DE1601467A1

DE1601467A1 - Heissgaskolbenmaschine

Info

Publication number: DE1601467A1
Application number: DE1967N0031761
Authority: DE
Inventors: Koehler Jacob Willem Laurens; Gijsbert Prast
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1967-01-25
Filing date: 1967-12-07
Publication date: 1971-01-14
Also published as: FR1561303A; GB1223603A; DE1601467B2; NL6701141A; SE320989B; BE709776A; US3472037A; CH480598A

Description

Dr, Herbert Sch öl*

eMm» 16-Q 14.67

Anmelder: RV. Philips'Gloeilompanfabneken

AMtNo,: 2Hl- 2226 Anmeldung von« 6,Bezem"ber 1967 .

jw/wa.

'»Hei s sgaskolbenmasohine "

Erfindung bezieht sich auf- eine Heissgaskolbenmaechine »it mindestens einem Raum_f dessen Valumen eioh duroh einen kolbenfiriaigen Körper ändern lSset- und dem im Botrieb U^rxoe zufOhrbar ist, der bzw» die mit Mindestens einem Raxam verbunden ist bzw, oind_t dessen Volumen •iah ebenfalls duroh einen kalbenformi^ei: Körpern ätiidem lässt und dem im Betritb inirwe entnehmbar ist, welche Rtune im Betrieb vereohiodene mittlere Temperaturen aufweisen, und wobei aioh in der svieohen diesen nÄuuwn ein Regenerator befindet, duroh den oin Arbeite p bin-und hezf Hessen kann«

Unter eins? Heiseeaskolbenmasohine muss in bezug auf die vor·* liegende Anmeldung verstanden Kerdon, eine OaskSltomasohic·, ein Heissgaemotor, eint Warespumpe bew, sin. Kaltß»smotor. Bsi dieesn Masohinen wird sin Arbsiteesdiu« komprimiert, wenn ts sieh in wesentlichen in

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einem Raum (Kompressionsraum) befindet, dem Wärme entnommen werden kann, land expandiert, wenn es sich, im wesentlichen in einem Raum (ExpaneionBraum) befindet, dem Wärme zugeführt werden kann. Der Kompressions— und Expansions raum eind dabei durch.' einen Regenerator voneinander getrennt. Bei bekannten Maschinen der einschlägigen Art werden die Volumen des Kompressions- und ExpansionsraumiB durch Kolben geändert, die Ether ein Getriebe phasenverschoben gegeneinander bewegt werden. Die gesamte Volumenänaerung des Kompressionsrauns, Expansioneraums und der dazwischen liegenden Verbindung wird also der Summe der duroh den !Compressions- und Expansionskolben zusammen verursachten Volumenänderungen gleioh sein» Diese Volumenänderungen gehen mit Druokänderungen einher, wobei der Phasenuntersohied zwischen dem Kompressiona- und Expansionskolben derart gewählt ist, dass die Druckänderungon im Phase voreilen bei der Phase der Bewegungen dee Kompressionskolbens und bei der Phase der Bewegungen des Expansionskabens naoheilen. Nun ist ee so, dass die duroh einen Kompressionekolben abgegebene Kompressionsarbeit nur durch denjenigen Teil der Druok&nderungen be.etiiamt wird, der bei den Bewegungen dieses Kolbens um 90° in Phase voreilt, während bei einem Expansionekolbon die aufgenommene Expansioneenergio nur duroh denjenigen Teil der Druekänderungen bestimmt wird, der bei den Bewegungen dieses KolbonsL um 90° in Phase nacheilt, Der andere Teil der betreffenden Druokänderungen ist mit der Kolbenbewegung phasengleioh und be-teiligt sich nioht an der Abgabe baw. Aufnahme von Energie, Diese Druokänderungen tragen also nioht in nützlicher Welse zum Zyklus, den das Medium durohläuft, bei. Der Nachteil dieser DruokKnderungen besteht jedoch darin, daas sie aolbotverständlioh Kräfte, sogenannte Blindkräft, auf die Kolben und auf die Lager ausüben und somit in

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bedeutendem Masse zu mechanischem Verlust beitragen.

Die Erfindung bezweckt, eine Heissgaskolbenmasohine einer einfachen Bauart zu schaffen, bei der die Druokänderungen in den R&umen, denen Wärme entnommen bzw. zugeführt werden kann, bei den Bewegungen der betreffenden kolbenförmigen Körporwenigstons nahezu um 90° in Phase nacheilen bzw« voreilen.

Zur Verwirklichung des erzielten Zwecks weist die erfindungsgemässe Heissgaskolbenmasohine das Konnzeichen auf, dass-die erwähnten kolbenförmigen Körper mit einem Getriebe verbunden sind, das diese Körper derart bewegt, dass die Volumenänderungon des Raumes, dem Wärme zufuhrbar ist, mit den Volumenänderungen des Raumes, dem Wärme entnehmbar ist,-in Gegenphase sind, wobei das Hubvolumen des kolbenförmigen Körpers der das Volumen des Raumes _f dem Wärme entnehmbar ist, ändert, dem L -fachen des Hubvolumens des kolbenförmigen Körpers, der das Volumen des Raumes, dem Wärme zufuhrbar ist, ändert nahezu gleich, wobei Λ, dem Quotienten der absoluten Temperatur, die im Betrieb im Raum herrscht, dem Wärme entnehmbar ist, und der absoluten Temperatur, die im Raum herrscht, dem Wärme zuführbar ist, entspricht, wobei die Maschine einen oder mehrere weitere kolbenförmige Körper enthält, die je mit ihrer einen Seite einen Raum begrenzen, der mit dem Raum, dem Wärme entnehmbar und/oder mit dem Raum, dem Wärme zufuhrbar ist und/ oder mit der Verbindung zwischen diesen Räumen in offener Verbindung steht» und wobei jeder dieser kolbenförmigen Körper mit einem Hubbegrenzer und/oder einer gegebenenfalls regelbaren EnorgiediODipationsvorrichtung zusammenwirkt. ·..>'.■

Bei dieser Hoissgaskolbenmaschino arbeitet also jeder der weiteren kolbenförmiger Körper mit einer durch das Medium' in" den Räumen, denen Wärme entnommen bzw. zugeführt werden kann, gebildeten Feder und einem

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Schlagbegrenzer _ο&_βτ anderen Energiedissipationsvorriohtungen zusammen. Durch verschiedene Hubvolumen der kolbenförmigen Körper, welche die Räume, denen ¥arme entnommen bzw. zugeführt werden kann, begrenzen, wird bei dieser Haschine im Betrieb beim Transport des Mediums vom einen zum anderen Raum keine Druckänderung auftreten. Dadurch, dass man jeden der weiteren kolbenförmigen Körper eine Bewegung ausführen lässt, die in bezug auf die Bewegung des kolbenförmigen Körpers, der den Raum, dem Wärme entnommen werden kann, ändert, um 90° in Phase nacheilt, und also um 90° voreilt in bezug auf die Bewegung des kolbenförmigen Körpers, der den Raum, dem Wärme zugeführt werden kann, ändert, wird erreicht, dass, da die Druckänderungen mit den Bewegungen des weiteren kolbenförmigen Körpers gleichphasig sind, die Druckänderungen ebenfalls mit jedem der beiden erwähnten kolbenförmigen Körper um 90° phasenverschoben sind. Das bedeutet, dass auf diese kolbenförmigen Körper nur keine Blindkräfte mehr arbeiten, woduroh der mechanische Verlust boträohtlioh verringert wird und der gesamte Wirkungsgrad der Heissgaskolbenmaschine besser sein wird. Ein Phasenuntersohied von nahezu 90 zwischen den Bewegungen jedes der weiteren kolbenförmigen Körper und denen der kolbenförmigen Körper, we lohe die Volumen der Räume, denen Wärme entnommen bzw. zugeführt werden kann ändern, wird automatisch erhalten, wenn die letzteren kolbenförmigen Körper sich wenigstens nahezu mit einer Frequenz bewegen, die der Eigenfrequenz jedes der weiteren kolbenförmigen Körper und der mit diesen zusammenarbeitenden Feder und des Hubbegreneera oder anderer EnergiedisBipationsvorriohtungon entspricht. Da der Hubbegrenser oder die Energiedissipationsvorriohtung immer etwas Energie erfordert, wird» wenn der weitere kolbenförmige Körper nicht mit einer Antriebavor-

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riohtung zusammenarbeitet, die Druckänderung nicht' völlig gleichphasig mit den Kolbenbewegun'gen sein können, sondern einigermassen in Phase voreilen, ßo dass der weitere kolbenförmige K3rper etwas Arbeit vom Medium erhält.

Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung ist unter kolbenförmigem KSrper nicht nur ein Kolben oder ein Plunger, sondern auch eine Membran zu verstehen.

Bei einer "weiteren günstigen AusfOhrungsform der erfindungsgemäesen Heissgaskolbonmaschine sind die kolbenförmigen KSrper zum Jlndern des Volumens der Räume, denen Wärme zugeführt bzw« entnommen werden kann, starr miteinander verbunden, wobei die Mittellinien dieser kolbenförmigen Körper zusammenfallen und der Raum, dem ¥änae entnommen werden kann, der Regenerator und der Raum, dem Wärme zugeführt werden kann, liegen zwischen den einander zugewandten Kolbenflachen der erwähnten kolbenförmigen Körper. · Durch die starre Verbindung wischen den beiden kolbenförmigen Körpern wird die bei der Expansion dem Expansionslcolben gelieferte Energie unmittelbar auf den Kompressionakolben übertragen. . '

Bei einer weiteren Ausführungsform, bei der die kolbenförmigen Körper zum Ändern dea Volumens der Bäume, denen l.'Enas zugeführt bsw, entnommen werden kann, ebenfalls starr miteinander irarfctmden sind, eiiid die KolbenflSohen, walohö die Volumen d©r arwätaten Riuai© Endern, "/©ineinander angewandt»

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Maschine gibt es also ausser dem als Energiesammler wirksamen Medium in dor Masohine noch einen zusätzlichen Sammler, der auch die Drehzahl der Ilaschine bestimmen wird. Daduroh, dass diese weitere Sammelvorrichtung einstellbar ausgeführt wird, hat man die Üöglichkeit, durch Änderung der Einstellung die Drehzahl der !-"aschine im Betrieb zu !Indern. Die rinergiesamnielvorriohtung kann nach der Erfindung durch eine Feder oder ein Schwungrad gebildet sein, das gegebenenfalls über eine Uebertragung mit dem betreffenden kolbenförmigen Körper verbunden ist, Ψ Die 33nergiedissii<ationsvorriohtung ist bei einer weiteren Ausführungsform durch einen mit dem weiteren kolbenförmigen Körper verbundenen doppelwirkenden Kolben gebildet, der in einem geschlossenen, ein Medium enthaltenden Zylinder bewegbar ist, wobei die beiden Räume auf beidon Seiten dieses Kolbens über eine en^e Oeffnung, deren Durchgang gegebenenfalls rogolbar ist, miteinander in Verbindung stehen. .

Bei einer weiteren günstigen Ausführungsform ist die Täiergiedissipationsvorriohtung durch eine gegebenenfalls regelbare Bremse gebildet.
Die Energiedissipationsvorrichtung kann nach einer weiteren Ausführungsforra duroh ein gekühltes Rohr gebildet sein, dessen eine Seite geschlossen \ind deseen andere Seite durch eine an den kolbenförmigen Körper gekuppelte Kolbonfl&che begrenzt ist.

Bei einer weiteren günstigen Auaführungsform, bei der die Druok·«· · änderungen mit den Bewegungen jedes der weiteren kolbenförmigen Körper gleichphasig sind, sind diese weiteren kolbenförmigen Körper gegebOKonfalle über eine Uebertrragung mit einor Antriebsvorrichtung verbunden »wobei die Bewegungen jedeis der koltoenfSrmi'gen Kitvtffr in beeug -m.! dl· rfowegungen des kolbenfRnnigen KBrporejdfiJi"d*e Vr-liw.^ i^e }v.r^is*.r

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ändert, dem tfärme Zugeführtwerden kann, um wenigstens nahezu 90 in Phase voreilt. Bei dieser Ausführungsform kann jeder der weiteren kolbenförmigen Körper an dieselbe Kurbelwelle gekuppelt sein, mit der die kolbenförmigen Körper, die das Volumen des Raums, dem Wärme entnommen bz".'. zugeführt werden kann, ändern, zusammenarbeiten. Auch kann die Antriebsvorrichtung durch einen gesonderten Elektromotor oder eine andere Antriebsvorrichtung, die sich in richtiger Phase dreht, gebildet sein.

Um bei dieser Ausführungsform die auf jeden der kolbenförmigen i Körper einwirkenden Druckkräfte auszugleichen hat nach der Erfindung jeder weitere kolbenförmige Körper einen derartigen Hub und, eine derartige Drehzahl und Kasse, dass die im Betrieb auftretenden Masse·· trägheitskräfte der Summe der im Betrieb gleichphasig mit der Kolbenbewegung auftretenden Druckänderungen und Federkräfte wenigstens nahezu gleioh sind.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen!

Pig. 1 bis 6 schematische und nicht massgereohte Darstellungen einer Anzahl Ausführungsbeispiele von Gaskältemaschinen, bei denen die Volumen dee Kompressions— und Expansionsraums sich gegenphasig in bezug aufoinander ändern, und die Hubverhältnisse der kolbenförmigen Körper, die das Volumen dieser Räume ändern, sich verhalten wie die absoluten Temperaturen, die im Betrieb in diesen Bäumen herrschen, wobei weiter ein oder mehrere weitere kolbenförmige Körper vorhanden sind, die je das Volumen eines weiteren Raums ändern können, der mit dem KompresBions- und/oder Expansionsraum verbunden iet, wobei diese weiteren kolbenförmigen Körper sich in bezug auf die kolbenförmigen Körper, die

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das Volumen des Korapressions- oder Expansionsraums ändern können, um 90° phasenversohoven bewegen. Die weiteren kolbenförmigen Körper arbeiten dabei mit einer Energiesamme1- und Energiedissipationsvorrichtung zusammen;

Fig. 7 und 8 zwei AusfOhrungsformen von GaekSltemasohinen, die in gross.en Zügen den Gaskältemaschinen der Figuren 1 bis 6 ontspreöhen, wobei aber die weiteren kolbenförmigen Körper nun an eine Antriebsvorrichtung gekuppelt sind;

Fig. 9 eine sohematische und nicht massgereohte Darstellung eines Ausfßhrungsbeispiels eines Heissgasmotors, wobei wieder die Volumen des Kompressions- und Expansionsrsums sich in Gogenphase miteinander ändern, wobei die Hubräurae der kolbenförmigen Körper, welche die Volumen des Kompressions- und Expansionsraums ändern, sich verhalten, wie der Quotient der absoluten Temperaturen, die in Betrieb in diesen Räumen herrschen und wobei weiter ein oder mehrere weitere kolbenförmige Körper vorhanden sind, die je einen Raum ändern, der mit dem KompresBions- oder Expansionsraums in Verbindung steht, und weiter mit einer Energiediseipations- und einer Bnergiesamme!vorrichtung zusammenarbeitet.

In Fig. 1 ist mit der Bezugsziffer 1 ein Zylinder angedeutet, in den ein Kompressionskolben 2 und ein Expansionskolben 3 bewegbar aufgenommen Bind. Der Korapressionskolben 2 und Expansionskolben 3 Bind durch eine Verbindung 4 starr miteinander verbunden.Zwischen den einander zugewandten Kolbenflächen der Kolben 2 und 3 befindet sieh eine Kompressionsraum 51 ©in Kühler 6, ein Regenerator 71 ein Gefrierer und ein Expansioneraum 10. Der Expaneionskolben 3 ober eine Pleuelstange 11 mit einer Kurbelwelle 12 verbunden, die mit einer (nioht

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dargestellten) Antriebsvorrichtung verbunden ist. Der Kompressions— kolben 2 hat einen grösseren Durchmesser als der Expansionskolben 3 und zwar derart, dass der Hubraum des Korapressionskolbens 2 das G -fache des Hübraums dee Expansionskolbens 3 ist. Dabei ist* u der Quotient der im Betrieb im Kompressionsraum und der im Betrieb im Expansionsraum herrschenden absoluten Temperatur. Die Gaskältemaschine enthalt weiter einen Zylinder 15» in dem ein weiterer Kolben 16 bewegbar ist.

Dieser Kolben 16 begrenzt mit seiner einen

Seite einen Raum 17, der mit dem Kompressionsraum 5 i^H Verbindung steht, " ur.d mit seiner anderen Seite einen Raum 18 in dem derselbe mittlere Druok herrscht wie im Kompressionsraum 5· Ber Kolben 16 ist durch eine Kolbenstange 19 Kit einem Kolben 20 verbunden, der in einem geschlossenen Zylinder 21, in dem sich Flüssigkeit befindet ,bewegbar ist. Die beiden • Räume auf beiden Seiten des Kolbens 20 sind duroh einen Kanal 22 mit einem darin vorhandenen regelbaren Absperrventil 23 miteinander verbunden. Der Kolben 16 wirkt weiter noch mit einer Feder 25 zusammen. Der Kolben 16 und das mit diesem zusammenarbeitende Federsystem, das duroh das Medium in den Räumen 17» 5» 6, 7» 8» 10 und das Kedium im Raum 8 sowie die Feder 25 gebildet wirdg hat eine bestimmte Eigenfrequenz» die von der Federkonstante des erwähnten Federsystoms und der Masse der sich bewegenden Teile abhängt_% Dadurch, dass beim Start der Gaskältemaschine die Kurbelwelle 12 in der erwähnten Eigenfrequenz angetrieben wird, werden, dadurch, dass in den Bäumen 5 und 10 dieselbe Temperatur herrscht, infolge des Unterschiede der Bujpohmesser de'r Kolbon 2 und 3» Öruokeohwankungen auftreten mit einer Froquona, die 4er Eieenf2«quen» dos KoVbQm t<5 gleloh ist» Dadurch wird, eioh Kolben %6 mit ooino? ¥Amntm^mm> liswogettf wobei ^edooh di©

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in bezug auf diese Druokänderungen um 90 in Phase nacheilen. Das bedeutet, dass die Bewegungen des Kolbens 16 ebenfalls in bezug auf die Bewegungen des Kompressionskolbens 2 um 90° in Phase nacheilen, aber in bezug auf die Bewegungen des Expansionskoibens 3 um 90° in Phase voreilen werden. Die durch die Bewegungen des Kolbens 16 verursachten Druckänderungen werden also in bezug auf die Bewegungen des Kolbens 3 um 90° in Phase voreilen. Das bedeutet, dass der Kolben 2 ein Kompresßionskolben und der Kolben 3 ein Expansionekolben ist. Kompression des

Ψ I'ediums wird auftreten, wenn dieses sich im wesentlichen im Eaura 5 befindet, wobei die Kompressionswärme im Kühler 6 dem Medium entnommen wird. Expansion des Mediums tritt auf, wenn sich dieses im wesentlichen im Raum 10 befindet, wobei Wärme, beispielsweise vo₍n einem zu kühlenden Gegenstand oder einem zu kühlenden Medium im Gefrierer 8 dem Medium zugeführt wird. Im Expansionoraura 10 wird eine niedrige Temperatur herrsohen, während im Raum 5 ungefähr die Kühlwassertemperatür herrschen wird. Die Hubräume der Kolbun 2 und 3 sind derart gewählt worden, dass Bie sich verhalten wie die absoluten Temperaturen, die im Betrieb im Kompressioncraum 5 und im Expansionsraum 10 herrsohen» Das bedeutet, dass im Betrieb, also wenn im Kompressioneraum 5 die KühlwasBertemperätur und im Expansionoraum 10 eine niedrige Betriebstemperatur herrsoht, durch Bewegung der Kolben 2 und 3 keine Druokänderuneen mehr auftreten werden. Druokändorungen werden dann nur duroh den schwingenden Kolben 16 · verursacht, wobei diese Druokänderungon mit den Bewegungen dos Kolbene 1δ phasengleioh sind. Das bedeutet, dass die dann auftretenden Druok&ndtrungen senkreoht auf den Bewegungen des Kompressionskolbene 2 und des Expaneionekolbene 3 stehen, so dass Blindkräfte_f die'duroh DruokänItrungen gleiohphasiß mit diesen Kolben verursacht sind, bei dieser Kuhimastuhine nioht

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mehr vorhanden sind, ao 'dass diese Kühlmaschine mit geringeren mechanischer Verlusten arbeiten wird. Um den Hub des Kolbens 16 zu beschranken wirkt dieser mit einer Dämpfungsvorrichtung 20, 21, 22, 23 zusammen, in der · eine Menge Energie dissipiert wird. Um das Schwingen des Kolbens 16 einzuhalten wird also dieeem Kolben eine Menge Arbeit zugeführt werden müssen. Demzufolge werden die Druckänderungön in den Räumen 17, 5» 6, 7, 8 und 10 in bezug auf die Bewegungen dieses Kolbens etwas voreilen.

In Fig. 1 ist mit gestrichelten Linien angegeben, das,s gegebenenfalls an den Raum 10 auch ein Zylinder 15' mit einem darin bewegbaren " Kolben 16· angeschlossen werden kann. Dieser geetrichelt dargestellte Kolben 16· wird siohgleiohphasig mit dem vorher beschriebenen Kolben bewegen. .

In Fig. 2 ist eine gleiche Gaskaltemaschine wie in Fig. 1 scheraatisch dargestellt, wobei jedoch nun der Kompressionskolben 2 und der Expansionskolben 3 durch das Innere hinduroh über eine Stange 25 miteinander verbunden sind» Dies ergibt eine etwas schönere Bauart. Bei dieser Ausführungsform arbeitet der Kolben 16 mit einem etwas geänderten Feder- und Dämpf ungssyetem zusammen. Dabei begrenzt der Kolben 16 mit λ seiner von Raum 17 abgewandten Seite einen Raum 30, der über einen Kanal 31 mit einem darin aufgenommenen regelbaren Absperrventil 32 mit einem Raum 33 in Verbindung steht. In den Räumen 30 und 33 befindet sich ein Gas unter dem mittleren Druck, der im Raum 17 herrsoht. Die Wirkungsweise dieser Gaskältemaschine entspricht der Wirkungsweise der Gaskältemaschine nach Fig. 1.

In Fig. 3 ist eine Gaskältemaschine einer etwas geänderten Bauart dargestellt. Diese Gaskältemaschine enthält zwei miteinander verbunden© Kolben 32 und 33, die mit ihren voneinander abgewandten

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Kolbenflächen die Volumen eines Kompressionsraum 35 und Expansionsraums 40 ändern. Der Kompressionsrauni 35 steht Ober einen Köhler 36» einen Regenerator 37 und einen Gefrierter 38 mit dem Expans ions raum in Verbindung. Der Kompressionsraum 35 steht wieder rait einem Raum 17 in Verbindung» der durch einen Kolben 16 begrenzt ;ri.rd, der bewegbar in einem Zylinder 15 liegt} dies und jenes völlig in Uebereinstimnung mit der Bauart nach Pig. 1· Auch die Wirkungsweise dieser Kehlmaschine entspricht der KChlraaschinen aus den vorstehenden Figuren,

In Fig. 4 ist eine Gaskältemaschine dargestellt, die der Gaskältemaschine nach Fig. 3 entspricht, wobei nun jedoch der Kolbon 16 auch den Hxpaiisionsraum 40 begrenzt. Wenn die Kurbelwelle 12 wieder mit der Eigenfrequenz des Kolbons 16 bewegt wird, wird der Kolben 16 au schwingen anfangen, wobei die Bewegungen des Kolbens 16 in bezug auf die Kolbenflache des Kolbens 32» der das Volumen des Kompressionsraums 35 ändert, um 90° in Phase voreilen und in bezug auf die Kolbenfläche des Kolbens 33» der auch das Volumen des Raums 40 ändert, um 90 nacheilen. Somit wird wieder die gleiche Wirkungsweise wie bei der Gaskältemaschine nach Fig. 1 erhalten.

In Fig. 5 i^D"fc eine gleiche Gaskältemaschine wie in Fig. 4 dargestellt, wobei nun jedooh die Energiedissipationsvorriohtung durch ein Rohr 50 gebildet ist, dessen eines Ende abgeschlossen und dessen andere Seite duroh einen Kolben 5I begrenzt ist, der über eine Stange mit dem Kolben 16 verbunden lot. Daduroh, dasB das Rohr 50 äusserlioh beispielsweise mit Hilfe einer Xflhlrwendel 53 gekühlt wird, wird beim Hin* und Herbe we gen des Kolbens 16 und des daran gekuppelten Kolbens 5I eine Phasendrehung der Druckänderung«η im Rohr 50 gegenüber der Bewegungen des Kolbens 5I auftreten, derart, daes Energie aufß·-

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nommen wird. Durch Aenderung im Masse der Kühlung ist die dissipierte Leistung regelbar.

In Pig. 6 iat eine Gaskältemaschine derselben Bauart wie in Pig» dargestellt, wobei nun jedoch der Kolben" 16 nicht mit einem, Plüssigkeitsdämpfer_t sondern mit einem Schwungrad 60 zusammenwirkt, dase über eine lange Antriebestange 61 mit dem Kolben 16 verbunden ist. Dieses Schwungrad wirkt also als Hubbegrenzer und Energiesammelvorriohtung, In Pig. 7 ist eine Gaskältemaschine dargestellt mit einem Kompressionskolben 72 und einem Ebcpansionskolben 73» die durch eine ^ Stange 74 starr miteinander verbunden sind, wobei sioh zwischen den einander zugewandten Xolbenflachen der Kolben 72 und 73 ein Kompressionsraum 75> ein Kühler T6 und der Regenerator 77» ein Gefrierer 78 und ein Ebcpansionsraum 79 befindet. Der Kompreesionskolben 72 ist duroh eine Antriebsstange 81 mit einer Kurbel 82 einer Kurbelwelle 83 verbunden. Die Kurbelwelle 83 ist mit einer nicht dargestellte Antriebsvorrichtung verbunden, Die Kurbel 82 ist weiter über oine Antriebest ang© 84 mit einem weiteren Kolben 85 verbunden, x/obei die Mittellinien des Kolbens 85 und der Kolbon 73 und 7² einen Winkel von $0° * miteinander oineohliessen. Heber dem Kolben 85 befindet sieh ein Raum 86, der Ober einen Kanal 87 mit dem KoraproBSionsraum 75 te Verbindung steht. ΉθΙ Betreiben der Kurbelwelle 83 in Pfoilriohtung werden die - der dem Raum 86 zugewandten Seite des Kolfconß 85 in b©smg

auf die dem R&ura 75 zugewandten Seite dea Kompreeoiotiskolbens 72 %ira $0° Ik Pliaco nsohöilen und in "besiag auf diö dem USjepans&ansrauia 7f s

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Ί 6 U Ί 4 b /

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dass die auftretenden Mansenträgheitskräfte.die Druckäiiderungen gerade ausgle iohen,

In dieser Heise ist eine Gaskältemaschine einhalten, bei der die

Druckänderungen, die das Hedium empfindet, in besug auf die ,Bewegungen des Kompressionokolbens 72 Genau 90° in Phase nacheilen und in bezug auf die Bewegungen des Bxpansionskolbens 73 genau 90 in Phase voreilen.

In dieser Weise werden auf diese Kolben keine Blindkräfte ausgeübt

werden,
ψ In Pig. 8 ißt schomatisch eine oinigermassen geänderte Ausführung

der in Fig. 7 dargestellton Oaskältemaschine dargestellt, wobei der Kolben 85 nun Über eine Flüssigkeitscäule 88 mit einem Kolben 89. ausammemrirkt, der das Volumen eines Räume 90, der mit dem Kompresaionsraum 75 in offoner Verbindung steht, ändern kann, Was die Tfirkungsweise anbelangt, entspricht diese Kältemaschine den in 3¹Ig. 7 dargestellten Kältemaschine« ,

Dabei sind die Massen der Kolben 85 und 89 und die PItJ KSigkei te säule 88, die Federkonstante des Fedorsystems und die Drehzahl wieder aufeinander abgestimmt.

Ifas in der Beschreibung der vorstehenden Figuren in bezug auf eine Gaskältemaschine gesagt wozxlen ist, trifft in grossen Zügen ebenfalls für einen Hoissgasmotor zu. Beim HeiesgaBmotor liegt jcdooh der Temperaturunterschied zwischen dem !Compressions- und Ibcpansionaraum anders als bei der Gaskältemaschine· leim llaiBSgasmotor erfolgt TIxpaneioK bei htSherer Temperatur, während der Koapresaionsrauri dia rf;;ilwaüö9rtODiporatiir aufweist» Dan bodoutet« daue Cdaboi oi-on Wert , dos? kleider iot alo 1* Bae ixsdotvr-s!:» d-.ae ^c -iii'um 'loiyy*

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sohematisch dargestellten Ileissgasmotor, Der Ileissgasmotor nach Pig. enthält einen Kompressionskolben 92 und einen Expansionskolben 93t

die Ober eine Verbindungetange 94 starr miteinander verbunden sind.

Zwischen der: einander aufwandten KolbenflSchon der erwähnten Kolben befinden sich ein KompresGionsraum 95» ein Kühler %_t ein.Regenerator und ein Erhitzer 98 sowie der 2xpansioneraum TOO, Der Expansionskolbön ist über eine Kolbenstange 101 mit einer Kurbelwelle 102 verbunden, die an eine in der Zeichnung nicht dargestellte anzutreibende Vorrichtung gekuppelt ist. Dor Ileissgasmotor enthält weiter einen Zylinder IO5, in dein ein Kolben 106 bewegbar ist, dessen eine Seite einen Saum 107 begrenzt der mi't dem-Kompreßsionsraum 95 in offener Verbindung steht, und dessen andere Seite einen Kaum 108 begrenzt, in dem der mittlere Druck herrscht. Der Kolben 106 ist über die Stange IO9 mit einem Kolben 110 verbunden, der bewegbar in einem geschlossenem Zylinder liegt, der ganz mit Flüssigkeit gefüllt ist, wobei die beiden Räume auf beiden Seiten des Kolbens 110 über einen ilanal 112 und ein darin befindliches regelbares Absperrventil 113 miteinander in Verbindung stehen» In derselben »ieisa wie bei der Gaskältemaschine nach Fig. 1 wird der Kolben 106 hier wieder ine Schwingen geraten, wobei die durch die 3e*/egungen dos Kolbens 106 verursachten Druckänderungen in bezug auf die Bewegungen des Kolbens 92 und 90 voreilen und in bezug auf die Bewegungen des Kolbens 93 um 90° naoheilen. Die Drehzahl dieses Heiösgasmotors ist durch Aenderung derFederkonstante des Federsystems,* mit dem der Kolben IO6 zusammenwirkt, regelbar. Die abgegebene Leistung dieses HeiBBgasmotors ist auch duroh Aenderung des Hubs des Kolbens 6, durch Aendorung der Einstellung des Absperrventile 113 regelbar.

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Claims

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PATENT ΑΠ 3PRUECnE ι

1 Λ Heissgaskolbenmasohine mit mindestens einem Raum, dessen Volumen sich durch einen kolbenförmigen Körper ändern läset und dem im Betrieb !.'arme zuführbar ist, der bzw, die mit mindestens einem Raum verbunden ist bzw. sind, dessen Volumen sich obenfalle durch einen kolbenförmigen Körper Ändern lässt und dein im Setrieb *.^rärme entnehmbar ist, welche näume im Betrieb verschiedene mittlere Temperaturen aufweisen, und -wobei sich in der Verbindung zwischen diesen Räumen ein Regenerator fc befindot, durch den ein Arbeitsmedium hin- und hor-fliessen kann, dadurch gekennzeichnet, dass die erwähnten kolbeiaförmigen Körper mit einom Getriebe verbunden sind, das diese Körper derart bewegt, dasa die Voluraenänderungen dee Raumes, dem liS-rme zufChrbar ist, mit den Volumenanderungen des Raumes, dem Warme entnehmbar ist, in Gegenphase sind, wobei ■ das Hubvolumen des kolbenförmigen Körpers, der das Volumen des Raums, dem Tfärmc entnehmbar ist, ändert dem L -faohen des Hubvolumens des kolbenförmigen Körpers, der da3 Volumen des Raumes, den Harme zuführbar ist, ändert, nahezu gleioh ist, wobei L dem Quotienten der absoluten Temperatur, die im Betrieb im Raum herrscht, dem "arme entnehmbar ist, und der absoluten Temperatur, die im Raum herrsoht, dem tfärme zuführbar ist, entspricht, wobei die I'aBohine einen oder mehrere weitere kolbenförmige Körper enthält, die je mit ihrer einen Heite einen Raum begreneen, der mit dem Ilaum, dom Wärme ontnehmbar und/oder mit dem Raum, dem '«'arme zuführbar ist, und/oder mit der Verbindung zwischen diesen Räumen in offener Verbindung steht, und woboi jeder dieser weiteren kolbenförmigen Körper mit einem Hubbegrenzer und/oder einer gegebenenfalls regelbaren Hnergiedissipationsvorriohtung zusammenwirkt.

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2. lleissgaskorbenmafichine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, · dass die kolbenförmigen Körper zur Aenderung des Volumens der Räume denen Uärme zuftöhrbar bzw. entnehmbar ist, starr miteinander verbunden Bind, wobei die Mittellinien dieser kolbenförmigen Körper zusammenfallen und der Saum dem warme zuftJhrbar ist, der Regenerator und dor Raum, dem Härme entiiehnbar ist, zwischen don einander zugewandten Kolbenflächen der erwähnten kolbenförmigen Körper lieger,

3. HoisegaskolbeKmaschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kolbenförmigen Körper zur Aenderung das Volumens der Räume, denen TJärme auf Ehrbar bzw, entnehmbar ist, starr miteinander verbunden "

■v Bind, wobei die KolbenflEchen voneinander abgewandt sind, die den Raum,

dom TTärmo zugeführt bzw« entnommen ist, begrenzen,

4. HeiQEsaskolbeninasohine nach Anspruch 1, 2 oder 3» daduroh gekennzeichret, dass jeder der weiteren, kolbenförmigen Körper mit seiner anderer. Seite einen Raum begrenzt, in dem der gleiche mittlere Druck herrscht als in den erwähnten Räumen, denen Wärme ziigBfChrt baw; entnommen wird»

5. HeiesgaskolbenmaBchine naoh Anappuoh 1, 2, 3 oder 4, daduroh gekennzeichnet, dass jeder der weiteren kolbenförmigen Körper ebenfalls mit ä einer weiteren gegebenenfalls einstellbaren Energieeamme!Vorrichtung zusaminenwirkt, . ►

6. HolBagoekolbenmaeohine naoh Anspruch 3» daduroh gekermaoichnet, dass die weitere rjnsrgieearomelvoafriohtwng duroh oino Feder gebildet ist· 7« Hoieegaekolbenmaeahine naoh Anspruch 3t daduroh gekennzeichnet»

daso die weiter© I3n0rgiesammGlvor:Piaht«ng duroh ein nohwungmd ge'bildet I lot, das gogol)6RenfalXo tibea? eine TJeT3e2?t3?ae«n0 mit dem Tjötiöffendon igon Kfepoa? vötihmüan ißt»

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vorrichtung durch, einen mit dem weiteren kolbenförmigen I'örpor verbundenen doppelvirkenden Kolben gebildet ist, der in einem geschlossenen, ein Medium enthaltenden Zylinder bewegbar ist, vobei die beiden Träume auf beiden Seiten jedes Kolbens durch, eine enge Oeffr.irng, deren Durchgang gegebenenfalls regelbar ist, miteinander in Verbindung stehen.

Heissgaskolbenraasehine nach einen oder mehreren der Ansprüohe 1

bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die SnergiedissipationsVorrichtung duroh eine gegebenenfalls regelbare Bremse gebildet ist.

10, Iloissgäskolbenniaschinq nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, dass dio Enorgiedissipationsvorrichtung durch ein gekühltos Rohr gebildet ist, dessen eine Seite geschlossen und dessen andere Gelte durch eine Kolberif lache begrenzt ist, die mit dem weiteren kolbenförmigen Körper verbunden ist»

11, lleissgaskolbennaBohine nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der weiteren kolbenförmigen K3rper gegebenenfalls über eine TJebortraoUng mit einer An triebsvorrichtung verbunden ist, wobei die Bewegungen jedes, der weiteren kolbenförmigen Körper in bezug auf die Bewegungen des kolbenförmigen Körpers, der das Volumen des Ravmea, dem die "arme augeführt werden kann,, ändert, wenigstens nahezu um 90 voroilen,

12, Ileissgaskolbenmasohine nach Anspruoh 11, daduroh gakonnzelohnet, dass jeder der weiteren, kolbenförmigen Körper oinon derartigen Hub, eine derartige Drehaahl und Masse aufweist» dass die im Betrieb auftretenden ilaseentragheitskräfte den im Betrieb gleichphasig mit den liolbenbewegungen auftretendem Druokanderungon wenigstens nahezu gleich sind»

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