DE2360865A1 - Aktionsmaschine - Google Patents

Description

Aktionsma schine

Die Erfindung "betrifft eine Aktionsinasehine mit einem in einem Kompressionsraum "befindlichen Arbeitsgas* dessen Zustandsänderungen in eiaem thermodynamischen Kreisprozeß verlaufene

Von ausschlaggebender Bedeutung hei der Beurteilung einer Wärmekraftmaschine ist deren thermischer Wirkungsgrad, Der höchste thermische Wirkungsgrad wird erreicht ₉ wenn die Zustandsanderungea des-Arbeitsgases in der Maschine nach dem Karnot- oder nach dem ErdöEson-Kreisprozeß ablauf en> Beim Bau von Maschinen₈ in denen ein Arbeitsgas Zustandsänderungen. unterworfen ist, werden, daher Maßnahmen angestrebt, die eine Verbesserung der Zustandsanderungen in Richtung auf einen dieser Kreisprozesse sum Ziel

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XT:! c den Aeh3rU~Keile:e~Pro2ieß ist fii^ Strömungsmaschinen vic.üo.cuiigsweiFje der 'Srwiji in-->P:cc5:?ei3 c erwirkt licht worden,. Terglele-aoare fcgi'bninse konnten abex* beim Bau ττοη Aktion sfiia sob χ-«°.?>. aerlrömolioher Baus ti si se nicht verwirklicht •werden.

tfüz den Baa von Akt lon snui sch Inen hat der iirir-S5on~Pro2eS wegen de? höheren indissisrte^ Druckes als "beim Karnot~ Prozeß erhebliche Vorteile ^e^enuber cüasem_o Beim Ericaon-P'i?Oi"se3 du-rc^lä^Cü Saa Arbeitaiia-j folgende 7ier Zustands-

i) XiKj'cherne Ysr

3} X-3o'üherKis Expaίs ion
α) IsDoare ?e?:dichiimg

V/Iihrend b^ L der Terdich'feuog flea Arbsitsgases Wärme entsteht-, die abgei^ühr-i werden rauß₅ Mihlt sich das Arbeitsgas bei der Expansion ab, so äaü die Wärmeverluste durch Wänaezafuhr ausgeglioheu weräea müssen_o Bei herkömmlichen Aktionsmasch'tian entstanden sowohl bei der V/äriaezufuhr oIb auch bei der Wärmeabfuhr BnergieTer3.uste_o

Aufgabe der vorliegend.an Sri'indung :>,st es daher_s eine

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Alctionsmaaehine der einleitend -genannten Art so zu verbessern ₅ daß OUi¹Ch Vermeläuüg tou Eßergie^erlusten dor • thermische Wirkungsgrad eines Er-$3iJ3Qn»j?rosesses angestrebt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß dadurch gelöst, daß ein Wärmeübertrager sur Übertragung eines bestimmten leiles der bei der Kompression abzuführenden Wärme an das in der Expansionspliase befindliche Arbeitsgas vorgesehen ist_o

Auf diese Weise wird die in der Kompressionephase abzuführen« de Wärme dein Kreisprozeß teilweise erhalten« Energieverluste durch unnötig große Wärmeabfuhr in der Kompressionsphase und Wärmezufuhr in der Expansionsphase werden erspart,,

G-einäß einer bevorsugten Ausführungeform der Erfindung • weist die AktiGnsmaschine einen sich auf einer Kreisbahn bewegenden Koiapressicmsraum auf _s, in dessen dem Kreiemife· telpur-kt benachbarten, innetiliegenden Ceil aufgrund der auftretenden Pliehkräfte ein Bereich niedrigeren Druckes als 5.m außenliegenden !Teil ausgebildet ist_o Durch diese Gestaltung der Akt ion sma sch ine entstehen im Kompressians·= raum Bereiche verschieden hohen Druckes, so daß die Druekdixferensen zur Ausbildung einer G-asströmung durch

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den Wärmeübertrager nutzbar gemacht werden können.

Weitere Einzelheiten uaä Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen?, in denen eine bevorzugte AusführuLtgsform der Erfindung beispielsweise veranschaulicht ist.

In den Zeichnungen zeigen:

j?igo * einen Längt-sobnitt durch eine Heißgas^

maschine_¥
Pig ο 2 einen Querschnitt durch eine Heißgas-

maschine entlang der Schnittlinie II-II

in I¹Ig₁, 1,
Fig. 5 einer) liängsschnitt durch die Kammer ö in

PIg, 2₉
!Figr 4 einen Längsschnitt durch die Kammer g

in Pig» 2,
Figo 5 einen Längsschnitt durch die Kammer i

In P Ig ο 2,

H¹Ig-, 6 einen Längsschnitt durch die den Wärmeübertrager bildende Rohrleitung,

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!rig, 7 eine 'SeiiUmsioM" oar FuohrleitUDgsfüax-migeia₃ ii'igo 8 ο linen Längsschnitt di?rch sine Rohrleitung

"ir.it vergrößerter Höj.siläche, 3'ig,· 9 einen Querschnitt rlurob sin Heisfläcliea-»

element? und
^ig-,10 ein eis Längsschnitt- durch sin Heizflächen™

element,

3ine als HeiBgsumagchtue ausgebildete Alcfeioüsmaschine -steht im -«/eseaijliohea aus einem G-eliäuae 1 und swei Ro«" toren 2_&3.·_; Das Q-ehäuee 1 is~t aua zwet 6-ehäusehälften 4,5

eset3*&,, in ciecea cie ilütsrea 2,3 aa Wellen 6₃7 aö gelagert siacL Bis G-ehäusehälftea 4₃5 sind so

sitsasföiarigesetst, üaß die Verlängermigen eier Wellen 65,7

ή im Mittalpunlrt des Gehäuses 1 einen Wime©! ^Q 'bilden»

Die Eotcren 2_C3 siisö. aacii Art hTcb tellerradern an. ihrem OirifaKg mit Terärärigerkiirpern 8 Terssbe»;, so daß die Yerdrängerkörper 8 des einen" Rotors 2 zahnartig OT^iscüea zwei VeräräögerlEÖrper 8 des anderen Rotors. 3 greif en_o Die Terc'irängerkörpsr δ verlaufen während einer Umdrehung der Rotoren 2_?3 in ent;3preahenäen Ausnehmungen 9_?10 des Q-öhäuses 1, Biese Ausnehmungen 9... 10 biläeß Außenlandungen HiIS₅ die die Ausnehmungen 9?10 in radialer Richtung

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BADORiGINAL

s-ίβ :^j-,!i"tnQi..'»nr.5-_:it.ui \i■ V.) oi :6-3i' ei??sλ eisb durch das Gs'ftäuse

Yu 3Ri?oiich rt^r 'iu^ü'iliiauii-^ iO a«· gro^fcen ist und in Rich— ΐν:ύ,ν, 0,ti£ die kls-bmäe AuT^sh lung 9 kontinuierlich kleiner 'ά:·:ά . .'O.I..C3sr Fomxre^aiaü._;v!?au5ii 1:5 wird «uroh die V'erdrän-.^rvf:/-lu5rpe·.^ β ?u --line 7iel"'nh3 . beispielsweise ^ieruad»=·

"c^o^üe.i^ ^-Jw v;ird äu£ drei Beitsei νοια ¥ei 6 bi^renzb ^on <äene~i gs s?wei sich gegen- i·---'liegende -s<\ Ji;=:-? eiü-im Rotor 2 ukö der di'itts sich

■■·■' .?.en». ^yaeresi ?..v.^:-o.:- 3 j-:-t'öS£^;". "DSh übrigen Seiten öer y\.x,-xm"-^^kmmx?a:v. ■■>-:■' w-iz-uim von flor-, behause 1 fesv;,, einer

t^;;-i"4? »*1s*ß ümf^Rg ^'-R wefcäiiaes ■ sind mit. gleichmäßigem "■•';a"aß ^onainaiicler i?.oVii?lsi"öui?,j?,-e"a 15 verteilt* Diese •i'viecba'a 5:'.aeiii de-s ^ehäxisam.lt 1;elpu»kt beaachbartea iaaeren '):-':Jl ¹G ci*;r Yerd · jht;i:^igsl:aiaürer;3 i;- α: uQd einein dieaem £;.vf.sn.;A^:;;i7?\^!."i-"-.;?sn<Jⁱ3ii üuÖpx'ä Ir^n.l 17 der Yeräichtiiagskaramem a--"K ®±Ci& :?^j.:.i:g"iTorii).i?5-'f *^τ.^::χ·"bindung., ä?ü ianereii iJiail 16 stahen

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die Rohrleitungen 15 über 32ingangs8chlitise18 und am äußeren Seil 17 über Ausgangs.schlitze 19 mit dem Eompressionsraum 13 in Verbindung_o

Wenn sich öle Rotoren 2^3 im Gehäuse 1 drehen_? schieben sich die Verdrängungskörper 8 auf ihrem Weg durch den Kcmpressionsraum 13 von äer Ausnehmung 10 in Richtung auf die Ausnehmung 9 ineinander und erzeugen auf diese Weise in den jeweiligen Terdiclitungekammern a~x einen Druck« tr Dieser nimmt in den Yerdichtungskammem a-1 kon-

h zn und in den Yerdiclitungskammern m~x konti~ nuierlich ab,. Dabei durchläuft jede der Kammern a-x während siiisr Umdrehung eine Kompressionsphase 20 iinü eine Ex~ psnsionspha&e 21 _B Das in den einseD.nen Verdichtungskam- ;i.ern a~s Terdichtete Aibeitsgss dreht sich mit den Rotoren 2_C3 UQa tiirä dabei aufgrund der Fliehkräfte radial nach s/aSea beaealeuaigt_o Aui" diese Weise bilden sich in den einzelnen Terdiob-tungökammem a~x an den radial außen liegenden äußeren Ssilen 17 Bereiche höheren Brücke aus als In den radial innen liegenden inneren Seilen 16 der TsrdichtUBgßfcaHimern a-jr._u Diese .Oruckunterschiede werden durch die Rohrleitungen 15 abgebaut., so daß sich eine Gasströmung in den Rohrleitungen 15 von den äußeren Seilen 17 ic Richtung auf die inneren Teile 16 einstellt» Auf-

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gr-unö dieser ständigen ÄJurohflutung der Rohrleitungen 15 nehmen diese die Samperatur aes Arbeitsgases an_o Auf 6 lese Weise kann eile aesi Arbeitsgas innewohnende Wärme über die Rohrleitungen 13 nach außen abgegeben werden₀

Die ¥.änaeabgabe während der Kompressionsphase 20 erfolgt aweckmäßigerweise zur Verbesserung des thermischen Wirkungsgrades an das sich während der ExpansionBphase 21 abkühlende Arbeitsgas_β Zu diesem Sweeke werden die Rohrleitungen 15 su einem Wärmeübertrager 22 zusannnengesehal tet_r so daß das wärmeabgebende Arbeitsgas das Innere der B&hrleltmigen 15 durohst3?9mt_s während das wärmeauf- liQhm.-:'- de Arbeitsgas 3uarch den von eier Eohrlöituiig 15 ringförmigen Inneiaraum 23 strömt =

Außerdem können Ic. der Rohrleitungen 15 zur Verbesserung des V^rär3iwiberga:ag£i baisfläclienvergrößernde Innen einbauten 24 vo^ge.5p/nen selEu die 3 ochstreifenartig vom Arbeitsgas uffispüVi; '"erden imö auf eliese Weise für eine bessere Ein«· leitung der Wäx*me in Öie Wendungen der Rohrleitungen 15

gorweise werden Öle Rohrleitungen 15 an den Aus . 19 tangential in Richtung des von den

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Rotoren 2„3 mitgenommenen Arbeitsgases in die Verdichtung s* kammern a-x eingeführt Auf <Uese Weise wird der Austritt des Arbeitsgases in öl« Rohrleitungen 15 erleichterte Aus diesem (rrunäe werden die Rohrleitungen 15 auch unmittelbar hinter den Ätäßgangssehlitsen 19 in radialer Richtung weitergeführt,, b-avos? sie ringföi^mig zu dem Singangsschlitsen 18 ssurtickgeführt werden_β Biese treten in den inneren Seil 16 der Yerciialatungskasuaern a-x mSglichst gradlienig ©in_s 12m mögliehst ^r-?enig Roarwiäerstand beim. i- in den !Compress!omr3?ai-ua 13 überwinden zu müssen<>

TergrÖßenmg des Sru.ekgeiälles ίεδΏΏβΏ die Ausgangs

19 in liiehtung der Eotordrefeiang Auf diese Weise kommt in den äohrleltungen. 15 ein© lebhafte Strömung des Arbeitsgö&es sustande.

Die Rohs?leitungen 15 können in beliebiger Weise unü la be liebiger Länge zu einem der bekannten Wärmeübertrager zusasmiengeböut werden ₉ aie beispielsweise im Kreuz- oder iS^genstroia cen Wärmeaustausch herbeiführen„ Om jedoch die von dem Arbeitsgas zurückzulegendea Wege 2122? Ersparung von EotirreibiragsTerlusten klein zu halten _& kann das Gehäuse 1 selbst gang oäer ^isa Seil als Wärmeübertrager ausgebildet sein_o

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BAD

Itie snv vrv'gTo*Bs.T-ung uoe tfas'VolLinneBe benötigte Wärme V-J₁,, _νη._{Ώ ε}-.ΐ5.δ9Ώ tlent .^'baii-sgas siigefuhrt werden_o Ζ«, diesem Äw^eke ·:ή.ν(\ cUs .^rberrsga^ iyaforenrl des Buren3trömens der Bryojfl'B-X-fi'x^gnsT' 15 von οηΒ-3α erwässirä, Diese τοη außen er~ folgerna E:l'i:leitp.isg der 'arm:-; in »ias i\rbeitsgas hat den Tfirteü-U äaß .Breanei? 'ilt aiuer asbr günstigen Yer"brennuag T/erwsüidet warden? könn-m. Auf äiöse Weise wire! das Entstehen glftigs? A1)gas> weltgehend varhiadertj die üblicberbei herkömialicb. an Terbrenaimgama sch inen durch die

li des Komprsosiaasrarases stattfindende ?er"brennung ersfcstehen-.. Ss köi?.u.sa "Γοθί? auch -.laoh dem erfindungsgemäßen 'ξ⁵¹!.-L'ßsi:? Te?"breriiiiingi?5iVito.r.^v3n gefent vrerdan» "bei denen die Tex'orenüLrag laaerfeall·) ^rIes Eoapreasionsraumes 13 statt- f:-näer,, la diesem }F3-.ls ivirfl am i&ide der Eomptresaions» yhasG 20 3±B8 3iiaf:p:c"· i;sdü.se angeordnet_? durch die der 2?x?ei"b» stcff in ads iferdicütete Iroeitsgas eiagsapritzt ^

Eis «jrfiaävmgsgemäßö ,Afeschiae iraB'a darü'berlainaus bevorzugt als SüfclraasohiMe ader V/ärmepumpe singesetst wex'äea_p wenn d:"^f.e Wärm-3ü"nertragiing lic Wärmeübertrager 22. diircla zweckmäßige Bihrung der llDhx^:l«itmigeB 15 in entsprechender

w.l.cd .

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Claims (1)

1J iUcfeionsmasehine mit einen, ic. einem befindlichen Arbeitsgas» Se es en Sustanäsänderungen in einem tbexrmüdynamJ.ßcfeeö Kreisprozeß vorlauf en _f dadurch gekennzeichnet_f daß ein WM^iaeubertr&ger (22) zur Übertragung eines "bestimmten Seiles äer bei der Kompression abzuführenden Wärme an das in der Expansionspnas befindllehe Ärbeitsgas vorgesehen ist_o

2,, AktioBsxaaschine Each üiaspr-ufch 1 _? äaäurch

KGt₈,. äaß der W^saaeüberferager (22) euerseits τοη dem in der- Koarpss-ssioi^spliase erhitzten und andererseits du£ la der S^xiaas'loBispfeaee abgekühlten Arbeitsgas

»ach .iasprueh 1 and 2_£ äsduxicli i?elcane1:_? daß der ITizaneücertrager (22) aus einer ¥iel« γόη Eohrleituagtsti-(15) besteht_c die im Kompree·»

(13) Torb.?,ndei5.® Bereiche verschieden hohen · s sur Herbe if üarung einer Umwälzung des Arbeit s gases

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Ak'ilossmaßohißG naefc Anspruch 1 "bis 3_? dadurch gekennzeichnet daß sie Yerdiobtaigskemmern (a-=x) anfveist^ äie sich auf einer Ereiabatm "bewegen und in deren deiß KreismittelpuniEt 'iDeneehbartea inneren Teil (16) aufgrund der auftretenden Fliehkräfte ein Bereich BießrigereQ Druckes als im äußeren Teil (17) ausgebildet xst.

raaefo Anisp3??j.eh 1 bis 4_P dadurch gekenn«- zeichnet^ daB die Eebrleituagen (15) einerseits mit dem inneren Seil (16) und andererseits mit dem äußeren Seil (17) der T©räic'ätUiSgi3karame2?n (a~x) irsrbuiiden sincU

6.. AJitionsmascliiae nach Ansp:«ruoh 1 bis 5_S öaäurch gekennseieimetf d&B äie Rohrleitungen (15) in Form eines Einges angeordnet sind und der Innenraum (23) des Ringes ßiserseits imS das Innere der Rohrleitung (15) andererseits die Wärme austauschenden Pläetaen bilden_e

ο Aktionstaasehiö© nach .4i?.sprach 1 bis 6_& dadurch gekenni3eiGb.net_Ρ daß In dsra. .Hing wärmeaufnehmende Innen— einbauten (24) κιλΓ Ye;/größsrung der Heiiifläche angeordnet sind ο

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3. -Xkbio'u.mi?-?jch.i:ae uro'a Anöpmoh 1 bis 7? dadurch gekennseic-iraei;=. äaß sup Z^sougi^i!=; dar far di?> TolumenYergröSerimg äse ixbeltrsgsaes 'benötigt-ea Wärme eine die llehrle längen. (13) von außen aufheizetiäe Hei sung" vorgeseliea ist...

9c Aktionsmascttiae na oh Ansprach 3_S äaä-arcii gekennzeichnet, daß als Heizung sin Brenner₃ ein Wärmespeicher oder eine anäera Wärmequelle vorgesehen isto

10, Äfcttonsmaschinß nach Anspruch i his 7_f, dadurch gekennzeichnet» daß zur Durchführung der für die 7olumen~verklei nerung des Arheitsgasss benötigte Viärneabfuhr eine die Rohrleitungen (15) von au j J en kühlende Kühlung vorgesehen ist,

β Aktionsiaaaohine nach Anspruch 1 "ois 7 ₉ dadurch gekennzeichnet, ä&3 die zur Erzeugung der für die Tolumenvergrößerung des Arbeitsgases "benötigten Wärme Einspritzdüsen zur Einspritsung rov, Treibstoff in das komprimierte Arbeitsgase"vorgesehen ist_e

12o Aktionsmapcliine nach Anspruch 1 his 7? dadurch gekennzeichnet« da3 sie als .Druckluftmotor ausgebildet istc

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Leerse ite