CH301139A - Multi-cylinder hot gas piston engine with pistons acting on both sides. - Google Patents

Multi-cylinder hot gas piston engine with pistons acting on both sides.

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Publication number
CH301139A
CH301139A CH301139DA CH301139A CH 301139 A CH301139 A CH 301139A CH 301139D A CH301139D A CH 301139DA CH 301139 A CH301139 A CH 301139A
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CH
Switzerland
Prior art keywords
cooler
cylinder
gas piston
piston engine
hot gas
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Application number
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German (de)
Inventor
Gloeilampenfabrieken N Philips
Original Assignee
Philips Nv
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Publication date
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Classifications

    • 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)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Description

  

      Mehrzylinder-Heissgaskolbenmotor    mit beidseitig     wirkenden    Kolben.    Die Erfindung bezieht sieh auf einen       Mehrzy        linder-Heissgaskolbenmotor    mit beid  seitig wirkenden Kolben, bei dem jeder auf  einer bestimmten Seite eines Zylinders lie  gende     warme    Raum durch einen Erhitzer,       Regenerator    und Kühler mit. einem auf der       Pegenüberliegenden    Seite in einem andern  Zylinder befindlichen kalten Raum in Verbin  dung steht, und die Kühler die kalten     Räume     der Zylinder umschliessen.  



  Die Lage der Erhitzer,     Regeneratoren     und Kühler war bei diesen     Heissgaskolben-          motoren    bisher derart, dass der Erhitzer an  einer Seite unmittelbar an den warmen  Raum, der     Regenerator    unmittelbar an die  andere Seite des Erhitzers und der     Kühler    sei  nerseits unmittelbar an den     Regenerator        an-          geschlossen    ist.  



  Bei dieser Bauart umschliesst der Kühler  einen kalten Raum, der nicht zum Kreislauf  gehört und dem mittels dieses Kühlers  Wärmeenergie entnommen wird. Zwischen  dem Kühler und dem     claztigehörigen    kalten  Raum, der also in einem andern Zylinder  liegt, ist. ein Verbindungskanal vorgesehen.  Dieser Kanal ist im     allgemeinen    im Zylinder  block der Maschine ausgespart, und befindet  sieb an der Seite des Kurbelkastens.    Die     Anmelderin    hat festgestellt,     dass    eine  derartige Lage dieses Verbindungskanals den  Wirkungsgrad und die spezifische Leistung  des Motors beeinträchtigt.

      Bei einem bekannten     Mehrzylinder-Heiss-          gaskolbenmotor    mit beidseitig wirkenden  Kolben, bei dem ein     verhältnismässig    grosser  Verbindungskanal zwischen dem Kühler und  dem kalten Raum vorhanden ist, wird sich  dem Arbeitsmittel bei seiner Strömung von  dem Kühler zum kalten Raum und     zurück     ein verhältnismässig grosser Widerstand ent  gegensetzen. Um diesen Strömungswider  stand herabzusetzen, befinden sich beim be  kannten Motor im Verbindungskanal zwischen  dem Kühler und dem kalten Raum     Leitschau-          feln.     



  Vollständigkeitshalber sei bemerkt, dass es  bei einem     Zweizylinder-Heissgaskolbenmotor,     bei dem sich im einen Zylinder der warme  und im andern Zylinder der kalte Raum be  findet, und beide Zylinder an der obern Seite  durch einen Erhitzer,     Regenerator    und Küh  ler miteinander verbunden sind, bekannt ist,  dass der Kühler sich unmittelbar an den kal  ten Raum anschliesst. Bei dieser Bauart stellt  sieh aber nicht die durch die     vorliegende    Er  findung zu lösende Aufgabe, nämlich das An  bringen eines thermodynamisch     möglichst     günstig angeordneten Verbindungskanals zwi  schen einer obern Seite des einen Zylinders  und der Unterseite eines andern Zylinders.  



  Beim     Heissgaskolbenmotor    nach der Erfin  dung ist. jeder Kühler unmittelbar an den von  diesem Kühler umschlossenen kalten Raum  und der     Regenerator    unmittelbar an der an  dern Seite des Kühlers angeschlossen.      Dadurch kann die Strömung von und zu  dem Kühler beträchtlich verbessert. werden,  und im allgemeinen können Leitschaufeln  wegfallen.  



  Der Erhitzer kann bei dieser Bauart  gegebenenfalls den entsprechenden warmen  Raum umgeben. Ein     gegebenenfalls    vorhan  dener Verbindungskanal kann entweder zwi  schen dem Erhitzer     imd    dem warmen. Raum,  oder zwischen dem     Regenerator    und dem Er  hitzer liegen. Da sich auf dieser Seite des  Motors kein Triebwerk befindet, kann die       Verbindung    zwischen dem     Regenerator    und  dem warmen Raum jedoch auch derart. aus  gebildet sein,     da.ss    diese Verbindung vollkom  men vom Erhitzer beansprucht wird. Dies  kann z. B. der Fall sein, wenn der Erhitzer  nach     einer    weiteren Ausführungsform der  Erfindung als Rohrerhitzer ausgebildet ist.  



  Wie bei einem andern bisher     bekannten          Heissgaskolbenmotor,    der als     Verdrä.nger-          motor    ausgebildet     ist,    ist auch beim Motor  nach der Erfindung der kalte Raum von dem  dazugehörigen Kühler umschlossen, wodurch  der kalte Raum besser auf der gewünschten  Temperatur gehalten werden kann und ein       günstiger    Einfluss auf den Wirkungsgrad  der Maschine ausgeübt. wird.  



  In der beiliegenden Zeichnung sind zwei  Ausführungsformen von     Heissgaskolben-          motoren    nach der Erfindung beispielsweise  dargestellt.  



  Der     Heissgaskolbenmotor    nach     Fig.    1. ist  ein     Vierzylinder-Heissgaskolbenrnotor        mit     beidseitig wirkenden Kolben, bei dem der     Er-          liitzer    als Rippenerhitzer ausgebildet ist, wäh  rend er in     Fig.    2 ein Röhrenerhitzer ist.  



  In den Zylindern 1, 3, 5 und 7 nach     Fig.    1  bewegen sich die Kolben     \?,        4-,    6 bzw. B. Der  Arbeitsraum. 9 oberhalb des Kolbens 2 steht       durch    einen Erhitzer 10, einen     Regenerator    11  und einen     Kühler    12 mit dem Raum 13 unter  halb     des    Kolbens 4 in Verbindung. Auf ent  sprechende Weise steht der Raum 14 ober  halb des Kolbens 4 durch den Erhitzer 15,       Regenerator    16, Kühler 17 mit dem Raum 18  unterhalb des Kolbens 6 in Verbindung.

   Der  Raum 19 oberhalb     des        Kolbens    6 ist durch    den Erhitzer 20,     Regenerator    21 und Kühler  22 mit dem Raum 23 unterhalb des Kolbens 8  verbunden. In gleicher Weise steht der Raum  24 über dem Kolben 8 durch den Erhitzer 25,  den     Regenerator    26 und den Kühler 2 7 mit  dem Raum 28 unter dem Kolben 2 in Ver  bindung.  



  Die Räume 9, 14, 19, 24 sind die warmen  Räume, die Räume 13, 18, 23, 28 die kalten  Räume des     Heissgaskolbenmotors.    Die Kolben  2, 4, 6, 8 sind durch     Triebstangenmechanis-          men    29, 30, 31 bzw. 39 mit der Kurbelwelle  33 verbunden.  



  Den Erhitzern 10, 15, 20 und 25 wird von  den Brennern 34, 35, 36     bzw.    37 Wärme  energie zugeführt. Die Kühler 12, 17, 22 und  27 umschliessen die entsprechenden kalten  Räume und sind an diese Räume unmittel  bar angeschlossen-. Die kalte     Endfläche    eines  jeden     Regenerators    schliesst sich unmittelbar  an .den entsprechenden Kühler an. Die Ver  bindungskanäle zwischen den     Regeneratoren     und den warmen Räumen enthalten die Er  hitzer.

   Durch diese Bauart ist, gegenüber  dem bekannten Motor unter gleichen Umstän  den eine Steigerung der speziellen Leistung       um        mehr        als        10%        erreichbar.     



  In     Fig.    2 ist ebenfalls ein     Vierzylinder-          heissgaskolbenmotar    dargestellt. In dieser       Figur    sind entsprechende Teile     cles        Motors     nach     Fig.    1 mit den Bleiehen Bezugszeichen  versehen. Die Erhitzer dieses Motors sind aus  den Röhren 40 aufgebaute Röhrenerhitzer.       .'n    die     Röhren    40 reihen     siele        Ringkanäle    41,       -?-?,    43 und 44 an.

   Diese Ringkanäle sind  durch Leitungen 45, 46, 4 7 und 48 mit den       t@,armen        Räumen    9, 14, 19 bzw. 24 verbunden.  Mittels der Ringbrenner 49, 50, 51     Lind        52     wird den Röhrenerhitzern Wärmeenergie     zu-          geführt.  



      Multi-cylinder hot gas piston engine with pistons acting on both sides. The invention relates to a multi-cylinder hot gas piston engine with both sides acting pistons, in which each lying on a certain side of a cylinder is warm space with a heater, regenerator and cooler. a cold room located on the opposite side in another cylinder is in connection, and the coolers enclose the cold rooms of the cylinders.



  The position of the heaters, regenerators and coolers in these hot gas piston engines was previously such that the heater on one side was directly connected to the warm room, the regenerator directly on the other side of the heater and the cooler on the other hand directly connected to the regenerator is.



  With this design, the cooler encloses a cold room that does not belong to the circuit and from which thermal energy is extracted by means of this cooler. Between the cooler and the cold room belonging to it, which is therefore in another cylinder, is. a connection channel is provided. This channel is generally recessed in the cylinder block of the machine and is located on the side of the crankcase. The applicant has found that such a location of this connecting channel affects the efficiency and the specific power of the engine.

      In a known multi-cylinder hot-gas piston engine with pistons acting on both sides, in which there is a relatively large connecting channel between the cooler and the cold room, the working fluid will face a relatively large resistance as it flows from the cooler to the cold room and back . In order to reduce this flow resistance, the known engine has guide vanes in the connecting duct between the cooler and the cold room.



  For the sake of completeness, it should be noted that it is known for a two-cylinder hot-gas piston engine in which the warm chamber is in one cylinder and the cold chamber in the other, and both cylinders are connected to one another at the top by a heater, regenerator and cooler is that the cooler is directly connected to the cold room. In this type of construction, however, does not see the task to be solved by the present invention, namely to bring a thermodynamically favorable connection channel between tween an upper side of one cylinder and the underside of another cylinder.



  The hot gas piston engine according to the invention is. Each cooler is directly connected to the cold room enclosed by this cooler and the regenerator is directly connected to the other side of the cooler. This can considerably improve the flow to and from the cooler. and, in general, guide vanes can be omitted.



  With this type of construction, the heater can optionally surround the corresponding warm room. An optionally existing connection channel can either be between the heater and the warm one. Space, or between the regenerator and the heater. Since there is no engine on this side of the engine, the connection between the regenerator and the warm room can also be in this way. designed so that this connection is fully utilized by the heater. This can e.g. B. be the case when the heater is designed according to a further embodiment of the invention as a tube heater.



  As with another previously known hot gas piston engine, which is designed as a displacement motor, the cold space of the engine according to the invention is also enclosed by the associated cooler, whereby the cold space can be better kept at the desired temperature and has a beneficial effect exerted on the efficiency of the machine. becomes.



  In the accompanying drawing, two embodiments of hot gas piston engines according to the invention are shown, for example.



  The hot gas piston engine according to FIG. 1 is a four-cylinder hot gas piston engine with pistons acting on both sides, in which the heater is designed as a rib heater, while in FIG. 2 it is a tube heater.



  In the cylinders 1, 3, 5 and 7 according to FIG. 1, the pistons move 4, 6 and B. The working space. 9 above the piston 2 is through a heater 10, a regenerator 11 and a cooler 12 with the space 13 under half of the piston 4 in connection. In a corresponding manner, the space 14 is above half of the piston 4 through the heater 15, regenerator 16, cooler 17 with the space 18 below the piston 6 in connection.

   The space 19 above the piston 6 is connected to the space 23 below the piston 8 through the heater 20, regenerator 21 and cooler 22. In the same way, the space 24 is above the piston 8 through the heater 25, the regenerator 26 and the cooler 2 7 with the space 28 under the piston 2 in United connection.



  Rooms 9, 14, 19, 24 are the warm rooms, rooms 13, 18, 23, 28 are the cold rooms of the hot gas piston engine. The pistons 2, 4, 6, 8 are connected to the crankshaft 33 by pinion rod mechanisms 29, 30, 31 and 39, respectively.



  The heaters 10, 15, 20 and 25 are supplied from the burners 34, 35, 36 and 37 heat energy. The coolers 12, 17, 22 and 27 enclose the corresponding cold rooms and are directly connected to these rooms. The cold end face of each regenerator immediately adjoins the corresponding cooler. The connecting channels between the regenerators and the warm rooms contain the heater.

   With this design, an increase in the special power of more than 10% can be achieved compared to the known engine under the same circumstances.



  A four-cylinder hot gas piston engine is also shown in FIG. In this figure, corresponding parts of the engine according to FIG. 1 are provided with the lead reference numerals. The heaters of this engine are tubular heaters made up of the tubes 40. .'n the tubes 40 are lined up with ring channels 41, -? -?, 43 and 44.

   These ring channels are connected by lines 45, 46, 47 and 48 to the poor spaces 9, 14, 19 and 24, respectively. Thermal energy is supplied to the tube heaters by means of the ring burners 49, 50, 51 and 52.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Mehrzylinder-Heissgaskolbenmotormitbeid- seitig wirkenden Kolben, bei dem jeder auf einer bestimmten Seite eines 7ylinders lie gende warme Raum durch einen Erhitzer, Regenerator und Kühler mit einem auf der gegenüberliegenden Seite in einem andern Zvlinder befindlichen kalten Raum in Ver bindung steht, und die Kühler die kalten Räume der Zylinder umschliessen, dadurch ; PATENT CLAIM: Multi-cylinder hot-gas piston engine with pistons acting on both sides, in which every warm room on a certain side of a cylinder is connected by a heater, regenerator and cooler with a cold room on the opposite side in another cylinder, and the Cooler enclose the cold spaces of the cylinder, thereby; rekeimzeiehnet, dass jeder Kühler unmittelbar an den von diesem Kühler umschlossenen kal ten Raum und der Regenerator unmittelbar < m der andern Seite des Kühlers angeschlos sen ist. UNTERANSPRUCH: Mehrzylinder -Ileissgaskolbenmotor nach ; Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ,lie Erhitzer als Röhrenerhitzer ausgebildet sind. It is clear that each cooler is connected directly to the cold space enclosed by this cooler and the regenerator is connected directly to the other side of the cooler. SUBSTANTIAL CLAIM: Multi-cylinder exhaust gas piston engine according to; Claim, characterized in that the heaters are designed as tubular heaters.
CH301139D 1950-11-24 1951-11-22 Multi-cylinder hot gas piston engine with pistons acting on both sides. CH301139A (en)

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