CH327447A - Gaskolbenmaschine - Google Patents

Description

      Gaskolbenmaschine       Die Erfindung bezieht sich auf eine     Gas-          kolbenniaschine    mit einem     Regenerator        und.     zwei an diesem angeschlossenen     Wärane-          austausehern.    Unter einer     Gaskolbenmaschine     ist hier ein     Ileissgaskolbenmotor,    eine Kühl  maschine oder eine Wärmepumpe zu ver  stehen, wobei die beiden letzteren nach dein       liragekehrten        Heissgasmotorprinzip    arbeiten.

         Bekaiintlieli    durchläuft ein Gas unveränder  licher chemischer Zusammensetzung in sol  chen     Maschinen    einen thermodynamischen  Kreislauf und bleibt. dabei stets im selben  Aggregatzustand. Die     Gaskolbenmaschine    be  sitzt wenigstens zwei Räume, deren Volumen  durch     kolbenförmige    Körper geändert wird.  Die Räume stehen über einen     Wärine-          austauseher,    einen     Regenerator    und einen  weiteren     Wärmeaustauscher    miteinander in  offener Verbindung.

   Im einen Raum, dem  Expansionsraum, wird das Gas im wesent  lichen ausgedehnt und im andern Raum, dem       Kompressionsraum,    im wesentlichen     kompri-          m        iert.     



  Es ist. bekannt., dass die Grösse des schäd  lichen Raumes bei diesen Maschinen die Nutz  leistung oder bei Kühlmaschinen das Kühl  vermögen beeinflusst. Im allgemeinen bewirkt.  eine Verkleinerung des schädlichen     Ra>_umes     eine Vergrösserung der spezifischen Leistung  und umgekehrt eine Vergrösserung des schäd  lichen Raumes eine Verkleinerung der spe7i-    fischen Leistung. Ein schädlicher     Rauaa    lässt  sieh aber bei diesen Maschinen nicht vermei  den, da immer ein gewisser Abstand zwischen  den Räumen, deren Volumen geändert wird,       überbrückt    werden muss.  



  Man hat daher bei     Heissgaskolbenmasclzi-          nen    die für die Verbindung der beiden Räume  erforderlichen Kanäle möglichst durch den  Erhitzer, den     Regenerator    und den Kühler  selbst gebildet. Der schädliche Raum ist dann  allerdings aufrechterhalten,     wird    aber wenig  stens verwertet. Auf Grund dieser Erwägung  hat man den Erhitzer und den Kühler ohne  Zwischenraum unmittelbar an den     Regenera-          tor    angeschlossen     und    so jeden nicht. benutz  ten schädlichen Raum vermieden.  



  Die     Anmelderin    hat nun überraschender  weise gefunden,     dass,    es gerade     unerwünscht     ist, die     Wärmeaustauscher    unmittelbar an  den     Regenerator    anzuschliessen, da. dann die  Strömungsverluste im     Regenerator    dermassen  zunehmen, dass     dadurch    nicht     nur    die durch  die     Verkleinerung    des schädlichen     Raumes    er  strebte Verbesserung der Nutzleistung ganz  verlorengeht., sondern sogar eine merkliche  Verschlechterung der     Nutzleistung    auftritt.

    Folglich muss     zwischen    dem     Regenerator    und  einem     Wärmeaustauscher    ein Raum vorhan  den sein, dessen Länge, wie festgestellt wurde,  einen bestimmten Mindestwert überschreiten  muss.      Es     wurde    weiter festgestellt, dass die  Länge dieses Raumes zwischen dem     Regene-          rator        rund    einem     Wärmeaustauseher    nicht zu  gross gewählt werden darf, denn sonst treten  indem in diesem Raum vorhandenen Gas sehr  schädliche     Temperaturänderungen    auf, die  die Leistung der Maschine stärker reduzie  ren,

   als entsprechend der Vergrösserung des  schädlichen Raumes zu erwarten wäre.  



  Nach der     Erfindung    beträgt die Länge H  dieses Raumes in der     Durchströmungsrichtung     
EMI0002.0009     
  
EMI0002.0010     
  
    0,1 <SEP>  <  <SEP> a <SEP>  <  <SEP> 0,4
<tb>  S <SEP> = <SEP> Querschnitt <SEP> des <SEP> leeren <SEP> Regenerator  raumes
<tb>  n, <SEP> = <SEP> Kanalzahl <SEP> im <SEP> Wärmeaustauscher.       Natürlich ist es erwünscht,     da.ss    die Breite  dieses Raumes die     Regeneratorbreite    nicht  übertrifft.  



  Die     Erfindung    wird an Hand eines in der       Zeiehnug    dargestellten     Ausführungsbeispiels     näher erläutert.  



  In     Fig.    1 ist im     Axialschnitt    eine als     Ver-          drängermaschine        ausgebildete        Kaltgaskühl-          maschine    dargestellt.  



  Die     Fig.    2 und 3 zeigen in grösserem Mass  stab einen senkrechten Schnitt durch die Ver  bindungsstelle zwischen einem Wärmeaus  ta.uscher und dem     Regenerator    sowie einen  waagrechten Schnitt nach der Linie     III-III     der     Fig.    2 durch den     Wärmeaustauseher.     



  Die Kühlmaschine besitzt einen Zylinder  1, in dem sich ein     Verdränger    2 und ein Kol  ben 3 mit. nahezu. konstantem Phasenunter  schied auf- und     a.bbewegen    können. Der     Ver-          dränger    2 verändert dabei das Volumen des  mit 4 bezeichneten Expansionsraumes, der  über einen     Wärmeaustauscher    5 zur Zufuhr  von Wärme, einen     Regenerator    6 und einen  Kühler 7 mit einem     Kompressionsraum    8 in  Verbindung steht. Der Expansionsraum 4  wird häufig als kalter Raum und der Kom  pressionsraum 8 als     warmer    Raum bezeichnet.

      Der     Verdränger    ist über ein Triebstangen  system 9 mit einer Kurbel einer Kurbelwelle  10 verbanden, während der Kolben über ein       Triebsta.ngensystem    11 mit Kurbeln derselben  Kurbelwelle 10 verbunden ist.  



  Die Kühlmaschine wird von einem Motor  12 angetrieben, so dass der Kolben und der       Verdränger    auf- und     a.bbe\v        egt    werden, wobei  im Expansionsraum 4 im wesentlichen eine  Ausdehnung und im Kompressionsraum 8 im  wesentlichen eine Kompression auftritt. Ein  zu kühlendes Gas, z. B. Luft, kann längs der  auf der     Aussenseite    des     Wärmeaustauschers    5  angeordneten Rippen geführt und auf ihnen       kondensiert.    werden. Als Arbeitsmittel in der  Maschine selbst kann z. B. Wasserstoff ver  wendet werden.

    
EMI0002.0044     
  
    Zwischen <SEP> der <SEP> untern <SEP> Endflä.elie <SEP> 13 <SEP> des
<tb>  Wärmeausta.uschers <SEP> und <SEP> der <SEP> obern <SEP> Endfläche
<tb>  14 <SEP> des <SEP> Regenerators <SEP> 6 <SEP> ist <SEP> ein <SEP> Raum <SEP> 15 <SEP> vor  handen, <SEP> dessen <SEP> Länge <SEP> H <SEP> in <SEP> der <SEP> Durehströ  mungsriehtung <SEP> den <SEP> erfindungsgemäss, <SEP> gestell  ten <SEP> Anforderungen <SEP> entsprechen <SEP> muss. <SEP> Die
<tb>  Länge <SEP> <I>II</I> <SEP> beträgt <SEP> daher <SEP> wenigstens <SEP> 0,1\
<tb>  <I>v <SEP> n</I>
<tb>  und <SEP> höchstens <SEP> 0,4\ <SEP> /s. <SEP> Misst <SEP> z. <SEP> B.

   <SEP> der <SEP> Quer  schnitt <SEP> S <SEP> des <SEP> Regeneratorraumes <SEP> 1560 <SEP> mm2
<tb>  und <SEP> beträgt <SEP> die <SEP> Kanalzahl <SEP> n <SEP> im <SEP> Wärmeaus  tauscher <SEP> vierzig, <SEP> so <SEP> ist <SEP> die <SEP> Länge <SEP> H <SEP> wenig  stens <SEP> 0,1 <SEP> <U>1560 <SEP> mm2</U> <SEP> - <SEP> 0,6 <SEP> mm <SEP> und <SEP> höch  40
<tb>  stens <SEP> 0,4 <SEP> <U>1560 <SEP> mm2</U> <SEP> - <SEP> 2,4 <SEP> mm.
<tb>  40       Ebenso ist ein Raum     7.6    zwischen der  obern     Endflä:

  ehe    17 des Kühlers 7 und     rler     untern     Endfläche    18 des     Recenerators    v     or-          lianden.    Die Länge H dieses Raumes, in der       Durehströmungsriehtung    des Gases gemes  sen, muss gleichfalls den     obengestellten    An  forderungen entsprechen.  



  In den     Fig.    ? und 3 ist in     vergrössertem     Massstab ein Querschnitt durch die Verbin  dungsstelle     zwischen    dem     Wärmeaustauseher     5 und dem     Regenera.tor    6 dargestellt. Im ge  zeichneten Ausführungsbeispiel ist derWä.rine-           austauseher    mit. mehreren, durch Rippen 20  getrennten parallelen Kanälen 19 versehen.

    Es ist. aber auch möglich, den     Wärmeaustau-          seher    mit Röhren zu versehen oder ihn als  ungeteilten Kanal, also der Kanalzahl eins,       i        -ius7        ,iibilden.        Ferner        ist.        es        erwünseht,        dass        der     für die     Durehströmung    zur Verfügung  stehende Querschnitt nicht kleiner ist als der       Querschnitt    des     R.egeneratorraumes.  

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Gaskolbenmasehine mit einem Regenera- tor und zwei an diesem angeschlossenen Wärmeaustausehern, dadurch gekennzeichnet, da.ss zwischen diesem Regenerator und jedem Wärmeaustauseher ein Raum vorhanden ist, dessen Länge H in der Durchströmungsrieh- ttmg EMI0003.0025 beträgt, wobei EMI0003.0027 0,1 <SEP> <I> < <SEP> ca <SEP> < </I> <SEP> 0,4,

   <tb> S <SEP> = <SEP> der <SEP> Querschnitt <SEP> des <SEP> leeren <SEP> Regenera torraumes <SEP> und <tb> n <SEP> = <SEP> die <SEP> Kanalzahl <SEP> im <SEP> Wärmeaustauseher.