CH244918A - Hot gas engine with more than one working cylinder. - Google Patents

Hot gas engine with more than one working cylinder.

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Publication number
CH244918A
CH244918A CH244918DA CH244918A CH 244918 A CH244918 A CH 244918A CH 244918D A CH244918D A CH 244918DA CH 244918 A CH244918 A CH 244918A
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CH
Switzerland
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hot
engine
cold
hot gas
gas engine
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Application number
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German (de)
Inventor
Gloeilampenfabrieken N Philips
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Philips Nv
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G1/00Hot gas positive-displacement engine plants
    • F02G1/04Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
    • F02G1/043Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
    • F02G1/044Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines having at least two working members, e.g. pistons, delivering power output

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Description

  

  Heissgasmotor mit mehr als einem Arbeitszylinder.    Die Erfindung bezieht sich auf einen       Heissgasmotor.    Unter einem Heissgasmotor ist       eine    thermodynamische     Kraftmaschine    zu       verstehen,    bei der eine Gasmenge     einen    Kreis  prozess durchläuft, wobei für das heisse Gas  und das kalte Gas verschiedene     Räume    vor  handen sind. Die Räume werden heisser Raum  und kalter Raum genannt.  



  Die genannten Räume können mit geson  derten Erhitzern und     Kühlern    verbunden  sein, aus welchen das Gas nur in diese Räume       eingelassen    wird. In diesem Fall handelt es  sich um einen geschlossenen     Kreisprozess.     



  Der kalte Raum des Motors kann gege  benenfalls in     periodischer    Verbindung mit  der Aussenluft stehen; es     wird    in diesem  Fall für jeden     Kreisprozess    eine frische Luft  menge angesaugt. Bei     ,solchen    Motoren spricht  man von einem offenen     greisprozess.    Sowohl  bei Motoren mit offenem als auch bei Motoren  mit geschlossenem     Kreisprozess    besteht zwi  schen den     Volumenänderungen    des heissen  und des kalten Raumes ein derartiger Pha-         senunterschied,    dass das.

   Gas     nacheinander     einer Erhitzung, Expansion,     Kühlung    und  Kompression     unterworfen        wird.     



  Das Gas kann durch Erwärmung der  Aussenwände des heissen Raumes des Motors  erhitzt werden. Es ist jedoch vorzuziehen,  zwischen dem heissen und dem kalten Raum  des Motors     einen    besonderen Erhitzer vorzu  sehen, wobei das zu erhitzende Gas zweck  mässig in eine grosse Anzahl parallel geschal  tete Ströme     unterteilt    und im     unterteilten     Zustand auf die erforderliche Temperatur  gebracht wird. Es ist dabei     empfehlenswert,     mindestens zwei der Wände der Kanäle,  durch die das zu erhitzende Gas in unter  teiltem Zustand fliesst, zu erhitzen.

   Auf ähn  liche Weise kann bei Motoren mit     geschloEse-          nem        Kreisprozess    der Kühler     ausgebildet    sein.  Bei Motoren mit offenem     Kreisprozess    er  übrigt sich ein Kühler, wird doch bei     ihnen     das Gas nach Expansion in die freie Luft  ausgelassen. Zwischen dem Erhitzer     und    dem  Kühler kann ein     Regenerator        angeordnet    sein.      Die vorliegende Erfindung bezieht sich  nun auf einen Motor mit mehr als einem  Arbeitszylinder, d. h. bei welchem sich  gleichzeitig mehr als ein     Kreisprozess    abspielt.  



  Gemäss der Erfindung zeichnet sich dieser  Motor dadurch aus, dass die heissen und kal  ten Räume der verschiedenen Arbeitszylinder       mittels    Kanäle derart miteinander verbunden  sind, dass durch das Öffnen     bezw.    Schliessen  dieser Kanäle der Motor nach Belieben im       einen    oder andern Drehsinn laufen gelassen  werden kann.  



  Heissgasmotoren, die sowohl im einen als  auch im andern Drehsinn laufen können, sind  an sich bekannt. Die Änderung des Dreh  sinnes des Motors wird bei ihnen dadurch  erzielt, dass der Phasenwinkel zwischen denn  Kolben im heissen Raum und dem Kolben im  kalten Raum verstellbar gemacht wird, was  zu einem ziemlich     verwickelten    Getriebe eines  solchen Motors führt. Die Erfindung beruht  auf der Erkenntnis, dass dieser verwickelte  Bau des Getriebes nicht notwendig ist, wenn  man einen Heissgasmotor mit mehr als einem  Arbeitszylinder hat, da in diesem Falle die       Umkehrung    des Drehsinnes des Motors in der  Weise erhalten werden kann, dass die heissen  und die kalten Räume der verschiedenen  Arbeitszylinder untereinander ausgewechselt  werden.

   Dieser Vorteil kann bereits bei einem  Motor     mit    zwei Arbeitszylindern erhalten  werden.  



  Die Erfindung wird nachstehend an Hand  eines in der beiliegenden Zeichnung darge  stellten     Ausführungsbeispiels    näher erläu  tert.  



  In dieser Zeichnung ist ein Heissgasmotor  mit vier     Arbeitszylindern    1, 2, 3 und 4 dar  gestellt, in denen die heissen Kolben 5, 6, 7  und 8 bewegbar .sind. Diese Kolben sind an  den Kolbenstangen 9, 13, 17     und    21 befestigt,  die in den Kreuzköpfen 10, 14, 18 und 22       mit    den Treibstangen 11, 15, 19 und 23 ver  bunden sind. Diese Treibstangen     sind    mit  den Kurbeln 12, 16, 20 und 24 der Kurbel  welle 45 verbunden. Wie in der Zeichnung       schematisch    dargestellt ist, bilden diese Kur  beln miteinander Winkel von 90 . In den    genannten Zylindern sind ferner die kalten  Kolben 25. 26, 27 und 28 bewegbar.

   Sie sind  mit den Kolbenstangen 29, 33, 37 und 41  verbunden, die durch Vermittlung der Kreuz  köpfe 30, 34, 38 und 42 mit den Treibstangen  31, 35, 39 und 43 verbunden sind, die     mit     den Kurbeln 32, 36, 40 und 44 gekuppelt  sind. Diese Kurbeln bilden untereinander  gleichfalls Winkel von 90 . Die benachbarten  Kurbeln 12 und 32     bezw.    16 und 36     bezw.     20 und 40     bezw.    24 und 44 bilden gleichfalls  miteinander Winkel von etwa 90 , derart,  dass, wenn sich die Kurbelwelle 45 in der  Richtung des Pfeiles I dreht, die letztge  nannte Kurbel jedes Paares stets in bezug auf  die     erstgenannte    Kurbel dieses Paares nach  eilt.

   Es sei bemerkt, dass die Kolbenstangen 9,  13, 17 und 21     gasdicht    durch Öffnungen     25a,     <I>26a, 27a</I> und 28a in den kalten Kolben 25,  26, 27 und 28 geführt sind. Um die Zylinder  wände herum sind die Erhitzer 46, die Rege  neratoren 47 und die     Küb.ler    48 angeordnet.  



  Wenn der Motor in der Richtung des  Pfeiles I dreht, spielt sich im Zylinder 1     mit     dem heissen Raum la und dem kalten Raum  1 b ein     Kreisprozess    ab. Diese Räume stehen  wegen dem gasdichten Abschluss des heissen  Kolbens 5 im Zylinder 1 ausschliesslich über  den Erhitzer 46, den     Regenerator    47 und den  Kühler 48 miteinander in Verbindung. Der  Kühler 48 der Zylinders 1 steht nämlich mit  dem kalten Raum     1b    in Verbindung mittels  des Kanals 49, der mit Hilfe des Absperr  ventile 49a geschlossen werden kann, im vor  liegenden Fall aber geöffnet ist.

   Dieser Küh  ler 48 ist zwar auch mittels des Kanals 53,  der mit Hilfe des Absperrventils 53a ge  schlossen werden kann, mit dem kalten Raum  3b des Zylinders 3 in Verbindung; aber die  ses Absperrventil ist im vorliegenden Fall  geschlossen.  



  Auf ähnliche     Weise    spielen sich gleich  zeitig weitere drei Kreisprozesse in den  Zylindern 2, 3 und 4 mit den heissen Räumen  <I>2a, 3a</I> und<I>4a</I> ab, die gleichfalls über die  Erhitzer 46, die     Regeneratoren    47, die Küh  ler 48 und die Kanäle 50, 51 und 52, in denen  die Absperrventile 50a.,     51a    und 52a geöffnet      sind, mit den in diesen Zylindern vorhande  nen kalten Räumen 2b,     3b    und 4b in Ver  bindung stehen. Die     Absperrventile    55a, 54a  und 56a in den Kanälen 55, 54 und 56 sind  dabei geschlossen.

   Beim Drehen     des    Motors  in Richtung des Pfeiles I stehen also die kal  ten und heissen Räume des gleichen Zylinders  miteinander     in    Verbindung.  



  Werden jedoch die Absperrventile 49a,  50a,     51a    und 52a geschlossen und die Ab  sperrventile 54a, 56a,     53a    und 55a geöffnet,  so steht der heisse Raum la mit dem kalten  Raum     3b,    der heisse Raum 2a mit dem kalten  Raum 4b, der heisse Raum     3a    mit dem kalten  Raum     1b    und der heisse Raum 4a     mit    dem  kalten Raum 2b in Verbindung. Da beim  Laufen des Heissgasmotors die Phasenver  schiebung der Kreisprozesse in den ausge  wechselten Räumen 180  beträgt,     wird    der  Drehsinn des Motors umgekehrt, so dass der  Motor gemäss dem Pfeil     II    dreht.  



  Zur Umkehrung des Drehsinnes des, dar  gestellten Motors hat man also lediglich die  Absperrventile     49a,    50a,     51a    und 52a zu  schliessen und die Absperrventile     54a,    56a,       53a    und 55a zu öffnen oder umgekehrt, wäh  rend der Phasenwinkel zwischen den verschie  denen Kurbeln gar nicht geändert zu werden    braucht. Dies wird in der Praxis vorzugs  weise derart durchgeführt, dass sämtliche  Absperrventile mittels eines gemeinsamen  Bedienungsorgans geöffnet oder geschlossen  werden können, wodurch die Umkehrung des  Drehsinnes des Motors     mittels    einer einzigen  Handbewegung erfolgen kann.  



  Es ist selbstverständlich, dass z. B. die  in der Zeichnung dargestellten Erhitzer,       Regeneratoren    und Kühler am Motor     nicht     vorhanden sein müssen; diese     Elemente    bewir  ken lediglich eine Erhöhung des Nutzeffektes  des Motors.  



  Weiterhin folgt, dass die gewünschte Um  kehrungsmöglichkeit bereits bei     einem    Motor  mit zwei Arbeitszylindern     erhalten    werden  kann.



  Hot gas engine with more than one working cylinder. The invention relates to a hot gas engine. A hot gas engine is to be understood as a thermodynamic engine in which a quantity of gas runs through a cycle, with different spaces being available for the hot gas and the cold gas. The rooms are called the hot room and the cold room.



  The spaces mentioned can be connected to separate heaters and coolers from which the gas is only let into these spaces. In this case it is a closed cycle process.



  The cold room of the engine can, if necessary, be in periodic contact with the outside air; In this case, fresh air is sucked in for each cycle. Such engines are referred to as an open process. Both in motors with an open cycle and in motors with a closed cycle process, there is such a phase difference between the volume changes in the hot and cold room that the.

   Gas is successively subjected to heating, expansion, cooling and compression.



  The gas can be heated by heating the outer walls of the hot chamber of the engine. However, it is preferable to provide a special heater between the hot and the cold space of the engine, with the gas to be heated appropriately divided into a large number of parallel connected flows and brought to the required temperature in the divided state. It is advisable to heat at least two of the walls of the channels through which the gas to be heated flows in a divided state.

   The cooler in motors with a closed cycle process can be designed in a similar manner. In engines with an open cycle process, there is no need for a cooler, as the gas is released into the open air after expansion. A regenerator can be arranged between the heater and the cooler. The present invention now relates to an engine with more than one working cylinder, i.e. H. in which more than one cycle takes place at the same time.



  According to the invention, this motor is characterized in that the hot and cold spaces of the various working cylinders are connected to one another by means of channels in such a way that when they are opened, respectively. Closing these channels, the motor can be left running in one direction or the other at will.



  Hot gas motors that can run in one direction as well as in the other are known per se. The change in the direction of rotation of the motor is achieved in them that the phase angle between the piston in the hot room and the piston in the cold room is made adjustable, which leads to a rather complicated gearbox of such a motor. The invention is based on the knowledge that this complex construction of the transmission is not necessary if you have a hot gas engine with more than one working cylinder, since in this case the reversal of the direction of rotation of the motor can be obtained in such a way that the hot and the cold spaces of the various working cylinders are interchanged.

   This advantage can already be obtained with an engine with two working cylinders.



  The invention is tert erläu below with reference to an embodiment shown in the accompanying drawings Darge.



  In this drawing, a hot gas engine with four working cylinders 1, 2, 3 and 4 is provided, in which the hot pistons 5, 6, 7 and 8 are movable .sind. These pistons are attached to the piston rods 9, 13, 17 and 21 which are ver in the cross heads 10, 14, 18 and 22 with the drive rods 11, 15, 19 and 23 connected. These connecting rods are connected to the cranks 12, 16, 20 and 24 of the crank shaft 45. As is shown schematically in the drawing, these Kur cables form an angle of 90 with each other. The cold pistons 25, 26, 27 and 28 are also movable in the cylinders mentioned.

   They are connected to the piston rods 29, 33, 37 and 41, the heads 30, 34, 38 and 42 are connected to the connecting rods 31, 35, 39 and 43 through the mediation of the cross, which are connected to the cranks 32, 36, 40 and 44 are coupled. These cranks also form angles of 90 to one another. The adjacent cranks 12 and 32 respectively. 16 and 36 resp. 20 and 40 respectively. 24 and 44 also form angles of about 90 with each other, such that when the crankshaft 45 rotates in the direction of arrow I, the last-mentioned crank of each pair always lags behind with respect to the first-mentioned crank of this pair.

   It should be noted that the piston rods 9, 13, 17 and 21 are guided in a gas-tight manner through openings 25a, 26a, 27a and 28a in the cold pistons 25, 26, 27 and 28. The heaters 46, the regenerators 47 and the Küb.ler 48 are arranged around the cylinder walls.



  When the motor rotates in the direction of arrow I, a cycle takes place in cylinder 1 with the hot room la and the cold room 1b. Because of the gas-tight closure of the hot piston 5 in the cylinder 1, these spaces are connected to one another exclusively via the heater 46, the regenerator 47 and the cooler 48. The cooler 48 of the cylinder 1 is namely with the cold space 1b in connection by means of the channel 49, which can be closed with the help of the shut-off valves 49a, but is open in the present case.

   This Küh ler 48 is indeed also by means of the channel 53, which can be closed with the help of the shut-off valve 53a, with the cold space 3b of the cylinder 3 in connection; but this shut-off valve is closed in the present case.



  In a similar way, another three cycle processes take place simultaneously in cylinders 2, 3 and 4 with the hot spaces <I> 2a, 3a </I> and <I> 4a </I>, which are also carried out via the heaters 46, the regenerators 47, the coolers 48 and the channels 50, 51 and 52, in which the shut-off valves 50a., 51a and 52a are open, are in communication with the cold spaces 2b, 3b and 4b present in these cylinders. The shut-off valves 55a, 54a and 56a in the channels 55, 54 and 56 are closed.

   When the engine is turned in the direction of arrow I, the cold and hot spaces of the same cylinder are connected to one another.



  If, however, the shut-off valves 49a, 50a, 51a and 52a are closed and the shut-off valves 54a, 56a, 53a and 55a are opened, the hot room la is with the cold room 3b, the hot room 2a with the cold room 4b, the hot room 3a with the cold room 1b and the hot room 4a with the cold room 2b in connection. Since when the hot gas engine is running, the phase shift of the cycle processes in the changed rooms is 180, the direction of rotation of the engine is reversed so that the engine rotates according to arrow II.



  To reverse the direction of rotation of the motor, you only have to close the shut-off valves 49a, 50a, 51a and 52a and open the shut-off valves 54a, 56a, 53a and 55a, or vice versa, while the phase angle between the various cranks does not needs to be changed. In practice, this is preferably carried out in such a way that all shut-off valves can be opened or closed by means of a common operating element, whereby the direction of rotation of the motor can be reversed with a single hand movement.



  It goes without saying that z. B. the heater, regenerators and cooler shown in the drawing do not have to be present on the engine; these elements only cause an increase in the efficiency of the engine.



  It also follows that the desired reversal option can already be obtained in an engine with two working cylinders.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Heissgasmotor mit mehr als einem Arbeits zylinder, dadurch gekennzeichnet, dass die heissen und die kalten Räume der verschiede nen Arbeitszylinder mittels Kanäle derart miteinander verbunden sind, dass durch das Öffnen bezw. Schliessen dieser Kanäle der Motor nach Belieben im einen oder andern Drehsinn laufen gelassen werden kann. PATENT CLAIM: Hot gas engine with more than one working cylinder, characterized in that the hot and cold spaces of the various working cylinders are connected to one another by means of channels in such a way that when they are opened, respectively. Closing these channels, the motor can be left running in one direction or the other at will.
CH244918D 1943-01-15 1944-01-13 Hot gas engine with more than one working cylinder. CH244918A (en)

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CH244918D CH244918A (en) 1943-01-15 1944-01-13 Hot gas engine with more than one working cylinder.

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0025317A1 (en) * 1979-08-28 1981-03-18 Antonius Marinus Mortel An external combustion engine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0025317A1 (en) * 1979-08-28 1981-03-18 Antonius Marinus Mortel An external combustion engine

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