DE1601467B2 - Heissgaskolbenmaschine - Google Patents

Description

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Bewegungen des Kompressionskolbens und bei der Phase der Bewegungen des Expansionskolbens nacheilen. Nun ist es so, daß die durch einen Kompressionskolben abgegebene Kompressionsarbeit nur durch denjenigen Teil der Druckänderungen bestimmt wird, der bei den Bewegungen dieses Kolbens um 90° in Phase voreilt, während bei einem Expansionskolben die aufgenommene Expansionsenergie nur durch denjenigen Teil der Druckänderungen bestimmt wird, der bei den Bewegungen dieses Kolbens um 90° in Phase nacheilt. Der andere Teil der betreffenden Druckänderungen ist mit der Kolbenbewegung phasengleich und beteiligt sich nicht an der Abgabe bzw. Aufnahme von Energie. Diese Druckänderungen tragen also nicht in nützlicher Weise zum Zyklus, den das Medium durchläuft, bei. Der Nachteil dieser Druckänderungen besteht jedoch darin, daß sie selbstverständlich Kräfte, sogenannte Blindkräfte, auf die Kolben und auf die Lager ausüben und somit in bedeutendem Maße zu mechanischem Verlust beitragen.

Die Erfindung bezweckt, eine Heißgaskolbenmaschine einer einfachen Bauart zu schaffen, bei der die Druckänderungen in den Räumen, denen Wärme entnommen bzw. zugeführt werden kann, bei den Bewegungen der betreffenden kolbenartigen Körper wenigstens nahezu um 90° in Phase nacheilen bzw. voreilen.

Zur Verwirklichung des erzielten Zwecks weist die erfindungsgemäße Heißgaskolbenmaschine das Kennzeichen auf, daß das Getriebe die erwähnten kolbenartigen Körper in Gegenphase bewegt, wobei die Maschine einen oder mehrere weitere kolbenartige 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 zuführbar ist, und/oder mit der Verbindung zwischen diesen Räumen in offener Verbindung steht, und wobei jeder dieser weiteren kolbenartigen Körper mit einem Hubbegrenzer und/oder einer gegebenenfalls regelbaren Energiedissipationsvorrichtung zusammenwirkt.

Bei dieser Heißgaskolbenmaschine arbeitet also jeder der weiteren kolbenartigen Körper mit einer durch das Medium in den Räumen, denen Wärme entnommen bzw. zugeführt werden kann, gebildeten Feder und einem Schlagbegrenzer oder anderen Energiedissipationsvorrichtungen zusammen. Durch verschiedene Hubvolumen der kolbenartigen Körper, welche die Räume, denen Wärme entnommen bzw. zugeführt werden kann, begrenzen, wird bei dieser Maschine im Betrieb beim Transport des Mediums vom einen zum anderen Raum keine Druckänderung auftreten. Dadurch, daß man jeden der weiteren kolbenartigen Körper eine Bewegung ausführen läßt, die in bezug auf die Bewegung des kolbenartigen 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 kolbenartigen Körpers, der den Raum, dem Wärme zugeführt werden kann, ändert, wird erreicht, daß, da die Druckänderungen mit den Bewegungen des weiteren kolbenartigen Körpers gleichphasig sind, die Druckänderungen ebenfalls mit jedem der beiden erwähnten kolbenartigen Körper um 90° phasenverschoben sind. Das bedeutet, daß auf diese kolbenartigen Körper nun keine Blindkräfte mehr arbeiten, wodurch der mechanische Verlust beträchtlich verringert wird und der gesamte Wirkungsgrad der Heißgaskolbenmaschine besser sein wird. Ein Phasenunterschied von nahezu 90° zwischen den Bewegungen jedes der weiteren kolbenartigen Körper und denen der kolbenartigen Körper, welche die Volumen der Räume, denen Wärme entnommen bzw. zugeführt werden kann, ändern, wird automatisch erhalten, wenn die letzteren kolbenartigen Körper sich wenigstens nahezu mit einer Frequenz bewegen, die der Eigenfrequenz jedes der weiteren kolbenartigen Körper und der mit diesen zusammenarbeitenden Feder und des Hubbegrenzers oder anderer Energiedissipationsvorrichtungen entspricht. Da der Hubbegrenzer oder die Energiedissipationsvorrichtung immer etwas Energie erfordert, wird, wenn der weitere kolbenartige Körper nicht mit einer Antriebsvorrichtung zusammenarbeitet, die Druckänderung nicht völlig gegenphasig mit den Kolbenbewegungen sein können, sondern einigermaßen in Phase voreilen, so daß der weitere kolbenartige Körper etwas Arbeit vom Medium erhält.

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

Bei einer weiteren günstigen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Heißgaskolbenmaschine sind die kolbenartigen Körper zum Ändern des Volumens der Räume, denen Wärme zugeführt bzw. entnommen werden kann, starr miteinander verbunden, wobei die Mittellinien dieser kolbenartigen Körper zusammenfallen und der Raum, dem Wärme entnommen werden kann, der Regenerator und der Raum, dem Wärme zugeführt werden kann, zwischen den einander zugewandten Kolbenflächen der erwähnten kolbenartigen Körper liegen. Durch die starre Verbindung zwischen den beiden kolbenartigen Körpern wird die bei der Expansion dem Expansionskolben gelieferte Energie unmittelbar auf den Kompressionskolben übertragen.

Eine weitere günstige Ausführungsform der erfindungsgemäßen Heißgaskolbenmaschine weist das Kennzeichen auf, daß jeder der weiteren kolbenartigen Körper ebenfalls mit einer weiteren, gegebenenfalls einstellbaren Energiespeicher-Vorrichtung zusammenarbeitet. Bei dieser Maschine gibt es also außer dem als Energiespeicher wirksamen Medium in der Maschine noch einen zusätzlichen Speicher, der auch die Drehzahl der Maschine bestimmen wird. Dadurch, daß diese weitere Speichervorrichtung einstellbar ausgeführt wird, hat man die Möglichkeit, durch Änderung der Einstellung die Drehzahl der Maschine im Betrieb zu ändern. Die Energiespeicher-Vorrichtung kann durch eine Feder oder ein Schwungrad gebildet sein, das gegebenenfalls über eine Übertragung mit dem betreffenden kolbenartigen Körper verbunden ist. ·

Bei einer weiteren Ausführungsform wird die Energiedissipationsvorrichtung durch einen mit dem weiteren kolbenartigen Körper verbundenen doppelt wirkenden Gas- oder Flüssigkeits-Kolbendämpfer gebildet.

Die Energiedissipationsvorrichtung kann nach einer weiteren Ausführungsform durch ein gekühltes Rohr gebildet sein, dessen eine Seite geschlossen und dessen andere Seite durch eine an den kolbenartigen Körper gekuppelte Kolbenfläche begrenzt ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Die

Fig. 1 bis 6 zeigen schematische und nicht maßgerechte Darstellungen einer Anzahl Ausführungsbeispiele von Gaskältemaschinen, bei denen die Volumen des Kompressions- und Expansionsraums sich gegenphasig

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in bezug aufeinander ändern, und die Hubverhältnisse der kolbenartigen Körper, die das Volumen dieser Räume ändern, sich verhalten wie die absoluten Temperaturen, die im Betrieb in diesen Räumen herrschen, wobei weiter ein oder mehrere weitere kolbenartige Körper vorhanden sind, die je das Volumen eines weiteren Raums ändern können, der mit dem Kompressions- und/oder Expansionsraum verbunden ist, wobei diese weiteren kolbenartigen Körper sich in bezug auf die kolbenartigen Körper, die das Volumen des Kompressions- oder Expansionsraums ändern können, um 90° phasenverschoben bewegen. Die weiteren kolbenartigen Körper arbeiten dabei mit einer Energiesammei- und Energiedissipationsvorrichtung zusammen. Die

F i g. 7 und 8 zeigen zwei Ausführungsformen von Gaskältemaschinen, die in großen Zügen den Gaskältemaschinen der F i g. 1 bis 6 entsprechen, wobei aber die weiteren kolbenartigen Körper nun an eine Antriebs- , vorrichtung gekuppelt sind. Die

F i g. 9 zeigt eine schematische und nicht maßgerechte Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Heißgasmotors, wobei wieder die Volumen des Kompressionsund Expansionsraums sich in Gegenphase miteinander ändern, wobei die Hubräume der kolbenartigen Körper. welche die Volumen des Kompressions- und Expansionsraums ändern, sich wie der Quotient der absoluten Temperaturen, die in Betrieb in diesen Räumen herrschen, verhalten, und wobei weiter ein oder mehrere weitere kolbenartige Körper vorhanden sind. die je einen Raum ändern, der mit dem Kompressionsoder Expansionsraum in Verbindung steht, und weiter mit einer Energiedissipations- und einer Energiesammeivorrichtung zusammenarbeitet.

In F i g. 1 ist mit der Bezugsziffer 1 ein Zylinder angedeutet, in den ein Kompressionskolben 2 und ein Expansionskolben 3 bewegbar aufgenommen sind. Der Kompressionskolben 2 und Expansionskolben 3 sind durch eine Verbindung 4 starr miteinander verbunden. Zwischen den einander zugewandten Kolbenflächen der Kolben 2 und 3 befindet sich ein Kompressionsraum 5. ein Kühler 6, ein Regenerator 7, ein Gefrierer 8 und ein Expansionsraum 10. Der Expansionskolben 3 ist über eine Pleuelstange 11 mit einer Kurbelwelle 12 verbunden, die mit einer (nicht dargestellten) Antriebsvorrichtung verbunden ist. Der Kompressionskolben 2 hat einen größeren Durchmesser als der Expansionskolben 3 und zwar derart, daß der Hubraum des Kompressionskolbens 2 das r-fache des Hubraums des Expansionskolbens 3 ist. Dabei ist τ der Quotient der im Betrieb im Kompressionsraum und der im Betrieb im Expansionsraum 10 herrschenden absoluten Temperatur. Die Gaskältemaschine enthält 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 in Verbindung steht, und mit seiner anderen Seite einen Raum 18 in dem derselbe mittlere Druck herrscht wie im Kompressiofisraum 5. Der Kolben 16 ist durch eine Kolbenstange 19 mit 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 durch 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 durch das Medium in den Räumen 17, 5, 6, 7, 8, 10 und das Medium im Raum 8 sowie die Feder 25 gebildet wird, hat eine bestimmte Eigenfrequenz, die von der Federkonstante des erwähnten Federsystems 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 Räumen 5 und 10 dieselbe Temperatur herrscht, infolge des Unterschieds der Durchmesser der Kolben 2 und 3, Druckschwankungen auftreten mit einer Frequenz, die der Eigenfrequenz des Kolbens 16 gleich ist. Dadurch wird sich der Kolben 16 mit seiner Eigenfrequenz bewegen, wobei jedoch die Bewegungen in bezug auf diese Druckänderungen 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 Expansionskolbens 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 Kompressionskolben und der Kolben 3 ein Expansionskolben ist. Kompression des Mediums wird auftreten, wenn dieses sich im wesentlichen im Raum 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 von einem zu kühlenden Gegenstand oder einem zu kühlenden Medium im Gefrierer 8 dem Medium zugeführt wird. Im Expansionsraum 10 wird eine niedrige Temperatur herrschen, während im Raum 5 ungefähr die Kühlwassertemperatur herrschen wird. Die Hubräume der Kolben 2 und 3 sind derart gewählt worden, daß sie sich verhalten wie die absoluten Temperaturen, die im Betrieb im Kompressionsraum 5 und im Expansionsraum 10 herrschen. Das bedeutet, daß im Betrieb, also wenn im Kompressionsraum 5 die Kühlwassertemperatur und im Expansionsraum 10 eine niedrige Betriebstemperatur herrscht, durch Bewegung der Kolben 2 und 3 keine Druckänderungen mehr auftreten werden. Druckänderungen werden dann nur durch den schwingenden Kolben 16 verursacht, wobei diese Druckänderungen mit den Bewegungen des Kolbens 16 phasengleich sind. Das bedeutet, daß die dann auftretenden Druckänderungen senkrecht auf den Bewegungen des Kompressionskolbens 2 und des Expansionskolbens 3 stehen, so daß Blindkräfte, die durch Druckänderungen gleichphasig mit diesen Kolben verursacht sind, bei dieser Kühlmaschine nicht mehr vorhanden sind, so daß diese, Kühlmaschine mit geringeren mechanischen Verlusten arbeiten wird. Um den Hub des Kolbens 16 zu beschränken, 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 diesem Kolben eine Menge Arbeit zugeführt werden müssen. Demzufolge werden die Druckänderungen in den Räumen 17,5,6,7,8 und 10 in bezug auf die Bewegungen dieses Kolbens etwas voreilen.

In F i g. 1 ist mit gestrichelten Linien angegeben, daß gegebenenfalls an den Raum 10 auch ein Zylinder 15' mit einem darin bewegbaren Kolben 16' angeschlossen werden kann. Dieser gestrichelt dargestellte Kolben 16' wird sich gleichphasig mit dem vorher beschriebenen Kolben 16 bewegen.

In F i g. 2 ist eine gleiche Gaskältemaschine wie in

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Fig. 1 schematisch dargestellt, wobei jedoch nun der Kompressionskolben 2 und der Expansionskolben 3 durch das Innere hindurch 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 Dämpfungssystem zusammen. Dabei begrenzt der Kolben 16 mit seiner vom 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 herrscht. Die Wirkungsweise dieser Gaskältemaschine entspricht der Wirkungsweise der Gaskältemaschine nach Fig. 1.

In F i g. 3 ist eine Gaskältemaschine einer etwas geänderten Bauart dargestellt. Diese Gaskältemaschine enthält zwei miteinander verbundene Kolben 32 und 33, die mit ihren voneinander abgewandten Kolbenflächen die Volumen eines Kompressionsraums 35 und Expansionsraums 40 ändern. Der Kompressionsraum 35 steht über einen Kühler 36, einen Regenerator 37 und einen Gefriertcr 38 mit dem Expansionsraum 40 in Verbindung. Der Kompressionsraum 35 steht wieder mit einem Raum 17 in Verbindung, der durch einen Kolben 16 begrenzt wird, der bewegbar in einem Zylinder 15 liegt; dies und jenes völlig in Übereinstimmung mit der Bauart nach Fig. 1. Auch die Wirkungsweise dieser Kühlmaschine entspricht der Kühlmaschinen aus den vorstehenden Figuren.

In Fig. 4 ist eine Gaskältemaschine dargestellt, die der Gaskältemaschine nach Fig. 3 entspricht, wobei nun jedoch der Kolben 16 auch den Expansionsraum 40 begrenzt. Wenn die Kurbelwelle 12 wieder mit der Eigenfrequenz des Kolbens 16 bewegt wird, wird der Kolben 16 zu schwingen anfangen, wobei die Bewegungen des Kolbens 16 in bezug auf die Kolbenfläche 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 Fi g. 1 erhalten.

In Fig. 5 ist eine gleiche Gaskältemaschine wie in F i g. 4 dargestellt, wobei nun jedoch die EnergiedissipationsvorrichUing durch ein Rohr 50 gebildet ist, dessen eines Ende abgeschlossen und dessen andere Seite durch einen Kolben 51 begrenzt ist, der über eine Stange 52 mit dem Kolben 16 verbunden ist. Dadurch, daß das Rohr 50 äußerlich beispielsweise mit Hilfe einer Kühlwendel 53 gekühlt wird, wird beim Hin- und Herbewegen des Kolbens 16 und des daran gekuppelten Kolbens 51 eine Phasendrehung der Druckänderungen im Rohr 50 gegenüber der Bewegung des Kolbens 51 auftreten, derart, daß Energie aufgenommen wird. Durch Änderung im Maß der Kühlung ist die dissipierte Leistung regelbar.

In F i g. 6 ist eine Gaskältemaschine derselben Bauart wie in F i g. 1 dargestellt, wobei nun jedoch der Kolben 16 nicht mit einem Flüssigkeitsdämpfer, sondern mit einem Schwungrad 60 zusammenwirkt, das über eine lange Antriebsstange 61 mit dem Kolben 16 verbunden ist. Dieses Schwungrad wirkt also als Hubbegrenzer und Energiesammeivorrichtung.

In Fig. 7 ist eine Gaskältemaschine dargestellt mit ⁽>5 einem Kompressionskolben 72 und einem Expansionskolben 73, die durch eine Stange 74 starr miteinander verbunden sind, wobei sich zwischen den einander zugewandten Kolbenflächen der Kolben 72 und 73 ein Kompressionsraum 75, ein Kühler 76 und der Regenerator 77, ein Gefrierer 78 und ein Expansionsraum 79 befindet. Der Kompressionskolben 72 ist durch eine Antriebsstange 81 mit einer Kurbel 82 einer Kurbelwelle 83 verbunden. Die Kurbelwelle 83 ist mit einer nicht dargestellten Antriebsvorrichtung verbunden. Die Kurbel 82 ist weiter über eine Antriebsstange 84 mit einem weiteren Kolben 85 verbunden, wobei die Mittellinien des Kolbens 85 und der Kolben 73 und 72 einen Winkel von 90° miteinander einschließen. Über dem Kolben 85 befindet sich ein Raum 86, der über einen Kanal 87 mit dem Kompressionsraum 75 in Verbindung steht. Bei Betreiben der Kurbelwelle 83 in Pfeilrichtung werden die Bewegungen der dem Raum 86 zugewandten Seite des Kolbens 85 in bezug auf die dem Raum 75 zugewandte Seite des Komprcssionskolbens 72 um 90" in Phase nacheilen und in bezug auf die dem Expansionsraum 79 zugewandte Seite des Expansionskolbens 73 um 90° in Phase voreilcn. Die Masse des Kolbens 85 und die Federkonstante des mit diesem Kolben zusammenwirkenden Federsystems und die Drehzahl sind dabei derart abgestimmt, daß die auftretenden Massenträgheitskräfte die Druckänderungen gerade ausgleichen.

In dieser Weise ist eine Gaskältemaschine erhalten, bei der die Druckänderungen, die das Medium empfindet, in bezug auf die Bewegungen des Kompressionskolbens 72 genau 90° in Phase nacheilen und in bezug auf die Bewegungen des Expansionskolbcns 73 genau 90° in Phase voreilcn. In dieser Weise werden auf diese Kolben keine Blindkräfte ausgeübt werden.

In F i g. 8 ist schematisch eine geänderte Ausführung der in Fig. 7 dargestellten Gaskältemaschine dargestellt, wobei der Kolben 85 nun über eine Flüssigkeitssäule 88 mit einem Kolben 89 zusammenwirkt, der das Volumen eines Raums 90, der mit dem Kompressionsraum 75 in offener Verbindung steht, ändern kann. Was die Wirkungsweise anbelangt, entspricht diese Kältemaschine der in F i g. 7 dargestellten Kältemaschine.

Dabei sind die Massen der Kolben 85 und 89 und die Flüssigkeitssäule 88, die Federkonstante des Federsystems und die Drehzahl wieder aufeinander abgestimmt.

Was in der Beschreibung der vorstehenden Figuren in bezug auf eine Gaskältemaschine gesagt worden ist. trifft in großen Zügen ebenfalls für einen Heißgasmotor zu. Beim Heißgasmotor liegt jedoch der Temperaturunterschied zwischen dem Kompressions- und Expansionsraum anders als bei der Gaskältemaschine. Beim Heißgasmotor erfolgt die Expansion bei höherer Temperatur, während der Kompressionsraum wieder die Kühlwassertemperatur aufweist. Das bedeutet, daß τ dabei einen Wert aufweist, der kleiner ist als 1. Das bedeutet, daß bei einem Heißgasmotor der Expansionskolben einen größeren Hubraum haben wird, als der Kompressionskolben. Dies ist ersichtlich aus dem in Fig. 9 schematisch dargestellten Heißgasmotor. Der Heißgasmotor nach F i g. 9 enthält einen Kompressionskolben 92 und einen Expansionskolben 93, die über eine Verbindungsstange 94 starr miteinander verbunden sind. Zwischen den einander zugewandten Kolbenflächen der erwähnten Kolben befinden sich ein Kompressionsraum 95, ein Kühler 96, ein Regenerator 97 und ein Erhitzer 98 sowie der Expansionsraum 100. Der Expansionskolben 93 ist über eine Kolbenstange 101 mit einer Kurbelwelle 102 verbunden, die an eine in der Zeichnung nicht dargestellte anzutreibende Vorrichtung gekuppelt ist. Der Heißgasmotor enthält

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weiter einen Zylinder 105, in dem ein Kolben 106 bewegbar ist, dessen eine Seite einen Raum 107 begrenzt, der mit dem Kompressionsraum 95 in offener Verbindung steht, und dessen andere Seite einen Raum 108 begrenzt, in dem der mittlere Druck herrscht. Der Kolben 106 ist über die Stange 109 mit einem Kolben 110 verbunden, der bewegbar in einem geschlossenem Zylinder Ul liegt, der ganz mit Flüssigkeit gefüllt ist, wobei die beiden Räume auf beiden Seiten des Kolbens 110 über einen Kanal 112 und ein darin befindliches regelbares Absperrventil 113 miteinander in Verbindung stehen. In derselben Weise wie bei der

Gaskältemaschine nach F i g. 1 wird der Kolben 106 hier wieder ins Schwingen geraten, wobei die durch die Bewegungen des Kolbens 106 verursachten Druckänderungen in bezug auf die Bewegungen des Kolbens 92 um 90° voreilen und in bezug auf die Bewegungen des Kolbens 93 um 90° nacheilen. Die Drehzahl dieses Heißgasmotors ist durch Änderung der Federkonstante des Federsystems, mit dem der Kolben 106 zusammenwirkt, regelbar. Die abgegebene Leistung dieses Heißgasmotors ist auch durch Änderung des Hubs des Kolbens 106 durch Änderung der Einstellung des Absperrventils 113 regelbar.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

16 Ol 467 1 2 Flüssigkeitskolbendämpfer (21 bis 23; 21' bis 23') Patentansprüche: gebildet ist. 6. Heißgaskolbenmaschine nach einem oder

1. Heißgaskolbenmaschine mit mindestens einem mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn-

Raum, dessen Volumen sich durch einen kolbenarti- 5 zeichnet, daß die Energiedissipationsvorrichtung gen Körper ändern läßt und dem im Betrieb Wärme durch ein gekühltes Rohr (50) gebildet ist, dessen

zuführbar ist, der bzw. die mit mindestens einem eine Seite geschlossen und dessen andere Seite

Raum verbunden ist bzw. sind, dessen Volumen sich durch eine Kolbenfläche begrenzt ist, die mit dem

ebenfalls durch einen kolbenartigen Körper ändern weiteren kolbenartigen Körper (51) verbunden ist.

läßt und dem im Betrieb Wärme entnehmbar ist, io

welche Räume im Betrieb verschiedene mittlere

Temperaturen aufweisen, und wobei sich in der
Verbindung zwischen diesen Räumen ein Regenerator befindet, durch den ein Arbeitsmedium hin- und Die Erfindung bezieht sich auf eine Heißgaskolben-

herfließen kann, und die erwähnten kolbenartigen 15 maschine mit mindestens einem Raum, dessen Volumen

Körper mit einem Getriebe verbunden sind, das sich durch einen kolbenartigen Körper ändern läßt und

diese Körper mit Phasenunterschied bewegt, wobei dem im Betrieb Wärme zuführbar ist, der bzw. die mit

das Hubvolumen des kolbenartigen Körpers, der das mindestens einem Raum verbunden ist bzw. sind, dessen

Volumen des Raums, dem Wärme entnehrr\bar ist, Volumen sich ebenfalls durch einen kolbenartigen

ändert, dem τ-fachen des Hubvolumens des 20 Körper ändern läßt und dem im Betrieb Wärme

kolbenartigen Körpers, der das Volumen des entnehmbar ist, welche Räume im Betrieb verschiedene

Raumes, dem Wärme zuführbar ist, ändert, nahezu mittlere Temperaturen aufweisen, und wobei sich in der

gleich ist, und τ dem Quotienten aus der absoluten Verbindung zwischen diesen Räumen ein Regenerator

Temperatur, die im Betrieb in dem Raum herrscht, befindet, durch den ein Arbeitsmedium hin- und

dem Wärme entnehmbar ist, und der absoluten 25 herfließen kann, und die erwähnten kolbenartigen

Temperatur, die in dem Raum herrscht, dem Wärme Körper mit einem Getriebe verbunden sind, das diese

zuführbar ist, entspricht, dadurch gekenn- Körper mit Phasenunterschied bewegt, wobei das

zeichnet, daß das Getriebe die erwähnten Hubvolumen des kolbenartigen Körpers, der das

kolbenartigen Körper (2, 3) in Gegenphase bewegt. Volumen des Raums, dem Wärme entnehmbar ist.

wobei die Maschine einen oder mehrere weitere 30 ändert, dem r-fachen des Hubvolumens des kolbenarti-

kolbenartige Körper (16,16') enthält, die je mit ihrer gen Körpers, der das Volumen des Raumes, dem Wärme

einen Seite einen Raum (17) begrenzen, der mit dem zuführbar ist, ändert, nahezu gleich ist. und r dem

Raum (5), dem Wärme entnehmbar und/oder mit Quotienten aus der absoluten Temperatur, die im

dem Raum (10), dem Wärme zuführbar ist, und/oder Betrieb in dem Raum herrscht, dem Wärme entnehmbar

mit der Verbindung zwischen diesen Räumen in 35 ist, und der absoluten Temperatur, die in dem Raum

offener Verbindung steht, und wobei jeder dieser herrscht, dem Wärme zuführbar ist, entspricht,
weiteren kolbenartigen Körper mit einem Hubbe- Eine Heißgasmaschine der vorerwähnten Art ist aus

grenzer und/oder einer gegebenenfalls regelbaren der DT-PS 12 29 338 bekannt.

Energiedissipationsvorrichtung (20 bis 23; 20'bis 23') Unter einer Heißgaskolbenmaschinc muß in bezug

zusammenwirkt. 40 auf die vorliegende Anmeldung eine Gaskältemaschine,

2. Heißgaskolbenmaschine nach Anspruch 1. ein Heißgasmotor, eine Wärmepumpe bzw. ein dadurch gekennzeichnet, daß die kolbenartigen Kaltgasmotor verstanden werden. Bei diesen Maschi-Körper (2, 3) zur Änderung des Volumens der nen wird ein Arbeitsmedium komprimiert, wenn es sich Räume (5, 10), denen Wärme zuführbar bzw. im wesentlichen in einem Raum (Kompressionsraum) entnehmbar ist, starr miteinander verbunden sind, 45 befindet, dem Wärme entnommen werden kann, und wobei die Mittellinien dieser kolbenartigen Körper expandiert, wenn es sich im wesentlichen in einem Raum zusammenfallen und der Raum (5), dem Wärme (Expansionsraum) befindet, dem Wärme zugeführt zuführbar ist, der Regenerator (7) und der Raum (10), werden kann. Der Kompressions- und Expansionsraum dem Wärme entnehmbar ist, zwischen den einander sind dabei durch einen Regenerator voneinander zugewandten Kolbenflächen der erwähnten kolben- 50 getrennt. Bei bekannten Maschinen der einschlägigen artigen Körper (2,3) liegen. Art werden die Volumen des Kompressions- und

3. Heißgaskolbenmaschine nach Anspruch 1 oder Expansionsraumes durch Kolben geändert, die über ein 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der weiteren Getriebe phasenverschoben gegeneinander bewegt kolbenartigen Körper (16, 16') mit seiner anderen werden. Bei der aus der DT-PS 12 29 338 bekannten Seite einen Raum begrenzt, in dem der gleiche 55 Heißgaskolbenmaschine wird die Leistung der Maschimittlere Druck herrscht wie in den erwähnten ne durch Änderung des Phasenunterschiedes zwischen Räumen (5, 10), denen Wärme zugeführt bzw. den Bewegungen der beiden Kolben geregelt und die entnommen wird. beiden Kolben weisen einen derartigen Hubvolumen-

4. Heißgaskolbenmaschine nach Anspruch 1, 2 unterschied auf, daß bei einem Phasenunterschied gleich oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der 60 Null in der Maschine im Betrieb keine Druckänderunweiteren kolbenartigen Körper (16, 16') ebenfalls gen auftreten, im normalen Betrieb aber ist immer ein mit einer gegebenenfalls einstellbaren Energiespei- Phasenunterschied zwischen den Kolbenbewegungen eher-Vorrichtung (25,25') zusammenwirkt. vorhanden und die durch den Kompressions- und

5. Heißgaskolbenmaschine nach einem oder Expansionskolben zusammen verursachten Volumenänmehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch 65 derungen gehen mit Druckänderungen einher. Dabei ist gekennzeichnet, daß die Energiedissipationsvorrich- der Phasenunterschied zwischen dem Kompressionstung durch einen mit dem weiteren kolbenartigen und Expansionskolben derart gewählt, daß die Druckän-Körper verbundenen doppelt wirkenden Gas- und derungen in Phase voreilen bei der Phase der