DE2061073B2 - - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
- F25B9/14—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the cycle used, e.g. Stirling cycle
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Description
Die Erfindung betrifft eine Kaltgasmaschine, insbesondere
Gaskältemaschine, mit mindestens einem Zylinder und einem einen Kompressionsraum begrenzenden
Kompressionskolben und einem einen Expansionsraum begrenzenden Verdränger.Volben, und in der
Verbindung zwischen Kompressions-raum und Expansionsraum angeordnetem Wärmetauscher, wobei der
Verdrängerkolben einen axial sich erstreckenden Abdichtbereich gegenüber dem Zylinder aufweist und
der Abdichtbereich über einen Kanal mit dem Kompressionsraum verbunden ist
Kaltgasmaschinen der vorgenannten Art sind aus der US-PS 33 55 882 bekannt Derartige Maschinen können
als Kaltgasmotoren oder Gaskältemaschinen wirken.
Bei Kaltgasmotoren findet Kompression statt, wenn sich das Medium hauptsächlich in dem Raum mit
niedrigerer Temperatur befindet, während Expansion stattfindet, wenn sich das Medium hauptsächlich in dem
Raum mit höherer Temperatur befindet
Maschinen der vorliegenden Art können als Maschinen vom Verdrängertyp oder vom Zweikolbentyp
ausgebildet sein.
Um einen Kälteverlust aus dem Raum mit niedriger Temperatur zu vermeiden, wird der diesen Raum
begrenzende kolbenförmige Körper dabei meistens durch einen Basisteil gebildet, dessen jenem Raum
zugewandte Seite mit einer isolationskappe versehen ist.
Um die schädlichen Einflüsse des Spaltes zwischen dieser Isolationskappe und dem umgebenden Zylinder
gering zu halten, wird die Spaltbreite klein gewählt Dabei ist der betreffende kolbenförmige Körper mit
einer Abdichtung versehen, dessen Bereich zur Verhinderung von Mediumleckagen über einen Kanal mit dem
Kompressionsraum verbunden ist. Auf diese Weise wird zwar eine Leckage von Medium aus dem Expansionsraum nach außen nicht auftreten, aber eine periodische
Strömung vom Kanal zum Expansionsraum.
Expansionsraum etwaige im Medium befindliche Verunreinigungen in dem erwähnten Spalt ausfrieren und sich
an den Spaltwänden ablagern. Bei einer Strömung des Mediums in die andere Richtung werden die abgelagerten
Verunreinigungen nicht mehr mitgeführt Es findet also eine Anhäufung von Verunreinigungen in dem
Spalt statt Hierdurch nimmt nach einer gewissen Zeit die Kälteerzeugung der Kühlmaschine, bz*v. die
Leistung des Kaltgasmotors ab. Vor allem bei kleineren, nahe ihrer niedrigst erreichbaren Temperatur arbeitenden
Gaskältemaschinen, ist dieser Effekt äußerst nachteilig.
Es sei bemerkt, daß in der US-Patentschrift 33 03 658 eine Kühlmaschine jenes Typs beschrieben
wird, wobei ein in einem Zylinder bewegbarer Verdränger einen kalten und einen warmen
Raum trennt, welche Räume durch einen Regenerator miteinander verbunden sind und wobei der warme
Raum abwechselnd mit einer Zufuhr für Hochdruckmedium und einer Abfuhr für Tiefdruckmedium verbunden
wird. Die Abdichtung des Spalts zwischen Verdränger und Zylinder wird hierbei durch zwei O-Ringe gebildet,
während der Raum zwischen den zwei O-Ringen zur Verhinderung einer Verschmutzung des Spaltes in
fortwährender offener Verbindung mit der Abfuhr steht, in der ein niedriger Druck herrscht
Ziel der Erfindung ist es, bei Kaltgasmaschinen der eingangs erwähnten Art, wobei das Arbeitsmedium im
Gegensatz zu der bekannten Maschine einen geschlossenen Kreislauf zurücklegt, eine Verschmutzung des
Spaltes zwischen Zylinder und kolbenförmigen Körper auf einfache Weise zu vermeiden.
Zur Verwirklichung dieses Zieles weist der Kanal einen Pufferraum auf und in dem Kanal ist zwischen
dem Pufferraum und dem Kompressionsraum ein sich in Richtung zum Kompressionsraum öffnendes Rückschlagventil
vorgesehen.
Da der Pufferraum sich über das erwähnte Rückschlagventil an den Raum mi; der Scheren mittleren
Temperatur anschließt, wird sich, sobald der Druck darin höher wird als in dem zuletztgenannten Raum, das
Ventil öffnen und eine Strömung aus dem Pufferraum in den Raum mit der höheren mittleren Temperatur
auftreten. Wird der Druck in dem Kompressionsraum oder im Expansionsraum höher als der in dem
Pufferraum, so wird entlang der Abdichtung Medium zum Pufferraum strömen. Auf diese Weise wird auf sehr
einfache Art und ohne daß Zu- oder Abfuhr von, bzw. aus der Maschine notwendig ist, verhindert, daß
Medium von dem wärmeren Raum in den Teil des Spalts mit niedrigerer Temperatur gelangt Deshalb wird
praktisch auch keine Ablagerung von Verunreinigungen in diesem Spalt stattfinden, so daß die Maschine auch
nach längerer Betriebszeit noch immer optimale
Um die Schmutzablagerung noch rigoroser zu beschränken, ist bei einer weiteren günstigen Ausführungsform
der Gaskältemaschine erfindungsgemäß in dem an der Wand des Zylinders oder kolbenförmigen
Körpers mündenden Kanal ein weiteres, sich in Richtung-des Pufferraumes öffnendes, Rückschlagventil
angeordnet.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher
beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Gaskältemaschine vom Verdrängertyp mit der erfindungsgemäßen
Abdichtung,
F i g. 2 und 3 zwei andere Ausführungen der in F i g. 1 verwendeten Verdrängerabdichtung,
F i g. 4 eine schematische Darstellung einer Gaskältemaschine vom Zweikolbentyp, mit der erfindungsgemäßen
Abdichtung.
In F i g. 1 ist mit dem Bezugszeichen 1 ein Zylinder
angedeutet
In diesem Zylinder sind beweglich ein Kolben 2 und ein Verdränger 3 aufgenommen, die durch eine
Kolbenstange 4, bzw. eine Verdrängerstange 5, mit ι ο einem nicht dargestellten Getriebe verbunden sind. Der
Verdränger 3 besteht aus einem Basisteil 6, einem Teil 7, in den ein Regenerator 8 aufgenommen ist und einer
Isolationskappe 9. Zwischen Verdränger und Kolben befindet sich ein Kompresrionsraum 10, in dem ein
Kühler 11 untergebracht ist. Der Kompressionsraum 10
steht über Kanäle 12 im Basisteil 6 des Verdrängers, den
Regenerator 8, Bohrungen 13 in der Wand des Verdrängerteils 7 und den Spalt 14 mit dem
Expansionsraum 15 in Verbindung.
Der Spalt 14 setzt sich nach unten hin bis zum
Basisteil 6 fort, der mit einem Kunststoffband 16 versehen ist, das die Abdichtung zwischen Teil 6 und
Zylinder 1 bildet Der Basisteil 6 ist ferner mit einer ringförmigen Rille 17 ausgebildet, an die sich ein Kanal
18 anschließt, der mit einem Pufferraum 19 verbunden
ist Der Pufferraum 19 steht über eine Leitung 20 mit dem Kompressionsraum 10 in Verbindung. In die
Leitung 20 ist ein Rückschlagventil 21 aufgenommen, das sich in Richtung zum Kompressionsraum öffnet
Die Wirkungsweise der Kühlmaschine darf als bekannt vorausgesetzt werden. Beim Bewegen des
Verdrängers 3 findet ein Transport von Medium vom Kompressionsraum 10 zum Expansionsraum 15 und
umgekehrt, statt Das Medium strömt dabei zum größten Teil über die Kanäle 12, den Regenerator 8 und
den Spalt 14. Es besteht jedoch die Möglichkeit, daß auch etwas Medium durch die Abdichtung 16 durchtritt
Beim Hinströmen zum Kompressionsraum ergeben sich daraus keine Schwierigkeiten. Strömt hingegen Medium
aus dem Kompressionsraum entlang der Abdichtung 16 in den Spalt 14 hinein, so werden die in dem Medium
vorhandenen Verunreinigungen an den kalten Spaltwänden ausfrieren, was auf die Dauer zu einer Abnahme
der Kälteerzeugung führt Um dies Zi1 verhindern, sind
nun Rille 17, Kanal 18, Pufferraum 19 und Leitung 20 vorgesehen. Ist der Druck im Pufferraum 19 niedriger
als im Kompressionsraum oder im Expansionsraum, so kann das Medium aus d<*m Spalt 14 und aus dem
Kompressionsraum 10 heraus über Abdichtung 16 zum so Pufferraum 19 hin strömen. Wird jedoch der Druck im
Pufferraum 19 höher als der im Kompressionsraum 10, so öffnet sich das Ventil 21, wonach Medium aus dem
Pufferraum 19 heraus über die Leitung 20 zum Kompressionsraum 10 strömt Natürlich wird in dem
Augenblick auch der Druck in der Rille 17 höher sein als im Spalt 14 und dem Kompressionsraum 20, so daß die
Möglichkeit besteht, daß auch ein kleiner Mediumstrom zu dem Spalt 14 und dem Kompressionsraum 10 entlang
der Abdichtung auftritL Dieser Strom wird jedoch nur
gering sein, so daß die Menge der in dem Spalt 14
gelangenden Verunreinigungen nur klein sein und keine Schwierigkeiten bieten wird. Durch eine geeignete
Wahl des Volumen des Pufferraums 19 ist es möglich, dieses Rückströmen von Medium entlang der Abdichtung
praktisch vollständig zu vermeiden.
Auf diese Weise wird auf sehr einfache Art und unter Beibehaltung des geschlossenen Mediumkreislaufes
verhindeit daß sich Verunreinigungen im Spalt 14 ablagern.
In Fig.2 ist schematisch dargestellt, wie Rille 17,
Kanal 18, Pufferraum 19 und Leitung 20 anstelle innerhalb des Verdrängers außerhalb desselben angeordnet
sein können.
In F i g. 3 ist eine in großen Zügen F i g. 1 und 2 entsprechende Ausführungsform dpxgestelit, wobei
jetzt jedoch im Kanal 18 ein weiteres Rückschlagventil 23 angeordnet ist das sich in Richtung des Pufferraumes
19 öffnet Dies hat zur Folge, daß, wern nun der Druck
im Pufferraum 19 höher wird als in der·» Kompressionsraum oder im Expansionsraum, das Rückschlagventil 23
ein Rückströmen von Medium über die Abdichtung 16, zum Spalt 14 bzw. Kompressionsraum 10 verhindeii, so
daß alles Medium über die Leitung 20 zum Kompressionsrauvu
10 strömt Auch hierdurch wird eine Ablagerung von Verunreinigungen im Spalt 14 verhindert.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung wurde an Hand einer Kühlmaschine mit einem im Verdränger
angeordneten Regenerator erläutert Dieser Vorrichtung ist unter Beibehaltung derselben Vorteile jedoch
auch für Gaskältemaschinen anwendbar, bei denen der Regenerator außerhalb des Zylinders angeordnet ist
In F i g. 4 ist eine Gaskältemaschine vom Zweikolbentyp
schematisch dargestellt Hierbei sind in einen Zylinder 41 zwei Kolben 42 und 43 aufgenommen, die
über Kolbenstangen 44 und 45 mit einem nicht dargestellten Getriebe verbunden sind. Der Kolben 42
begrenzt mit der einen Seite einen Kompressionsraum 46, der über einen Kühler 47, einen Regenerator 48 und
einen Gefrierer 49 mit einem Expansionsraum 50 mit niedrigerer Temperatur verbunden ist Der Kolben 43
ist aus einem Basisteil 51 und einer Isoiationskappe 52 aufgebaut. In dem durch den Kompressionsraun; 46 und
den Expansionsraum 50 mit der dazwischenliegenden Verbindung gebildeten Arbeitsraum befindet sich
Arbeitsmedium unter einem gewissen mittleren Druck. Hinter dem Kolben 42 und 43 befinden sich Räume 53
und 54 unter einen derartigen mittleren Druck, daß die auf den Kolben einwirkenden Kräfte ausgeglichen sind.
Der Basisteil 51 des Kolbens 53 ist mit einer Abdichtung 55 versehen. Zur Verhinderung einer
Mediumströmung zum Spalt 56 zwischen der Isolationskappe 52 und dem Zylinder 41, ist die Zylinderwand mit
einer Rille 57 versehen, die über den Kanpl 58, den
Pufferraum 59 und der· Kanal 60 mit dem darin
aufgenommenen Rückschlagventil 61 mit dem Kompressionsraum 46 in Verbindung steht. Auf diese Weise
wird, ebenso wie b<*i den Ausführungen gemäß den vorhergehenden Figuren verhindert, daß eine Ablagerung
von Verunreinigungen im Spalt 56 stattfindet
Claims (2)
1. Kaltgasmaschine, insbesondere Gaskältemaschine, mit mindestens einem Zylinder und einem
einen Kompressionsraum begrenzenden Kompressionskolben und einem einen Expansionsraum
begrenzenden Verdrängerkolben, und in der Verbindung zwischen Kompressionsraum und Expansionsraum angeordnetem Wärmetauscher, wobei der
Verdi ängerkolben einen axial sich erstreckenden Abdichtbereich gegenüber dem Zylinder aufweist
und der Abdichtbereich über einen Kanal mit dem Kompressionsraum verbunden ist, dadurch gekennzeichnet,
daß der Kanal (18, 20; 58, 60) einen Pufferraum (19; 59) aufweist und daß in dem
Kanal zwischen dem Pufferraum (19; 52) und dem Kompressionsraum (10; 46) ein sich in Richtung zum
Kompressionsraum öffnendes Rückschlagventil (21; 61) vorgesehen ist
2. Kaltgasiiiaschine nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß in dem an der Wand des
Zylinders oder kolbenförmigen Körpers mündenden Kanal (18; 58) ein weiteres Rückschlagventil (23)
vorgesehen ist, das sich in Richtung des Pufferraumes (19; 59) öffnet
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Families Citing this family (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3807904A (en) * | 1971-03-05 | 1974-04-30 | M Schuman | Oscillating piston apparatus |
US3848877A (en) * | 1973-02-05 | 1974-11-19 | United Stirling Ab & Co | Seal for piston rod of stirling engine |
US4019336A (en) * | 1973-09-11 | 1977-04-26 | U.S. Philips Corporation | Refrigerator |
GB8307036D0 (en) * | 1983-03-15 | 1983-04-20 | Interox Chemicals Ltd | Peroxygen compounds |
US4553398A (en) * | 1984-02-03 | 1985-11-19 | Helix Technology Corporation | Linear motor compressor with pressure stabilization ports for use in refrigeration systems |
US4633668A (en) * | 1984-04-30 | 1987-01-06 | Mechanical Technology Incorporated | Two piston V-type Stirling engine |
US4711650A (en) * | 1986-09-04 | 1987-12-08 | Raytheon Company | Seal-less cryogenic expander |
JPH0631615B2 (ja) * | 1986-12-16 | 1994-04-27 | 三菱電機株式会社 | ガス圧縮機 |
US4774808A (en) * | 1987-07-06 | 1988-10-04 | Otters John L | Displacer arrangement for external combustion engines |
EP0335643B1 (de) * | 1988-03-28 | 1992-12-09 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Gaskältemaschine |
US5092130A (en) * | 1988-11-09 | 1992-03-03 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Multi-stage cold accumulation type refrigerator and cooling device including the same |
DE3936914C2 (de) * | 1988-11-09 | 1996-06-27 | Mitsubishi Electric Corp | Mehrstufige Gaskältemaschine |
DE19502190C2 (de) * | 1995-01-25 | 1998-03-19 | Bosch Gmbh Robert | Wärme- und Kältemaschine |
DE10229311A1 (de) * | 2002-06-29 | 2004-01-29 | Leybold Vakuum Gmbh | Refrigerator mit Regenerator |
US10774820B2 (en) * | 2017-11-13 | 2020-09-15 | Caterpillar Inc. | Cryogenic pump |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2982088A (en) * | 1956-10-09 | 1961-05-02 | Philips Corp | Gas leakage prevention means for hot gas reciprocating apparatus |
US3145629A (en) * | 1960-12-13 | 1964-08-25 | Union Carbide Corp | Cryogenic pump sealing rings |
NL142220B (nl) * | 1965-01-20 | 1974-05-15 | Philips Nv | Heetgaszuigermachine. |
US3303658A (en) * | 1965-10-23 | 1967-02-14 | Little Inc A | Vented seal for air refrigerator |
-
1970
- 1970-01-02 NL NL7000001A patent/NL7000001A/xx unknown
- 1970-12-11 DE DE2061073A patent/DE2061073C3/de not_active Expired
- 1970-12-21 CA CA101114A patent/CA919927A/en not_active Expired
- 1970-12-22 US US100662A patent/US3688512A/en not_active Expired - Lifetime
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- 1970-12-30 SE SE17765/70A patent/SE359160B/xx unknown
Also Published As
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---|---|
GB1335855A (en) | 1973-10-31 |
CA919927A (en) | 1973-01-30 |
SE359160B (de) | 1973-08-20 |
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US3688512A (en) | 1972-09-05 |
NL7000001A (de) | 1971-07-06 |
CH524795A (de) | 1972-06-30 |
DE2061073C3 (de) | 1980-01-03 |
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