DE1751184C3 - Heissgaskolbenmaschine - Google Patents

Description

¹I

andererseits an den Ringkanal 12 anschließen, und aus einem Kranz von Rohren 13, die sich einerseits an den Ringkanal 12 anschließen und andererseits in einen oberhalb des Verdrängers 3 liegenden Expansionsraum 14 münden. Der Motor enthält ferner einen Brenner 15, mit dem dem Erhitzer 10 Wärme zugeführt werden kann. Die Abdichtung zwischen dem Kolben 2 und der Zylinderwand 1 ist durch eine von Flüssigkeit 17 abgestützte Rollmembrane 16 gebildet, während die Abdichtung zwischen dem Kolben 2 und der Verdrängerstange 5 durch eine von I iüssigkeit 19 abgestützte Rollmembrane 18 gebildet ist Die Flüssigkeitsräume 17 und 19 stehen miteinander in Verbindung, wobei eine Pumpvorrichtung 20 diesen Flüssigkeitsräumen kontinuierlich Flüssigkeit zuführt, während ferner eine Regelvorrichtung 21 vorgesehen ist, mit deren Hilfe ein konstanter Druckunterschied über den Rollmembranen 16 und 18 aufrechterhalten wird. Unter dem Kolben 2 liegt ein Pufferraum 22, der über eine Verbindungsleitung 23 mit einen weiteren Raum 24 in Verbindung steht. Das Medium im Pufferraum und im weiteren Raum ist nahezu dem gleichen Druck wie das Medium im Arbeitsraum unterworfen. In die Verbindungsleitung ist ein Kühler 25 aufgenommen. Beim Bewegen des Kolbens 2 fließt Medium aus dem Raum 22 hin und her durch die Verbindungsleitung 23 und wird vom Kühler 25 stark gekühlt. Dies bedeutet, daß das Medium im Raum 22, das mit einer großen Wandoberfläche des Kolbens 2 in Berührung ist, eine niedrige Temperatur aufweist und somit den Kolben 2 stark kühlt. Infolge des hohen Druckes hat das Medium eine große Wärmekapazität, so daß bei geringen Temperaturunterschieden eine verhältnismäßig große Wärmemenge übertragen werden kann, während außerdem auch die Wärmeübertragung von Medium auf Wand befriedigend ist Die Rollmembranen 16 und 18 berühren über einen großen Teil ihrer Länge die Wand des Kolbens 2, so daß auch die Rollmembranen auf den Kolben 2 Wärme übertragen können, wodurch ihre Temperatur niedrig bleiben wird. Dadurch ist eine lange Lebensdauer der Rollmembranen gesichert Die Anordnung des Kühlers 25 in der Verbindungsleitung 23 schafft eine große bauliche Freiheit so daß dort ein

ίο Kühler mit niedrigem Strömungswiderstand vorgesehen werden kann.

Fig. 2 zeigt einen Vierzylinder-Heißgasmotor mit vier Zylindern A, B, Cund D, dessen Bauart völlig gleich der des Heißgasmotors nach Fig. 1 ist Die

is Pufferräume 30 und 31 der Zylinder A und B und die Pufferräume 32 und 33 der Zylinder Cund D sind durch Kanäle 34 und 36 miteinander verbunden, in denen Kühler 37 und 40 untergebracht sind. Die Kolben 2 der Zylinder A und ßund der Zylinder Cund D weisen einer gegenseitigen Phasenunterschied von 180° auf, so daß das Gesamtvolumen der Pufferräume 30, 31 und der Pufferräume 32, 33 konstant bleibt, aber das Medium fließt stets von einem zum anderen Pufferraum, wobei es durch die Kanäle 34 und 36 strömt und die in diesen Kanälen angeordneten Kühler passiert und stark gekühlt wird. Die Kolben 2 werden durch dieses stark gekühlte Medium auf einer niedrigen Temperatur gehalten, so daß auch die mit diesen Kolben zusammenwirkenden Rollmembranen eine niedrige Temperatur aufweisen. Unter Umständen kann auch zwischen den Pufferräumen 31 und 32 noch eine Verbindungsleitung mit einem darin angeordneten Kühler angebracht werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Heißgaskolbenraaschine. die einen oder mehrere Arbeitsräume enthält, die aus je einem Raum veränderlichen Volumens und höherer mittlerer Betriebstemperatur und aus einem Raum gleichfalls veränderlichen Volumens und niedrigerer mittlerer Betriebstemperatur bestehen, wobei diese Räume miteinander in Verbindung stehen und sich in dieser Verbindung ein Regeneiator befindet, durch den ein Arbeitsmedium auf seinem Wege von einem zum anderen Raum und umgekehrt fließt und das Volumen der erwähnten Räume durch mix einem Getriebe gekuppelte kolbenartige Körper veränderbar ist, während die Abdichtung zwischen jedem dieser kolbenartigen Körper, die einerseits einen der erwähnten Räume und andererseits einen Pufferraum begrenzen, und der mit diesem zusammenwirkenden Zylinderwand oder einer etwa durch diese Wand geführten Kolbenstange eines anderen kolbenartigen Körpers durch eine oder mehrere von Flüssigkeit abgestützte Rollmembranen gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Pufferräume (22) mit einem weiteren Raum (24) in Verbindung steht, der das gleiche Medium wie der betreffende Pufferraum (22) enthält, wobei in der Verbindung (23) und/oder im weiteren Raum (24) ein Kühler (25) vorgesehen ist

2. Heißgaskolbenmaschine nach Anspruch 1, die mehrere Arbeitsräume enthält, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Pufferräume (30 bzw. 32) unter den betreffenden Kolben mit mindestens einem Pufferraum (31 bzw. 33) unter einem zu einem anderen Arbeitsraum gehörigen Kolben in Verbindung steht, und daß in jeder der Verbindungen (34 bzw. 36) ein Kühler (37 bzw. 40) vorgesehen ist.

Die Erfindung betrifft eine Heißgaskolbenmaschine, die einen oder mehrere Arbeitsräume enthält, die aus je einem Raum veränderlichen Volumens und höherer mittlerer Betriebstemperatur und einem Raum gleichfalls veränderlichen Volumens und niedrigerer mittlerer Betriebstemperatur bestehen, wobei diese Räume miteinander in Verbindung stehen und sich in dieser Verbindung ein Regenerator befindet, durch den ein Arbeitsmedium auf seinem Weg von einem zu dem anderen Raum und umgekehrt fließen kann, und wobei das Volumen der erwähnten Räume durch mit einem Getriebe gekuppelte kolbenartige Körper geändert werden kann, während die Abdichtung zwischen jedem dieser kolbenartigen Körper, die mit einer Seite einen der erwähnten Räume und mit der anderen Seite einen Pufferraum begrenzen, und der mit diesem zusammenwirkenden Zylinderwand bzw. einer durch diese Wand geführten Kolbenstange eines anderen kolbenartigen Körpers durch eine oder mehrere von Flüssigkeit abgestützten Rollmembranen gebildet ist.

Maschinen der obenerwähnten Art sind aus Philips' Technische Rundschau, 26. Jg. (1965), Nr. 12, Seiten 335 bis 345, bekannt. Das Material, aus dem die Rollmembranen hergestellt sind, ist schlecht gegen hohe Temperaturen beständig, weil dann das Kriechen des Materials schnell zunimmt und seine Ermüdungsfestigkeit abnimmt. Dies bedeutet, daß die Rollmembranen eekühlt werden müssen. Eine unmittelbare Kühlung der

Rollmembranen, z. B. durch Kühlung der Abstützungsflüssigkeit oder durch Kühlung des Teils der Zylinderwand, über den die Rollmembranen gleiten, bringt bauliche Schwierigkeiten mit sich. Ferner liegt die etwa vorhandene Verdrängerstangenabdichtung in der Mitte des Kolbens und läßt sich schwer unmittelbar kühlen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Heißgaskolbenmaschine zu schaffen, bei der die •Rollmembranen auf eine zweckdienliche und baulich einfache Weise gekühlt werden. Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß jeder der Pufferräume mit einem weiteren Raum in Verbindung steht, der das gleiche Medium wie der betreffende Pufferraum enthält, wobei in der Verbindung und/oder in dem weiteren Raum ein Kühler vorgesehen ist

Bei der Heißgaskolbenmaschine nach der Erfindung fließt das Medium beim Bewegen des betreffenden kolbenartigen Körpers aus dem Pufferraum abwechselnd in den weiteren Raum und aus diesem weiteren Raum passiert es Uabei den in der Verbindung angeordneten Kühler. Auf diese Weise wird das im Pufferraum befindliche Medium stark gekühlt. Dieses Medium ist mit dem betreffenden kolbenartigen Körper in unmittelbarer Berührung, so daß auch dieser kolbenartige Körper von diesem Medium gekühlt wird. Dadurch wird eine zweckdienliche Kühlung der mit dem betreffenden kolbenartigen Körper zusammenwirkenden Rollmembranen erzielt. Der Kühler kann auf einfache Weise in der Verbindungsleitu.ng angebracht werden und einen niedrigen Strömungswiderstand aufweisen. Da der Druck des Mediums im Pufferraum meistens nahezu gleich dem mittleren im Arbeitsraum vorherrschenden Druck ist, der in der Größenordnung von 100 atm. liegen kann, hat dieses Medium eine verhältnismäßig große Wärmekapazität, so daß es bei verhältnismäßig geringen Temperaturunterschieden dennoch eine große Wärmemenge übertragen kann. Infolge des hohen Druckes des Mediums wird auch eine gute Wärmeübertragung von der Wand auf das Medium sowohl beim Kolben als im Kühler erzielt.

Die Erfindung betrifft ferner eine Heißgaskolbenmaschine, die mehrere Arbeitsräume enthält und bei der nach der Erfindung jeder der Pufferräume unter den betreffenden Kolben mit mindestens einem Pufferraum unter einem zu einem anderen Arbeitsraum gehörigen Kolben in Verbindung steht und in jeder der Verbindungen ein Kühler vorgesehen ist.

Die Erfindung wird nunmehr an Hand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen Einzylinder-Heißgasmotor, bei dem der Pufferraum mit einem weiteren Raum in Verbindung steht.

Fig. 2 schematisch und nicht maßstäblich einen Mehrzylinder-Heißgasmotor, bei dem die Pufferräume miteinander in Verbindung stehen.

In Fig. 1 bezeichnet 1 einen Zylinder eines Heißgasmotors. In diesem Zylinder sind ein Kolben 2 und ein Verdränger 3 untergebracht. Der Kolben 2 und der Verdränger 3 sind mittels einer Kolbenstange 4 bzw. einer Verdrängerstange 5 mit einem nicht dargestellten Getriebe verbunden, das diesen Kolben und diesen Verdränger mit einem gegenseitigen Phasenunterschied bewegen kann. Zwischen dem Kolben 2 und dem Verdränger 3 befindet sich ein Kompressionsraum 6, der über einen Kühler 7, einen Regenerator 8 und einen Erhitzer 10 mit einem Expansionsraum 14 verbunden ist. Der Erhitzer 10 besteht aus einem Kranz von Rohren 11, die sich einerseits, an den Regenerator 8 und