DE1019512B

DE1019512B - Heissgaskolbenmaschine

Info

Publication number: DE1019512B
Application number: DEN12336A
Authority: DE
Inventors: Roelf Jan Meijer
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1955-06-14
Filing date: 1956-06-11
Publication date: 1957-11-14

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich, auf eine Heißgaskolbenmaschine mit wenigstens zwei Räumen veränderlichen Volumens, die über einen, ersten Wärmeaustauscher, einen Regenerator und einen zweiten Wärmeaustauscher miteinander in Verbindung stehen, wobei 5 in der Maschine ein immer in demselben Aggregatzustand befindliches Gas einen geschlossenen thermodynamischen Kreislauf durchläuft.

Eine solche Heißgaskolbenmaschine kann als Heißgasmotor, Kaltgaskühlmaschine oder Wärmepumpe ausgebildet sein, wobei die beiden letzteren nach dem umgekehrten Heißgasmotorprinzip arbeiten. In einem Wärmeaustauscher der Maschine wird dem Gas in der Maschine Wärme zugeführt. Diese Wärme kann Verbrennungsgasen oder im Falle einer Kehlmaschine einem zu kühlenden Mittel entzogen werden. Beim Heißgaskolbenmotor wird, dieser Wärmeaustauscher mit »Erhitzer« und bei einer Kaltgaskühlmaschine mit >■> Gefrierer« bezeichnet.

Im anderen Wärmeaustauscher wird, dem Gas Wärme entzogen und einem kühlenden Mittel abgegeben. Dieser Wärmeaustauscher wird mit »Kühler« bezeichnet. Der Regenerator liegt zwischen den beiden Wärmeaustauschern, und zwischen der warmen und der kalten Regeneratorendfläche kann im allgemeinen ein größerer Temperaturunterschied bestehen, z. B. von 250° C bei einer Kühlmaschine oder in gewissen Fällen sogar 700° C bei einem Motor. Ein entsprechender Temperaturunterschied besteht bei der Wand, die den Regeneratorraum begrenzt bzw. umgibt. Da die Höhe des Regenerators verhältnismäßig klein sein kann, z. B. 3 bis 4 cm, können in einer solchen Wand infolge des großen Temperaturunterschiedes über eine kleinere Höhe:, wegen der ungleichen Ausdehnung des Materials, große Temperatur-Spannungen auftreten.

Um diese hohen Spannungen im Material der Wand zu vermeiden, wurde bereits vorgeschlagen, die Regeneratorwand, zu verlängern, so daß sie aus einer der Endflächen des Regenerators emporragt und somit die Höhe der Wand, über die der Temperaturunterschied auftritt, vergrößert wird.

Die Erfindung bezweckt, eine Heißgaskolbenmaschine zu bauen, bei der die den Regeneratorraum begrenzende Wand gleichfalls dazu geeignet ist, die darin auftretenden hohen Spannungen aufzunehmen, ohne die Wand zu verlängern.

Nach der Erfindung besteht die sich von. der warmen Seite des Regenerators nach deren, kalter Seite erstreckende Wand, die den Regeneratorraum begrenzt, aus mehreren ineinanderliegenden, sich von der warmen Seite zur kalten Seite erstreckenden Lagen, die bei der Deformierung der Wand infolge des Temperaturunterschiedes zwischen der warmen Heißgaskolbenmas chine

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Zoepke, Patentanwalt,
München 5, Erhardtstr. 11

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 14. Juni 1955

Roelf Jan Meijer, Eindhoven (Niederlande),
ist als Erfinder genannt worden

und der kalten Seite aneinander entlang gleiten können.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung besteht die Wand aus mehreren konzentrischen Buchsen. Diese Buchsen können an ihren oberen, und unteren Enden an einem gemeinsamen Flansch angeschweißt sein, durch den die Wand an den übrigen Maschinenteilen befestigt ist. Es ist aber auch möglich, jede Buchse mit einem Flansch zu versehen, durch den sie zusammenbefestigt und gegen, einen gemeinsamen Flansch befestigt sind.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung besteht die Wand aus einem schraubenförmig aufgewickelten Streifen. Es ist erwünscht, dafür Sorge zu tragen, daß die Spannung zwischen den Lagen nicht zu groß wird. Zu diesem Zweck ist nach, einer weiteren Ausführungsform der Erfindung bei Zimmertemperatur der Innendurchmesser einer Lage höchstens 0,2% größer als der Außendurchmesser der benachbarten Lage.

Die Erfindung wird an. Hand zweier in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. In

Fig. 1 ist eine Heißgaskolbenmaschine mit einer Regeneratorwand nach, der Erfindung dargestellt;

Fig. 2 und. 3 zeigen in vergrößertem. Maßstab eine Wand, bei der die Lagen schraubenförmig aufgewickelt sind, wobei Fig. 3 ein Querschnitt durch Linie III-III von Fig. 2 ist; in

Fig. 4 ist eine Wand dargestellt, die aus konzentrischen Buchsen besteht.

Die Heißgaskolbenmaschine! nach Fig. 1 ist eine Kaltgaskühlmaschine der Verdrängerart.

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Die Maschine hat einen Zylinder 1, in dem sich ein Verdränger 2 und ein Kolben 3 mit nahezu konstantem Phasenunterschied auf- und abbewegen können. Zu diesem Zweck ist der Verdränger 2 mittels eines Triebstangensystems 4 mit Kurbeln einer Kurbelwelle 5 gekuppelt, während der Kolben 3 mittels eines Triebstangensystems 6 mit Kurbeln derselben Kurbelwelle 5 gekuppelt ist. Die Maschine wird von einem Elektromotor 7 angetrieben- Die Oberfläche des Verdrängers 2 beeinflußt das Volumen eines Raumes 8, des Gefrierraumes, und dieser Raum steht durch einen Gefrierer 9, einen Regenerator 10 und einen Kühler 11 mit einem Raum 12 in Verbindung, dessen Volumen sowohl vom Verdränger als auch vom Kolben beeinflußt wird. In der Maschine durchläuft ein immer in demselben Aggregatzustand befindliches Gas einen thermodynamischen Kreislauf, wobei im Raum 8 im wesentlichen eine Ausdehnung des Gases und im Raum 12 im wesentlichen, eine Kompression des Gases auftritt. Die Maschine besitzt einen Kondensorraum 13j dem ein zu kühlendes Mittel durch die öffnung 14 zugeführt werden kann, und eine Abfuhrleitung 15, durch die das im Raum 13 erzeugte. Kondensat abgeführt wird. Die Abfuhrleitung 15 besitzt ein Flüssigkeitsschloß 16, mittels dessen im Kondensorraum ein solcher Unterdruck unterhalten wird, daß das abzukühlende Gas infolge des Unterdruckes dem Raum 13 zugeführt wird.

Der Regenerator 10 ist von einer Wand 17 umgeben, die aus verschiedenen Lagen besteht. Die Wand 17 ist an der Oberseite am Gefrierer 9 und an der Unterseite am Kühler 11 befestigt. Über die Höhe 18 der Wand tritt ein größerer Temperaturunterschied auf, der z. B. 230° C betragen kann.

In den Fig. 2 und 3 sind in vergrößertem Maßstabe Querschnitte durch einen Teil der Wand und den Regenerator dargestellt.

Die Wand 17 besitzt mehrere Lagen 19., die je von einem schraubenförmig aufzuwickelnden Streifen, ge;-bildet werden, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist.

Die Enden des Streifens sind an. Ringen 20 und 21 befestigt. AVenn nun in der Wand ein großer Temperaturunterschied entsteht, wobei die Temperatur an der Oberseite niedriger als an der Unterseite ist, so kann die Wand deformiert werden, wie in Fig. 2 mit gestrichelten Linien angedeutet ist. Die Lagen können dabei aneinander entlang schieben.

In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt. Hier besteht die Wand aus mehreren konzentrischen Buchsen. Eine Buchse 22 ist an der Oberseite an einem Gehäuse 23 befestigt, während die anderen Buchsen 24., 25 und 26, die je einen Flansch besitzen, auf die Buchse 22 aufgeschoben sind. Die Buchsen sind sowohl an der Oberseite als an der Unterseite zusammengelötet. Der Durchinesserunterschied zwischen dem Außendurchmesser 27 der Buchse 24 und dem Innendurchmesser 28 der Buchse 25 beträgt höchstens 0,2 % des Durchmessers 27, um zu große Spannungen zwischen den Buchsen nach der Deformierung zu vermeiden.

Claims

Patentansprüche:

1. Heißgaskolbenmaschine mit wenigstens zwei Räumen, veränderlichen Volumens, die über einen ersten Wärmeaustauscher, einen Regenerator und einen zweiten Wärmeaustauscher miteinander in \^rerbindung stehen, wobei in der Maschine ein immer in demselben Aggregatzustand befindliches Gas einen geschlossenen, thermodynamischen Kreislauf durchläuft, dadurch gekennzeichnet, daß die sich von der warmen Seite des Regenerators zu deren kalter Seite erstreckende Wand, die den Regeneratorraum begrenzt, aus mehreren ineinanderliegenden, sich von der warmen Seite zur kalten Seite erstreckenden Lagen besteht, die bei der Formänderung der Wand infolge des Temperaturunterschiedes zwischen der warmen und der kalten Seite sich aneinander entlang schieben können.

2. Heißgaskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand aus mehreren konzentrischen Buchsen besteht.

3. Heißgaskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand aus einem schraubenförmig aufgewickelten Streifen besteht.

4. Heißgaskolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser einer Lage bei Zimmertemperatur höchstens 0,2°/» größer als der Außendurchmesser der benachbarten Lage ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen