DE10050828C1 - Doppeltwirkender Einzylinder-Heissgasmotor mit ineinander laufenden Kolben - Google Patents

Doppeltwirkender Einzylinder-Heissgasmotor mit ineinander laufenden Kolben

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DE10050828C1
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    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G1/00—Hot gas positive-displacement engine plants
    • F02G1/04—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
    • F02G1/043—Hot 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
    • F02G1/044—Hot 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G2244/00—Machines having two pistons
    • F02G2244/50—Double acting piston machines

Abstract

Die Erfindung ist ein doppeltwirkender Heißgasmotor mit ineinander laufenden Kolben, der aus nur einer Einheit eines Zylinders, eines Hüllkolbens und eines Innenkolbens besteht und diese beiden Kolben mit definiertem Phasenversatz laufen.

Description

Ein Heißgasmotor, bei dem ein Arbeitskolben innerhalb eines Verdrängers läuft, der gleichzeitig Arbeitszylinder ist, wurde erstmals in der Patentschrift DE 199 38 023 offenbart.
Ein doppeltwirkender Heißgasmotor, der aus nur einer Einheit eines Zylinders, eines Hüllkolbens und eines Innenkolbens besteht und diese beiden Kolben mit definiertem Phasenversatz laufen, ist bisher nicht beschrieben worden.
Die vorliegende Erfindung stellt ein derartiges System erstmalig vor.
Dieser neuartige Heißgasmotor mit zwei beweglichen Kolben, bei dem einer der beiden Kolben im Innenraum des anderen läuft und damit der äußere Kolben gleichzeitig Zylinder des inneren Kolbens ist und der Hubbereich des inneren Kolbens mittig oder annähernd mittig im Hubbereich des äußeren Kolbens liegt, besitzt Verbindungsöffnungen im Hüllkolben. Diese Öffnungen (bspw. als Verbindungsröhren gestaltet) verbinden die Arbeitsräume, die nicht aneinander grenzen (Fig. 1). Es wird also immer der Arbeitsraum auf der einen Seite des Innenkolbens mit dem Arbeitsraum auf der gegenüberliegenden Seite außerhalb des Hüllkolbens und innerhalb des Zylinders verbunden. Die Verbindungsöffnungen können als parallele Röhren über den Kreisumfang der Hüllkolbenwandung verteilt sein. Die Doppeltwirkung eines Motors, der aus nur einer Einheit eines Zylinders, eines Hüllkolbens und eines Innenkolbens besteht, wird in Verbindung mit den geöffneten Hüllkolben dadurch erreicht, daß die beiden Kolben einen definierten Phasenversatz zueinander haben (Fig. 1). Innerhalb der Verbindungsröhren läßt sich das Regeneratormaterial anordnen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen konstruktiv einfachen doppeltwirkenden Motor mit nur zwei Kolben und einem Zylinder zu ermöglichen, der auf der heißen Motorseite keine Kolbenstangendurchführung durch die Zylinderwand benötigt.
Vorteile gegenüber bisherigen Konstruktionen
Dieses System ist besonders einfach und besitzt durch die Doppeltwirkung eine hohe Massen- und Volumenenergiedichte. Die Durchführung beider Kolbenstangen durch die Zylinderwand kann auf der kalten Motorseite erfolgen. Freikolbenvarianten sind besonders günstig auszuführen, da sich anstelle eines Kurbeltriebes symmetrisch Federn zwischen Hüllkolben und Zylinder und zwischen Innenkolben und Hüllkolben einordnen lassen.
Bezeichnung der Fig. 1
1
Innenkolben
2
Hüllkolben
3
Zylinder
4
Kolbenstange des Innenkolbens
5
Hohle Kolbenstange des Hüllkolbens
6
Verbindungsröhre
7
Regenerator
8
Wärmeübertragungsfläche

Claims (5)

1. Heißgasmotor mit ineinander laufendem Außen- und Innenkolben, der nur eine Einheit aus Zylinder, Hüllkolben und Innenkolben enthält und zwischen den beiden Kolben ein definierter Phasenversatz besteht, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Motor zwei Kompressionsräume und zwei Expansionsräume aufweist und der Kompressionsraum zwischen Zylinder 3 und Hüllkolben 2 mit dem Expansionsraum zwischen Hüllkolben 2 und Innenkolben 1 sowie der Expansionsraum zwischen Zylinder 3 und Hüllkolben 2 mit dem Kompressionsraum zwischen Hüllkolben 2 und Innenkolben 1 in Verbindung steht.
2. Heißgasmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungs­ öffnungen im Hüllkolben Regeneratormaterial enthalten.
3. Heißgasmotor nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsöffnungen im Hüllkolben röhrenförmig über den Kreisumfang verteilt sind.
4. Heißgasmotor nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsröhren im Hüllkolben zur Verhinderung der Wärmeleitung innerhalb des Hüllkolbens mit Material schlechter Wärmeleitung ausgekleidet sind.
5. Kältemaschine oder Wärmepumpe nach Anspruch 1 bis 4, die in Prozeßumkehrung angetrieben wird und eine Temperaturdifferenz erzeugt.
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