DE2259002A1

DE2259002A1 - HOT GAS MACHINE

Info

Publication number: DE2259002A1
Application number: DE2259002A
Authority: DE
Inventors: John Osvald Berntell; Sven Rofl Bertil Helmen
Original assignee: United Stirling AB and Co
Current assignee: United Stirling AB and Co
Priority date: 1971-12-18
Filing date: 1972-12-01
Publication date: 1973-06-20
Also published as: DE2259002B2; US3845626A; GB1314289A

Description

PATENTANWÄLTEPATENT LAWYERS

TELEFON: SAMMEL-NR. 225341TELEPHONE: COLLECTIVE NO. 225341 TELEGRAMME: ZUMPATTELEGRAMS: ZUMPAT POSTSCHECKKONTO: MÜNCHEN 91139-POST CHECK ACCOUNT: MUNICH 91139-

BANKKONTO: BANKHAUS H. AUFHÄUSERBANK ACCOUNT: BANK H. HOUSES

8 MÜNCHEN, 2,8 MUNICH, 2,

4/M Akt Ha!*.- 2?4 / M act Ha! * .- 2?

Kommanddfboiaget United Stirling (Sweden) AB & CoKommanddfboiaget United Stirling (Sweden) AB & Co

Malmö/S chwe den,Malmö / Sweden,

He1ßgasmas c nine.He1ßgasmas c nine.

Die Erfindung betrifft eine Heißgasmaschine vom doppelt wirkenden Typ mit einer geraden Anzahl von in Reihe angeordneten Zylindern, die jeweils einen einzelnen, mit einer gemeinsamen Kurbelwelle verbundenen Kolben aufnehmen, mit einer der Anzahl der Zylinder gleichen Anzahl von Regenerator-Kühler-Einheiten, mit Heizrohrsystetnen und Kaltgasverbindungsleitungen, die alle so angeordnet sind, daß eine gleiche Anzahl von Beschickungen . mit Arbeitsgas einen Arbeitszyklus pro Umdrehung der Kurbelwelle ergibt.The invention relates to a double-acting hot gas machine Type with an even number of cylinders arranged in series, each one being a single one with a common one Crankshaft-connected pistons with a number of regenerator-cooler units equal to the number of cylinders, with heating pipe systems and cold gas connection lines, all of them are arranged so that an equal number of loads. with working gas, one working cycle per revolution of the crankshaft results.

Maschinen dieser Art sollten so kompakt wie möglich aufgebaut sein,und die Verbindungen zwischen den Zylindern und dem Regenerator-Kühlereinheiten sollten einen gleichen und geringen Widerstand bieten, um einen hohen Wirkungsgrad der Maschine zu erhalten. Machines of this type should be built as compactly as possible be, and the connections between the cylinders and the regenerator-cooler units should offer an equal and low resistance in order to obtain a high efficiency of the machine.

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Dies wird bei einer Maschine der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Heizrohrsysteme paarweise angeordnet sind, eine gebogene Gestalt besitzen und so angeordnet sind, daß jedes Paar eine näherungsweise zylindrische Konfiguration besitzt.This is done according to the invention in a machine of the type described at the outset achieved in that the heating pipe systems in pairs are arranged, have a curved shape and are so arranged are that each pair has an approximately cylindrical configuration owns.

Im folgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert werden.In the following, the invention will be based on exemplary embodiments explained in more detail with reference to the accompanying drawing will.

Pig. 1 zeigt eine Maschine gemäß der Erfindung von oben gesehen. Pig. Figure 1 shows a machine according to the invention seen from above.

Pig. 2 ist ein Schnitt längs der Linie IT-II der Pig. 1.Pig. Figure 2 is a section along line IT-II of Pig. 1.

Pig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform der Maschine von oben gesehen.Pig. 3 shows another embodiment of the machine of FIG seen above.

Die in den Pig. 1 und 2 gezeigte Maschine umfaßt vier Zylinder 1,2,3 und 4, von denen jede einen Kolben 5 enthält, der mit einer Kolbenstange 6 verbunden ist, die wiederum über eine nicht gezeigte Pleuelstange eine nicht gezeigte Kurbelwelle bewegt. Jeder Zylinder wird durch seinen Kolben in eine obere Hochtempeiiaturkammer 7 und eine untere Tieftemperaturkammer 8 geteilt.· Die obere Kammer jedes Zylinders ist über ein System von Heizrohren mit einer Einheit verbunden, die einen Regenerator 9 und einen Kühler 10 enthält. Die untere Kammer jedes Zylinders ist mit dem Kühler 10 einer anderen Einheit über eine Kaltgasvetfbindungsleitung 11 verbunden.The one in the Pig. The engine shown in Figures 1 and 2 comprises four cylinders 1,2,3 and 4, each of which contains a piston 5 with a Piston rod 6 is connected, which in turn moves a not shown crankshaft via a connecting rod, not shown. Everyone The piston of the cylinder moves it into an upper high temperature chamber 7 and a lower cryogenic chamber 8. · The upper chamber of each cylinder is via a system of heating pipes connected to a unit containing a regenerator 9 and a cooler 10 contains. The lower chamber of each cylinder is connected to the radiator 10 of another unit via a cold gas connection line 11 connected.

Die oberen Kammern der Zylinder 1,2,3 und 4 sind mit den Regeneratoren in den Einheiten 12,13,14 bzw. 15 über Syst eine von Heizrohren 16,17,18 bzw. 19 verbunden. Die Kalt gasverbinäung sie itüngen 11 befinden sich in Verbindungselementen 20 und 21 auf einer Seite der Zylinder 1 und 2 und in Verbindungselementen 22 und 23The upper chambers of cylinders 1, 2, 3 and 4 are with the regenerators in the units 12, 13, 14 and 15, respectively, one of heating pipes 16, 17, 18 and 19 are connected via Syst. The cold gas connection you itüngen 11 are located in connecting elements 20 and 21 on one Side of cylinders 1 and 2 and in connecting elements 22 and 23

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auf der entgegengesetzten Seite der Zylinder 3 und 4.on the opposite side of cylinders 3 and 4.

Die Systeme der Heizrohre 16,17,18 und 19 sind in2"weier-Paaren angeordnet und haben eine gebogene Gestalt. Auf diese Weise bilden die Systeme 16 und 17 eine vertikal angeordnete zylindrische Konstruktion, die sich gut für ein Anbringen in einer umgebenden Verbrennungskammer (nicht gezeigt) zum Zuführen von Wärme zu den Hochtemperaturkammern der Zylinder 1und 2 eignet. In gleicher Weise bilden die Systeme 18 und 19 eine entsprechende zylindrische Konstruktion.The systems of the heating pipes 16, 17, 18 and 19 are in 2 "white pairs arranged and have a curved shape. In this way, the systems 16 and 17 form a vertically arranged cylindrical Construction that lends itself well to mounting in a surrounding combustion chamber (not shown) for supplying Heat to the high temperature chambers of cylinders 1 and 2. In the same way, the systems 18 and 19 form a corresponding cylindrical construction.

Während des Betriebs der Maschine strömt jede von vier getrennten Beschickungen von Arbeitsgas, wie*z.B. Wasserstoff oder Helium, zwischen einer Hochtemperaturarbeitskammer und einer Tieftemperaturarbeitskammer. Die vier Kolben der Maschine sind an ihren Verbindungen mit der Kurbelwelle um 90° im Winkel inder Weise versetzt, daß eine Änderung des Gasdrucks jeder Beschickung auftritt. Die Änderungen sind dabei so, daß die Expansion der Hochtemperaturarbeitskammer der Expansion der lieftemperaturarbeitskammer um 90° vorauseilt, und daher wird die Wärme, die an der Hochtemperaturarbeitskammer und den Heißrohren zugeführt wird, während sie an den Kühlern und der Tieftemperatur arbeitskammer abgeführt wird, in mechanische Energie umgewandelt, wie bei herkömmlichen, doppelt wirkenden Heißgasmaschinen. During the operation of the machine, each of four separate flows Feeding of working gas, such as * e.g. Hydrogen or Helium, between a high temperature working chamber and a low temperature working chamber. The four pistons of the machine are at their connections with the crankshaft offset by 90 ° in such a way that a change in the gas pressure of each charge occurs. The changes are such that the expansion of the high-temperature working chamber of the expansion of the running temperature working chamber leads by 90 °, and therefore the heat generated on the high-temperature working chamber and the hot pipes is fed while it is on the coolers and the cryogenic temperature working chamber is dissipated into mechanical energy converted, as with conventional, double-acting hot gas machines.

Die oben beschriebene erfindu ng sgemäße Maschine hat den Vorteil, daß sie zwei Paare von Heizrohrsystemen aufweist, und daß daher nur zwei Verbrennungskammern notwendig sind. Die Heizrohre können auch so konstruiert werden, daß sie gleiche Form und gleichen Strömungswiderstand besitzen. Dieser Strömungswiderstand kann sehr gering sein. Die Maschine hat weiter den Vorteil, daß die Kaltgasverbindungsleitungen. die gleiche, sehr geringe Länge haben können. Schließlich werden diese Vorteile mit einer herkömmlichen Reihenkonstruktion erreicht, die für viele Anwendungszwecke häufig vorteilhaft ist.The machine according to the invention described above has the advantage that it has two pairs of heating pipe systems and that therefore only two combustion chambers are necessary. The heating pipes can can also be constructed so that they have the same shape and flow resistance. This flow resistance can be very small. The machine also has the advantage that the cold gas connection lines. the same, very short length can have. Ultimately, these advantages are achieved with a conventional in-line construction that is suitable for many uses is often beneficial.

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In Pig. 3 ist eine doppelt wirkende Sechszylinder-Reihenmaschine von im Prinzip dem gleichen Typ wie in den Pig. 1 und 2 gezeigt.In Pig. 3 is a double-acting six-cylinder in-line engine of basically the same type as in the Pig. 1 and 2 shown.

Vom einen Ende der Maschine aus sind die Zylinder mit den Bezugszeichen 31,36,32,35,33 und 34 bezeichnet.From one end of the machine the cylinders are numbered 31,36,32,35,33 and 34.

An einer Seite der Reihe von Zylindern befinden sich drei Regenerator-Kühlereinheiten 41,42 und 43. Drei andere Regenerator-Kühlereinheiten 44,45 und 46 befinden sich auf der entgegengesetzten Seite der Reihe der Zylinder.There are three regenerator-cooler units on one side of the row of cylinders 41,42 and 43. Three other regenerator-cooler units 44,45 and 46 are on the opposite one Side of the row of cylinders.

Die Zylinder und die Einheiten von Kühlern und Regeneratoren sind durch Paare von Heizrohren und durch Kaltgasverbindungsleitungen miteinander verbunden.The cylinders and the units of coolers and regenerators are through pairs of heating pipes and through cold gas connection lines connected with each other.

So ist der Zylinder 31 mit dem Zylinder 32 über die Einheit 41 verbunden. Der Zylinder 32 ist mit dem Zylinder 33 über die Einheit 42 verbunden. Der Zylinder 33 ist mit dem Zylinder 34 über die Einheit 43 verbunden. Der Zylinder 34 ist mit dem Zylinder 35 über die Einheit, 44 verbunden. Der Zylinder 35 ist mit dem Zylinder 36 über die Einheit 45 und der Zylinder 36 mit dem Zylinder 31 über die Einheit 46 verbunden.Thus, the cylinder 31 is connected to the cylinder 32 via the unit 41. The cylinder 32 is connected to the cylinder 33 via the Unit 42 connected. The cylinder 33 is connected to the cylinder 34 via the unit 43. The cylinder 34 is with the Cylinder 35 connected via the unit 44. The cylinder 35 is connected to the cylinder 36 via the unit 45 and the cylinder 36 connected to the cylinder 31 via the unit 46.

Die kurz beschriebene und in Fig. 3 gezeigte Sechszylindermaschine enthält sechs Kolben, die in ihrer Verbindung mit einer gemeinsamen Kurbelwelle um 60° ini Winkel zueinander versetzt sind. Die Expansion einer Hcohtemperaturarbeitskammer eilt der Tieftemperaturarbeitskammer, mit der sie über eine Einheit aus Regenerator und Kühler verbunden ist, um 60° voraus.The six-cylinder engine briefly described and shown in FIG Contains six pistons which, in connection with a common crankshaft, are offset from one another by an angle of 60 ° are. The expansion of a high-temperature working chamber rushes the low-temperature working chamber, with which it forms a unit Regenerator and cooler connected, 60 ° ahead.

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Claims

Patent claims

j 1.) Double-acting hot gas machine with an even number

^ - ' of cylinders arranged in series, each of which receives a single piston connected to a common crankshaft, with a number of regenerator-cooler units equal to the number of cylinders, with heating pipe systems and cold gas connection lines, all of which are arranged in such a way that executes an equal number of feedings of the working gas in one working cycle per revolution of the crankshaft, characterized in that the heating pipe systems are arranged in pairs of two, have a curved shape and are arranged so that each of these pairs has an approximately cylindrical configuration.

2. Hot gas machine according to claim 1, characterized in that it comprises four cylinders and four regenerators that the regenerator-cooler units are arranged in pairs of equal numbers on either side of the row of cylinders are that the first two cylinders by cold gas connecting lines with the regenerator-cooler units, which are are located on one side of the row of cylinders, and that the last two cylinders are connected by cold gas connection lines connected to the regenerator-cooler units, which are on the other side of the row of Cylinders are located.

5. Hot gas machine according to claim 2, characterized in that that it comprises two further cylinders, so a total of six cylinders, and that the third cylinder, through a cold gas connection line equipped with a regenerator-cooler unit

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which is on the same side of the row of cylinders as the regenerator-cooler units, which are connected by cold gas connection lines to the last two cylinders in the series.

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