CH299042A - Maschine zum Fördern von Wärme von einem niedrigeren auf ein höheres Temperaturniveau ohne mechanischen Fremdantrieb. - Google Patents

Maschine zum Fördern von Wärme von einem niedrigeren auf ein höheres Temperaturniveau ohne mechanischen Fremdantrieb.

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CH299042A
CH299042A CH299042DA CH299042A CH 299042 A CH299042 A CH 299042A CH 299042D A CH299042D A CH 299042DA CH 299042 A CH299042 A CH 299042A
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CH
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temperature
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Gloeilampenfabrieken N Philips
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Philips Nv
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/002Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant
    • F25B9/004Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant the refrigerant being air

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Description


  Maschine zum Fördern von Wärme von einem niedrigeren auf ein höheres     Temperaturniveau     ohne mechanischen Fremdantrieb.    Im allgemeinen bestehen die bisher be  kannten Aggregate zum Fördern von Wärme  von einem niedrigeren auf ein höheres Tem  peraturniveau aus einer Kühlmaschine und  einem die Kühlmaschine antreibenden Motor.  Dieser Motor liefert dann die zur Kühl  maschine erforderliche mechanische Energie.  



  Die Erfindung bezweckt, eine Maschine  zu schaffen, die ohne mechanischen Fremd  antrieb arbeitet.  



  Nach der Erfindung enthält die Maschine,  welche als ein geschlossenes System aus  gebildet ist, als Arbeitsmittel eine Gasmenge  unveränderlicher chemischer Zusammenset  zung und ist mit einem warmen Raum und  einem kalten Raum versehen, die je mittels  eines     Wärmeaustauschers    zur Zufuhr von  Wärme, eines     Regenerators    und eines Küh  lers mit einem Raum mit Zwischentemperatur  in Verbindung stehen. Die Volumen dieser  Räume wie auch das Gesamtvolumen aller  vorher genannten Räume werden durch sich  mit einem konstanten Phasenunterschied hin  und her bewegende, miteinander gekuppelte  kolbenförmige Körper geändert.

   Die     Vblu-          menänderungen    des     warmen    Raumes weichen  in der Phase um einen Betrag a von den  jenigen des kalten Raumes, um einen Betrag       b    von denjenigen des Raumes mit     Zwischen-          9        temperatur    und um einen Betrag c von den  jenigen des Gesamtvolumens aller vorher  genannten Räume ab, wobei a, b und c positiv    gerechnet werden, wenn der warme Raum  gegenüber 'den betreffenden Räumen voreilt,  und sowohl a als auch c zwischen d-180  und  d liegen, und  
EMI0001.0011     
    wobei sowohl     sin    d als auch der Zähler dieses  Bruchs positiv sind.  



  In diesem Bruch ist  v = das Verhältnis zwischen dem Höchst  volumen des kalten Raumes und dem     de"     warmen Raumes,  k = das Verhältnis zwischen dem     Höchst-          völumen    des Raumes mit Zwischentem  peratur und dem des warmen Raumes,       t,,    =das Verhältnis zwischen der mittleren       Absoluttemperatur    des Mittels im Raum  mit Zwischentemperatur und der mitt  leren     Absoluttemperatur    des Mittels im  kalten Raum,

         tw    = das Verhältnis     zwischen    der mittleren       Absoluttemperatur    des Mittels im     Raiun     mit Zwischentemperatur und der mitt  leren     Absoluttemperatur    des Mittels im  warmen Raum.  



       Anmelderin    hat festgestellt, dass bei der  Maschine nach der Erfindung die dem war  men Raum zugeführte Energie zum Antrieb  der Maschine benutzt werden kann. Hierbei  muss die Maschine den     obenerwähaten    An-           forderungen    entsprechen. Bei der Bauart  nach der Erfindung wird eine Energiemenge  mittels eines kolbenförmigen Körpers ab  geführt     und    als mechanische Energie einer  gemeinsamen Kurbelwelle geliefert. Diese  Energiemenge     -muss    naturgemäss wenigstens  so gross sein, dass die     kolbenförmigen    Körper       hin.    und her bewegt werden.

   Die vom     kolben-          förmigen    Körper zur Kurbelwelle gelieferte  Energiemenge     kann    aber auch grösser sein,  als     zur    Hin-     und        Herbewegung    der kolben  förmigen Körper in der Maschine unbedingt  notwendig ist. In diesem Fälle kann der  Überschuss an Energie für andere Zwecke,  z. B. zum Antrieb von Brennstoffpumpen  und dergleichen, benutzt werden.  



       Infolge    der Zuführung kalorischer Ener  gie zum     Wärmeaustauscher,    der mit dem  warmen Raum verbunden ist, wird letzterer  Raum auf hoher Temperatur gehalten. In  der Nähe des kalten     Raumes    liegt ein wei  terer     Wärmeaustauscher,    mit dessen Hilfe  kalorische Energie (bei niedrigerer     Tempe    "       ratur)    dem Arbeitsmittel in der Maschine  zugeführt wird.  



  Unter dem  Kühler  wird ein     Wärme-          austauscher    verstanden, durch den kalorische  Energie dem Arbeitsmittel entzogen wird.  



  Die Maschine nach der Erfindung arbeitet  ohne     Zuführung        _    mechanischer Energie. Die  zum Antrieb der Maschine erforderliche ka  lorische Energie kann mittels eines Bren  ners dem dem warmen Raum zugeordneten  Erhitzer zugeführt werden. Hierdurch erge  ben sich verschiedene Vorteile. So kann die       Nutzleistung    der Maschine verhältnismässig  hoch sein, da die der Maschine gelieferte  Energie nicht zunächst in mechanische       Energie    umgesetzt     zu    werden braucht, was  immer mit Verlusten einhergeht.  



  In der beiliegenden Zeichnung sind einige       beispielsweise    Ausführungsformen von Ma  schinen nach der Erfindung dargestellt.  



  In den     Fig.    1, la, 2, 2a, 3, 3a, 4, 5 und     5a     sind einige Ausführungsformen der Maschine  nach der     Erfindung    schematisch dargestellt.  



  In den     Fig.    6, 7 und 8 sind mehr bau  liche     Ausführungsformen    dargestellt, und    die     Fig.    9, 10, 11, 12; 13 und 14 zeigen  einige Diagramme der thermodynamischen  Kreisläufe, wie sie sich in der Maschine nach       Fig.    6 vollziehen.  



  Die Maschine nach     Fig.    1 ist mit einem  warmen Raum 1, einem Raum 2 mit Zwi  schentemperatur und einem kalten Raum 3  versehen. Der Raum 1 steht mittels eines     Er-          hitzers    4, eines     Regenerators    5 und eines  Kühlers 6 mit dem     _    Raum 2 in Verbindung,  und der kalte Raum 3 steht mittels eines       Wärmeaustauschers    7 zur Zufuhr von  Wärme, des     Regenerators    8 und des Kühlers  9 gleichfalls mit dem Raum 2 in Verbin  dung. Das Volumen jedes Raumes 1, 2 und 3  wird von einem kolbenförmigen Körper 10,  11 bzw. 12 geändert. Die kolbenförmigen  Körper sind durch Triebstangen 13, 14 bzw.  15 mit einer gemeinsamen Kurbelwelle 16  verbunden.  



  In     Fig.    la sind die verschiedenen Kurbel  lagen dargestellt.  



  Wird angenommen, dass die Volumen  änderungen des warmen Raumes um einen  Betrag     a    = 60  gegenüber denjenigen des kal  ten Raumes, um einen Betrag     b    =120   gegenüber denjenigen des Raumes mit Zwi  schentemperatur, und um einen Betrag c = 60   gegenüber denjenigen des Gesamtvolumens  aller vorher genannten Räume voreilen, wobei  ferner der Faktor     v   <I>=1</I> und der Faktor<I>k</I>  gleichfalls =1 ist, wobei     t,    =1,6 und     t,"    = 0,5,  so     kann.    der     Wert    von     tg    d berechnet werden.  
EMI0002.0049     
    d. h. also, dass d = 70,5 .  



  Es ergibt sich, dass a und c zwischen  d-180  und<I>d</I> liegen und sowohl sin<I>d</I> als  auch der Zähler des oben angegebenen Bruchs  positiv sind. Das heisst also, dass die Verhält  nisse vorliegen, durch welche die Maschine  nach     Fig.    1 ohne mechanischen Fremdantrieb  ausgeführt werden kann und Wärme von  einem niedrigeren nach einem höheren Tem  peraturniveau fördern kann. Wenn die  Temperatur des warmen     Raumes    900  K be-      trägt, so ist bei dieser Ausführungsform die  Temperatur des Raumes mit     Zwisehentempe-          ratur    900 X 0,5 = 450  K und die Tempe  ratur des kalten Raumes
EMI0003.0003  
   Die  Maschine eignet sich daher als Klimaanlage  oder Wärmepumpe.  



  In     Fig.    2 ist eine weitere Ausführungs  form des Erfindungsgegenstandes dargestellt.  Die Maschine dieser Figur ist mit drei Zy  lindern 20, 21 und 22 versehen. In diesen  Zylindern bewegen sich die kolbenförmigen  Körper 23, 24     und    25 auf und ab. Die     kolben-          förmigen    Körper 23     und    25 sind als     Ver-          dränger    ausgebildet. Die     kolbenförmigen     Körper sind durch Triebstangen mit einer  gemeinsamen Kurbelwelle 37 verbunden.

   Der  Raum 26 oberhalb des kolbenförmigen Kör  pers 23 steht mittels eines Erhitzers 27, eines       Regenerators    28 und eines Kühlers 29 mit  dem Raum 30 mit Zwischentemperatur in  Verbindung. Der Raum 31 oberhalb des     kol-          benförmigen    Körpers 25 ist der kalte Raum  und dieser steht mittels eines     Wärmeaustau-          schers    32 zur Zufuhr von Wärme des Rege  nerators 33 und des Kühlers 34 mit dem  Raum 35 in Verbindung. Die Räume 30, 35  sind durch die Kanäle 38 mit dem Raum 36  oberhalb des     Kolbens    24 verbunden und bil  den gemeinsam den gesamten Raum mit  Zwischentemperatur.  



  In     Fig.        2a    sind die verschiedenen einem  Berechnungsbeispiel zugeordneten Kurbel  lagen dargestellt.  



  Auch -bei dieser Maschine kann man Ver  hältnisse annehmen, bei denen nie Maschine  ohne mechanischen Fremdantrieb arbeitet.  Wird angenommen, dass     a    = 900, b =1850  und c =1200 und ist ferner v =1 und  <I>k</I> = 1,5,     t,,    = 1,3 und     tw    = 0,4, so kann     tg   <I>d</I>  wieder berechnet werden.  
EMI0003.0024     
    Hieraus folgt, dass<I>d</I> =133,20. Sowohl     a     als auch c sind     kleiner    als<I>d,</I> und     sin   <I>d</I> und  der Zähler des oben angegebenen Bruchs       sind.    -positiv.

   Diese Maschine wird daher    unter den oben angegebenen     Verhältnissen     ohne Fremdantrieb arbeiten und Wärme von  einem niedrigeren nach einem höheren     Tem-          peraturniveau    fördern können. Ist bei dieser  Ausführungsform die Temperatur des war  men Raumes 9000 K, so ist die Tempe  ratur des Raumes mit Zwischentemperatur  900 X 0,4 = 3600 K. Die Temperatur     des    kal  ten Raumes ist dann Die An  lage kann daher gut
EMI0003.0033  
   als Wärmepumpe be  nutzt werden.  



  Die Maschine nach     Fig.    3 besitzt nur  zwei Zylinder 40     bzw.    41. In dem Zylinder  40 bewegt sich der     Verdränger    42 und in dein  Zylinder 41 der Stufenkolben 43 hin und  her. Die beiden kolbenförmigen Körper sind  je durch     Triebstangenmechanismen    54 und  55 mit einer gemeinsamen [Kurbelwelle 56  verbunden. Der Raum 44 oberhalb des Kol  bens 42 ist der warme Raum der Maschine.  Dieser Raum steht durch einen Erhitzer 45,  einen     Regenerator    46 und einen Kühler 4<B>7</B>  mit dem Raum 48 mit Zwischentemperatur  unterhalb des Kolbens in Verbindung.

   Der  Raum 49 oberhalb des Kolbens 43 steht über  den     Wärmeaustauscher    50 zur Zufuhr von  Wärme, den     Regenerator    51 und den Kühler  52 mit dem Raum 53 unterhalb des Stufen  kolbens in Verbindung. Die Räume 48 und 53  und .der Verbindungskanal 57 bilden gemein  sam den gesamten Raum mit Zwischentem  peratur.  



  In     Fig.        3a    sind die verschiedenen einem       Berechnungsbeispiel    zugeordnete, Kurbel  lagen     dargestellt.     



  Ist bei der oben beschriebenen Maschine  der Faktor v = 2 und der Faktor k = 1,4  und     cc    = c = 90.0 und b = 2250, wobei die Tem  peraturen derart gewählt sind, dass     t,    =1,3  und     t ,   <I>= 0,4, so</I> kann     wieder        tg   <I>d</I> berechnet  werden.     tg    d ist in diesem Falle gleich  
EMI0003.0051     
    Hieraus folgt, dass d = N 1100.  



  Auch in diesem Falle liegen     a    und<I>c zwi-</I>  schen     d-1$00    und<I>d,</I> und sowohl     sin   <I>d</I> als.      auch der Zähler des- Bruchs sind positiv. Ist  bei diesem Ausführungsbeispiel die Tempe  ratur des warmen Raumes 800 K, so ist die  Temperatur des     RaLUnes    mit Zwischentempe  ratur 800     X,0,4    = 320  K und die Temperatur  des Gefrierraumes<U>320</U>     _    246' K.  



  1,30  Die Maschine nach     Fig.    4 stimmt im  grossen und ganzen mit der Maschine nach       Fig.    3 überein, und in     dieser    Figur sind  daher die gleichen Bezugszeichen wie in       Fig.    3 verwendet. An Stelle     des        Verdrängers     42 ist aber die Maschine mit einem zweiten  Stufenkolben 58 versehen.  



  In     Fig.    5 ist eine weitere Ausführungs  form des     Erfindungsgegenstandes    dargestellt.  Auch     diese    Maschine     ist    mit nur zwei Zylin  dern 60 und 61 versehen. Der warme Raum  62 oberhalb des Kolbens 63 im Zylinder 60  steht über den Erhitzer 64, den     Regenerator     65, den Kühler 66 mit dem Raum 67 mit       Zwischentemperatur    unterhalb des Kolbens  63 in     Verbindung.    Der kalte Raum 68 ober  halb des Kolbens 69 steht über den     Wärme-          austauscher    70 zur Zufuhr von Wärme, den       Regenerator    71 und den Kühler 72 gleich  falls mit :

  dem Raum 67 in Verbindung. Die  kolbenförmigen Körper 63 und 69 sind je  durch     Triebstangenmechanismen    73 und 74  mit einer     Kurbelwelle    75 verbunden.  



  In     Fig.        5a    sind die einem Berechnungs  beispiel zugeordneten Kurbellagen dar  gestellt.  



  Folgende Faktoren sind dabei angenom  men worden: a = c = 90 , b = 180 ,     v    = 1,       1c   <I>= 1,</I>     t,=2    und     t-=0,4.     
EMI0004.0028     
    Hieraus folgt, dass d =106,7 . Auch bei  dieser     Ausführungsform    sind sämtliche Be  dingungen erfüllt, nämlich dass     a    und c zwi  schen d-180  und d liegen, wobei sowohl       sin    d als auch der -Zähler des Bruchs positiv  sind.

   Wird bei dieser Ausführungsform als  Temperatur des warmen Raumes 800  K an  genommen, so ist die Temperatur des Raumes    mit Zwischentemperatur 800 X 0,4 = 320  K  und die Temperatur des kalten Raumes  
EMI0004.0032     
    Die Maschine nach     Fig.    6 stimmt mit der  jenigen nach     Fig.    2 überein. In dem Zylinder  80 wird ein     Verdränger    81 und in dem Zy  linder 82 wird ein weiterer     Verdränger    83  hin und her bewegt. Der Raum 84 oberhalb  des     Verdrängers    81 steht über den Erhitzer  85, den     Regenerator    86 und den Kühler 87  mit dem Raum 88 in Verbindung, der durch  die Kanäle 89 und den Raum 91 mit dein  Raum 90 verbunden ist.

   Diese Räume bilden  den Raum mit Zwischentemperatur. Das  Volumen dieses Raumes wird von dem Kol  ben 92 und von den     Verdrängern    81 und 83  beeinflusst. Dieser Raum mit Zwischentem  peratur ist über den Kühler 93, den     Regene-          rator    94 und den     Wärmeaustauscher    95 zur  Zufuhr von Wärme mit dem kalten Raum 96  verbunden. Die     Verdränger    81 und 83 und  der Kolben 92 sind durch Triebstangen mit  der Kurbelwelle 97 verbunden, wobei die  Kurbeln einen geeigneten Winkel mitein  ander einschliessen. Der Raum 84 wird auf  hoher Temperatur gehalten und ist der  warme Raum der Maschine. Diesem wärmen  Raum wird mittels des Brenners 98 kalo  rische Energie zugeführt.

   Die Verbrennungs  gase strömen längs auf der äussern Wand des  Erhitzers 85 angebrachten Rippen und ver  lassen den Verbrennungsraum durch das Aus  lassrohr 99. Der kalte Raum 96     und    der       Wärmeaustauscher    95 sind in einem ge  schlossenen Raum 100 untergebracht, der auf  niedriger Temperatur gehalten werden muss.  Die Abmessungen des     Kolbens    92 und der  Hab     dieses    Kolbens sind derart gewählt, dass  der Kolben der Kurbelwelle hinreichende po  sitive Energie liefert, um die     Verdränger     und den Kolben in der Maschine auf und ab  zu bewegen. Die mittels     dieses    Kolbens über  tragene mechanische Energie kann z.

   B. auch  zum Antrieb der     Brennstoffpumpe    für den       Brenner    98 oder zum Antrieb eines Luftkom  pressors und eines Kompressors benutzt wer  den, der zwecks Änderung der Maschinen-           leistung    die in der Maschine enthaltene Gas  menge beeinflussen kann.  



  Der Kolben 92     beeinf@lusst    in diesem Falle  den Raum mit Zwischentemperatur. Es ist  aber auch möglich und in bestimmten Fällen  sogar erwünscht, dass dieser Kolben den war  men Raum oder den kalten Raum beeinflusst.  In dieser Figur ist ferner der Kurbelkasten  als geschlossene Einheit ohne Wellendurch  führungen ausgebildet. Hierdurch ist es  möglich, Verluste des Arbeitsmittels weit  gehendst zu beschränken und sogar auf Null  herabzusetzen. Auch kann der Kurbelkasten  auf einen gewünschten Druck gebracht wer  ; den, wodurch die Stangenkräfte in den Trieb  stangen     herabgesetzt    werden können.  



  In     Fig.    7     ist    eine Maschine dargestellt,  welche im wesentlichen derjenigen     nach-Fig.    3  entspricht. In dem Zylinder 110 bewegt sich  ein     Verdränger    111 hin und her, der über  einen     Triebstangenmechanismus    mit der Kur  bel 113 verbunden ist. An derselben Kurbel  ist gleichfalls der     Triebstangenmechanismus     des     Stufenkolbens    114 befestigt, der sich in  dem Zylinder 112 hin und her bewegt. Die  Mittellinien der beiden Zylinder schliessen  einen Winkel von 90  ein.

   Ein Teil     des    Stu  fenkolbens 114 weist einen Durchmesser<B>Dl,</B>  ein weiterer Teil einen Durchmesser     D2    auf,  wobei     D2    beträchtlich kleiner als D1, aber  anderseits wesentlich grösser als der     Durch-          messer    der Kolbenstange ist. In diesem Falle  ist der Faktor     a    daher gleich dem Faktor c.

    Der Raum 115 oberhalb des     Verdrängers    111  ist der warme Raum und dieser Raum ist  wieder durch einen als Rohrerhitzer ausgebil  deten Erhitzer 116, einen     Regenerator    117  und einen Kühler 118 mit dem Raum 119       verbinden.    Der Raum 119 steht durch den       i    Kanal 120 mit dem Raum 121 unterhalb des  Stufenkolbens 114 in dem Zylinder 112 in  Verbindung.

   Die der Kurbelwelle zugekehrten  Räume 119 und 121 und der Kanal 120 bilden  den Raum mit     Zwischentemperatur.    Dieser  Raum steht über den Kühler 123, den Rege  nerator 124 und den     Wärmeaustauscher    125  zur Zufuhr von Wärme mit dem kalten     Ramn     126 in     Verbindung.       Dem warmen Raum wird kalorische  Energie mittels des Brenners 127 zugeführt,  wobei die Verbrennungsgase bei 129 den  Erhitzer verlassen; der     Wärmeaustauscher     125 und der kalte Raum 126 sind in dem zu  kühlenden Raum 128 untergebracht. Die Wir  kungsweise der     Kühlmaschine        entspricht    der  Wirkung der Maschine nach     Fig.    3.

   Wenn  die Bedingungen erfüllt sind, welche in der  vorerwähnten Formel angegeben sind, so  wird der     Stufenkolben    mechanische Energie  liefern. Die gelieferte Energiemenge ist von  dem Durchmesser D2 des Stufenkolbens und  von dem Hub dieses Kolbens abhängig.  



  In     Fig.    8 ist eine weitere     Ausführungs-          .form    dargestellt.     Diese    entspricht im grossen  und ganzen der     Ausführungsform    nach       Fig.    5. An     Stelle    des Stufenkolbens 114 von       Fig.    7 besitzt das Aggregat nach     Fig.    8 einen  Kolben, und der Raum 139 mit     Zwischenteen-          pAtatur    ist mit dem Raum 144 oberhalb die  ses Kolbens verbunden. Der     Verdränger    130  bewegt sich in dem Zylinder<B>131</B> auf und ab.

    Dieser     Verdränger    steht über einen Trieb  stangenmechanismus mit der Kurbel 132 in  Verbindung. Mit dieser Kurbel ist auch der       Triebstangenmeehanismus    des Kolbens 133  verbunden, der sich- im Zylinder 134 hin und  her bewegt. Die Mittellinien der Zylinder 131  und 134 schliessen einen Winkel von 90  ein.  Der warme Raum 135 oberhalb     .des        Verdrän-          gers    130 steht über den Erhitzer     13e6,    den       Regenerator    137 und den Kühler 138 mit  dem Raum 139 unterhalb     des        Verdrängers     130 in Verbindung.

   Der Raum 139 und der  Kanal 140 bilden den Raum mit Zwischen  temperatur und stehen über den     Kühler    141,  den     Regenerator    142 und den Wärmeaus  tauscher 143 zur Zufuhr von Wärme mit dem  kalten     Raum    144 in Verbindung. Der warme  Raum wird mittels des Brenners 145 auf hohe  Temperatur gehalten. Der kalte Raum und  der     Wärmeaustauscher    143 befinden sich in  dem Raum 146, der auf niedriger Tempe  ratur gehalten werden muss.  



  In     Fig.    9 ist ein Diagramm     dargestellt,    in  dem die verschiedenen Kolbenlagen einer Ma  schine ähnlich denjenigen nach     Fig.    2 .und 6      dargestellt sind, wobei jedoch die Kurbelstel  lungen andere sind. Auf der     Abszissenachse     ist der Kurbelwinkel in Grad aufgetragen,  während auf der     Ordinatenachse    die wech  selnden Volumina der von den     kolbenför-          migen    Körpern beeinflussten     Räiune    auf  getragen sind.

   Die     Bewegungen    der     kolben-          förmigen    Körper sind durch die     sinusförmi-          gen,    gestrichelten Linien wiedergegeben, wie  z. B. bei 150. Zur Vereinfachung sind diese       sinusförriiigen    Linien durch die ausgezogenen  Geraden ersetzt.  



  In     Fig.    10 ist der Druckverlauf p im Ar  beitsraum der Maschine in Abhängigkeit des       Kurbehvinkels    aufgetragen. Der Druck ist auf  der     Ordinatenachse    und der Kurbelwinkel  auf der -     Abszissenachse    abgetragen. Der  Druckverlauf in     Fig.    10 ist     gleichfalls    verein  facht und durch grade Linien ersetzt. Der  Druck ist maximal bei einem Kurbelwinkel  von 0 und 360 . In     Fig.    9 sind .die schäd  lichen Räume zu Null angenommen.

   Das mit  I bezeichnete, schraffierte Feld zeigt die auf  einanderfolgenden Volumenänderungen des  kalten Raumes, die schraffierten Felder     II     die des warmen Raumes und die nicht schraf  fierten Felder     III    und IV die des Raumes  mit Zwischentemperatur. Das Feld IV allein  zeigt die Änderungen des Gesamtvolumens  aller vorher     genannten,Räume.     



  In     Fig.    11     ist    das     pv-Diagramm    des war  men Raumes schematisch dargestellt. In die  sem Diagramm ist auf der     Abszissenachse    das  Volumen v und auf der     Ordinatenachse    der       Druck    p abgetragen. Die entsprechenden, mit       a,   <I>b, c</I> und<I>d</I>     bezeichneten        Punkte    des     Dia-          gramms    von     Fig.    9 sind auch in diesem Dia  gramm angegeben.  



  In     Fig.    12 ist auf entsprechende Weise  das     pv-Diagramm    des kalten Raumes dar  gestellt, wobei Punkte mit den Buchstaben     a,     b, c und d. wieder mit Punkten mit den  Buchstaben der vorherigen Figuren überein  stimmen.  



  In     Fig.    13 ist das Diagramm für den  Kolben     dargestellt,        där    das     Gesamtvolumen     der Räume beeinflusst. Die schraffierte Flä  che dieses     Diagramms    ist die Hälfte der    schraffierten Fläche der Diagramme 11  und 12.  



  In     Fig.    14     ist    das     Diagramm    für den  Raum mit Zwischentemperatur dargestellt.  Die Fläche dieses Diagramms ist das Zwei  fache derjenigen der Diagramme nach den       Fig.    11 und 12, wie es auch aus     Fig.    9  ersichtlich ist.  



  . Aus     Fig.    13 geht hervor, dass die Arbeit,  welche von dem das Gesamtvolumen aller  Räume beeinflussenden kolbenförmigen Kör  per geliefert werden kann, unter anderem  durch Vergrösserung des Hubvolumens dieses  Kolbens erhöht werden kann. Durch Vergrö  sserung, des     Hubvolumens    vergrössert sich die  Fläche des Diagramms     -und    der     Kol'oen    lie  fert eine grössere positive Arbeit.  



  Im allgemeinen wird es nur einen Kolben  geben, der die     Änderungen    des Gesamtvolu  mens beeinflusst. Es ist aber auch möglich,  dass die Beeinflussung an     Stelle    durch einen,  durch mehrere Kolben erfolgt.  



  Bei allen dargestellten Beispielen mit  Ausnahme desjenigen nach     Fig.    1. werden die  Volumen zweier Räume mit     aufeinanderfol-          gendem    Temperaturniveau von den Endflä  chen eines gemeinsamen kolbenförmigen Kör  pers beeinflusst.     Beispielsweise    ist das der  Fall für die Volumen des warmen Raumes  und des Raumes mit Zwischentemperatur.

    Gemäss den     Fig.    2 und 6 werden überdies so  wohl das Volumen des kalten Raumes als  auch das Volumen des Raumes mit Zwischen  temperatur von den     Endflächen    eines weite  ren gemeinsamen     kolbenförmigen    Körpers  beeinflusst, und es ist ein dritter     kolben-          förmiger    Körper vorhanden, von dem nur  eine Oberfläche die Volumenänderungen  eines der Räume beeinflusst;

   der dritte     kol-          benförmige    Körper bewegt sieh zweckmässig  mit gleicher Phase wie der kolbenförmige  Körper, der sowohl den Raum     mit    Zwischen  temperatur als auch den kalten Raum     beein-          flusst.    Bei den Beispielen nach     Fig.    3 und -6  sind nur zwei     kolbenförmige    Körper vor  gesehen, wobei der kolbenförmige Körper, der  sowohl den kalten Raum als auch den Raum  mit Zwischentemperatur beeinflusst, als Stu-           fenkolben    ausgebildet ist; auch der zweite       kolbenförmige    Körper kann dabei als Stufen  kolben ausgebildet sein.

   Die Maschine kann  aber,     wie    in den     Fig.    5 und 8 gezeigt, so aus  gebildet sein, dass sowohl das Volumen des  warmen     Raumes    als auch das Volumen des  Raumes mit Zwischentemperatur von den       Endflächen    eines     gemeinsamen        kolbenför-          migen    Körpers beeinflusst werden, und nur  ein anderer kolbenförmiger Körper mit nur  einer wirksamen Oberfläche vorhanden ist,  wobei letzterer Körper die     Volunienänderan-          gen    des kalten Raumes beeinflusst.  



  Bei allen Beispielen hängt die Phasen  verschiebung der Volumenänderungen der  verschiedenen Räume nicht nur von der Kur  bellage der Kolben, sondern auch von den  Volumenverhältnissen der durch die Kolben  beeinflussten Räume, d. h. also vom Kurbel  radius und Durchmesser des betreffenden       Kolbens    ab.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Maschine zum Fördern von Wärme von einem niedrigeren auf ein höheres Tempera turniveau ohne mechanischen Fremdantrieb, welche als ein geschlossenes System aus gebildet ist, wobei die Maschine als Arbeits mittel eine Gasmenge unveränderlicher che mischer Zusammensetzung enthält und mit einem warmen Raum und einem kalten Raum versehen ist,' .die je mittels eines Wärmeaustauschers zur Zufuhr von Wärme, eines Regenerators Lind eines Kühlers mit einem Raum mit Zwischentemperatur in Ver bindung stehen, und sowohl die Volumen die ser Räume als auch das Gesamtvolumen aller vorher genannten Räume durch sich mit konstantem Phasenunterschied hin und her bewegende, miteinander gekuppelte,
    kolben- förmige Körper geändert werden, wobei die Phase der Volumenänderungen des warmen Raumes um einen Betrag a von der des kal ten Raumes, um einen Betrag b von der des Raumes mit Zwischentemperatur und um einen Betrag c von der des Gesamtvolumens aller vorher genannten Räume abweichen, wobei a, b und c positiv gerechnet werden, wenn der warme Raum gegenüber den betref fenden Räumen voreilt und sowohl a als auch c zwischen d-180 und d liegen, Lind EMI0007.0019 wobei sowohl sin d als auch der Zähler dieses Bruchs positiv sind, in dem v = das Verhältnis zwischen dem Höchst volumen des kalten Raumes Lind dem ,des warmen Raumes,
    k = das Verhältnis zwischen dem Höchst volumen des Raumes mit Zwischentem peratur und dem des warmen Raumes, tv = das Verhältnis zwischen der mittleren Absoluttemperatur des Mittels im Raum mit Zwischentemperatur Lind der mitt leren Absoluttemperatur des Mittels im kalten Raum, t,, = das Verhältnis zwischen der mittleren Absoluttemperatur des Mittels im Raum mit Zwischentemperatur und der mitt leren Absoluttemperatur des Mittels im warmen Raum. UNTERANSPRÜCHE 1.
    Maschine nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Volumen zweier Räume mit aufeinanderfolgendem Temperaturniveau von den Endflächen eines gemeinsamen. kolbenförmigen Körpers beein- flusst werden. 2. Maschine naeh Unteranspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass sowohl das Volu men des warmen Raumes als auch das Volu men des Raumes mit Zwischentemperatur von den Endflächen eines gemeinsamen kolben förmigen Körpers beeinflusst werden. 3.
    Maschine nach - Unteranspruch 2, da durch gekennzeichnet, dass sowohl das Volu men des kalten Raumes als auch das Volumen des Raumes mit Zwischentemperatur von den Endflächen eines weiteren gemeinsamen kol-' benförmigen Körpers beeinflusst werden und ein dritter- kolbenförmiger Körper vorhan den ist, von .dem nur eine Oberfläche die Volumenänderungen eines der Räume beein- flia sst_ 4.
    Maschine nach Unteranspruch 3, da durch gekennzeichnet, dass der dritte kolben förmige Körper sich mit gleicher Phase wie der kolbenförmige Körper bewegt, der sowohl den Raum mit Zwischentemperatur als auch den kalten Raum beeinflusst. 5. Maschine nach U nteransprueh 2, da durch gekennzeichnet, dass nur zwei kolben- förmige Körper vorgesehen sind, und dass der kolbenförmige Körper, der sowohl den kalten Raum als auch den Raum mit Zwi schentemperatur beeinflusst, als Stufenkolben ausgebildet ist. 6.
    Maschine nach Unteranspruch 5, da durch gekennzeichnet, dass auch der zweite kolbenförmige Körper als Stufenkolben aus gebildet ist. 7. Maschine nach Unteranspruch 2, da durch gekennzeichnet, dass ferner noch ein anderer kolbenförmiger Körper mit nur einer wirksamen Oberfläche vorhanden ist, wobei letzterer Körper die Volumenänderun gen des kalten Raumes beeinflusst. B. Maschine nach Unteranspruch 2, da durch gekennzeichnet, dass die Mittellinien zweier kolbenförmiger Körper einen Winkel von 90 einschliessen, und die der Kurbel welle zugekehrten Räume gemeinsam den Raum mit Zwischentemperatur bilden. 9.
    Maschine nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der Kurbelkasten eine geschlossene Einheit bildet und keine Wellendurchführungen besitzt.
CH299042D 1950-10-09 1951-10-06 Maschine zum Fördern von Wärme von einem niedrigeren auf ein höheres Temperaturniveau ohne mechanischen Fremdantrieb. CH299042A (de)

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