DE2640588A1 - Heissgaskolbenmaschine mit zwei oder mehr arbeitsraeumen mit einer regelvorrichtung fuer die arbeitsmediumzufuhr an diese arbeitsraeume - Google Patents

Description

Heissgaskolbenmaschine mit zwei oder mehr Arbeitsräumen . rait einer Regelvorrichtung für die Arbeitsmediumzufuhr an diese Arbeitsräume \

Die Erfindung betrifft eine Heissgaskolbenmaschine mit zwei oder mehr Arbeitsräumen, deren Volumina zueinander mit Phasenunterschied durch nd/fc einer Kurbelwelle gekuppelte kolbenförmige Körper variabel sind und in denen je ein Arbeitsmedium im Betrieb einen thermodynamischen Kreislauf durchläuft, wobei jeder Arbeitsraum über eine zugehörige Zuleitung, in die ein sich in Richtung auf den betreffenden Arbeitsraum öffnendes Rückschlagventil aufgenommen ist, mit einer Regelvorrichtung

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verbunden ist, die bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle nacheinander jede der Zuleitungen gesondert mit einer Quelle von Arbeitsmedium unter Druck verbindet, welche Regelvorrichtung mindestens ein Regelelement besitzt, das in einem mit mindestens einem mit der Quelle verbundenen Einlass und mit mindestens einem mit einer Zuleitung verbundenen Auslass versehenen Gehäuse in Richtung auf die Längsachse des Regelelements unter dem Einfluss zueinander in entgegengesetztem Sinne auf das Regelelement wirkender Mediumdrücke verschiebbar ist.

Eine Heissgaskolbenmaschine der angedeuteten Art ist in der Dt-OS 25 24 455 der Anmelderin beschrieben.

Unter Heissgaskolbenmaschinen seien im Rahmen dieser Anmeldung Ileissgaskolbenmoto^ren, Gaskältemaschinen und Wärmepumpen verstanden. In jedem Arbeitsraum dieser Maschinen wird das Arbeitsmedium abwechselnd komprimiert, wenn es sich im wesentlichen in einem Teilraum, dem Kompressionsraum, befindet, danach über einen Regenerator nach einem Teilraum, dem Bxpansionsrauin, befördert, wonach, wenn sich das Arbeitsmedium im wesentlichen im Expansionsraum befindet, das Medium expandiert und schliesslich über den Regenerator nach dem Kompressionsraum zurückgeführt wird, womit sich der Zyklus vollendet. Der Kompressionsraum und der Expansionsraum besitzen dabei im Betrieb verschiedene mittlere Temperaturen.

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Die kolbenförmigen Körper, die die Volumina der verschiedenen Arbeitsräume variieren, sind unter voneinander abweichenden Kurbelwinkeln mit der Kurbelwelle gekuppelt.

Infolgedessen besteht zwischen den verschiedenen Arbeitsräumen ein Phasenunterschied hinsichtlich der in jedem Arbeitsraum auftretenden Volumen- bzw,, Druckschwaiikung,

Eine Vergrösserung der Arbeitsmediummenge in den verschiedenen Arbeit sr äurnen der Maschine ermöglicht die Steigerung der Mascliinenleistung»

Bei der in der Dt-OS 25 2k k5$ beschriebenen Heissgaskolbeiiniaschine besteht die Regelvorrichtung aus einem in bezug auf ein umgebendes Gehäuse drehbaren, mit einer Maschinenwelle gekuppelten Rektor, der ebenfalls in axialer Richtung unter dem Einfluss einerseits eines Druckes entsprechend einem in einem Arbeitsraum periodisch auftretenden momentanen Kreislaufdruck (beispielsweise der Mindest-, Mittel- oder Höchstlcreislaufdruck) und zum anderen dem Quellondruck hin- und herbewegbar ist«

Bei Leistungssteigerung dieser Heissgaskolbenmaschine wird zunächst, ausschliesslich durch Drehung des Rotors, jedem Arbeitsraum bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle Arbeitsmedium in dem Zeitraum zugeführt, in dem im betreffenden Arbeitsraum der maximale Kreislaufdruck avtf tritt ₀ Auf diese Weise steigt der höchste Druck

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des Arbeitsmediurns an, so dass s ich das zugesetzte Arbeitsmedium direkt in der Expansion beteiligt, ohne dass die Maschine erst· Kompressionsarbeit auf das zugesetzte Medium ausüben müsste, %«>durch sich anfänglich das Moment verringern würde. Anschliessend erfolgt automatisch ein allmählicher Uebergang von der Lieferung bei maximalem Kreislaufdruck nach Lieferung bei minimalem Kreislaufdruck dadurch, dass infolge des einerseits auf den Rotor einwirkenden ansteigenden kontinuierlichen Drucks, der den momentanen Kreislaufdruck darstellt, und anderseits infolge des auf den Rotor einwirkenden absinkenden Quellendrucks, der Rotor allmählich in eine axiale Position eintritt, wodurch alle Auslasse des Gehäuses mit dem Einlass eine offene Verbindung bilden.

Die vorgeschlagene Heissgaskolbenmaschine hat einige Nachteile. Die hohen Arbeitsmediumdrttclce erfordern eine gute Abdichtung der Rotorwelle in bezug auf das ^Gebäuse, um woglecken von Arbeitsmedium nach der Umgebung zu vermeiden« Die Lebensdauer einer Hochdruckabdichtung zwischen in bezug aufeinander drehenden Teilen ist jedoch kurz.

An den Regelmechanismen werden hohe Massgenauigkeitsauforderungen gestellt (beispielsweise enge Kanäle im Rotor und an der entsprechenden Stelle im Zusammenhang mit dem Augenblick der Zulieferung).

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Der Augenblick der Zulieferung muss feststellbar und einstellbar sein» Dazu sind Markierungen auf der Welle der Maschine und/oder des Rotors bzw· auf dem Geliäuse notwendig. Da eine schlüpffreie Kupplung des Rotors mit einer Maschinenwelle erforderlieh ist, gibt es nur geringe Freiheit hinsichtlich der Lage der Anordnung der Regelvorrichtung·

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,

eine "verbesserte Heissgaskolbenmaschine der angedeuteten Art zu schaffen, bei der die beschriebenen Nachteile beseitigt worden sind.

Zur LöVsung dieser Aufgabe ist die erfindungsgeiaiisse Heis sgaskolbenmas chine dadurch gekennzeichnet, dass die Regelvorrichtung derart ausgeführt ist, dass jedes Regelelement ausschliesslich als Schieber von zwei zueinander in der Phase verschobenen Kreis lauf drück en gesteuert wird, die pro Regelelement zu verschiedenen Arbeitsräumen bzw« in bezug auf die Regeleleinente zu verschiedenen Arbeitsraumpaaren gehören.

Die variablen Kreislaufdrücke als Steuerdrücke sorgen dafür, dass pro Kurbelwellenumdrehung jedem Arbeitsraum während eines Teiles des in diesem Arbeitsraum auftretenden Kreislaufs automatisch Arbeitsmedium zugeführt wird, während eine Kupplung des Regelelenients bzw. der Regeleleinente mit einer -j-iaschineiiwellc vermieden ist,'·

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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemässen Heissgaskolbenmaschine ist ein Druckschalter vorgesehen, der in eine zentrale Verbindungsleitung aufgenommen ist, die einerseits an die Quelle des Arbeitsmediums unter Druck und zum anderen an die Arbeitsräume über getrennt an die Arbeitsräume angeschlossene Verbindungsleitungen angeschlossen ist, die je ein sich in Richtung auf den zugehörigen Arbeitsraum öffnendes Rückschlagventil enthalten,.wobei der Schalter beim Ueberschreiten eines bestimmten Druckpegels in den Arbeitsräumen die Regelvorrichtung abschaltet und die zentrale Verbindung sleitung freigibt bzw. beim Unterschreiten des Druckpegols die zentrale Verbindungsleitung sperrt und die Regelvorrichtung einschaltet. ^ Dias ist in allen jenen Fällen von Vorteil,

bei denen die Regelvorrichtung die Zufuhr von Arbeitsmedium nach den Arbeitsräumen während eines jeweiligen Teils des betroffenden Kreislaufs versorgt, bei dem der Mindest~ kr eis lauf druck nicht einbegriffen ist,,

Bei Arbeitsmediumzufuhr zu den Arbeitsräumen steigt der Druckpegel in den Arbeitsräutnen an und nimmt der Druck des Arbeitsmediums in der Quelle ab, so dass es immer schwiex'iger wird, beispielsweise bei Höchstkreis lauf drxick, einem Kreislauf Arbeitsmedium zuzuführen,» Der Schalter sorgt dafür, dass in einen bestinmten

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Augenblick über die zentrale Verbindungsleitung den Arbeitsräumen Arbeitsmedium zugeführt wird, wenn jedesmal in einem Arbeitsraum der Hindestkreislaufdruck auftritt.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig.· 1 in einer gi'aphischen Darstellung den Druckverlauf für die drei thermodynamisehen Kreisläufe einer Dreiraumheissgaskolbenmaschine, die zueinander einen Phasenunterschied von 120° aufweisen_}

Fig. 2a in einem Längsschnitt die drei Arbeitsräume einer Heissgaskolbenmaschine, in denen sich die Kreisläufe nach Fig. 1 abspielen, in Verbindung nit einer Regelvorrichtung i.i einem bestimmten Betriebszustand,

Fig. 2b und 2c andere Botriebszustände der •Regelvorrichtung nach Fig. 2a,

Fig. 3 in graphischer Darstellung den Druckverlauf für die vier zueinander um 90° in der Phase verschobenen thermodynamischen Kreisläufe einer Vierraum-« hoissgaskolbenmaschine,

Fig. he. in einem Längsschnitt die vier Arbeitsräume einer Heissgaskolbenmaschlne, in denen sich die Kreisläufe nach Fig. 3 abspielen, in der Kombination mit einer Regelvorrichtung in einem bestimmten Betriebszustand,

Fig. 4b bis 4d andere .P.etriebszuständc · der "egelvorrichtung nach Fig. 4a,

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Fig· 5a bis 5d verschiedene Betriebszustande einer vereinfachten Regelvorrichtung für eine HeissgaskoIbenmaschine mit vier Räumen,

Fig. 6 in einem Längsschnitt die vier Arbeitsräume einer Keissgaskolbenmaschine mit der jetzt schematisch angegebenen Regelvorrichtung nach Figo 5 und mit einem druckgesteuerten Schalter»

In Fig. 1 ist der Druck P als Funktion des sich in der Zeit ändernden Kurbclwellenwinkels ^C für die drei thermod3^rn.amischen Kreisläufe I, II und III (mit dux-chgezogener, punktierter bsw. gestrichelter Linie angegeben) einei* Heissgaskolbeiiraaschine mit drei Arbeit sr äuinen wiedergegeben, von denen die Kurbeln jeweils einen Winkel von

120° mit der Kurbelwelle bilden und*somit beträgt der gegenseitige Phasenunterschied zwischen den variablen Kreislaufdrücken 120 °.

In Fig. 2a sind mit den Bezugsziffern 1, 2 und die drei Arbeitsräume der Heissgaskolbenmaschine bezeichnet, in denen sich die drei Kreisläufe I, II und III nach Figo 1 abspielen«,

An jeden der Arbeitsräume 1, 2 und 3 ist eine Zuleitung 4, j5 bzw. 6 angeschlossen, in der ein sich in Richtung auf den betreffenden Arbeitsraum öffnendes liückßchlagventil 7, 8 bzw. 9 angeordnet ist. Die den Arbeitsränmcn 1,2 und 3 ab^ewcOidtGii Anden der Zuleitungen U₁

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5 und 6 sind jeweils an ein Regelelement 10, 11 fozwv 12 angeschlossen· Die Regelelemente 10, 11 und 12 bestellen aus Je einem mit Toren versehenen Gehäuse 13> ^h bzw. 15» in dem ein zugehöriger Schieber 16, 17 bzw. 18 in der Längsrichtung hin- und herbewegbar isto

Die Regelelemente 10, 11 und 12 sind miteinander und mit einem Vorratsgefäss 20 für Arbeitsmedium unter Druck über Leitungen 21 bis 26 verbunden.

Stirnfläche 16a des Schiebers 16 und Stirnfläche 17a- des Schiebers 17 stehen über eine Leitung 28 unter dem Einfluss des variablen Kroislaufdrucks P- des Arbeitsraums 1,

Stimfliiche 17b des Schiebers 17 und Stirnfläche 18 b des Schiebers 18 stehen über eine Leitung 29 unter dem Einfluss des variablen Kreis lauf drucks 1^₁- des Arbeit sraums 2·

Stirnfläche 16b dos Schiebers 16 und Stirnfläche 18a des Schiebers 18 stehen über eine Leitung 30 unter dem Einfluss des variablen Kr eis.lauf drucks P-j-_T-r der Arbeitsraums 3·

Im Betrieb der Heissgaskolbenmaschine herrscht während des ganzen Intervalls X (Fig. 1) Krelsiaufdruck und P > ¹VrI * ^{öie Sclriet>er 1}7 "und 16 nehmen

dabei die in Fig. 2a dargestellten Positionen ein; Arbeitsmedium unter Druck aus dem Voi-ratsgefKss 20 fllesst

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dabei über die Leitung 21, das Regelelement 11, die Leitung 22, das Regelelement 10 land die Zuleitung k zum Arbeitsraum 1« Zuführung von Arbeitsmedium zum Arbeitsraum 1 erfolgt also während eines Teils des Zyklus I, in dem der Zyklusdruck den Maximalwert annimmt» Während des Intervalls x.. gilt, dass Pj₁₁ ^> Ρ-τ-τ* ¹¹^d während des Intervalls Xp gilt, dass Ρ__τ_ <ζ" Ρ__τ· Dies bedeutet, dass sich der Schieber 18 des Regelelements 12 (Fig, 2a) zunächst in der oberen Stellung befindet (nicht dargestellt) und danach die untere Stellung einnimmt, wie in Fig» 2a dargestellt. In der oberen Stellung des Schiebers 18 ist die Leitung 25 gesperi-t, so da.ss das Arbeitsmedium im Vorratsgefäss 20 nicht über die Leitung 26 entweichen kann. In der dargestellten unteren Position des Schieber^ 18 ist zwar die Leitung 25 freigegeben, jedoch ist die daran angeschlossene Leitung 26 vom Schieber 17 gesperrt, so dass Arbeitsmedium auch nicht über die Leitung 25 aus dem Vorratsgefäss 20 entweichen kann» Im Intex'vall X v/ird also Arbeitsmedium aus dem Vorratsgefäss 20 ausschllesslich dem Arbeitsraum 1 zugeführt, ungeachtet der Stellung des Schiebers 18.

In Fig. 2b und 2c sind für mit Fig_e 2a übereinstimmende Teile gleiche Bezugsziffern verwendet.

Während des ganzen Intervalls Y (Fig. 1) ist ^PI ^{mid 13}II-^¹³IIl' ^{ΰΟ claos dic} Schieber 17 und 13

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in Figo 2b angegebene Stellung einnehmen und Arbeitsmedium unter Dx¹UcIc aus dem Vorratsgefäss 20 über die Leitung 25, das Regelelement 12, die Leitung 26, das Regelelement 11 und die Zuleitung 5 zum Arbeitsraum 2 während jenes Teils des Zykltis II fliesst, in dem der maximale Zyklusdruck auftritt. Im Intervall y.. (Fig. 1) ist P_ V Ρ-π-τ ^d ^¹³ Intervall y₂ ist P₁ <£ P-t-t-j-» so dass beim Uebergang vom einen zum anderen Intervall der Schieber 16 aus der nicht dargestellten oberen Position in die in Fig. 2b darge~ stellte untere Position eintritt₀ In beiden Stellungen kann in diesem Falle jedoch kein Arbeitsmedium aus dem Vorratsgefäss 20 die Regelvorrichtung über die Leitung 23 verlassen. Es wird also wiederum ausscblier.clich einen Arbeitsraum, nämlich dem Arbeitsraum 2 Arbeitsmedium zugeführt.

Während des ganzen Intervalls Z (Fig. 1) ist schliesslich P^ P und P \> P . Die Schieber 16 und 18 befinden sich dabei in den in Fig. 2c dargestellten Positionen«, Arbeitsmedium aus dem Vorrats ge fass 20 fliesst über die Leitung 23, das ^egelelem&nt 10, die Leitung 24, das Regelelement 12 tond die Zuleitung 6 zum Arbeitsraum 3 in einem Zeitraum, in dom in diesem Arbeitsraum der maximale Kreislaufdruck herrschte Beim Uebergang vom Intervall ξ^ aura Intervall a„ kippt P <^ P nach P y P„. Unif ro (jRHi; sidi dor Schieber 17 au.r; der ijus-jors

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linken Stellung in .die in Fig» 2 dargestellte äusserste rechte Position eintritt« In beiden Stellungen dos Schiebex-s 17 kann jedoch kein Arbeitsmedium aus dem Vorrat sgefäss 20 über die Leitung 21 die Regelvorrichtung verlassen, so dass im Intervall Z Arbeitsmedium nur zum Arbeitsraum 3 fliesst.

Fig» 3 zeigt wieder den Druck P als Funktion des zeitabhängigen Kurbelwellenwinkels ⁰^ für die vier Kreisläufe I, II, III und IV (mit durchgezogener, punktierter, gestrichelter Linie bzw. mit strich/punktierter Linie dargestellt } einer Ileissgaskolbeiimaschine mit vier Räumen, welche Kreisläufe einen gegenseitigen Phasenunterschied im Zyklusdruck von 90° aufweisen«,

In Fig« 4a sind mit den Bezugs ziffern 40, 41, 42 und 43 die· vier Arbeiteräume eiuer Heissgaskolbenmaschine bezeichnet, in denen sich die Kreisläufe I, II, III bzw. IV nach Fig. 3 abspielen.

An jeden Arbeltsz'auin. ist eine zugehörige Zuleitung 44, 45, 46 bzw. 47 angeschlossen, in die ein sich in Richtung auf den betreffenden Arbeitsraum öffnendes Rückschlagventil 48, 49, 50 bzw. 51 aufgenommen ist. Die den Arbeitsräumen abgewandten Enden der Zuleitungen 44, 45, 46 und 47 sind an je ein Regelelement 52, 53, bzw. ^lj5 angeschlossen. Die Kegelolemente 52, 53, 54 und 3^ bestehen aus je einem mit Toren verselaonon Gehäuse 36, 57,

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bzw.' 59» in deni ein zugehöriger Schieber 60, 61, 62 bzw. in der Längsrichtung hin- und herbewegbar ist_o

Die Regelelemente 52 bis 55 sind miteinander und mit einem Vorratsgefäss 65 für Arbeitsmedium unter Druck über die Leitungen 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72 und verbunden. Die Stirnfläche 60a des Schiebers 60 und die Stirnfläche 61a des Schiebers 61 stehen über eine Leitung unter dem Einfluss des variablen Kreislaufdrucks P_T im Arbeitsraum 4o.

Die Stirnfläche 61b des Schiebers 61 und die

Stirnfläche 62b des Schiebers.-62 stehen über eine Leitung unter dem Einfluss des variablen Kreislaufdrucks Ρη Arbeitsraum 4i» Die Stirnfläche 62a des Schiebers 62 und die Stix-nfläche 63a des Schiebers 6*ß stehen über eine Leitung 77 mater dem Einfluss des varaiblon Kreislaufdrucks P-r-r-r im Arbeitsraum 42.'

Die Stirnfläche 63b des Schiebers 63 und die

Stirnfläche 60 des Schiebers 60 stehen über eine Leitung unter dem Einfluss des variablen Kreis lauf di-ucks Ρ^_ν im Arbeitsraum 43ο

Im Betrieb der Ileissgaskolbenmaschine ist während des ganzen Intervalls A (Fig. 3) Pj ^"^ριι» ^pi ?^piv^{5 p}n > ^piii ^¹⁰- ^piv/ ^pin» ^{so dass die ent}~

sprechenden Scliieber 61, 60, 62 und 63 während dieses Intervalls A die in Fig. 4a dargootolltcn Positionen

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einnehmen. Arbeitsmedium hohen Druckes im Vorratsgefäss fliesst dabei über die Leitung 66, das Regelelement 53» die Leitung 67» das Regelelement 52 und die Zuleitung 44 zum Arbeitsraum 40, in dem sich der Kreislauf I abspielt. In Figo 4b, 4c, und 4d sind für Fig. 4a entsprechende Teile die gleichen Bezugsziffern verwendete

Fig. 4b zeigt die Stellung der Schieber 60 bis während des Intervalls B nach Fig. 3» in dem gilt, dass

^PII>^PI^{5 P}IX> ^PIII^{5 P}III>^PIV ™-^{d P}I > ^P1T· ^Es «.ieBst Arbeitsinedium aus dom Vorratsgefäss 65 über die Leitung 72, das Regelelement 54, die Leitung 73» das Regelelement 53 und die Zuleitung 45 ausschilesslieh zum Arbeitsraum: 41, in dem sich der Kreislauf II abspielt.

■\ Im Intervall C nach Fig.¹ 3, für das gilt, dass

^PI^^PII^{5 P}I<-^PIV^{} P}II<^PIII ^{mid P}IV<^PIII» ^{nehmen die} Schieber 60 bis 63 die in Fig. 4c dargestellten Positionen ein. Jetzt v.^rird aus den Vorrats ge fass 65 Arbeitsmedium ausschliessuch dem Arbeitsraum 3» in dem sich der Kreislauf III abspielt, nacheinander über die Leitung 70, das Regelelement 55» die Leitung 71» das Regelelement 54 und die Zuleitung 46 zugeführt.

Schliesslich nehmen im Intervall D nach Fig. 3 wobei P₁ > P₁₁I P₁₁₁ y P₁₁J P_IV>P_I und V^y 1>_χχχ, die Schieber 60 bis 63 die in Fig« 4d dargestellten Positionen ein.

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Im erwähnten Intervall erfolgt Zuführung von Arbeitsmedium aus dem Vorratsgefäss 65 ausschliesslich zum Arbeitsraum 43» in dem sich der Kreislauf IV abspielt, und zwar nacheinander über die Leitung 68, das Regel~ element 52» die Leitung 69, das Regelelement 55 und die Zuleitung 47.·

Bei den in Fig. 2 und k dargestellten Ausführungsformen wird Über die Regelvorrichtung jedem Arbeitsraum der Heissgaskolbenmaschine während eines Teils des im betreffenden Arbeitsraum auftretenden Kreislaufs, in dem der maximale Kreislaufdruck auftritt, Arbeitsmedium zugeführt» ArbeitSnIe(UUmZUfUlTJr kann jedoch auch während " eines anderen Teils dieses Kreislaufs erfolgen, namentlich durch gegenseitiges Austauschen der\ Zuleitungen an die Arb ext sr Suiae *

Aus Deutlichkeitsgründen enthält die Regelvorrichtung der Dr eix-auminas chine nach Fig. 2 drei Schieber und die Vierrauinraaschine nach Fig. h vier Schieber. Es sind jedoch auch allerhand andere, einfachere Regelvorrichtungen möglich, bei denen man mit einer geringeren Anzahl von Schiebern auskommen, kann» Dies ist in Fig. 5 nSher veranschaulicht, in der für die Vierraummaschine nach Fig. K eine Regelvorrichtung 100 mit nur zwei im gleichen Haus angeordneten und als zylindrische Büchsen ausgeführten Schiebern dargestellt ist ο

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Diese Regelvorrichtung 100 enthält ein

Gehäuse 80, in dem zwei axial angeordnete Schieber 81 und in axialer Richtung hin- und herbewegbar sind,^: An das Gehäuse 80 sind vier Zuleitungen 83, 84, 85 bzw.^: 86 angeschlossen, deren freie Enden mit je einem nicht dargestellten zugehörigen Arbeitsraum der Heissgaskolbenmaschine verbunden sind. In den erwähnten Arbeitsräumen spielen sich die thermodynamisehen Kreisläufe I, II, III bzw, IV ab,' Jede der vier Zuleitungen 83, 84, 85 und 86 enthält ein sich in Richtung auf den betreffenden Arbeitsraum öffnendes Rückschlagventil 87, 88, 89 bzw, 90,

Eine Zentralbohrung 91 im Gehäuse 80 steht mit einem Vorratsgefäss 92 für Arbeitsmedium unter Druck in Verbindung, *

Die Stirnflächen 81a und 82a der Schieber 81 und 82 stehen unter dem Einfluss des variablen Kreislaufdrucks P des Kreislaufs II, Die Stirnfläche 81b des Schiebers 81 steht unter dem Einfluss des variablen Kreislaufdrucks P-r-j-j- des Kreislaufs III, während die Stirnfläche 82b des Schiebers 82 unter dem Einfluss des variablen Kr eis laufdrucks P₃. des Kreislaufs I steht»

Wie bereits bei. der Beschreibung nach Fig. 3 festgestellt wurde, ist während des Intervalls A P-}-> P_1x und P₁₁N ^p _XIi· ^Die Stellung der Schieber 82 und 81 ist dabei wie in Fig. 5a dargestellt, Während des

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Intervalls A wird also Arbeitsmedium aus dem Vorratsgefäss über die Zuleitung 83 ausschliesslich dem Kreislauf I zugeführt ,\

WSthrend des Intervalls B nach Fig." 3 gilt, dass ^{und P}II ^" ^PIII^{f SO dass die} Schieber 81 und

die in Fig<T 5t> dargestellten Positionen einnehmen.' Es wird jetzt ausschliesslich dem Kreislauf II über die Zuleitung 8h Arbeitsmedium zugeführt ₀ ^!

Für das Intervall C nach Fig.' 3 ist P₁J₁ > Pj₁ und P__T^>P_T« Mit der in Fig. 5c dargestellten Position der Schieber 81 und 82 fliesst während des Intervalls ¹G Arbeitsmedium aus dem Vorratsgefäss 92 über die Zrileitung ausschliesslich zum Kreislauf III»

Schliesslich zeigt es sifch, dass während des Intervalls D nach Fig. 3 P₁ )>^pjj ^{rald P}in ^> ^Ρχΐ* Die Schieber 81 und 82 nehmen jetzt die in Fig. 5<i darge~ stellte Position ein. Während des Intervalls D fliesst also. Arbeitsmedium aus dem Vox-ratscefäss 92 über die Zuleitung 86 ausschliesslich zum Kreislauf IV₀

In Fig. 6 sind für Teile entsprechend der Fig. 5 gleiche Bezugsziffern verwendet. Die Regelvorrichtung 100 ist jetzt schematisch angegeben. Die Schieber 81 und 82 nehmen dabei die Stellung gemäss Fig. 5a ein (Arbeitsraediumzufuhr zum Kreislauf l). Die Kreisläufe I, II, III und IV spielen sich in den Arbeitsrlturaen 101, 102,

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1.03 bzw. 104 ab. An die erwähnten Arbeitsräume sind weiter Verbindungsleitungen 105» 106, 107 bzw» 108 angeschlossen, die Je ein sidi in Sichtung auf den zugehörigen Arbeitsraum öffnendes Rückschlagventil 109 _s 110, 111 bzw, 112 enthalten. Die Verbindungs leitungen 105 bis 108 sind mit ihren anderen Enden an eine zentrale Verbindungsleitung angeschlossen, die mit ihrem anderen Ende mit dem Vorrat sgefäss 92 für Arbeitsmedium unter Druck -verbunden ist.

In die zentrale Terbindungsleitung 114 ist ein druckgesteuerter· Schalter 115 aiit einem Schaltelement aufgenommen, das einerseits unter dem Einfluss einer Druckfeder 117 und des atraosphärischen Dx-ucks über eine Oeffrtung 118 im Geh&tise 119 raid andererseits unter dein Einfluss des Drucks steht, der in der zentralen Verbiiidungsleitung 11 h herrscht. In der öargeste3.1tGn Position des Schaltelemente 116 wirkt sich nach, wie vor der Einfluss des aus dem Arbeitsraum 102 abgenowinsixen variablen Kreisiaufdrucks Ρ-~_τ auf die Schieber 81 und 82 au8_ä wahrend dabei die asatrale Yerbindungsleitung 1ii ^unterbrochen ist,

Die Rückschlagventile 109 bis 112 öffnen sich jeweils, wenn der in zugehörigen Arbeitsraum auftretende Kreislaufdruck niedriger als der Druck in der Leitung ist. In der Leitung 114 herrscht normalerweise daher ein Druck out sprechend dem l-iiiidestkreislaufdinick» " 'JrLrd/ Arbeit <:iAQd±ivri n.us dein Yor:.-?-ts,'?oi*r!r:s 92

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über= die Regelvorrichtung 100 für jeweils einen bestimmten Teil eines Kreislaufs, im betreffenden Fall in und nahe dem jeweiligen Moment des maximalen Kreislaufdrucks, den verschiedenen Kreisläufen zugeführt, so steigt der Druck— pegel in den Arbeitsräumen 101 bis 104 an und damit der dem Mindestkreislaufdruck entsprechende Druck in der ^Leitung 114,^; Gleichfalls sinkt der Druck im Vorratsgefäss 92, Das Schaltelement 115 bewegt sich allmählich in eine

neue Stellung, in der der variable Kreis lavif druck P „

su den Schiebern 81 und 82 unterbrochen wird und sich an den betreffenden Schieberenden ein konstanter Druck aufbaut, wodurch die Schieber in eine bestimmte feste Stellung eintx^eten. Die Iiegelvorricht\ing 100 wird auf diese "eise ausser Betrieb gesetzt. Das Schaltelement 115 sorgt jetst gleichfalls dafür, dass die zentrale Verbindungsleitung nicht langer unterbrochen ist," Arbeitsmedium aus dem Vorratsgefäss 92 fliesst dabei durch die Leitung 114 zu den Rückschlagventilen 109 bis 112. Jedes dieser Ventile öffnet sich während des Teiles des zugehörigen Kreislaufs, in dem der Kreislaufdruck niedriger als der in der Leitung 114 ist. Es erfolgt also über die Leitung 114 Arbeitsmediumzufuhr an jeden Arbeitsraum in der Zeit, ■in der der Druckunterschied zwischen dem Arbeitsniediumdruck im VorratsgefMss 92 und dem maximalen Kreislaufdruck in den Arbeitsriiumen so klein geworden ist, dass Zufüli

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bei maximalem Kreislaufdruck erschwert wird»'

Selbstverständlich sind Alternativen mögliche So können die Verbindungsleitungen 105 bis 108 und die Rückschlagventile 109 bis 112 durch die Zuleitungen 83 bis 87 bzw, die Rückschlagventile 87 bis 90 gebildet sein. Der Schalter 115 könnte dabei den Steuerdruck P_TT abschalten und das Vorratsgefäss 92 mit den Zuleitungen 83 bis 87 in direkter Verbindung bringen.

Das Schaltelement 116 kann auch auf* andere Weise gesteuert werden, beispielsweise indem an beiden Seiten des Sehaltelements 116 dem maximalen bzw, dem minimalen Kreislaufdruck entsprechende Drücke zugeführt werden₀

TO98.1 27 033 A

ORIGINAL fMSPECTED

Leerseite

Claims (1)

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   PATENTANSPRÜCHE: -

   ι 1. Heissgaskolbeninaschine mit zwei oder mehr Arbeitsräumen, deren Volumina durch mit einer Kurbelwelle gekuppelte kolbenförmige Körper zueinander mit Phasenunterschied variabel sind und in denen je ein Arbeits~ medium während des Betriebs einen thermodynamischen Kreislauf durchläuft, wobei jeder Arbeitsraum über eine zugehörige Zuleitung, in die ein sich in Richtung auf den betreffenden Arbeitsraum öffnendes Ruckschlagventil aufgenommen ist, mit einer Regelvorrichtung verbunden ist, die bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle nacheinander jede der Zuleitungen gesondert mit einer Quelle von Arbeitsmedium untea:· Druck verbindet, welche Regelvorrichtung mindestens ein Regelelement besitzt, das in einem mit mindestens einem mit der Quelle verbundenen Einlass und mindestens einem mit einer Zuleitung verbundenen Auslass verschonen Gehäuse, in Richtung auf die Langsachse unter dein Einfluss zueinander in entgegengesetztem Sinne auf das Regelelement v/irkende Mediumdrucke verschiebbar ist, . dadurch gekennzeichnet, dass die Regelvorrichtung derart ausgeführt ist, dass jedes Regelelement ausschliesslich als Schieber von zwei zueinander phasenverschobenen Kreislaufdrücken gesteuert wird, die pro Regelelement zu verschiedenen Arbeitsi-aumen bzw. in bezug auf die Regelelement^ zu verschiedenen Arbeit Bräutpaaren gehöz-en«

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   PHN.8137. 17.8.76.^:

   2» Heissgaskolbenraaschxne nach Anspruch 1 _f dadurch gekennzeichnet, dass ein druckgesteuerter Schalter vorgesehen ist, der in eine zentrale Verbindungsleitung aufgenommen ist, die einerseits an die Quelle von Arbeitsmedium unter Druck und anderseits an die Arbeitsraume über getrennt an die Arbeitsräume angeschlossene Verbindungsleitungen angeschlossen ist, die je ein sich in Richtung auf den zugehörigen Arbeitsraum öffnendes Ruckschlagventil enthalten, wobei der Schalter beim Ueber schreit en eines bestir:i;nten Druckpegels in den Arbeitsräumen die Regelvorrichtung abschaltet und die zentrale Verbindungsleitung freigibt bzw. beim Unterschreiten des Drue?cpece!s die zentrale Verbindungsleitung sperrt und die Regelvorrichtung einschaltet.

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