DE1265494B - Heissgaskolbenmaschine mit mehreren Zylinderraeumen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

F02g

Deutsche Kl.: 46d-2

Nummer: 1265494

Aktenzeichen: N 278851 a/46 d

Anmeldetag: 9. März 1964

Auslegetag: 4. April 1968

Die Erfindung betrifft eine Heißgaskolbenmaschine mit mehreren Zylinderräumen, in deren jedem ein Verdränger und ein Kolben mit gegenseitigem Phasenunterschied unter Änderung des Volumens des Expansions- und des Kompressionsraumes bewegbar sind. Im Betriebszustand der Maschine weisen diese Räume gegenseitig unterschiedliche mittlere Temperaturen auf und stehen durch einen ersten Wärmeaustauscher (Erhitzer), einen Regenerator und einen zweiten Wärmeaustauscher (Kühler) miteinander in Verbindung. Der Regenerator ist dabei in eine Anzahl zueinander parallel angeordneter Regeneratorelemente und der zweite Wärmeaustauscher ist in eine gleiche Anzahl zueinander parallel angeordneter Elemente wie der Regenerator unterteilt, wobei jedes Element des zweiten Wärmeaustauschers mit einem Regeneratorelement in einem Gehäuse untergebracht ist, und wobei der erste Wärmeaustauscher als Röhrenwärmeaustauscher ausgebildet ist, der zwei Sätze Rohre enthält, die alle sich im wesentlichen parallel zur Mittellinie der Maschine erstrecken und auf einem die Mittellinie umgebenden Kreis regelmäßig verteilt angeordnet sind. An jedes der Gehäuse schließen ein oder mehrere Rohre des ersten Satzes Rohre an, deren andere Enden an einen auch mit den Rohren des zum Expansionsraum führenden zweiten Satzes Rohre verbundenen Ringkanal anschließen. Eine solche Heißgaskolbenmaschine ist bekannt.

Im vorliegenden Fall soll unter einer Heißgaskolbenmaschine nicht nur ein Heißgasmotor, sondern auch eine Kaltgaskühlmaschine und eine Wärmepumpe verstanden werden, die nach dem umgekehrten Heißgasmotorprinzip arbeiten.

Die Mehrzahl der hierbei vorhandenen, einem bestimmten Zylinderraum zugehörenden, je ein Regeneratorelement und ein zugehörendes Element des zweiten Wärmeaustauschers enthaltenden Gehäuse führt nun, wenn diese in regelmäßigen gleichen Abständen um die Zylinderräume herum angeordnet werden, zu sehr viel Raum beanspruchenden Baueinheiten.

Beim Aufbau von mehrere Teile umfassenden Baueinheiten ist man zwar stets bestrebt, die Teile raumsparend möglichst aneinanderzurücken, doch handelte es sich hierbei nicht um Bauteile, bei dem ein Arbeitsmedium Kühlkanäle zu durchströmen hat. Da das Arbeitsmittel vom Kompressionsraum zum Expansionsraum und zurück mit sehr großer Geschwindigkeit strömt, hielt man es zur Vermeidung von Wirbelbildung für nötig, die Öffnungen zwischen Kühler und Kompressionsraum regelmäßig verteilt in :. der Zylinderwand anzubringen.

Heißgaskolbenmaschine mit mehreren
Zylinderräumen

Anmelder:

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

Vertreter:

Dr. H. Scholz, Patentanwalt,

2000 Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Als Erfinder benannt:

Roelf Jan Meijer, Eindhoven (Niederlande)

Beanspruchte Priorität:

Niederlande vom 11. März 1963 (290075) --

Nach jetzt gewonnener Erkenntnis braucht diese Vorsichtsmaßnahme nicht beachtet zu werden, und es läßt sich bei der eingangs umschriebenen Bauart einer Heißgaskolbenmaschine ohne Beeinträchtigung des Wirkungsgrades eine gedrängtere Bauart dadurch erreichen, daß gemäß der Erfindung die einem bestimmten Zylinderraum zugehörenden, je ein Regeneratorelement und ein zugehörendes Element des zweiten Wärmeaustauschers enthaltenden Gehäuse in zwei Gruppen geteilt um den betreffenden Zylinderraum angeordnet sind, wobei eine Gruppe auf der einen und die andere Gruppe auf der anderen Seite der die Mittellinien der betreffenden Zylinderräume enthaltenden Ebene liegt.

Um eine regelmäßige Verteilung der Erhitzerrohre um den Brennerraum herum beibehalten zu können, was für eine gute und gleichmäßige Wärmezufuhr zu allen Rohren unbedingt erforderlich ist, enthält gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung jedes Rohr des ersten Satzes Rohre ein sich quer zur Mittellinie des betreffenden Zylinderraumes erstreckendes, zugleich als Dehnungsstück wirkendes Uberbrückungsstück. Erfindungsgemäß bekommt man also eine Maschine, in der die Kühler-Regenerator-Gehäuse in Gruppen unterteilt unregelmäßig um den Zylinder und die Erhitzerrohre dennoch regelmäßig auf einem Kreis um den Brennerraum angeordnet sind. Die Überbrückung zwischen dem unregelmäßigen und dem regelmäßigen Teil der Maschine wird

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durch das in jedem Rohr des ersten Satzes Rohre vorgesehene Überbrückungsstück erreicht, welches dann gleichzeitig auch als Dehnungsstück wirksam ist.

Eine besonders vorteilhafte Ausführung ergibt sich, wenn die Gehäuse der beiden Gruppen einander paarweise diametral gegenüberliegen, wobei von jeder Gruppe die zwei am weitesten voneinander entfernten Gehäuse in verschiedenen Abständen von der die Mittellinien der Zylinderräume enthaltenden Ebene liegen.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der in der Zeichnung veranschaulichten Beispiele nachfolgend näher erläutert.

F i g. 1 und 2 zeigen in Ansicht bzw. in einem horizontalen Schnitt längs der Linie V-V eine Heißgaskolbenmaschine mit der erfindungsgemäßen Anordnung der Regenerator-Kühler-Gehäuse;

F i g. 3 zeigt in horizontalem Schnitt eine Abwandlung der Gehäuseanordnung.

Die Heißgaskolbenmaschine umfaßt im dargestellten Beispiel zwei Zylinder 31 und 32. Um den Zylinder 31 herum sind zwei Gruppen von Regenerator-Kühler-Gehäusen angebracht, und zwar Gehäuse 33, 34,35 auf der einen Seite der die Mittellinien der Zylinder 31 und 32 enthaltenden Ebene und Gehäuse 36,37,38 auf der anderen Seite dieser Ebene. In die obere, konisch zulaufende Stirnfläche der Zylinder münden Rohrteile 3 des Erhitzers, deren obere Enden zu einem Ringkanal 4 vereinigt sind, in den auch die Erhitzerrohre 5 einmünden. Die Erhitzerrohre 3 und 5 sind dabei auf einem Kreis regelmäßig verteilt angeordnet, so daß sie sich zu einem innerhalb des Kreises angeordneten Brenner alle im gleichen Abstand befinden. Dies bedeutet, daß jedem Rohr dieselbe optimale Wärmemenge zugeführt wird. Die am weitesten voneinander entfernten Regenerator-Kühler-Gehäuse jeder Gruppe liegen dabei in verschiedenen Abständen von der die Mittellinien der Zylinder enthaltenden Ebene, und zwar liegen die einander diametral gegenüberliegenden Gehäuse 33 und 38 dieser Ebene näher als die gleichfalls einander diametral gegenüberliegenden Gehäuse 35 und 36. Dies trifft auch für die mit dem Zylinder 32 verbundenen Einheiten zu. Auf diese Weise ergibt sich eine außerordentlich gedrängte, kurze Bauart der Heißgaskolbenmaschine, bei der der Abstand B zwischen den axialen Mittellinien der Zylinder auf den kleinstmöglichen Wert gebracht ist.

Um eine regelmäßige Verteilung der Öffnungen um den Brennerraum herum beibehalten zu können, enthält jedes Erhitzerrohr 5 in sich quer zur Mittellinie des betreffenden Zylinderraumes erstreckendes Überbrückungsstück 12, das zugleich als Dehnungsstück wirksam ist.

Eine Verkleinerung des Abstandes B zwischen den Mittellinien der beiden Zylinder wird aber auch, wie F i g. 3 zeigt, dann erreicht, wenn die zu Gruppen zusammengefaßten Gehäuse 33,34,35 bzw. 36,37,38 symmetrisch zu der durch die Mittellinien der Zylinder gehenden Ebene angeordnet sind.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Heißgaskolbenmaschine mit mehreren Zylinderräumen, in deren jedem ein Verdränger und ein Kolben mit gegenseitigem Phasenunterschied unter Änderung des Volumens des Expansionsund des Kompressionsraumes bewegbar sind, und die im Betriebszustand der Maschine gegenseitig unterschiedliche mittlere Temperaturen aufweisen und durch einen ersten Wärmeaustauscher (Erhitzer), einen Regenerator und einen zweiten Wärmeaustauscher (Kühler) miteinander verbunden sind, wobei der Regenerator in eine Anzahl zueinander parallel angeordneter Regeneratorelemente und der zweite Wärmeaustauscher in eine gleiche Anzahl zueinander parallel angeordneter Elemente wie der Regenerator unterteilt ist, wobei jedes Element des zweiten Wärmeaustauschers mit einem Regeneratorelement in einem Gehäuse untergebracht ist, und wobei der erste Wärmeaustauscher als Röhrenwärmeaustauscher ausgebildet ist, der zwei Sätze Rohre enthält, die alle sich im wesentlichen parallel zur Mittellinie der Maschine erstrecken und auf einem die Mittellinie umgebenden Kreis regelmäßig verteilt angeordnet sind, und daß an jedes der Gehäuse ein oder mehrere Rohre des ersten Satzes Rohre anschließen, deren andere Enden an einen auch mit den Rohren des zum Expansionsraum führenden zweiten Satzes Rohre verbundenen Ringkanal anschließen, dadurch gekennzeichnet, daß die einem bestimmten Zylinderraum (31 bzw. 32) zugehörenden, je ein Regeneratorelement und ein zugehörendes Element des zweiten Wärmeaustauschers enthaltenden Gehäuse in zwei Gruppen geteilt um den betreffenden Zylinderraum angeordnet sind, wobei eine Gruppe (33,34,35) auf der einen und die andere Gruppe (36,37,38) auf der anderen Seite der die Mittellinien der betreffenden Zylinderräume enthaltenden Ebene liegt, und daß jedes Rohr (5) des ersten Satzes Rohre ein sich quer zur Mittellinie des betreffenden Zylinderraumes erstreckendes, zugleich als Dehnungsstück wirkendes Überbrückungsstück (12) enthält.

2. Heißgaskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuse der beiden Gruppen einander paarweise diametral gegenüberliegen, wobei von jeder Gruppe die zwei am weitesten voneinander entfernten Gehäuse in verschiedenen Abständen von der die Mittellinien der Zylinderräume enthaltenden Ebene liegen.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 082 772; USA.-Patentschrift Nr. 1 879 563.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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