe pro Flächeneinheit und die plötzliche Spannungszunahme wird daher kleiner sein.
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DagogenwirddieReibungsarbeitinderFührungderVerdängerstangeetwasgeringer durch kürzeren Hub und die Nachhaizung der Luft im Feuertopfe dauert etwas länger wie bei normaler Lage des Vordrängers.
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PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Aus einem Heizzylinder mit darin beweglichem Verdränger und einem einfach wirkenden, gleichzeitig als Luftpumpe dienenden Arbeitszylinder bestehende Heissluftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdränger als Differentialkolben (13, 14, 15, 16, 18) ausgebildet ist und sein, den kleineren Durchmesser besitzender Teil (16, 18) den Deckel (4, 17) des Heizzylinders durchdringt, so dass die Bewegung des Verdrängers durch den bei Erwärmung der Luft im Heizzylinder auftretenden Überdruck auf seine
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