DE193241C

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Publication number: DE193241C
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Authority: DE

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

. - M 193241 KLASSE 46 d. GRUPPE

LUIGI RISSO in GENUA.

Heißluftmaschine. Patentiert im Deutschen Reiche vom 16. Juni 1906 ab.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung an Heißluftmaschinen, bei welchen Druckluft durch Erwärmung auf einen höheren Druck gebracht und dann zwecks Expansion in einen Antriebszylinder eingelassen wird, um dort wieder bis auf den atmosphärischen Druck zu expandieren und sich bis auf die atmosphärische Temperatur abzukühlen, worauf sie von neuem komprimiert und wieder

ίο erwärmt wird und neue Arbeit leistet. Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß zwecks möglichst schneller Erhitzung bzw. Abkühlung der Luft der Raum, in welchem die wechselweise Erhitzung und Abkühlung erfolgt, die Gestalt einer doppelwandigen, kegel- oder pyramidenförmigen Glocke besitzt, deren einer Mantel als Heizkammer und deren anderer Mantel als Kühlfläche dient und in welcher sich, ein gleichfalls glockenförmiger Verdränger bewegt. Infolge dieser Anordnung erhält der Luftraum bei verhältnismäßig kleinem Volumen eine sehr große Oberfläche, und es ist zur wechselweisen Erhitzung und Abkühlung der Luft nur ein sehr geringer Hub des Verdrängungskörpers erforderlich. Außerdem sind gemäß der Erfindung besondere Mittel vorgesehen, um die Auf- und Abwärtsbewegung des Verdrängers je nach der gewünschten Leistung zu regeln.

Auf den Zeichnungen ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht, und zwar zeigen Fig. 1 und 2 eine solche Heißluftmaschine teils im senkrechten Schnitt und teils in Ansicht in zwei zueinander senkrechten Projektionen.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel· bildet der innere Mantel 5 der pyramidenstumpfförmigen doppelwandigen Glocke 5, 6 die Heizkammer, unter welcher sich der Rost 2 für festen Brennstoff oder bei Verwendung flüssigen, und gasförmigen Brennstoffes die Brenner befinden, während der Außenmantel 6 zur Abkühlung dient und von der Außenluft umspült oder auch durch Wasser o. dgl. umspült werden kann.

Innerhalb des glockenförmigen Behälters 5, 6 ist ein gleichfalls glockenförmig gestalteter beweglicher Verdränger 7 aus Wärme schlecht leitendem Material angeordnet, dessen Wand dick genug sein muß, um Wärmeübertragung von einem Mantel der Glocke 5, 6 auf den anderen zu verhindern, und der um wenige Millimeter dünner als die Entfernung zwischen beiden Mänteln 5, 6 sein muß, so daß zwischen diesen und den Verdränger 7 eine schmale Luftschicht verbleibt (deren Dicke in der Zeichnung etwas übertrieben ist). Das in der Glocke enthaltene Luftvolumen muß ein genau bestimmter Bruchteil des Antriebs- und Kompressionszylindervolumens sein. Die Flächen des Verdrängers 7 schmiegen sich vorteilhaft den Innenflächen der Glockenwände 5, 6 genau an. Die Glocken 5, 6 und 7 sind oben durchbrochen, um das Auslaßrohr 4 für die Verbrennungsgase hindurchzulassen. Der Verdränger 7 ist mit Löchern 28 für den freien Durchlaß der Luft versehen, die vorteilhaft Schlitzform besitzen und über seine ganze Oberfläche gleichmäßig verteilt sind.

Die beiden Wandungen des Verdrängers 7 tragen zu einem raschen Temperaturwechsel bei, denn da sie bald mit dem heißen und

bald mit dem kalten Mantel der doppelwandigen Glocke 5, 6 in Berührung treten, so nehmen sie deren Temperatur an. Um diese Wirkung noch zu erhöhen, können die obere und die untere Fläche der Zwischenglocke 7 auch mit einem gut Wärme leitenden Metallblech verkleidet sein.

Die Aufwärtsbewegung des Verdrängers 7 wird durch eine Schraubenfeder 10 oder gleichwertige Vorrichtung bewirkt, die sich gegen eine mit der Stange 8 fest verbundene Scheibe 13 legt und dadurch den Verdränger hochhebt; die Abwärtsbewegung wird durch

■ eine auf der Antriebswelle 12 der Maschine befestigte Daumenscheibe 11 bewirkt, die sich bei jeder halben Umdrehung gegen eine am Ende der Stange 8 drehbar gelagerte Rolle legt und dadurch den Verdränger 7 entgegen

. der Federwirkung herunterdrückt.

Der Umfang der Daumenscheibe 11 wird von zwei konzentrischen Kreisbögen gebildet, die auf einer Seite allmählich ineinander übergehen, auf der anderen dagegen durch eine die Kreisbögen unter beinahe rechtem Winkel schneidende Gerade miteinander verbunden sind. Demzufolge erfolgt die Aufwärtsbewegung des Verdrängers 7 rascher als die Abwärtsbewegung, wobei die Drehung der Welle 12 (Fig. 2) im Sinne des Uhrzeigers angenommen ist.

Natürlich kann der Umfang der Daumenscheibe 11 auch symmetrisch ausgeführt werden, in welchem Falle sich die Welle 12 nach Belieben in der einen oder der anderen Richtung drehen kann.

An der Lagerbaeke 15 ist ein gegabelter Hebel 14 drehbar angelenkt, durch dessen mittlere öffnung (Fig. 2) die Stange 8 frei hindurchgeht, während sein anderes Ende durch eine Schraube 16 und ein Handrad 17 höher und niedriger gestellt werden kann; dadurch kann die Aufwärtsbewegung der Stange 8 und damit die des Verdrängers beliebig begrenzt und die Schnelligkeit und Leistung der Maschine von Hand geregelt werden. Auch kann man einen selbsttätigen Fliehkraftregulator, der von der Welle 12 bewegt wird, in bekannter Weise auf das bewegliche Ende des Hebels 14 einwirken lassen.

Der Antrieb der von den Lagerböcken 15, 22 getragenen Welle 12 erfolgt durch den Kolben 19, der mittels der Pleuelstange 20 auf die Kurbelscheibe 21 einwirkt. Der Zylinder 18 und die Glocke 5, 6 sind miteinander durch den Kanal 26 und eventuell auch mit der Atmosphäre durch ein Saugventil 27 verbunden, welches dazu dient, die Luftverluste während des Betriebes auszugleichen und das Anlassen der Maschine zu erleichtern. Die Daumenscheibe 11 muß auf die Welle 12 in genau berechneter Stellung zur Kurbelscheibe so aufgekeilt werden, daß während des ganzen oder fast des ganzen Abwärtshubes des Kolbens 19 die Stange 8 und somit auch der Verdränger 7 unten stehen bleiben; sobald die Bewegung umgekehrt wird, müssen dagegen beide oben stehen bleiben, und zwar während des ganzen oder fast des ganzen Aufwärtshubes des Kolbens, um dann wiederum bei der neuen Bewegungsumkehrung des Kolbens herunterzugehen und so fort.

Der Arbeitsgang der neuen Kraftmaschine ist folgender:

Angenommen, die Maschine steht still, wie in der Zeichnung dargestellt, und der Mantel 5 der Glocke 5, 6 ist auf wenigstens 300⁰ erhitzt. Die im Zylinder 18 und in dem Raum zwischen dem Mantel 6 und dem Verdränger 7 eingeschlossene Luft besitzt dann atmosphärischen Druck und die Temperatur der umgebenden Atmosphäre, weil der erhitzte Mantel 5 von dem schlecht wärmeleitenden Verdränger 7 bedeckt ist. Wenn nun dem Schwungrad 23 eine halbe Drehung gegeben wird, geht der Kolben 19 herunter, und . die Luft des Zylinders 18 wird in der doppelwandigen Glocke auf etwa 3 (absolut 4) Atmosphären komprimiert. Hierbei hebt sich unter Einwirkung der Schraubenfeder IO der Verdränger 7 plötzlich und bringt die Luft in Berührung mit der auf 300⁰ erhitzten Wand 5, wodurch der Druck ungefähr verdoppelt wird, d. h. er steigt auf 7 (absolut 8) Atmosphären.

Der Arbeitskolben 19 wird dann durch diesen Druck angetrieben, wobei die Luft bis auf ihr ursprüngliches Volumen expandiert. Gegen Ende des Kolbenhubes sinkt der Druck infolge des allmählichen Herunterganges des Verdrängers 7 noch mehr, da nun die Luft im Behälter 5', 6 mit dem kalten Außenmantel 6 in Berührung gebracht wird. Man hat so die günstigsten Vorbedingungen für eine neue Komprimierung, eine neue Erwärmung usw. Wenn während des Betriebes Luft entweicht, so strebt der Mindestdruck .. unter atmosphärischen Druck herunterzugehen; es öffnet sich dann aber das Saugventil 27 und läßt die fehlende Luftmenge in den Zylinder 18 ein. Beim Betriebe wird die Temperatur des Zylinders 18 steigen, was, wenn es auch in der Antriebsphase günstig ist, im der Komprimierungsphase ungünstig wirkt; jedoch braucht man, wofern die Temperatur unter ioo° bleibt, keine besonderen Kühlvorrichtungen.

Viel wichtiger dagegen ist die Abkühlung des Außenmantels 6 der Luftglocke. Dieser Mantel ist auf der Zeichnung mit glatter Oberfläche dargestellt, ist aber in der Praxis

vorteilhaft mit Rippen oder besser noch mit einem Wassermantel versehen. Auch kann das Schwungrad als Ventilations- und Kühlmittel dienen.

Die Regelung der Kraftmaschine kann, wie bereits erwähnt, dadurch erfolgen, daß der Hub des Verdrängers 7 von Hand oder mittels eines Fliehkraftreglers verändert wird, oder aber dadurch, daß man mit denselben mechanischen Mitteln bei Verwendung festen Brennstoffes den Zug und bei Petroleum oder' anderem flüssigen Brennmaterial oder Heizgas dessen Zufluß regelt. Welcher von beiden Regelungsarten der Vorzug zu geben ist, hängt von der Arbeit ab, für welche die Kraftmaschine verwendet wird. Jedoch muß bemerkt werden, daß auch abgesehen von besonderen Regelungsorganen die Maschine immer eine gewisse annähernde Regulierungsfähigkeit dadurch besitzt, daß die Luft der Glocke 5, 6 eine wenn auch kurze Zeit braucht, um sich durch Berührung mit den Wänden 5,6 zu erhitzen bzw. zu kühlen. Wenn dieser Zeitraum zufolge übermäßiger Schnelligkeit der Maschine abnimmt, so wird der Temperaturumschlag und mithin auch der Nutzdruck geringer und die Schnelligkeit strebt abzunehmen. Wenn umgekehrt die Schnelligkeit abnähme, so würde die gegenteilige Erscheinung auftreten, nämlich Druck und damit Schnelligkeit würden zunehmen.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, entweichen die ,Verbrennungsprodukte durch ein luftdicht durch die Glocken 6 und 7 hindurchgehendes Rohr 4. Statt dessen kann man auch ein absteigendes, mit isolierendem und feuerfestem Material bekleidetes Rohr verwenden, welches, von der Feuerungsdecke ausgehend, durch den Rost und den Aschenfall hindurch nach außen geführt und nach oben durch ein Rohr fortgesetzt wird, das hoch genug ist, um den erforderlichen Zug zu schaffen.

Die Luftlöcher 28 des Verdrängers werden vorteilhaft über die. ganze Fläche der Glocke verteilt, und ihr Gesamtquerschnitt wird so gering wie möglich gewählt, weil sie schädliche Räume bilden; deshalb werden sie zweckmäßig als Schlitze mit kleinem Querschnitt und großer innerer Fläche ausgebildet. Dieser Umstand ist nicht unwichtig; denn da abwechselnd heiße und kalte Luft durch die Löcher streicht, so bekommt ihre Innenfläche schließlich eine mittlere Temperatur, welche einerseits die kalte Luft vorwärmt oder andererseits die heiße Luft kühlt, d. h. die Wirkung, welche später von den Mänteln der Glocke 5, 6 vervollständigt wird, einleitet.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Heißluftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum, in welchem die wechselweise Erhitzung und Abkühlung der Betriebsluft erfolgt, die Gestalt einer doppelwandigen, kegel- oder pyramidenförmigen Glocke (5, 6) besitzt, deren einer Mantel als Heizkammer und deren anderer Mantel als Kühlfläche dient, so daß sie bei großer Oberfläche einen verhältnismäßig kleinen Luftraum aufweist und ein sehr kurzer Hub des in diesem Raum axial beweglichen, gleichfalls glockenförmigen Verdrängers (7) genügt, um eine schnelle Erhitzung bzw. Abkühlung der Luft zu erzielen.

2. Heißluftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdränger (7) mittels einer auf der Antriebswelle (12) sitzenden Daumenscheibe (11) und einer spannbaren Gegenfeder (10)

.eine regelbare ruckweise Auf- und allmähliche Abbewegung erhält, derart, daß auf die durch die Entspannung der Feder (10) bewirkte Aufwärtsbewegung des Verdrängers (7) eine entsprechende Ruhepause folgt.

3. Ausführungsform der Maschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufwärtsbewegung des Verdrängers und dadurch die Umlaufsgeschwindigkeit der Maschine durch eine von Hand oder durch die Maschine verstellbare Bremsvorrichtung (14, 16) geregelt werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.