DE2539878C2 - Thermodynamische Maschine mit geschlossenem Kreislauf - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine mit geschlossenem Kreislauf arbeitende thermodynamische Maschine mit einer ersten Kammer und einer zweiten Kammer mit entgegengesetzt zueinander veränderlichen Volumina, mit einer Hochdruck-Verbindungsleitung von der ersten Kammer zu der zweiten Kammer, mit einer Niederdruck-Verbindungsleitung von der zweiten Kammer zu der ersten Kammer mit zwei jeweils im Bereich der Hochdruck- und der Niederdruck-Verbindungsleitung angeordneten Wärmetauschern für das in diesen Verbindungsleitungen zirkulierende Fluid, mit einer ersten Absperreinrichtung zur Trennung des in der Hochdruck-Verbindungsleitung befindlichen Fluids von jeweils einer Kammer und mit einer zweiten Absperreinrichtung zur Trennung des in der Niederdruck-Verbindungsleitung befindlichen Fluids von jeweils einer Kammer, wobei die beiden Absperreinrichtungen diese Trennungen während bestimmter Zeitintervalle im

Verlauf eines jeden Arbeitszyklus durchführen.

Eine solche thermodynamische Maschine ist aus der US-PS 11 69 308 bekannt Bei dieser thermodynamischen Maschine stehen die Verbindungsleitungen über einen Wärmetauscher e bzw. e¹ miteinander in Verbindung. Die erste Kammer a bleibt während des gesamten Hubs ihres Kolbens mit dem Generator c in Verbindung. Der Wirkungsgrad dieser thermodynamijchen Maschine ist nicht für alle Anwendungsfälle ausreichend und läßt sich nicht ohne weiteres ändern bzw. regeln.

Bei der aus der CH-PS 48 145 bekannten Heißluftmaschinenanlage mit geschlossenem Kreislauf sind Verbindungsleitungen thermisch über einen Wärmetauscher miteinander gekoppelt. Das jeweils in den Verbindungsleitungen vorhandene Fluid steht über während bestimmter Zeitintervalle im Verlauf eines jeden Arbeitszyklus abwechselnd geöffnete Ventilsätze mit den Kammern in Verbindung. Dabei können die Ventile von der Kurbelwelle gesteuert sein oder auch selbsttätig öffnen und schließen.

Aus der AT-PS 32 881 ist eine weitere geschlossene Heißluftmaschine bekannt, die jedoch in bezug auf die Verbindung zwischen den Kammern und die Funktions-

weise wesentlich anders aufgebaut ist, da sie darauf abgestellt ist, die Drücke der heißen und kalten Luft trotz ihrer Temperaturschwankungen konstant zu halten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine thermodynamische Maschine der oben genannten Gattung zu schaffen, die einen besseren und steuerbaren Wirkungsgrad hat

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Hoch- und die Niederdnick-Verbindungsleitung thermisch voneinander getrennt sind und daß die Verbindung von der Hochdruck-Verbindungsleitung zu der ersten Kammer mittels der ersten Absperreinrichtung nur während eines Teils des Zeitintervalls, in dem sich das Volumen der ersten Kammer vergrößert, offengehalten ist

Aufgrund dieses zweiten Merkmals der erfindurigsgemäßen thennodynamischen Maschine wird nach dem Schließen der Verbindung der Hochdruck-Leitung: zur ersten Kammer das Gas in der ersten geschlossenen Kammer mit entsprechender Arbeitserzeugung adiabatisch entspannt, was eine Verbesserung der Leistung der Maschine bzw. ihres Wirkungsgrades bewirkt

Der Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen thermodynamischen Maschine kann in Verbindung mir der bei jedem Arbeitszyklus abgegebene Leistung in einem bestimmten Bereich gesteuert werden, indem die Verbindung von der Hochdruck-Verbindungsleitung zu der ersten Kammer mittels der ersten Absperreinrichtung während eines größeren oder kleineren Zeil Intervalls, in dem sich das Volumen der ersten Kammer vergrößert, offengehalten ist

Das Volumen der Verbindungsleitungen, in deren Bereich die Wärmetauscher angeordnet sind, wirkt bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorteilhafterweise nicht auf das Verhältnis des maximalen Drucks zum minimalen Druck im Verlauf eines Arbeitszyklus ein. Dieses Volumen muß daher nicht stark reduziert werden, und die Herstellung der Wärmetauscher ist hierdurch vereinfacht

Die erfindungsgemäße thermodynamische Maschine kann sowohl als Wärmepumpe als auch als Kältemaschine ausgeführt sein. Insbesondere ist sie auf Motoren oder Kraftmaschinen mit äußerer Verbrennung anwendbar.

Ein erfindungsgemäßer Motor kann mit einem beliebigen Gas betrieben werden. Der Einsatz von Luft ist problemlos. Bei der Verwendung von Wasserstoff wirken sich seine gute Wärmekapazität und seine geringe Viskosität günstig aus. Auch andere Gast:, z. B. Stickstoff, können als Fluid verwendet werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Unteransprüche gekennzeichnet

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen thermodyna'mischeti Maschine,

Pig.2 ein Diagramm der Drücke und Volumina des Fluids im Verlauf des vom ihm durchlaufenen Kreisprozesses,

Fig.3 einen Schnitt eines ersten Ausführunjjsbei- ω spiels der erfindungsgemäßen Maschine nach der Schnittlinie abcd der F i g. 4,

F i g. 4 eine Draufsicht des Ausführungsbeispiels von F i g. 3,

F i g. 5 einen seitlichen Schnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Maschine und

F i g. 6 eine Draufsicht des Ausführungsbeispiels von F i e. 5.

In Fig, 1 ist eine erfindungsgemäße thermodynamische Maschine mit geschlossenem Kreislauf schematiscb gezeigt, die zwei zylindrische, gleichgroße Kammern A und B mit zyklisch veränderlichen Volumina umfaßt Die Volumenänderung wird durch die Verschiebung der Kolben t und 2 in den Kammern hervorgerufen. Die Kolben 1 und 2 sind gelenkig unter Zwischenschaltung von Pleuelstangen 3 und 4 auf den Kurbelzapfen einer gemeinsamen Kurbelwelle 5 befestigt, welche die Übertragungswelle darstellt an welcher die mechanische Energie abgenommen oder zugeführt wird, je nachdem, ob die Maschine als Motor oder als Wärmepumpe arbeitet Die Kurbelzapfen sind auf der Kurbelwelle derart angeordnet daß die Kolben 1 und 2 sich in entgegengesetzter Phase verschieben.

Verbindungsleitungen 6 und 7 sind zwischen der ersten Kammer A und der zweiten Kammer B vorgesehen. Die Hochdruck-Verbindüngsleitung 6 enthält einen Wärmetauscher Ec. der mit einer nicht gezeigten warmen Quelle so verbunden ist daß die Erwärmung des durch den Wärmeta^icher Ec strömenden oder in ihm stehenden Fluids bzw. Gipses ermöglicht wird.

Analog enthält die Niederdruck-Verbindungsleitung 7 einen zweiten Wärmetauscher Ef, der mit einer nicht gezeigtsn kalten Quelle verbunden ist

Die Hochdruck-Verbindungsleitung 6 kann an ihrem, in die Kammer A mündenden Ende durch ein Steuerventil 8 geschlossen werden. Die Niederdruck-Verbindungsleitung 7 kann an ihrem in die Kammer A mündenden Ende durch ein zweites Steuerventil 9 geschlossen werden. Am anderen Ende sind die Verbindungsleitungen 6 und 7 mit nur in einer Richtung wirkenden Klappen 10 bzw. 11 versehen. Die Klappe 10 erlaubt das Eintreten des Gases in die Hochdruck-Verbindungsleitung 6 nur, wenn der Druck des Gases in der Hochdruck-Verbindungsleitung 6 unterhalb des Drukkes des Gases in der Kammer B liegt Das Gas fließt dann von der Kammer B zur Kammer A. Die Klappe 11 ist hierzu entgegengesetzt angeordnet d. h. sie erlaubt nur das Fließen des Gases von der Kammer Λ zur Kammer B, und zwar nur, wenn der Druck des Gases in der Niederdruck-Verbindungsleitung 7 den Druck in der Kammer B übersteigt

Das Schließen und das Offnen der Steuerventile 8 und 9 wird unter Mitwirkung von Gestängen 13 über Nocken 12 gesteuert, welche auf der Abtriebswelle (oder auf einer anderen durch die Kurbelwelle angetriebenen Welle) angeordnet sind.

Die Nocken 12 sind so angeordnet, daß das Steuerventil 8 während des gesamten Zeitraums offen ist, in dem sich der Kolben 1 von seinem oberen Totpunkt bis zu einer Zwischenhöhe, die durch die gestrvhelte Linie β in der Fig.! dargestellt ist, abwärts bewegt. Das Steuerventil 8 ist während des gesamten Restes des Arbeitszyklus geschlossen.

Durch die Anordnung der Nocken 12 ist das Steuerventil 9 praktisch während der gesamten Dauer der Abwärtsbewegung des Kolbens 1 von seinem unteren Totpunkt /u seinem oberen Totpunkt offen.

Bei der mit dem Wärmetauscher Ef verbundenen, kalten Quelle handelt es sich vorzugsweise um atmosphärische Luft oder um einen Wärmetauscher mit einer zirkulierenden Kühlflüssigkeit. Dies kann bei einem Fahrzeugmotor beispielsweise ein durch Außenluft gekühlter Wasserkühler sein.

Zwischen dem Wärmetauscher £7und der Klappe 11 ist eine Leitung 14 voreesehen. weiche von der

Niederdruck-Verbindungsleitung 7 abzweigt und diese mit einem gesteuerten Druckregler 15 verbindet, der in einem Behälter 16 enthaltenes Druckgas aufnimmt und einen vorgegebenen Gasdruck in der Leitung 14 aufrechterhält Dieser Druck kann geregelt werden, und ein Steuerhebel 17 ist symbolisch am Druckregler IS dargestellt. Eine Klappe 19 zur Verbindung mit der Außenluft und ein Hahn 18 sind vorgesehen, wenn es sich bei dem in der Maschine verwendeten Gas um Luft handelt, so daß sichergestellt ist, daß der Luftdruck in der Leitung 14 wenigstens im wesentlichen gleich dem atmosphärischen Druck zum Zeitpunkt des Startens der Maschine ist.

Im folgenden wird die Arbeitsweise der beispielsweise als Motor ausgeführten thermodynamischen Maschine der F i g. 1 beschrieben, bei der die Wärmeenergie dem Gas durch die warme Quelle angeliefert und die mechanische Energie an der Kurbelwelle 5 abgenommen wird. F i g. 2 zeigt für den thermodynamischen Kreisprozeß den Druck ρ und das spezifische Volumen v, welche für das Gas im Verlauf der verschiedenen Phasen einer Umdrehung der Kurbelwelle bzw. eines Arbeitszyklus bestimmend sind.

Als Startpunkt wird der obere Totpunkt des Kolbens 1, der dem unteren Totpunkt des Kolbens 2 und dem Punkt Min Fig. 2 entspricht, gewählt. Die Nocken 12 bewirken das Öffnen des Steuerventils 8 und das Schließen des Steuerventils 9. Gas unter erhöhtem Druck und mit hoher Temperatur, das in der durch den Wärmetauscher Ec hindurch verlaufenden Hochdruck-Verbindungsleitung 6 enthalten ist, wird in die Kammer A eingelassen und treibt den Kolben 1 nach unten. Hierdurch findet eine Entspannung des Gases statt, die nicht adiabatisch ist, da das Gis in dem Maße, wie es durch den Wärmetauscher hindurchtritt. Wärme aufnimmt, und die nicht isotherm ist, da der Teil des in die Kammer A gelangenden Gases nicht mehr der Wärmezufuhr von der warmen Quelle unterliegt.

Diese zwischen einer isothermen Entspannung und einer adiabatischen Entspannung liegende Entspannung ist in der F i g. 2 durch den Kurvenabschnitt MN dargestellt, der dem Hub des Kolbens 1 von seinem an TrttrtlinUt Ki

cnt-intit öl·» flor rlor

F i g. 2 dargestellt.

Wenn das Gas vollständig in die Kammer B umgepumpt worden ist, wird das Steuerventil 9 wieder geschlossen. Das in der Niederdruck-Verbindungsleitung 7 enthaltene Gas bleibt daher (durch das Steuerventil 9 und die Klappe U) während der gesamten folgenden halben Umdrehung der Kurbelwelle isoliert. Der Kolben 2 bewegt sich in der Kammer B wieder von seinem unteren Totpunkt aufwärts, wobei

ίο das Gas zunächst adiabatisch komprimiert wird, da die Klappe 10 geschlossen bleibt, solange der Druck in der Kammer B den Druck in der Hochdruck-Verbindungsleitung 6 nicht übersteigt Diese Kompressionsphase findet gleichzeitig mit der Entspannungsphase MN statt,

ι ■', während welcher das Steuerventil 8 geöffnet ist und das wieder erwärmte Gas dem Kolben I in die Kammer A bis zur Linie a zurücktreibt. Die Höhe des Kolbens 2, bei der sich die Klappe 10 öffnet, wird durch die gestrichelte Linie b angegeben. Sie wird durch den Druck bestimmt, der in der Hochdruck-Verbindungsleitung 6 herrscht, wenn das Steuerventil 8 geschlossen wird. Da das Gas in der Kammer B eine deutlich geringere Temperatur als in der Kammer A besitzt, ist die Höhe der gestrichelten Linie b größer als die der Linie a.

2ί Die Phase, während der sich der Kolben 2 vom unteren Totpunkt bis zur Linie b aufwärts bewegt, ist in der Fig. 2 durch den Kurvenabschnitt QR dargestellt. Der Druck bei R (öffnung der Klappe 10) liegt etwas oberhalo des Druckes bei ^(Schließen des Steuerventils

Die vom Kreislauf abgegebene Leistung bzw. der Wirkungsgrad der Maschine ändert sich in Abhängigkeit von der Lage der Linie a (und der hiervon direkt abhängenden Lage der Linie b). Daher kann die

J? Leistung des Motors in einem bestimmten Bereich geregelt werden, indem das Steuerventil 8 zu einem früheren oder späteren Zeitpunkt nach dem Beginn der Abwärtsbewegung des Kolbens 1 geöffnet wird.

Der Kolben 2 bewegt sich von der Linie b zu seinem

in oberen """otpunkt hin weiter aufwärts, wobei die Klappe 10 geöffnet und das Steuerventil 8 geschlossen sind, so daß da Gas in der Hochdruck-Verbindungsleitung 6

Steuerventil geschlossen ist.

Der Kolben 1 bewegt sich anschließend weiter bis zu seinem unteren Totpunkt nach unten, wobei die Steuerventile 8 und 9 geschlossen bleiben. Das in der Kammer A enthaltene Gas entspannt sich daher praktisch adiabatisch. Diese adiabatische Entspannung ist durch den Kurvenabschnitt NP der F i g. 2 dargestellt.

Der Kolben 1 beginnt von seinem unteren Totpunkt nach oben zu steigen, wobei sich das Steuerventil 9 öffnet und das Steuerventil 8 geschlossen bleibt, so daß das in der Kammer A enthaltene Gas in die Niederdruck-Verbindungsleitung 7 zurückgedrängt wird, wo es durch den Wärmetauscher Ef gekühlt wird. Sobald der Druck in der Kammer A den Druck in der Kammer B übersteigt d. h. sehr bald nach dem Beginn der Aufwärtsbewegung des Kolbens 1. öffnet sich die in einer Richtung wirkende Klappe 11, und das Gas wird bei praktisch konstantem Volumen von der Kammer A in die Kammer B umgepumpt da der Kolben 2 sich in dem Maße nach unten bewegt wie sich der Kolben 1 aufwärts bewegt Da sich das Gas in dem Wärmetauscher Ef abkühlt nimmt sein Druck ab. Diese Phase des Kreislaufes, weiche eine halbe Umdrehung der Kurbelwelle 5 andauert ist durch den Kurvenabschnitt PQ der

Diese Kompression erfolgt nicht adiabatisch, da ein

■ti Teil des Gases gleichzeitig erwärmt wird. Die Kompression wird durch den Kurvenabscl litt RS der Fig. 2 dargestellt.

Die letzte Phase des Arbeitszyklus, die eine halbe Umdrehung andauert und mit der Phase PQ der

in isochoren Entspannung gleichzeitig abläuft, ist eine isochore Kompressionsphase SM, während der das Steuerventil 8 und auch die Klappe 10 geschlossen sind. In der Hochdruck-Verbindungsleitung 6 wird daher durch das Steuerventil 8 und die Klappe 10 während einer vollständigen halben Umdrehung der Kurbelwelle (vom unteren bis zum oberen Totpunkt des Kolbens 1) ein konstantes Gasvolumen isoliert Das Gas wird im Wärmetauscher Ec wieder erwärmt und sein Druck nimmt infolgedessen zu.

bo Die selektive Herstellung einer Verbindung des in den Verbindungsleitungen 6 und 7 enthaltenen Gases mit der einen oder der anderen Kammer während vorbestimmter Zeitintervalle des thermodynamischen Kreisprozesses und die vollständige Abschließung der

>-=, Verbindungsleitungen 6 und 7 während anderer Zeitintervalle erfolgt über die Absperreinrichtung 8,10 (Hochdruck- Verbindungsleitung6) bzw. die Absperreinrichtung 9, 11 (Niederdruck-Verbindungsleitung T).

wobei die Steuerventile 8,9 über die Nocken 12 zyklisch gesteuert werden. Statt der nur in einer Richtung wirkenden Klappen 10, 11 können auch Ventile verwendet werden, oie durch eine andere Gestängeeinrichtung und Nocken auf der Abtriebswelle gesteuert werden.

Die bei jedem Arbeitszyklus geleistete Arbeit und damit di;> Leistung für eine vorgegebene Drehzahl kann variiert werden, indem die Masse des in dem Motor zirkulierenden Gases variiert wird. Hierzu muß der Druck des Gases zu einem vorgegebenen Zeitpunkt bei der Zirkulation variiert bzw. geregelt werden.

Hierfür ist der Druckregler 15 vorgesehen, der für einen geregelten Druck in der Leitung 14 sorgt. Es ist besonders vorteilhaft, auf die Gasmasse einzuwirken, wenn das Gas den niedrigsten Druck und die niedrigste Temperatur besitzt, d. h. wenn es in die Kammer B gelangt.

Wenn e? «ich hfi Hem flas um I.lift handelt, wird der Behälter 16 durch einen vom Motor angetriebenen Hilfskompressor in der Art gefüllt, die üblicherweise bei Nutzfahrzeugen für Bremsen und andere Servoeinrichtungen verwendet wird. Soll der Motor gestartet werden, wenn im Behälter 16 kein Druck vorhanden ist, ermöglicht es der Hahn 18, die Leitung 14 über eine Klappe 19 mit Luft zu versorgen. So kann der Motor anfangs bei atmosphärischem Druck (Druck beim Punkt Q) arbeiten.

Soll die thermodynamische Maschine als Kältemaschine arbeiten, brauchen lediglich die Stellung der Wärme'auscher umgekehrt und die Öffnungszeiten der Ventile 8 und 9 abgeändert werden.

Die beschriebene Maschine und ihr Kreislauf können modifiziert werden, indem z. B. die Linien a und b versetzt werden, bei denen sich die Absperreinrichtung zur Trennung der Hochdruck-Verbindungsleitung 6 schließt oder öffnet, d. h. indem die Zeitpunkte der öffnung und des Schließens dieser Absperreinrichtung bezüglich des Zeitpunktes, in denen die Totpunkte der Kolbenbewegung erreicht werden, etwas verändert werden. Auch können die Kolben mit einer von 180° verschiedenen Phasenverschiebung arbeiten.

ist eine relativ geringe Leistung uci Max-Mnc

zulässig, kann diese weiter vereinfacht werden, indem der Minimaldruck (Punkt Q im Kreisprozeß) auf atmosphärischem Druck gehalten wird. In diesem Fall können der Wärmetauscher Ef und die zugeordnete kalte Quelle entfallen und die Hochdruck-Verbindungsleitung 6 geöffnet werden, um eine Verbindung mit der Außenluft herzustellen. Der Kreislauf ist offen, und die durch die Kammer B angesaugte Luft wird durch die Kammer A ausgestoßen.

Im folgenden werden mit Bezug auf die Fi g. 3 bis 6 der Zeichnung zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Maschine beschrieben.

Das erste Ausführungsbeispiel ist in den F i g. 3 und 4 dargestellt Bei ihm sind Kammern bzw. Zylinder A und B mit einfachwirkenden Kolben eingesetzt Die Zylindervolumina verändern sich hier um 180° phasenverschoben. Bei diesem Ausführungsbeispiel können Motorblöcke von herkömmlichen Innenverbrennungsmotoren verwendet werden. Zum Beispiel zeigt die F i g. 4 einen Motorblock 22 mit 4 Zylindern, bei dem zwei Einheiten der Zylinderpaare A-B angeordnet werden können. Es ist jedoch nur eine Einheit dargestellt

Der Wärmetauscher Ec liefert Gas in den Zylinder A durch das Ventil 24, welches nach der Außenseite des Zylinders gerichtet ist, da der Druck im Wärmetauscher Ec meistens höher als im Zylinder A ist. Das Ventil 25 hingegen muß zum Innenraum des Zylinders A gerichtet sein. Der Zylinder B kann mit den Wärmetauschern Ec und Ef über Klappen oder auch über Steuerventile, die wie jene des Zylinders A angeordnet sind, verbunden sein.

Die Temperatur des in den Zylinder A eingelassenen Gases muß begrenzt sein, oder es müssen lokale

to Kühlmittel vorgesehen sein, wenn die Temperatur des ersten Kolbenrings bzw. Segments des Kolbens A auf mit seiner ausreichenden Schmierung verträgliche

Werte begrenzt sein soll. Beim zweiten Ausführungsbeispiel der erfindungsge-

mäßen Maschine, das in Fig. 5 und 6 beschrieben ist, wird statt 2 Zylinder ein einziger Zylinder 28 mit einem doppeltwirkenden Kolben 29 verwendet, da die Zylinder mit variablen Volumina bevorzugt in gegenläufiger Phase arbeiten. Es können außer Zylinderkolben auch andere Einrichtungen zum Einkapseln von Gasen verwendet werden. Mit 27 und 26 sind die Kammern A. ßmit ihren sich um 180° phasenverschoben ändernden Volumina bezeichnet.

Die vier Ventile des Motors werden von einer

einzigen Nockenwelle 30 gesteuert, die sich mit der Drehzahl der Motorwelle dreht.

Die Kolbenstange 31 tritt durch das untere Bodenstück, den Zylinderkopf 32, durch eine bekannte Stopfbüchse durch und ist gelenkig an der Pleuelstange

}o mittels eines Führungsgleitstückes befestigt, das im Inneren des Zylinderkopfes 32 angeordnet ist.

Dieses Ausführungsbeispiel ist in mehrfacher Hinsicht vorteilhaft:

Der Motor ist kompakt; es ist ein einziger Zylinder und ein einziger Kurbelzapfen der Kurbelwelle für jedes Kammerpaar mit variablen Volumina erforderlich.

Der Umfang, längs dessen Gas nach außen entweichen kann, ist nicht der Kolbenumfang wie beim ersten Ausführungsbeispiel, sondern der Umfang der Kolbenstange 31 bei der Stopfbüchse.

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Ie nur m t der Differenz der auf den beiden Flächen des Kolbens 29 angreifenden Druckkräfte ab, während beim ersten Ausführungsbeispiel jeder Kolben die gesamten auf ihn ausgeübten Druckkräfte überträgt. Daher kann die Pleuelantriebseinrichtung leichter ausgeführt werden.
Auf der Höhe des ersten Kolbenrings 33 kann sich eine mittlere Temperatur einstellen, die mit seiner richtigen Schmierung verträglich ist, selbst wenn das von dem Volumen 27 aus dem Wärmetauscher Cc aufgenommene Gas sehr heiß ist Auf der Höhe der Ringnut des oberen Kolbenrings muß stets eine zulässige Temperatur vorliegen. Hier befindet sich die untere Fläche des Kolbens 29 immer in Kontakt mit dem kalten Gas des Volumens 26. Man kann daher immer die Form des Kolbens im Schnitt so auslegen, daß sich eine zulässige mittlere Temperatur in der Nähe des Kolbenrings 33 durch Wärmeleitung einstellt Soll die Wärmeleitung im Kolben 29 keinen Wärmefluß bzw. -verlust vom wärmen Gas zum kalten Gas hin bewirken, der für den Wirkungsgrad nachteilig ist, reicht es aus, den Kolben 29 mit einer Schicht aus isolierendem Material, z. B. einer Schicht 34 zu ummanteln.
Die Wände des Zylinders 28 werden abwechselnd

dem warmen und dem kalten Gas ausgesetzt, wodurch ebenfalls die Einstellung einer zulässigen mittleren Temperatur für eine gute Schmierung im Innenraum des Zylinders möglich wird und außerdem die Wärmeverluste über die Wände herabgesetzt werden.

Die Anordnung der in den F i g 5 und 6 dargestellten Ventile ist iiicht die einzig mögliche für eine Anordnung

10

mit doppeltwirkendem Kolben. Beispielsweise kann man Ventile mit Seitensteuerung ohne Schwenkhebel verwenden.

In einem solchen Fall sind die Ventile für die Verbindung der warmen Quelle mit dem Wärmetauscher ebenfalls zur Außenseite der Zylinder hin gerichtet, während die Ventile für die Verbindung der kalten Quelle mit dem Wärmetauscher zum Innenraum gerichtet sind.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche;

1. Mit geschlossenem Kreislauf arbeitende thermodynamische Maschine mit einer ersten Kammer und einer zweiten Kammer mit entgegengesetzt zueinander veränderlichen Volumina, mit einer Hochdruck-Verbindungsleitung von der ersten Kammer zu der zweiten Kammer, mit einer Niederdruck-Verbindungsleitung von der zweiten Kammer zu der ersten Kammer mit zwei jeweils im Bereich der Hochdruck- und der Niederdruck-Verbindungsleitung angeordneten Wärmetauschern für das in diesen Verbindungsleitungen zirkulierende Fluid, mit einer ersten Absperreinrichtung zur Trennung des in der Hochdruck-Verbindungsleitung befindlichen Fluids von jeweils einer Kammer, und mit einer zweiten Absperreinrichtung zur Trennung des in der Niederdruck-Verbindungsleitung befindlichen Fluid«: von jeweils einer Kammer, wobei die beiden Ahsperreinrichtungen diese Trennungen während bestimmter Zeitintervalle im Verlauf eines jeden Arbeitszyklus durchführen, dadurch gekennzeichnet, daß die Hoch- und die Niederdruck-Verbindungsleitung (6,7) thermisch voneinander getrennt sind und daß die Verbindung von der Hochdruck-Verbindungsleitung (6) zu der ersten Kammer (A) mittels der ersten Absperreinrichtung (8,10) nur während eines Teils des Zeitintervalls, in dem sich das Volumen der ersten Kammer (A) vergrößert, offengehalten ist

2. Thermodynamische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichr.et, da? die erste Absperreinrichtung ein erstes, an /Hnern Ende der Hochdruck-Verbindungsleitung (6) angec-Jnetes Steuerventil

(8) und eine Einrichtung zur zyklischen Steuerung des ersten Steuerventils enthält

3. Thermodynamische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Absperreinrichtung ein zweites, an einem Ende der Niederdruck-Verbindungsleitung (7) angeordnetes Steuerventil (9) enthält

4. Thermodynamische Maschine nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur zyklischen Steuerung des zweiten Steuerventils (9), die das zweite Steuerventil mindestens während eines Teils des Zeitintervalls, in dem sich das Volumen der ersten Kammer ^verringert, offenhält

5. Thermodynamische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Absperreinrichtung außer dem Steuerventil (8) ein zweites Absperrorgan (10) am anderen Ende der Hochdruck·Verbindungsleitung (6) umfaßt, das aus einer Rückschlagklappe besteht.

6. Thermodynamische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Absperreinrichtung außer dem Steuerventil

(9) ein zweites Absperrorgan (11) am anderen Ende der Niederdruck-Verbindungsleitung (7) umfaßt, das aus einer Rückschlagklappe besteht.

7. Thermodynamische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Absperreinrichtung außer dem Steuerventil (8) ein zweites Absperrorgan (10) am anderen Ende der Hochdruckverbindungsleitung (6) umfaßt, das aus einem Steuerventil besteht.

8. Thermodynamische Maschine nach einem der

Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Absperreinrichtung außer dem Steuerventil (9) ein zweites Absperrorgan (ti) am anderen Ende der Niederdruck-Verbindungsleitung (7) umfaßt, das aus einem Steuerventil besteht

9. Thermodynamische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (A, B) jeweils durch die Wände eines Zylinders und einen in diesem befindlichen Kolben (1 bzw. 2) gebildet sind.

10. Thermodynamische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß beide Kammern (A, iy durch einen einzigen Zylinder (28) gebildet sind, in dem sich ein die beiden Kammern voneinander trennender, doppeltwirkender Kolben (29) befindet

11. Thermodynamische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Behälter (16) für unter Druck stehendes Fluid unter Zwischenschaltung eines gesteuerten Druckreglers (15) mit der Niederdruck-Verbindungsleitung (7) verbunden: ist