DE2361890A1 - Heissgaskolbenmotor - Google Patents

Heissgaskolbenmotor

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DE2361890A1
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heat
cylinder
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Brian Lynch
Roelf Jan Meijer
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Philips Gloeilampenfabrieken NV
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F02G2243/08External regenerators, e.g. "Rankine Napier" engines
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    • F02G2244/06Single-acting two piston engines of stationary cylinder type
    • F02G2244/08Single-acting two piston engines of stationary cylinder type having parallel cylinder, e.g. "Rider" engines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description

PHN. 6671 ο DEEN/JS / VJM.
£671 , 6-9-1973.
1973
Heissgaskolbenmotor»
Die Erfindung betrifft einen Heissgaskolben-
raotor mit mindestens einem Zylinder,, in dem ein Expansionsraum mit veränderlichem Volumen und während des Betriebs höherer mittlerer Temperatur vorgesehen ist, welcher Expansionsraum über einen in ein Gehäuse aufgenommenen Regenerator mit einem Kompressionsraum mit veränderliehein' Volumen und während des Betriebs niedriger mittlerer Temperatur in Verbindung stehto
Ein derartiger Heissgaskolbenmotor ist bekannt. ·
Der Kompressions- und Expansionsraum, die
zusammen einen Arbeitsraum bilden·, können dabei im selben . Zylinder vorhanden (britische Patentschriften 857*758 und '■---:,/_-.. 4Ö9827/Ö258
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898.270) oder in zwei verschiedenen Zylindern aufgestellt sein (britische Patentschriften 695.O14 und 708.199).
Während des Betriebs des Heissgaskolben-
motors wird über einen Wärmeaustauscher, den Erhitzer, dem Arbeitsmittel im Motor, z.B. Helium oder Wasserstoff, Wärme zugeführt. Der Erhitzer besteht meistens aus einer Anzahl Rohre. Ein Mittel, wie z.B. Verbrennungsgase, die längs den Rohren strömen, gibt durch die Rohrwände hindurch in diesen Rohren strömendem Arbeitsmittel Wärme ab.
Beim Anstreben einer höheren spezifischen
Leistung (PS—Achsleistung pro Liter Zylinderinhalt) mittels Erhöhung des Arbeitsmitteldruckes im Motor und beim Steigern der Wärmeausbeute durch Erhöhung der Erhitzertempera» tür stellt sich das Problem ein, dass die gängigen und verhältnismässig billigen Baumaterialion für Zylinder und Regeneratorgehäuse nicht länger brauchbar sind.
>ie gängigen rostfreien Stahlarten z.B. weisen bei Arbeitsmitteldrücken über ca. 100 ata und bei Temperaturen über ca. 65O0C eine unzulässige Kriechgeschwindigkeit auf. Jetzt ist es möglich, hochwertige Metallegierungen anzuwenden, die hohe Arbeitsmitteldrücke und Temperaturen aushalten können. Ein sehr grosser Nachteil ist jedoch, dass diese Metallegierungen ziemlich knappe Elemente wie Kobalt und Nickel enthalten und dadurch, wenn nicht hauptsächlich, teuer sind. Der hohe Selbstkostenpreis dieser Metallegierungen und die Abhängigkeit von ziemlich knappen Metallen weisen die Anwendung derartiger Legierungen in
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der1 Massenherstellung von Heissgaskolbenmotoren ab. Dazu kommt noch, dass derartige Legierungen sich weniger einfach als Materialien wie rostfreier Stahl bearbeiten · lassen. , " "
Die Erfindung bezweckt5 die erwähnten Nachteile durch das Schaffen eine.s Heissgaskolbenmotors zu beseitigen, der' unter hohen Arbeiijsmitteldrücken (bis ca. 250 ata) nind bei hohen Erhitzertemperaturen betrieben v/erden lcaran8 ohne dass teure, knappe Metalle enthaltende und schwer bearbeitbai-e Konstruktionsmaterialien für Zylinder und Regeneratorgehäuse erforderlich sind.
Zur Verwirklichung des gesetzten Zieles wird der erfindungsgemässe Heissgaskolbenmotor dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens der den Expansionsraum begrenzende Zyliiiderteil und wenigstens derjenige Teil des Regeneratorgehäuses, der den dem Expansionsraum zugewandten Regeneratorteil mit während des Betriebs höherer Temperatur umgibt, Innenwände- besitzen, die mit je mindestens einer Schicht aus wärmeisolierendem Material als Trennwand zwischen dem Zylinderteil und dem Expansionsraum bzw. zwischen dem Regeneratorgehäuseteil und dem Regeneratorteil versehen sind, wobei Kühlorgane für das Aufrechthalten während des Betriebs einer niedrigeren mittleren Temperatur der ex— wähnten'Teile des Zylinders und des Regeneratorgehäuses vorgesehen sind.
Durch das Anordnen der wärmeisolierenden Schicht an den Innenwänden des Zylinders und des Regenerator-
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h _
gehäuses sind dieser Zylinder, und dieses Gehäuse nicht langer in direktem wärmeleitendem und mechanischem Kontakt. mit dem Arbeitsmittel ο Bei hohen Temperaturen und hohen Drücken des Arbeitsmittels bleibt jetzt die wärmeleitende und mechanische 'Belastung der Z3rlinderwand und der Regeneratorgehäusewand niedrig. Es ist auf diese Weise möglich, die Zylinder und die Regeneratorgehäuse derartiger hochbelasteter Heissgaskolbenmoi'.-ren aus üblichen billigen Konstruktionsmaterialien iiersusteilens wie s«Be aus nodularem Gusseisen oder aus niedrig legierten Stahlarten, Materialien, die sieli gleichzeitig gut 'bearbeiten lassen.
Die Kühlorgane sorgen dafür, dass unter
allen Umständen ein grosser Temperaturgradient in radialer Richtung auf der wärmeisolierenden Schicht behalfen bleibt. Temperaturausgleich in radialer Richtung nach einer gewissen Betriebsdauer, wodurch der Temperaturpegel des Zylinders und des Regeneratorgehäuses zu stark ansteigen könnten, ist auf diese Weise vermieden. Die aus den verhältnismässig gut wärmeleitenden Zylindern und Regeneratorgehäusen abzuführende Wärmemenge bleibt wegen der wärmeisolierenden Schicht beschränkt und der Wirkungsgrad des Motors ist dadurch, hoch« Fehlte die wärmeisolierende Schicht, so würde die Kühlung zu einem unheilvollen Verlust in dem Wirkungsgrad führen<,
ι Bei einer günstigen Ausführungsform des
erfindungsgemässeii Heissgaskolbenmotors besteht die wärmeisolierende Schient aus einem keramischen Material. Insbe-
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sondere bestimmte glaskeramische Materialien bieten den Vorteil, dass sie einen äusserst niedrigen Wärmeleitungs- und Ausdehnungskoeffizienten,, eine gute Wärmestossfestigkeit und eine gute mechanische Festigkeit besitzen*
Der niedrige Wärmeleitungskoeffizient ermöglicht es, bei geringer Wanddicke der wärmeisolierencten Schicht (z.B. 5 nun.) mit einer verhältnismässig niedrigen Kühlleistung verhältnismässig niedrige Temperaturen (z.B. 150 °C) an der Stelle der Grenzfläche zwischen der wärmeisolierenden Schicht und dem Zylinder bzw. dem Regeneratorgehäuse instand zu.halten.
Der niedrige Ausdehnungskoeffizient sorgt
dafür, dass bei Arbeit smitteltempera tür Schwankungen keine Gefahr des Äbbröckelrrs oder des Absplitterns des glas~ keramischen Materials besteht*
Durch die gute W^rmestössfestigkeit ist
es möglich j dauerhaft einett sehr steil#ii Teflißeräturgtfadienten auf einer lusseist dÜMnen glaskeratniisehen Schicht beizübehäiien*
Die gute mechanische Festigkeit bewirkt sehliessliehj dass did tiärmöisolierönde Söhiclit die variablen mechanischen Beiastüngen zufolge der variablen ÄrBeitsfiiitteidrücke im Motor aushalten kanal.
Die wärmfeisoliereiiäe giasfceramisehe Scniöht
kann didrekt auf die Innenwand des Zylinders und des Regenerätörgehäüses aufgetragen werden* Weiter ist es inöglichj gläskerätnische Mäntel als Einsätzstücke zu verwenden, die
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nach dem Einsetzen im Zylinder.und im Regeneratorgehäuse befestigt werden.
Eine vorteilhafte Ausführungsform des
erfindungsgemässen Heissgaskolbenmotors ist dadurch gekennzeichnet, dass der den Expansionsraum begrenzende Zylinderteil und derjenige Teil des Regeneratorgehäuses, der den dem Expansionsraum zugewandten Regeneratorteil mit höherer Temperatur umgibt, durch ein Wärmerohr als Kühlorgan umgeben sind, in welchem Wärmerohr sich ein Wärmetransportmittel befindet, das während des Betriebs einen Verdamp— fungskondensationskreislauf mit Verdampfung durch Wärmeaufnahme aus dem Zylinder bzw. aus dem Regeneratorgehäuse und mit Kondensation an anderer Stelle auf einer Wärmedurchlässigen Wärmerohrwand unter Wärmeabgabe an diese Wand durchlauft,
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung sei
unter einem Wärmerohr eine Wärmetransporteinrichtung verstanden, di& durch ein Reservoir gebildet wird, in dem sich eine geringe Wärmetransportmittelmenger z.B. Wasser befindet, das einerseits an einer Wand durch Wärmeaufnahme aus einer Wärmequelle verdampft und andererseits Wärme an eine andere Wand unter der tibergang van. der Bampf— in die Flüssigkeitspjias© abgibt*
Mit einem derartigen Wärmerohr können sehr grösse Wärmemengen ohne Pumpanordnung oder andere bewegliche Teile transportiert werden.
Rückführung kondensierten Wärmetransport—
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mittels ssur Wand,, an-der die Verdampfung stattfindet,, kann unter· Einfluss der Schwerkraft erfolgen» Häufig ist jedochim Wärmerohr eine Kapillarstruktur vorhanden, die die Ί£ondensa■fcionsΛ^rand mit der Verdampfungswand verbindet, und durch die Kondensat aufgrund kapilarer Wirkung unter allen Umständen nach der Verdampfungswand zurückgeführt wird.
Wärmerohre mit einer Kapillarstruktur für
die Rückführung von Kondensat sind an sich bekannts z.Ba aus den U. S. -Pat ent s ehr if ten 3 299 795 und .3 O4o2 «,767 „
Das Wärmerohr kann als Umsetzer von hoher
nach niedriger Wärmestromdichte dienen, weil die aus der Zylinder·— bzw. Regeneratorgehäusewand als Verdampfungswand, über eine Wärmeröhr-Kondensationswand mit grösserer Oberfläche verteilt werden kann»
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgeinässen Heissgaskolbenmotors sind die erwähnten Teile des Zylinders und des Regeneratorgehäuses mit einem, einen oder mehrere für Kühlflüssigkeit durchstrÖmbare Kanäle-enthaltenden Kühlmantel versehen.
Erfindungsgemäss ist es dabei zweckmässig
■wenn ein oder beide Kühlmantel in ein geschlossenes Leitungs system aufgenommen sind, -in dem die Kühlflüssigkeit umlaufen kann, welches' Leitungssystem an anderer Stelle einen Wärmeaus taus.cher enthält, in dem die Flüssigkeit Wärme an die Umgebung abgeben kann.
Ein derartiger Heissgasmotor in der Anwendung als Zugbeförderungsmotor kann auf diese Weise gleichfalls
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die Erwärmung des Passagierabteils versorgen. Bei dom bekannten Heissgasmotor mit Kühler zum Ableiten der Konipressionswärme des Arbeitsmittels ist die Kühlwassertemperatur normalerweise zu niedrig, um eine gute Erwärmung des Passagierraumes zu verwirklichen.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der
Zeichnung, in der beispielsweise einige Ausführungsformon des Heissgaskolbenmotors skizzenhaft und nicht skalengerecht wiedergegeben sind, näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Heissgaskolberimo tor im Längs-ε chni 11,
Fig. 2 eine Draufsicht eines doppelarboitenden if-Zylinder-Heissgaskolbenmotors,
Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie III-III nach Fig. 2,
Fig. h einen indirekt erhitzten Heissgaskolbenmotor im Längsschnitt.
In der Fig. 1 ist mit der Bezugsziffer Ί
ein Zylinder angedeutet, in dem sich ein Kolben 2 und ein Verdränger 3 phasenverschoben bewegen können.
Der Kolben und der Verdränger sind mit Hilfe einer Kolbenstange h und einer Verdrängerstange 5 niit einem nichtgezeichneten Getriebe verbunden. Zwischen dem Kolben 2 und dem Verdränger 3 befindet sich ein Kornpression.·=· raum 6, dor über einen Kühler 7 zum Ableiten der Kompressionswärme s einen Regenerator 8 und einen Erhitzer 9 mit einem Expansionsraui« 1Ö über dein Verdräng;«·!" in ofi'oiior
Verbindung steht.
Der Erhitzer 9 besteht "aus einer Anzahl
kranzförmig um einen Raum 11- für Verbrennungsgase aufgestellter gebogener Rohre, die sich einerseits jeweils an den Regenerator 8 anschliessen, und andererseits in den Expansionsrauin 10 münden. Die Anordnung ist derart, dass eine innere Rohrreihe 9 und eine konzentrisch dazu aufgestellte äussere Rohrreihe 9 erzielt worden ist. Zwischen den gegenseitigen Rohiren jeder Reihe sind Spalten voi-gesehcn, die als Durchgänge für Aferbrennungsgase dienen. Die Rohre der Aussenreihe 9 weisen an ihren unteren Enden Bleche 12 zur Yorgrösserung der dortigen Värmeübertragungs— fläche auf.
Der Heissgaskolbenmotor enthält eine Brenneranordnung 13 mit einem Brenner 1h und einer Zufuhr 15 für Yerbronnuiigsluf t. Veiter ist eine Abfuhr 16 für Verbrennungsgase vorgesehen.
Während-des Betriebs des Hoissgasmotors
strömen die von der Brcnnei-anordnung 13 herrührenden heissen Yci'brenmujgsgasG (Temperatur· z.B. 2200 °C) längs den Rohren der inneren Reihe 9 unter Wärmeabgabe an diese Rohre, dann längs den Rohren der äusser'on Reihe 9 unter ¥ä.rmeabgabe an dlo.se Rohre und darauf, nachdem sie nochmals Wärme an die: Bleche 12 abgegeben haben, verlassen sie den Motor übnr den Abfuhr 16.
Die Innenwand des oberen- Teiles des Zylinders 1 \uiv höherei- Temperatur ist mit einer wärmeisolierenden
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Schicht aus glaskeramischem Material 17 versehen. Um diesen Zylinderteil ist ein Kühlmäntel 18 mit Kühlkanal'en 19 aufgestellt, durch die eine Kühlflüssigkeit strömen kann.
Der Kühlmantel 18 ist vom Verbrennungsgasraum 11 durch wärmeisolierendes Material 20 und den Schirm 21 thermisch abgeschirmt.
Durch geeignet gewähltes Värmelecken des wärmeisolierenden Materials ist es möglich, der Kühlflüssigkeit zusätzliche Wärme, u.zw. aus den Verbrennungsgasen, zuzuführen und auf diese Weise eine höhere Kühlflüssigkeitstemperatur (für Heizzwecke) zu erzielen.
Der Regenerator 8 befindet sich in einem
Gehäuse 22, dessen Innenwand gleichfalls'mit einer Schicht aus wärmeisolierendem glaskerainischem Material versehen ist, die die Bezugsziffer 23 trägt. Um das Gehäuse 22 ist ein Kühlmantel 2h mit Kühlkanälen 25 aufgestellt.
Die glaskeremischen Schichten 17 und 23
schirmen die gekühlte Zylinderwand bzw. die gekühlte Regeneratorgehäusewand gegen heisses Arbeitsmittel unter hohem Druck ab.
Die Betriebstemperatur· des Zylinders 1 und
des Regeneratorgehäuses 22 ist infolgedessen niedrig, so dass der Gebrauch üblicher Materialien möglich ist. Die Kühlmäntel 18 und 24 sorgen dafür, dass der steile Temperaturgradient auf den Schichten 17 und 23, in radialer Richtung betrachtet, beibehalten bleibt und kein Temperaturausgleich in dieser Richtung im Laufe der Zeit stattfindet.
Der Heissgasmotor nach Fig. 2 enthält vier
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Zylinder 31, 32, 33 bzw, 34 für vier thermodynamische Kreisläufe. Der Regenei^ator und der Kühler, die zu einem bestimmten Kreislauf gehören,, liegen in je einem gemeinsamen RaVim, nämlich in den Räumen 35 j 36, 37' bzw. 38. Sowohl die vier Zylinder als auch die Räume für den Regenerator und den Kühler sind Kranzförmig aufgestellt. Im Räum 37 nach Fig. 3 befindet sich ein Regenerator 39 und ein.Kühler 4o. In den Räumen 35* 36 und 38 befinden sich gleichfalls ein Regenerator und ein Kühler, die in der Figur nicht dargestellt sind.
Im Zylinder 33 b<BA\-egt sieh der Kolben 41
hin und her. Über dem Kolben befindet sich der Expansionsraum 42, an die sich Erhitzerrohre 43 anschliessen, die mit ihrem anderen Ende in einen Kanal 44 mündent Unterhalb , des Kolbens 41 befindet sich der ICompr es sionsraum 45» an den sich ein Kanal 46 anschliesst» " '
An den Regenerator 39 schliessen sich Erhitzerrohre 47 an, die mit: ihrem anderen Ende in den Kanal 44 münden. An den- Kühler 4o" schliesst sich ein Kanal 48 an.
Bei einem doppelarbeitenden Motor steht der, Expansionsraum eines'· Zylinders- über· einen Erhitzers Regenerator und Kühler mit dem Kompressionsräum eines anderen ■ Zylinders in Verbindungs von -welchem anderen Zylinder der Expansionsrauin wieder über .'einen Erhitzer, Regenerator, und Kühler mit" dem Sompressionsraum eines folgenden- Zylinders in Verbindung steht. ' - ~ . - ·.'...
■ ' Im vorliegenden.- Fall stellt- ;der ExpaasiGnsraum 42 im Zylinder 33 über die Erhitzerrohre 43„ den 'Kanal - 442 die Erhitzerrohre 4?s den Regenerator 39, den Kühler 4O und
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den Kanal 48 mit dem nicht wiedergegebenen Kompressionsraum im Zylinder 3^ in offener Verbindung.
Der Kompressionsraum U^ im Zylinder 33 stellt über den Kanal k6, den nicht dargestellten Kühler und den Regenerator im Raum 36 und nicht wiedergegebene Erhitzerrohre mit dem nicht wiedergegebenen Expansionsraum im Zylinder 32 in Verbindung.
Die zu den vier thermodynamxsehen Kreisläufen gehörenden Erhitzerrohre sind kranzförmig um einen Raum für Verbrennungsgase aufgestellt. Die heissen Verbrennungsgase rühren aus einer einzigen zentralen Brenneranordnung 51 mit einer Verbrennungsluftzufuhr 52 und einer Brennstoffzufuhr 53 her. An den Raum 50 schliesst sich eine Abfuhr 54 für Verbrennungsgase an.
Die Innenwände der Zylinder 31 bis 3k sind
mit einer Schicht aus glaskeramischem Material ausgekleidet, welche Schicht in der Fig. 3 für den Zylinder 33 mit der Bezugsziffer 55 angedeutet ist. Um jeden Zylinder ist ein Kühlmantel 56 mit einem Einlass 57 und einem Auslass 58 für Kühlflüssigkeiten aufgestellt.
Die Innenwände der Räume 35, 36, 37 und 38 (Fig. 2) sind an der Stelle, an der sie das Regeneratorgehäuse bilden, gleichfalls mit einer Schicht aus glaskeramischem Material 59 ausgekleidet. Um jedes der Rcgoneratorgehäuse herum ist ein Kühlmantel 60 mit einem Einlass 61 und einem Auslass 62 für Kühlflüssigkeit vorhanden.
Der Hoissgaskolbenmotor nach Fig. 'i enthält
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zwei Zylinder 70 und 7T· Im Zylinder 70 ist der Verdränger 72 vorhanden, der mit einer wärmeisolierenden Verdränger- * kappe 73 aus glaskeramischein Material versehen ist. Der Verdränger 72 ist über die Verdrängerstange 1Jh mit einer Kurbelwelle 75 verbunden. Im Zylinder 71 befindet sich der Kolben J6, der über die Kolbenstange 77 mit der Kurbelwelle 75 verbunden ist.
Über dem Verdränger 72 befindet sich der
Expansionsraum 78» der über Erhitzerrohre 79 den Regenerator 80 und den Kühler 81 mit dem Konipressionsraum 82 über dem Kolben 76 in Verbindung steht.
Die Erhitzeri-ohre 79 liegen in einem Wärmerohr 83, das eine Wärlnedurchgangswand 84 besitzt und übrigens in bezug auf die Umgebung mit Hilfe eines Mantels 85 wärmeisoliert ist. Die Innenwand des Wärmerohres 83 ist mit einer Kapillarstruktur 86 ausgekleidet, die z.B. aus einer Gazeschicht besteht. Weiter ist im Wärmerohr 83 eine Natriummenge als Wärmetransportmittel vorhanden.
Während des Betriebs wird über die Wärme-
durchgangswand 8-1 dem Natrium im Wärmerohr Wärme zugeführt, wodurch dieses Natrium verdampft. Der Natriumdanipf strömt darauf zu den Erhitzerrolireh. 79 und kondensiert darauf unter Wärmeabgabe. Natriunikondensat wird aufgrund kapillarer Wirkung durch die Kapillarstruktur 86 an die Wärmedurch— gang«wand 84 rückgeführt, um dort1 erneut verdampft zu werden.
Der Teil der Zylinders«70, der den Expansions-
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rauin 78 begrenzt, ist wieder an der Innenseite mit einer Schicht aus wärmeisolierendem glaskeramischem Material ausgekleidet, das mit der Bezugsziffer 87 angedeutet wird J
Auf gleiche Weise ist der obere Teil des
Zylinders 71t welcher Teil das Gehäuse für den Regenerator 80 bildet, an der Innenseite mit einer wärmeisolierenden Schicht aus glaskeramischem Material 88 versehen.
Die mit värmeisolierendem Material ausgekleideten Zylinderteile, in denen hohe Temperaturen und Drücke herrschen, sind durch ein gemeinsames Vai^nerohx·
90 umgeben, dessen Innenwand mit einer Kapillarstruktur
91 ausgekleidet ist. Das Wärmerohr 90 hat eine Wärmedurchgangswand 92 und enthält weiter eine Menge Wasser als Värmetransportmittel, das für die Kühlung der erwähnten Zylinderteile sorgt.
Dazu verdampft das Wasser durch Wärmeaufnahme aus diesen Zylinderteilen und kondensiert der gebildete Wasserdampf an der Wärmedurchgangswand 92 unter Wärmeabgabe durch diese Wand hindurch an die Umgebung. Die aus den Zylindervänden aufgenommene Wärme wird bei der Wärmedurchgangswand 92 auf eine grosse Oberfläche verteilt. Im Wünschfall kann für jeden Zylinderteil ein getrenntes Värmerohr verwendet werden.
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Claims (5)

PHN. 6671. 2361890 6-9-1973. - 15 PATENTANSPRÜCHE .
1.J Heissgaskolbanmotor mit mindestens einem
Zylinder, in dem ein Expansionsraum mit veränderlichem Volumen und während des Betriebs höherer mittlerer· Temperatur vorgesehen is.t, welcher Expansionsraum über einen in ein Gehäuse aufgenommenen Regenerator mit einem Kompressionsraum mit veränderlichem Volumen und während des Betriebs niedrigerer mittlerer Temperatur in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens dex* den Expansionsraum begrenzende Zylinderteil und wenigstens derjenige Teil des Regeneratorgehäuses, der den dem Expansionsraum zugewandten Regeneratorteil mit während des Betriebs höherer Temperatur umgibt, Innenwände besitzen, die mit je mindestens einer Schicht aus wärmeisolierendem Material als Trennwand zwischen dem Zylinderteil und dem Expansionsraum bzw. zwischen dem Regeneratorgehäuseteil und dem Regeneratorteil versehen sind, wobei Kühlorgane für das Aufrechthalten während des Betriebs einer niedrigeren mittleren Temperatur der erwähnten Teile des Zylinders und des Regeneratorgehäuses vorgesehen sind.
2. Heissgaskolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass die wärmeisolierende Schicht aus einem keramischen Material, insbesondere einem glaskeramischen Material besteht. -
3« Heissgaskolbenmotor nach Anspruch 1 oder 2,
dadxirch gekennzeichnet, dass die erwähnten Teile des Zylinders und des Regenoratorgehäuses durch ein Wärmerohr
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als Kühlorgan umgeben sind, In welchem Wärmerohr sieh ein Wärmetransportmittel befindet, das -während des Betriebs einen Verdarapfungskondensationskreislauf mit Verdampfung durch Wärmeaufnahme aus dem Zylinder bzAir. dem Regeneratorgehäuse und mit Kondensation an anderer Stelle auf einer wärmedurclilässigen Wärmerohrwand unter Wärmeabgabe an diese Wand durchläuft.
4. Heissgaskolbenmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erwähnten Teile des Zylinders und des Regeneratorgehäuses mit einem einen oder mehrere für Kühlflüssigkeiten durchströmbare Kanäle ent" haltenden Kühlmantel versehen sind,
5. Heissgaskolbenmotor nach Anspruch h, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder beide Kühlmantel in e±n geschlossenes Leitungssystem aufgenommen sind, in dem die Kühlflüssigkeit umlaufen kann, welches Leitungssystem an anderer Stelle einen Wärmeaustauscher enthält, in dom die Flüssigkeit Wärme- an die Umgebung abgeben kann.
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Leerseite
DE2361890A 1973-01-02 1973-12-13 Heissgaskolbenmotor Ceased DE2361890A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL7300002.A NL158590B (nl) 1973-01-02 1973-01-02 Heetgaszuigermotor.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE2361890A1 true DE2361890A1 (de) 1974-07-04

Family

ID=19817934

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2361890A Ceased DE2361890A1 (de) 1973-01-02 1973-12-13 Heissgaskolbenmotor

Country Status (8)

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US (1) US3861146A (de)
JP (1) JPS5755897B2 (de)
CA (1) CA984621A (de)
DE (1) DE2361890A1 (de)
FR (1) FR2212495B1 (de)
GB (1) GB1454298A (de)
NL (1) NL158590B (de)
SE (1) SE402325B (de)

Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4055953A (en) * 1973-10-31 1977-11-01 U.S. Philips Corporation Hot-gas reciprocating engine
DE2360865A1 (de) * 1973-12-06 1975-06-19 Juergen Schukey Aktionsmaschine
US3965976A (en) * 1974-05-03 1976-06-29 Ford Motor Company Heater tube arrangements
JPS51136052A (en) * 1975-05-19 1976-11-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd Heat pipe type thermal organ
US4050250A (en) * 1975-10-30 1977-09-27 Eaton Corporation Heat transfer element
NL7608690A (nl) * 1976-08-05 1978-02-07 Philips Nv Werkwijze voor het monteren van een keramische mantel in een metalen huis.
NL7705363A (nl) * 1977-05-16 1978-11-20 Philips Nv Heetgasmotor.
SE7714755L (sv) * 1977-12-27 1979-06-28 Saab Scania Ab Anordning vid gasexpandrar
US4539818A (en) * 1980-08-25 1985-09-10 Helix Technology Corporation Refrigerator with a clearance seal compressor
US4417443A (en) * 1981-08-13 1983-11-29 Kommanditbolaget United Stirling (Sweden) A.B. & Co. Multi-cylinder, double-acting hot gas engine
JPS58202350A (ja) * 1982-05-20 1983-11-25 Sanyo Electric Co Ltd スタ−リング機関
US4478042A (en) * 1982-10-29 1984-10-23 United Stirling Ab Cylinder liner-regenerator unit for a hot gas engine
SE8207507D0 (sv) * 1982-12-30 1982-12-30 Bulten Kanthal Ab Flamskold
US4602614A (en) * 1983-11-30 1986-07-29 United Stirling, Inc. Hybrid solar/combustion powered receiver
JPS60175754A (ja) * 1984-02-08 1985-09-09 ユナイテツド スタ−リング ア−ベ− 蓄熱器ユニツト
US4698970A (en) * 1985-04-25 1987-10-13 Sanden Corporation Stirling cycle type engine
US4722188A (en) * 1985-10-22 1988-02-02 Otters John L Refractory insulation of hot end in stirling type thermal machines
US4708639A (en) * 1985-11-14 1987-11-24 Aisin Seiki Kabushiki Kaisha Combustor for external combustion engine having rotary-type regenerator heat exchanger
BE1011918A3 (fr) * 1998-05-15 2000-03-07 Belge De Construction Et D Eng Procede de transformation de chaleur et installation pour sa realisation.
US20020084065A1 (en) * 2001-01-04 2002-07-04 Tamin Enterprises Fluid heat exchanger
JP2007527478A (ja) * 2003-07-01 2007-09-27 タイアックス エルエルシー 外燃エンジンに使われる復熱装置及び燃焼器、並びにこれらを用いた動力発生システム
JP3788453B2 (ja) * 2003-10-01 2006-06-21 トヨタ自動車株式会社 排熱回収装置
JP3783705B2 (ja) 2003-10-01 2006-06-07 トヨタ自動車株式会社 スターリングエンジン及びそれを用いたハイブリッドシステム
GB2416319A (en) * 2004-07-20 2006-01-25 Sustainable Engine Systems Ltd Tube formation using laser remelting
US7076941B1 (en) * 2005-08-05 2006-07-18 Renewable Thermodynamics Llc Externally heated engine
US8312717B2 (en) * 2005-08-05 2012-11-20 Renewable Thermodynamics, Llc Externally heated engine
JP4831746B2 (ja) * 2006-07-05 2011-12-07 株式会社eスター スターリングエンジン
JP4858424B2 (ja) * 2007-11-29 2012-01-18 トヨタ自動車株式会社 ピストン機関及びスターリングエンジン
US8590301B2 (en) * 2010-12-14 2013-11-26 Sunpower, Inc. Free-piston stirling machine for extreme temperatures
US9140208B1 (en) * 2011-12-20 2015-09-22 David Shoffler Heat engine
NL2024827B1 (en) * 2020-02-04 2021-09-13 Jacobus Maria Schilder Johannes Energy transfer apparatus and associated methods
CA3166304A1 (en) * 2020-02-04 2021-08-12 Johannes Jacobus Maria Schilder Energy transfer apparatus and associated methods
NL2024829B1 (en) * 2020-02-04 2021-09-13 Jacobus Maria Schilder Johannes Energy transfer apparatus and associated methods
NL2024832B1 (en) * 2020-02-04 2021-09-13 Jacobus Maria Schilder Johannes Energy transfer apparatus and associated methods

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL6601609A (de) * 1966-02-09 1967-08-10

Also Published As

Publication number Publication date
JPS4997139A (de) 1974-09-13
FR2212495B1 (de) 1980-07-18
US3861146A (en) 1975-01-21
CA984621A (en) 1976-03-02
JPS5755897B2 (de) 1982-11-26
SE402325B (sv) 1978-06-26
GB1454298A (en) 1976-11-03
NL7300002A (de) 1974-07-04
NL158590B (nl) 1978-11-15
FR2212495A1 (de) 1974-07-26

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