DE1601460A1 - Heissgasmotor - Google Patents

Description

DipL-Ihg. H. ZOEPKE

Patentanwalt
Mflnoben 12 - Ridlerttrafle 97

RV. PHILIPS' GLOEILAMPENFAB! EINDHOVEN / HOLLAND

"Heisegaamotor"

Ee ist ein Heissgasmotor bekannt, der mindesten« «inen Kompreseionaraum veränderlichen Volumens und niedrigerer aittlerer 'Temperatur enthält, der asit mindestens einem Expansioneraus gleichfalls veränderlichen Volumens und höherer mittlerer Temperatur verbunden iet_s und in der "Verbindung zwischen den erwähnten Räumen sich mindestens ein Regenerator befindet, durch den ein Arbeitsmedium zwischen den erwähnten Räumen hin- uni herströmen kann, wobei der

^ Motor weiter eine oder mehrere Wärmequellen enthält, die über einen

co Erhitzer dem Arbeitsmedium Wämre zuführen.

¹^* 10 Bei diesem bekannten Motor besteht die W&naequelle meist

■^ "^-'äUB "einem Brenner mit einem konventionellen Brennstoff, wi· OeI. Di»

Erhitzungetemperatur kann dann dureh Aenderung dar Brenn»toffiufuhr

BADORIGiNAL

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geregelt werden.

Bei diesem bekannten Motor werden bei der Verbrennung Verbrennungeprodukte frei, welche abgeführt werden müssen, was unter Umstanden unerwünscht sein kann. Ein weitere« Problem besteht darin, daee, wenn man mit diesem Kotor wahrend einer langen Periode an Stellen arbeiten cell, wo kein Brennstoff vorhanden ist, eine grosse Brennstoffmenge mitgonocmen werden muss.

Ei β Erfindung bez*©ekt, einen Eeissgasir.otcr zu schaffen, der wKhrond eehr langer Zeit mit einer verh&ltnisaässig geringen Brennstoffmenge arbeiten kann und bei den die Erhitzungatemperatur eeltsttätig auf einem bestimaten Wert gehalten wird.

Um dies xu erzielen, ist der Heisegasmotor nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmequelle durch eine oder mehrere Radiciaotepennassen gebildet wird, die die bei ihren Zerfall frei werdende Wärme über ein auch den Erhitzer enthaltendes Erhitzungesystem an das Arbeitsmedium abgeben, wobei eine Regelvorrichtung vorgesehen ist, Bit der die Temperatur des ErhitzungssysteDes auf einen bestimmten gegebenenfalls einstellbaren Wert gehalten wird.

Auf diese Weise ist ein Heisegasmotor äusserst gedrängter Bauart erhalten, der unter Beibehaltung aller Vorteile des bekannten Fleiosgaaaotore mit einer geringen Brennstoffmenge w&hrend sehr langer Zeit ohne Ueberwachung arbeiten kann·

Fach einer Ausführungsforv der Erfindung sind die Isotopenmassen in der Nähe des Erhitzers angeordnet, so daufe wenigstens ein Teil der frei werdenden Wire· durch Leitung und/qder Konvektion und/ oder Strahlung direkt an den Erhitzer angegeben wird·

Bei einer Weiterbildung sind die Isotopenmaesen in einiger Entfernung vom Erhitzer angeordnet, wobei das Erhit*ungs»y»te« «in Leitungssystem enthält, in den ein vSrmebefördernde* Mcdiua heru»-

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atrotten k£j.n und da^ einerceita einen Wärmeauetauscher enthält, in dem iac X^dium mit den Tuotojenmassen Warne auetauscht, während das Mudiurt andererseits r.it den Erhitzer ifiirce austauscht. Auf dieee Keine ist eine f\i+c Weiterleitung der Warne von den Isotopenmasseη zum Erhitzer gesichert.

Sie beil Zerfall der Radioisotopen frei «erdende Wärmeenergie kann vcm EeiBsgaamctor nr.it einer sehr hohen Ausbeute in mechanische Energie umgewandelt werden* Die Wärmeabgabe der Radioieotojen ist ein kontinuierlicher Vorgang. Dies bedeutet, dass ate te eine beetimrate Wärmemenge frei wird, was bei wechselnder Belastung des Kotore Tempera turär.derunge η im Erhitzer veranlassen kann· Ua diese Temperaturänderungen und eine etwaige Uebererhitzung des Erhitzer· tu verhindern, enthalt der Motor nach der Erfindung «ine Regelvorrichtung, die die Temperatur dee Erhitsungsajruteicee auf einem bestimmten gewünschten Wert hält.

Sine Weiterbildung des Eeissgasrotors nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, mit denen dem Arbeitsraue Arbeitamediua zugeführt oder entzogen werden kann, und dass eine Regelvorrichtung vergesehen ist, die, wenn die Temperatur an einer Stelle des Erhitzungaeysteees «inen bestirnten Wert überschreitet bzw. unterschreitet, die erwähnten Kittel derart betätigt, dass dem Arbeitsrau» Arbeitsmedium zugeführt bzw. das· Arbeitsmedium aus dieses Raun abgeführt wird. Bei dieeer Ausführungefora wird somit von der Erkenntnis Gebrauch gemacht, das« die Leistung dee Heisagasmotore durch Aenderung des Mittleren lhruckes im Arbei tar aus geregelt werden kann. Die tob Motor aufgenommene Leistung wird nun stets der bei« Zerfall dar Isotopen frei werdenden Warneenergie angepasst, so daas eine konstante Temperatur des Erhitzungssjsteas erhalten wird.

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Bei dieser Aueführungeform liefert der Motor somit stets die Höchstleistung· Die nicht unmittelbar erforderliche Leistung kann dabei in irgendeiner Weise z.B. in Sammelbatterien gespeichert oder zerstört verden._f z.B. mittels einer Bremse oder auf elektrischem Wege.

Eine weitere Ausbildung des Heisegasmotor· nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsraum des Motors über einen ein regelbares Verschließglied enthaltenden Kanal mit einem Raum verbunden ist, in dem eich Arbeitsmedium befindet, dessen mittlerer Druck wenigstens bei geöffnetem Verechluseglied nahezu gleich dem mittleren Druck im Arbeitsraum ist. Durch Aenderung der Lag« des Verschlussgliedes wird eine Aenderung der vom Heissgasmotor gelieferten Leistung erhalten, wobei die erforderliche Wärmemenge nach wie vor nahezu der für eine Höchstleistung erforderlichen Wärmemenge entspricht. Die Wärmeentwicklung der Isotopen ist ein kontinuierlicher Vorgang, bei den anfänglich pro Zeiteinheit eine grössere Wärmemenge frei wird als ep&ter. Wenn nun ein Motor verlangt wird, der nach einer bestimmten Zeit eine bestimmte Leistung liefert, ist es mit Rücksicht auf die benötigte Brennstoffmenge günstig, dass der Motor jedenfalls zu diesem Zeitpunkt mit einer optimalen Ausbeute arbeitet. Dies bedeutet, dass die Erhitzertemperatur dann hoch ist. Wenn zu diesem Zeitpunkt die Isotopenmasse noch eine genügende Warnemenge liefert, ist in der vorangehenden Periode die Menge an entwickelter Wärme grosser gewesen als erforderlich ist. In dieser Periode braucht die Ausbeute des Motors nicht optimal zu sein, d.h., dass die Erhitzerteraperatur nicht so hoch zu sein braucht. Eine niedrige Erhitzertenperatur ist günstig für die Lebensdauer des Motors.

Um den Motor zunächst bei einer niedrigeren und später bei einer höheren Erhitzer temperatur zu betreiben, ist bei einer weiteren Ausführungsform die Regelvorrichtung derart ausgebildet, dass si« bei

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einer grosser. Wärmeentwicklung in den Isotopenmassen bei Abweichung von einer bestimmten niedrigeren Temperatur an einer Stelle des Erhitzungssysteraes die Zuführungs- bzw. Abführungsmittel betätigt und dann bei abnehmender frei werdender Wärme bei einer höheren Temperatur diese Mittel betätigt«

Bei den obenbeschriebenen Ausführungsformen wird die Temperatur des Erhitzungssystemes durch Aenderung von Grossen des Motors geregelt· Es ist jedoch auch möglich, die Zufuhr von Wurme an den Erhitzer selber zu regeln.

Zu diesem Zweck ist eine weitere Ausführüngsforsa des Heissgasmotors nach der Erfindung.dadurch gekennzeichnet,' dass ein© Regelvorrichtung vorgesehen ist, mit der durch Aenderung der sich an der Wärmeübertragung auf das Erhitzersystem beteiligenden Isotopenmasse und/oder durch Abfuhr von Wärme zu einem Kühler die Temperatur des Erhitzersystemes auf einem bestimmten gegebenenfalls einstellbaren Wert gehalten wird.

Eine weitere günstige Ausführungsform des Heissgasmotore nach der Erfindung, bei der der Erhitzer bzw. der Wärmeaustauscher eine Anzahl in einem Kreis angeordneter Rohre enthält, durch die das Medium auf seinem Wege vom Expansionsraum zum Kompressionsraum und umgekehrt flieset bzw. durch die das wärmebefördernde Medium auf seinem Wege zum Erhitzer fliegst, ist dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens innerhalb des Rohrkreises eine oder mehrere in der Achsenrichtung des Kreises bewegliche langgestreckte Radioisotopenmassen angeordnet sind, wobei eine Regelvorrichtung vorgesehen ist, die, wenn die Temperatur des ErhitsungsByetemea örtlich einen bestimmten Wert überschreitet, eine oder mehrere der Massen völlig oder teilweise aus dem Rohrkreis schiebt, wobei weiter ein Kühler angebracht ist, mit dem die ausserhalb des Rohrkreises liegende Isotopenmasse

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gekühlt wird.

Bei diesem Motor wird, die frei werdende Wärm· durch Strahlung der Isotopenisaseen auf die Erhitzerrohre bzw· auf die Wärmeaustauscherrohre übertragen.

Nicht nur kann nach der vorangehenden Ausbildung eine HadioisotopenraasBe innerhalb des Rohrkreises angoorlnet werden, sondern nach einer Weiterbildung der Erfindung ist es auseerdem TiSgIiCh₅ rings ura den Rohrkreis eine Radioiaotopennasee in Foro eines Hohlaylinders anzubringen« Der Hohlzylinder kann auch in diesem Falle wieder in der Achsrichtung des Rohrkreiaes und mittels einer Regalvorrichtung aufwarte bewegt werden, wenn die Temperatur dee Erhitzungssystemes einen bestimmten Wert überechreitöt. Heiter ist ein Kühler vorgesehen, der den Teil des Zylinders, dor seine Warme nicht mehr an die Erhitzerrohre abgibt, abkühlt·

Wenn mir eine innerhalb des Hohrkreieee liegende Isotopenmasse vorhanden ist, let nach einer weiteren Ausbildung der Rohrkreis von einem Mantel aus einem feuerfesten Material,-z.B. einem keramischen Material, umgeben· Dieses Material wird heisa und reflektiert Wärme auf die Rohre, so dass alle Seiten der Rohre Wärme empfangen.

Statt den Rohrkreis von einem Mantel aus feuerfestem Material zu umgeben, kann nach einer weiteren gunstigen Ausführungsform der Rohrkreis von einem oder mehreren Spiegeln umgeben sein, die die aufgefangene Wärme auf die Rohre reflektieren«

Bei einer weiteren günstigen Ausführun/reform dee Heiasgasmotor nach der Erfindung sind die Erhitzerrohre bzw. die Wärmeauatauscherrohre in «inen Bade mit einer gut wärmeleitenden Flüssigkeit, wie flQseigem Metall, angeordnet, wobei in dieses Bad eine oder mehrere Radioisotopenutaaen eingetaucht sind. Dabei wird die

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frei werdende Wärme durch Leitung auf die Bohre übertragen.

Die Erhitzertemperatur kann bei dieser Ausführungsfortn dadurch geregelt werden, dass eine oder mehrere der in das Bad getauchten Ieotopenmassen mehr oder veniger weit aus dem Bad herausgezogen werden. Der aus dem Bad hervorragende Teil der Isotopenmassen kann dann seine Wärme wieder an einen Kühler abgeben. Dieser Kühler kann mittels eines Kühlnediurne gekühlt sein, aber auch nicht forcierte Luftkühlung kann genügen·

Nach der Erfindung kann die Erhitzertemperatur auch dadurch geregelt werden, daee im Flüssigkeitsbad eine oder mehrere Kühlwendeln angeordnet sind, durch die ein Kühlmodium geführt wird, wenn die Temperatur einen bestimmten Wert überschreitet. Mit dem Kühlmedium wird dann das Uebermase an frei werdender Warme abgeführt, so dase die Erhitzertemperatur unterhalb des bestimmten Wertes bleibt.

Bei einer Weiterbildung besteht das wärmeleitende Medium zwischen den leotopenmassen und dera Erhitzer- bzw. den Wärmeaustauscherrohren aus einem Stoff oder einem Gemisch von Stoffen mit einer Erstarrung·- bzw. Schmelztemperatür, die nahezu dem gewünschten Wert der Temperatur des Erhitzungesysterneβ entspricht und die eint grosse Erstarrungs- bzw· Schmelzwärme aufweist. Dabei kann ein zeitweilig geliefertes Wärmeübermasβ in da· Zwischenmediua gespeichert und später wieder aus diesem Medium aufgenommen werden·

Eine weitere Ausführungsform des Heisegasmotors nach der Erfindung, bei der der Erhitzer eine Ansah! von Rohren enthält, die sich einerseits an den Regenerator und andererseits an einen Ringkanal anschliessen, sowie eine Anzahl von Rohren, die eich einerseits an den Ringkanal und andererseits an den Eipansionerau· anschliessen^ ist dadurch gekennzeichnet, dass in dem eich an den Ringkanai anschliessenden Teil jedes der Rohre ein Rohr geringeren Durchmessers

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angebracht ist, das an seinem vom Ringkanal abgekehrten Ende verschlossen und am anderen Ende mit seinem Auesenunfang gasdicht mit den Ringkanal verbunden ist, wobei in jedem dieser Rohre geringeren Durchmessers eine stabförmige Radioieotopenmasse angeordnet ist, und wobei jede dieser Nassen ausserhalb des Rohres mit einem beweglichen Bauteil verbunden ist, der von einer Regelvorrichtung vom Ringkanal ab bewegt wird, wenn tlie Temperatur einen bestimmten Wert Überschreitet. Der Raum zwischen jeder der β tabformigeη Isotopenmaesen und der umhüllenden Rohrwand ist dabei mit einer gut wärmeleitenden Flüssigkeit ausgefüllt.

Bei einer Ausführungsform des Motors nach der Erfindung, bei der ein in einem Leitungssystem herumströmendes Medium vorhanden ist, ait dem Wärme von den Isotopenmaesen tu dem Erhitzer befördert wird, enthält dieses Leitungssystem einen Kühler, durch den die ganze Mediuaaenge flieset, wobei die Kühlleistung dieses Kühlers dann von einer Regelvorrichtung in Abhängigkeit von der Temperatur an einer Stelle des Erhitzungesystemes geregelt wird.

Statt die ganze Mediummenge durch den Kühler zu führen, ist bei einer Heiterbildung eine Leitung vorgesehen, die die Leitung zum Zuführen warmen Mediums an den Erhitzer mit der Leitung zum Abführen kälteren Mediuas aus dem Erhitzer verbindet, in welch letzterer Leitung ein Regelglied vorhanden ist, das von einer Regelvorrichtung in Abhängigkeit von der Temperatur an einer Stelle des Erhitzungeystemes betätigt wird. Die Leitung enthält auch einen Kühler.

Aus Obenstehende· geht hervor, dass lie Erfindung eine vorzügliche Vorrichtung zur Umwandlung der beia Zerfall von Radioisotopen frei werdenden Wärae in aschanische Energie schafft, wobei eine gute selbsttätige Befelung zu* Verhüten von Uebererhitzung vorhanden ist. 001882/0448

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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der schematisch beispielsweise einige Ausführungsforaen von Heisegasmotoren dargestellt sind, denen von Radioisotopen Wärme zugeleitet wird. Es zeigern

Figuren 1 bis 4 im Schnitt schematisch und nicht masstäblich vier Ausführungsformen von Heisegasmotoren, wobei die Isotopenmassen in der Nähe des Erhitzers angeordnet sind und die Erhitzertemperatür durch Aenderung der eich an der Wärmeübertragung beteiligenden Isotopenmassen geregelt wird,

Fig. 3 schematisch einen Heisegasmotor, bei dem eine Isotopenmasse feet in der Nähe des Erhitzers angeordnet ist und der mit einem Behälter für Hochdruckarbeitsmedium versehen ist, aus dem dem Arbeiteraum Arbeitsmedium zugeführt werden kann, und mit einem Kompressor, mit dem Arbeitsmedium aus dem Arbeitsraum su diesem Behälter geführt wird,

Fig· 6 schematisch einen Heissgasmotor, bei dem die Isotopenelemente in einiger Entfernung vom Erhitzer angeordnet sind und eine Kreisleitung vorgesehen ist, durch die ein Medium herumströmt, um Wärme von den Isotopen auf den Erhitzer zu übertragen.

In Fig. 1 bezeichnet 1 einen Zylinder, in dem sich ein Kolben 2 und ein Verdränger 3 mit einem gegenseitigen Phasenunterschied bewegen können. Der Kolben 2 ist über eine Kolbenstange 4 mit einem nicht dargestellten Triebwerk verbunden. Der Verdränger 3 ist über eine Verdränger stange 5 auch mit diesem Triebwerk verbunden. Bei Bewegung ändert der Verdränger 3 mit seiner oberen Fläche das Volumen eines Expandioneraumes 6, während die untere Fläche des Verdrängers 3 uni iia obere Fläche deβ Kolbens 2 zusammen las VbLumen eine» Kompregaionar-lumea 7 änlorn. Der Kompreasionjrauni 7 3toht üb»ir ο Lnfiii -\Uhl*)r o, oimn Ft-i genera tor ^f> un I iuian ^rhitzar IO mit ' ■""■ 00 9802/0448 _BÄD ORIGINAL

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Sxpaneionsraum 6 in Verbindung. Der Erhitzer 10 entfallt eine Anzahl ▼on Robren 11, die eich einereeita an den Regenerator 9 und andererseits an einen Ringkanal 12 anschliessen. Weiter enthält der Erhitzer 10 eine Anzahl von Rohren 13, die sich ait einem Ende an den Ringkanal 12 anschlieesen und ait dem anderen Ende in den Kxpansionsraura 6 munden. Ee wird angenommen, daee die Wirkungsweise diese· Heissgasmotors bekannt ist·

innerhalb des durch die Erhitserrohre 11 und 13 gebildeten Kreises ist eine zylindrische Radloisotopenaasse 14 angebracht, die τοπ einer Umhüllung 13 uageben ist. An die Umhüllung 15 schlieeet sich «ine Stange 16 an, die fiber eine Ueberse tzung, z.B. ein lit »el und eine Zahnstange 17t ·** ei ».er Welle 18 gekuppelt ist, die von eines Elektromotor 19 gedreht «erden kann. Rings un die Erhitzerrohre 11 und 12 ist weiter ein nantelfSrmiges Element 20 angebracht, das an seinem den erwähnten Rohren zugewandten Side mit einer Radiciaotopenschicht 21 versehen ist. Bas mantelförraige Element 20 besteht aus Isoliermaterial, so dass die in der Schicht 21 frei werdende Warae völlig auf dielrhttierrohre reflektiert wird. Das aantelfSraige Element 20 1st gleichfalls alt Zahnstangen 22 versehen, die mit Ritsein 23 auf der Welle 16 zusammenwirken. Der Erhitzer 10 let von einem Ieoliermantel 25 umgeben. Veiter iet ein Kühler 26 vorgesehen, durch den ein Kühlmedium geführt wird. Im Ringkanal 12 let ein temperaturempfindlicbes Element 2? angeordnet, das Ober eine mit der gestrichelten Linie 28 bezeichnete Regelvorrichtung auf den Elektromotor 19 einwirkt.

Sie laotopenmaesen 14 und 21 geben stets eine nahezu konstante Wirmenenge ab, <iie lurch Strahlung auf die 3rhi tzerrohre Π un 1 !) übertragen wird. Wenn der Meter eine geringere Energienenge aufnimmt aiii beim Zerfall der Isotopen frei wir!, steigt dia Temper*tür

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dee Zihitser» 10. DaB temperatures findliehe Element 27 und die Ep£e2verrichtung ?" sind derart eingestellt, dase beitr Erreichen eines bestimmter. Wertes der Temperatur der Slektronotor 19 angelassen und daiurch iie Kelle lB derart gedreht wird, dass die Iectopennaeae .14 und dat r.antelför^f..ife Element 2^r> mit der mit ihm verbundenen Tbotopem^hicht 21 aufwärts bewegt werden. Diee bedeutot, daBB ein Teil irr vorhandenen Isotopen ausnorhalt der Isolierung 25 gelangt, eo dass diese lectojen an die Erhitzerrohre keine KErme nehr abgeben können. Dadurch wird zwischen der frei werdenden Wärme und der vom Motor aufgencicrieren Wärme der Gleichgewichtszustand erreicht. Uebererhitzung der Erhitserrchre wird dadurch verhindert. Die auseerhelt der Isolierung gebrachten Isotopen erzeugen naturgemäee nach wie vor Wärme, die nun vcts Kühlmedium im Kühler 26 aufgenommen und abgeführt wird.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt Itnge der.Linie II-II durch den in Fig. 1 dargestellten Motor, wcbei das mantelfBreige Element 2C und die mit die tem verbundene Schicht 21 durch einen naturgeictes nicht beweglicher. Zylinder yo ersetzt «ind_f der «uf «einer den Srhitserrohren 11 und 13 zugewandten Seite ein· Anzahl als Spiegel wirkender konkaver Auskehlungen aufweist. Diese Hohlspiegel reflektieren die vcn der Isotopenrnasse 14 ausgestrahlte VKrire, die nicht vcn den Rohren 11 und 13 aufgefangen wird-, auf die erwähnten Rohre. Dabei sind die Kehre in eines derartigen Abstand voneinander angeordnet, dass eine genügend· Värneaenge dan Spiegel erreichen kann, um eine ausreichende Erhitzung der dem Spiegel sugewandten Seite der Rchre su aichern.

Fig. 3 zeigt eine Abart des in Fig. 1 dargestellten Motors. Dabei aind die Erhitterrohre 11 und 13 in «ine· Bad 35 ait einer gut wir»·leitenden Flüssigkeit untergebracht. In da· Bad 35 sind eine

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Anzahl stabförmiger Elemente 36 eingetaucht, die aus einer Umhüllung bestehen, in die eine Radioisotopenmenge aufgenommen ist· Sie beim Zerfall der Radioisotopen frei werdende Wärme wird in diesem Falle über die Flüssigkeit EU den Erhitzerrohren 11 und 13 geführt· Si« Temperatur kann bei dieser Aueführungsform auf zwei verschiedene Weisen geregelt werden.

Erstens können die Stabe }b über eine Regelvorrichtung aufwarte aus dem Bade herausgezogen werden, wenn das temperaturempfindliche Element 38 die hochstzulässige Temperatur niest· Diese Stäbe kommen dann innerhalb dee Kühlere 39 zur Anlage, der die im ausserhalb des Badeβ liegenden Teil der Stäbe 36 erzeugte Wärm· auffängt.

Zweitens kann im Bade 33 eine Kühlwendel 40 angeordnet sein, durch die, wenn die Temperatur auf einen zu hohen Wert ansteigt, ein Kühlmedium geführt wird, bis der Gleichgewichtszustand zwischen der entwickelten Wärme und der vom Motor aufgenommenen Wärme wieder erreicht ist.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Heisegasmotor ist in des sich an den Ringkanal 12 anschlieBeenden Teil der Erhitzerrohre 11 und 13 ein Rohr 42 geringeren Durchmessers angebracht, dae am unteren Ende verschlossen ist und am oberen Ende mit seinem Aussenumfang ander Wand des Ringkanals 12 befestigt ist. In jedem der Rohre 42 ist nun ein stabförmigeβ Element 43 mit Spiel angeordnet. Jede· dieser stabförmigen Elemente 43 ist aus einer für Strahlung nicht durchlässigen Umhüllung aufgebaut, in der sich eine Radioisotopenmasse befindet. Sämtliche Elemente 43 sind mit eine· gemeinsamen ringförmigen Element 44 verbunden, das über eine Stange 45 mit einer Regelvorrichtung 46 gekuppelt ist, auf die das temperaturempfindliche Eles«nt 47 anspricht. Bei dieser Bauart flieset das nach dem Heraustreten' aus dem Generator 9 durch die Erhitserrohre 11 cum Ringkanal 12

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strömende Arbeitsmedium sehr nahe an den im Rohr 11 vorgesehenen Elementen entlang. Weiterhin strömt dieses Medium, wenn es vom Kanal 12 zum Expansionsraum fliesat, auch sehr nahe an den.in den Rohren 1.3 vorhandenen Elementen. 43 entlang und nimmt somit sehr gut Wärme aus den Elementen 43 auf. Zur Verbesserung der Wärmeübertragung zwischen den Rohren 43 und den Rohren 11 bzw. 13 befindet sich im Raum 50 zwischen den Elementen 43 und den erwähnten Rohren eine Flüssigkeit.

Wenn von den Elementen 43 eine Wärmemenge entwickelt wird, die die vom Motor aufgenommene Wärmemenge übersteigt, bewegt die Regelvorrichtung 12, 47» 46 das Ringelement 44 und die mit diesen verbundenen Elemente 43 aufwärts, so dass die Elemente 43 weniger tief in die Rohre 11 und 13 hineinragen, was bedeutet, dass den* Rohren und 13 eine geringere Wärmemenge augeführt wird· Die dann aus dem Ringkanal 12 hervorragenden Elemente 43 können dann ihre Wärme an einen Kühler 51 abgeben«

Fig. 5 zeigt einen Heissgasmotor, der im grossen Ganzen den in den vorstehenden Figuren dargestellten Heissgasmotoren entspricht. Der grosse Unterschied besteht darin, dass in diesem Falle die Isotopenmaeae 60 fest innerhalb des durch die Erhitzerrohre 11 und 13 gebildeten Kreises angeordnet ist» Dies bedeutet, dass die dem Erhitzer sügoführte Wärmemenge nun einen festen (wenn auoh sich im Laufe der Zeit ändernden) Wert aufweist. Wenn nun eine bestimmte Temperatur des Erhitzers verlangt wird, kann diese Temper ε, tür dadurch aufrechterhalten werden, dass der mittlere Druck derart gewählt wird, dass dia vom Motor aufgenommene Leistung (Wärmeenergie) der frei werdenden Energie entspricht.

Der Motor enthält einen Behälter 61, in dam sich Arbeite-: medium unter einem Druck befindet, der den Önwk im Arbeitsraum

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te?·

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überschreitet. Der Behälter ist über eine Leitung 62, in der sich ein Regelverscblussglied 63 befindet, mit dem Arbeitsraum des Motors verbunden*

Weiterhin schlieast sich an den Arbeitsraum eine Saugleitung 64 eines Kompressors 65 an, während der Ablass dieses Kompressors sich über eine Leitung 66 an den Behälter 61 anschliesst. In der Leitung 64 ist ein Regelverschlussglied 67 aufgenommen.

Ein temperaturempfindliches Element 68 im Ringkanal 12 ist mit einer Regelvorrichtung 69 verbunden, die in Abhängigkeit von ihrer Einstellung auf die Verschlussglieder 63 oder 67 anspricht*

Wenn nun das temperaturempfindliche Element 66 «ine Temperatur misst, die den eingestellten Wert überschreitet, öffnet die Regelvorrichtung 69 das Regelverschlussglied 63, so dass Medium aus dem Behälter 61 zum Arbeitsraum flieset. Dadurch steigt der mittlere Druck im Motor und de? Erhitzer nimmt eine grossere Menge an Wärme energie auf, so dass »wischen der aufgenommenen und der frei werdenden Energie der Gleichgewichtszustand erreicht wird·

Im anderen Falle, wenn also die Temperatur im Erhitzer den eingestellten Wert unterschreitet, "offnet sich das Verschluesglied 67 und pumpt der Kompressor 65 eine Menge Medium aus dem Motor in den Behälter 61.

Dadurch nimmt der mittlere Druck im Motor ab und der Erhitzer nimmt eine geringere Wärmemenge auf, so dass auch dann wieder zwischen der frei werdenden Energie und der aufgenommenen Wärme der Gleichgewichtszustand erreicht wird.

Es ist möglich, dass besondere im Anfang, somit bei frischen Isotopenelementen, die gelieferte Leistung die erforderliche Leistung übersteigt, d.h., dass ein Teil der gelieferten Leistung verbleibt. Tail der Leistung kSisnte in elektrisch· Energie umgewandelt

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und dann in οine Sammelbatterie gespeichert werden· Dieser Teil der Leistung kann auch z.B. in einer Bremse oder auf elektrischem Hege in einer Heizwendel vernichtet werden. Auch kann die gelieferte Leistung dadurch geregelt werden, dass der Arbeitsraum des Motors über einen Kanal mit einer regelbaren Durchströmung mit einem Raum verbunden wird, der gleichfall· Arbeitsmedium enthält. Dadurch ergibt sich ein bestimmter Verlust) so dass die gelieferte Leistung abnimmt. In der Figur ist der Arbeiteraum über eine Leitung 70, in der ein Regelverechlussglled 71 aufgenommen ist, mit einem Pufferraua 12 unter dem Kolben 2 verbunden. Die von Motor gelieferte Leistung kann dadurch geregelt werden, dass sich das Verschlusaglied 71 sehr oder weniger öffnet.

Fig. 6 zeigt einen Heissgasmotor, in dem die Isetopeneleraente 80 in einiger Entfernung vom Erhitzer 10 angeordnet sind. Zur Beförderung der frei werdenden Wime von den Isotopenelementen80 zu den Srhitzerrohren 11 und Π ist ein Leitungssystem 81 vorgesehen, durch das ein Medium, s.B. VaK, mitte1ε einer Pumpvorrichtung 62 herumgepumpt wird. Das heruaetrömende Medium umströmt dabei im Wärmeaustauscher 83 die Isotopenelemente 80, während andererseits dieses Medium in Erhitserrau» 84 die Erhitzerrohre 11 und 13 umströmt.

Im Baum 83 nimmt das Medium Wärme von den Isotopenelementen auf, während die aufgenommene Wärme im Baume 84 an die Srhitserrchre abgegeben wird.

Die Erhitzertemperatur kann wieder auf zwei Weisen geregelt werden.

Erstens können, wenn die Temperatur des Erhitzers zu hoch wird, die Elenente 60 durch die mit gestrichelten Linien angedeutete Regelvorrichtung 85 aufwärts bewegt werden, so dass eine geringere Isotopenmasse eich an der Wärmeübertragung beteiligt. Der ausserhalb

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dee Raumes 83 gebrachte Teil der Elemente 80 gibt dann an einen Kühler 86 Härme ab.

Eine zweite Möglichkeit besteht darin, dasβ, wenn die Temperatur des Erhitzers einen bestimmten Wert überschreitet, über eine Regelvorrichtung 87 ein Vertailungshahn 88 derart eingestellt wird, dass ein Teil des warmen Mediums über eine Leitung 89 längs eines Kühlere 90 geführt wird und dort seine Härme abgibt. Für den Fall, dass die Temperatur den eingestellten Wert unterschreitet, erfolgt eine Regelung in umgekehrter Richtung·

Statt dee Kühlere 91 und der Leitung 89 kann auch ein Kühler an der mit gestrichelten Linien angedeuteten Stelle 94 angebracht werden· Dabei durchfliegst dann die ganze Mediummenge den Kühler, so dass die Kühlleistung nun der gemessenen Temperatur angepasst werden nuss·

Diese Regelvorrichtungen können auch kombiniert angewandt werden.

Statt der beiden erwähnten Rege lungeVorgange ist es bei dieser Anordnung auch möglich, nicht die Wärmezufuhr zu regeln, sondern der mittlere Druck in Motor der frei werdenden Wärme anzupassen.

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Claims (1)

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PATENTAITSPRUECHB t

1. j Heissgasmotor, der mindestens einen Kompressionsraum veränderlichen Volumens und einer niedrigeren mittleren Temperatur enthalt, der mit mindestens einem Expansioneraum gleichfalls veränderlichen Volumens und höherer mittlerer Temperatur verbunden ist, und sich in der Verbindung zwischen den erwähnten Räumen mindestens ein Regenerator befindet, durch den ein Arbeitsmedium zwischen den erwähnten Räumen hin- und herströmen kann, wobei der Motor weiter eine oder mehrere Wärmequellen enthält, mit denen über einen Erhitzer dem Arbeitsmedium Wärme zugeführt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmequelle durch eine oder mehrere Radioisotopenmassen gebildet wird, die die bei ihrem Zerfall frei werdende Wärme über ein auch den Erhitzer enthaltendes Erhitzungssystem an das Arbeitsmedium abgeben, wobei eine Regelvorrichtung vorgesehen ist, mit der die Temperatur des Erhitzersystemes örtlich auf einem bestimmten gegebenenfalls einstellbaren Wert gehalten werden kann·

2. Heissgaemotor naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass

die Isotopenmassen in der Nähe des Erhitzers angeordnet sind und wenigstens ein Teil der frei werdenden Wärme durch Leitung und/oder Konvektion oder Strahlung direkt an den Erhizer abgeben· 3· Heissgasmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass

die Isotopenmasse(n) in einiger Entfernung des Erhitzers angeordnet ist bzw. sind, wobei das Erhitzersystem ein Leitungssystem enthält, durch das ein wärmebeförderndes Medium herumströmen kann und das einerseits einen Wärmeaustauscher enthält, in dem das Medium mit den Ieotopenmaeeen Wärme austauscht, während das Medium andererseits mit dem Erhitzer Wärme austauscht· ' ■ '

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4· Heisegasmotor nach Anspruch 1, 2 oder 3* dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, mit denen dem Arbeitsraum Arbeitsmedium zugeführt oder Arbeitsmedium aus diesem Raum abgeführt werden kann, während weiter eine Regelvorrichtung vorgesehen ist, die, wenn die Temperatur an einer Stelle des Erhitzersystemes einen bestimmten Wert überschreitet bzw. diesen bestimmten Wert unterschreitet, die erwähnten Mittel derart betätigt, dass Arbeitemedium dem Arbeitsraum zugeführt bzw. aus diesem Raum abgeführt wird. 5· Heisegaemotor nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsraum des Motors über einen ein regelbares Verschlussglied enthaltenden Kanal mit einem Raum verbunden ist, in dem sich Arbeitsmedium unter einem mittleren Brück befindet, der wenigstens bei geöffnetem Verschlussglied dem mittleren Druck im Arbeitsraum nahezu gleich ist·

6. ■ Heissgasmotor nach Anspruch 4 oder 5» dadurch gekennzeichnet,

dass die Regelvorrichtung derart ausgeführt ist, dass sie bei einer grossen Wärmeentwicklung in der Isotopenmasse bei Abweichung von einer bestimmten niedrigen Temperatur an einer Stelle des Erhitzersysteme 8 die erwähnten Mittel betätigt und bei abnehmender frei werdender Wärme bei einer höheren Temperatur diese Mittel betätigt· 7· Heissgasmotor nach einem oder mehreren der vorangehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Regelvorrichtung vorgesehen ist, mit der durch Aenderung der eich an der Wärmeübertragung auf das Srhitzersystem beteiligenden Isotopenmasse und/oder durch Abfuhr von Wäree zu einem Kühler die Temperatur des Erhitzersystemee auf einem bestimmten gegebenenfalls einstellbaren Wert gehalten wird» 8. Heissgasmotor nach Anspruch 7, wobei der Erhitzer bzw. der

Wärmeaustauscher eine Anzahl in einem Kreis angeordneter Rohre enthält, durch die das ArtoitMpdiu* auf »eine* .1*0· ro« Expanaionarau«

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tun KoBpreeeionsraua und umgekehrt flieset bzv. durch die dae v&rnebefSrdernde Nedlua auf seine· Wege sub Srhitter flieset, dadurch gekennzeichnet, das· wenigstens Innerkalb des Rohrkreis·β eine oder mehrere in der Achsenrichtung des Kreises bewegliche langgestreckte Radioieotopenmassen angeordnet sind, und eine Regelvorrichtung vorgesehen ist, die, wenn die Temperatur des Erhitzereystemes Srtlich einen bestimmten wert übersteigt, eine oder mehrere der Kassen völlig oder teijweice ausaerhslb des Rohrkr«lses bringt, wobei veiter ein Kühler vorhanden 1st, mit de« die aueserhalb deο Rohrkreiaes verbrachte Ieotcpenaasse gekühlt «erden kann.

9. Heisegaemotor nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekonnzeichnet, dae·.· der Koter eine die Pore βir.ee Zylinders aufweisende BadioisbtojennRape enthSlt, die den F.ohrkriis unscHieest und in der Achsenrichtung diese» Kreises bewegbar iet, und dass eine Regelvorrichtung vorgesehen ist, die, wenn die Ttenperatur dos Erhitzeruystemes einen bestimmten Wert überschreitet, die Isotopennasso bewegt, so dass ein Teil dieser Kasse den Rohrkreis nicht mehr umgibt, wahrend ein Kühler angebracht ist, alt des dieser Teil der Isotopenraasse fgkOnlt verden kann.

10. fteiasgasnotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrkreis von einem Zylinder aus einem feuerfesten Material, vie einen keramischen Material, umgeben ist.

11. Keicsgasvoter nach Anspruch S, dadurch gekennzeichnet, dass der Rchrkreie von einem cder rehreren Hohlspiegeln umgeben ist.

12. Heiscgasmotcr nach Anspruch 7, wobei der Erhitzer bzw. der Wärmeaustauscher eine Anzahl von Rohren enthalt, durch die das Arbeitsmedium auf seiner Wege vom ExpanEionsraum tun Kcmpressionsraun und umgekehrt fiieetst bzw. durch die das wärme befSrdernde Mediuc auf meinem Wege zum-Erhitzer flieset, dadurch gekennzeichnet, dass die

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BAD ORIGINAL

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Rohre in einen Bade mit einer gut wärmeleitenden Flüssigkeit, wie flüssigem Metall, angeordnet sind, wobei in dao Bad eine oder nehrere Radioisotopenmassen eingetaucht sin-'.

13. Heissgasmotor nach Anspruch 12, dadurch gekannzeichnet,

dass eine Regelvorrichtung vorgesehen ist, die, wenn die Temperatur an einer Stelle des Erhitzereystetnec von einer bestimmten eingestellten Temperatur abweicht, eine oder mehrere der Isotopenmaesen völlig oder teilweise aus dem bzw. in das Flüssigkeitsbad bringt, und weiter"ein Kühler vorhanden ist, mit dem die gegebenenfalls aua dem Flüssigkeitsbad gebrachte Isotopenmasse gekühlt werden kann* 14· Beissgasmotor'nach Anspruch 12 oder 13» dadurch gekennzeichnet, dass im Flüssigkeitsbad eine oder mehrere KühlwendeIn angeordnet sind, durch die, wenn die Temperatur einen bestimmten Wert Überschreitet, ein Kühlmedium geführt werden kann· 15· Heisegaeraotor nach einem oder mehreren der vorangehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein wärmeleitendes Medium zwischen den Isotopenmaesen und den Erhitzer- bzw. den Wärmeaustauscherrohren vorhanden ist, das aus einem Stoff oder einem Gemisch von Stoffen besteht, dessen Erstarrungs- bzw. Schmelztemperatur nahezu des erwünschten Wert der Temperatur des Erhitzungesyβtemes entspricht und dass eine grosse Erstarrungs- bzw. Schmelzwäre« auf- * we i et.

16. Heissgasmotcr nach Anspruch 7» wobei der Erhitzer eine

Anzahl von Rohren enthält, die sich einerseits an den Regenerator und andererseits an einen Ringkanal anechliessen, und eine Anzahl von Rohren, die sich einerseits an den Ringkanal und andererseits an den Expansionsrau· anschliessen, dadurch gekennzeichnet, dass in dem sich an den Ringkanal anschliessenden Teil jedes der Bohre ein

Rohr von geringerem Durchmesser angebracht ist, das ein seine· tob

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Ringkanal abgekehrten Ende verschlossen und am anderen Ende mit seinem· Aussenuicfang gasdicht mit dem Ringkanal verbunden ist, wobei sich in jedem der Rohre geringeren Durchmessers eine stabförmige Radioisotopen- masse befindet, und jede dieser Massen auβserhalb des Rohres mit einem beweglichen Bauteil verbunden ist, der mittels einer Regelvorrichtung vom Ringkanal ab bewegt wird, wenn die Temperatur einen bestimmten Wert überschreitet.

17· Heissgasmotor nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daea· der Raum zwischen jeder der stabförmigeη Isotopenmassen und der umhüllenden Rohrenwand eine gut wärmeleitende Flüssigkeit enthält*

18. Heissgasmotor nach Ansprüchen 3 und 7» dadurch gekennzeichnet, dass im Leitungssystem ein Kühler derart aufgenommen ist, dass das .

herumstrSmende Medium diesen Kühler passiert, wobei eine Regelvorrichtung vorhanden ist, die die Kühlleistung des Kühlers in Abhängigkeit von der Temperatur an einer Stelle des Erhitzersystemee regelt«

19. Heissgasmotor nach Ansprüchen 3 und 7» dadurch gekennzeichnet, dass im Leitungssystem eine Leitung aufgenommen ist, die die Leitung zum Zuführen warmen Mediums an £en Erhitzer mit der Leitung zum Abführen des Mediums aus dem Erhitzer verbindet, und dass in dieser Leitung ein Kühler angebracht ist und diese Leitung ein Regelverschluaeglied enthält, das in Abhängigkeit von der Temperatur an einer Stelle des Erhitzersystemes eine Regelvorrichtung betätigt.

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