DE2951414C2

DE2951414C2 -

Info

Publication number: DE2951414C2
Application number: DE2951414A
Authority: DE
Inventors: Jan Christer Malmoe Se Bratt; Stefan Oxie Se Lorant; Kjell Arne Lomma Se Pettersson
Original assignee: UNITED STIRLING MALMOE SE AB
Current assignee: United Stirling AB and Co
Priority date: 1978-12-21
Filing date: 1979-12-20
Publication date: 1987-09-03
Also published as: JPS5925870B2; JPS55128642A; DE2951414A1; US4249377A; GB2046440A; GB2046440B

Description

Die Erfindung betrifft einen Heizkopf eines Heißgasmotors nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Heizköpfe von Heißgasmotoren, z. B. von einem Stirling-Motor, wie er in der US-PS 40 69 670 beschrieben ist, sind mit Tem peraturfühlern ausgestattet, damit die Temperatur des heißen Arbeitsgases im Heizkopf oder der Wand des Heizkopfes gemessen werden können. Die Temperatur des Arbeitsgases in den Wärme austauschrohren oder den Heizrohren des Heizkopfes wird ge messen, damit man einen Parameter für die Steuerung anderer Motorparameter erhält, z. B. für das Verhältnis von Luft zu Brennstoff oder für die Ausgangsleistung.

Thermoelemente sind die üblicherweise am meisten verwendeten Temperaturfühler, jedoch ist ihre Verwendung eingeschränkt, damit Fehler vermieden werden, die durch die Umgebung verur sacht werden, in der sie angebracht sind. So wurden Thermo elemente in einem oder mehreren Heizrohren untergebracht, um die Temperatur des Arbeitsgases zu messen, wie dies in der US-PS 38 35 648 beschrieben ist. Der Nachteil einer solchen Stelle für ein Thermoelement besteht darin, daß das Arbeits gas eine nachteilige Auswirkung auf das Thermoelement haben kann. Ein Thermoelement der Art, daß für Messungen in dem tatsächlichen Temperaturbereich verwendet werden kann, wird nachteilig beeinflußt durch Wasserstoff, der ein üblicher Be standteil im Arbeitsgas von Heißgasmotoren ist.

Das Thermoelement kann jedoch außerhalb der Wärmeaustausch rohre oder Heizrohre wegen der Verbrennungsgase nicht ohne Schutz verwendet werden. Sieht man jedoch einen Schutz für das Thermoelement vor, dann kann ein Fehler in der Temperatur messung auftreten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Heizkopf der eingangs angegebenen Art derart mit einem Thermoelement zu versehen, daß bei hoher Zuverlässigkeit und Genauigkeit der Temperaturmessung eine nachteilige Beeinflussung des Thermoelementes selbst vermieden wird.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichen des An spruches 1 gelöst. Durch die Anordnung des Thermoelements in einem Isolierrohr wird das Thermoelement geschützt, während andererseits eine zuverlässige und genaue Messung erzielbar ist. Dabei wird die Leitung für das Temperatursignal, die vom Thermoelement wegführt, durch die gasdichte Verbindung des Iso lierrohres mit der eingebetteten Seite des Verteilers vor ex tremen Temperaturen geschützt.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im An spruch 2 angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung beschrieben, in der

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Verteiler eines Heiz kopfes darstellt, der ein gemäß der Erfindung ausgebil detes Thermoelement aufweist.

Fig. 2 ist eine Stirnansicht des Verteilers der Fig. 1 längs der Linie II-II in Fig. 1.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Verteiler 1 des Heizkopfes eines Heißgasmotors dargestellt, wie er in der US-PS 40 69 670 be schrieben ist. Dieser Heizkopf weist mehrere Wärmeaustauschrohre oder Heizrohre 2, 3, 4 auf, die von einer Seite des Verteilers ausgehen und in die Bahn 6 der Verbrennungsgase führen. Die Heizrohre 2, 3, 4 sind Teil der Bahn eines Arbeitsgases zwi schen zwei Kammern veränderlichen Volumens, von denen eine in Fluid-Verbindung mit dem Verteiler 1 steht, wobei die andere Kammer nicht dargestellt ist. Die gegenüberliegende Seite 10 des Verteilers 1 ist in wärmeisolierendes Material 5 einge bettet.

Gemäß der Erfindung ist der Heizkopf dadurch verbessert, daß ein Thermoelement zur Messung der Temperatur des Arbeitsgases vorgesehen ist, das in wärmeleitender Verbindung mit dem Ar beitsgas steht und von dem Arbeitsgas und dem Verbrennungsgas isoliert ist, so daß der Fehler in der Temperaturmessung auf einem Minimum gehalten wird.

Bei der bevorzugten Ausführungsform, die in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, umfaßt das Thermoelement ein Isolierrohr 8, daß ein geschlossenes Ende 12 aufweist und das sich koaxial in ein Heizrohr 2 erstreckt. Das gegenüberliegende Ende 13 des Isolierrohres 8 ist gasdicht mit der Seite 10 des Verteilers 1 verbunden, die in wärmeisolierendes Material 5 eingebettet ist. Das Isolierrohr 8 kann am Verteiler 1 angelötet oder in anderer Weise gasdicht damit verbunden sein.

Ein Thermoelement 7 ist koaxial in und in der Nähe des geschlos senen Endes 12 des Isolierrohres angeordnet, damit die Tempera tur des Arbeitsgases gemessen werden kann, das durch das Heiz rohr 2 strömt.

Das Isolierrohr 8 ist vorzugsweise mit einem Wärmeübertragungs medium gefüllt, z. B. mit normaler atmosphärischer Luft, wobei dieses Medium die Temperatur des Arbeitsgases zum Thermoelement 7 leitet. Das Thermoelement kann ein handelsübliches Element sein, z. B. ein Platin-Platin/Rhodium-Thermoelement, das so ge eicht ist, daß es die Temperatur des Arbeitsgases anzeigt, auf der die Temperatur des Wärmeübertragungsmediums beruht.

Da das Thermoelement 7 wegen des Isolierrohres 8 nicht in Be rührung mit dem Arbeitsgas im Heizrohr 2 kommt, wird das Thermoelement nicht durch die heißen Arbeitsgase geschädigt, insbesondere durch wasserstoffhaltige Arbeitsgase, so daß die Ge fahr für Fehler im Temperatursignal ganz beachtlich reduziert ist.

Der Durchmesser des Heizrohres ist wenigstens über einen Teil seiner Länge vergrößert, so daß das Isolierrohr Platz hat und das Arbeitsgas in dem Rohr rings um das Isolierrohr strömen kann. Wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, hat ein Teil 9 des Heizrohres 2, das mit dem Verteiler 1 verbunden ist, einen größeren Durchmesser, so daß das Isolierrohr 8 aufgenommen wer den kann und das Arbeitsgas durch das Heizrohr 2 rings um das Isolierrohr 8 strömen kann.

Vorzugsweise führt die Leitung 11 für das Temperatursignal, die mit dem Thermoelement verbunden ist, vom offenen Ende des Isolierrohres durch das wärmeisolierende Material.

Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform verläuft die Leitung 11 für das Temperatursignal von Thermo element 7 durch das offene Ende 13 des Isolierrohres 8 in das wärmeisolierende Material 5. Auf diese Weise ist die Leitung 8 nicht irgendwelchen extremen Temperaturen außerhalb des Iso lierrohres ausgesetzt. Die Gefahr von Fehlern im Temperatur signal ist daher merklich vermindert.

Claims

1. Heizkopf eines Heißgasmotors, bei dem die Bahn eines Arbeitsgases zwischen zwei Kammern variablen Volumens eine Seite eines Verteilers und eine Anzahl von Heiz rohren einschließt, die mit der einen Seite des Ver teilers verbunden sind und sich in eine Strömungsbahn eines Verbrennungsgases erstrecken, wobei die gegenüber liegende Seite des Verteilers in wärmeisolierendes Ma terial eingebettet ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein Isolierrohr (8) mit einem geschlossenen En de (12) koaxial in eines der Heizrohre (2, 3, 4) erstreckt und daß ein Thermoelement (7) koaxial in dem Isolierrohr (8) angeordnet ist, dessen anderes Ende (13) gasdicht in der eingebetteten Seite (10) des Verteilers (1) angeord net ist, wobei das Isolierrohr (8) mit einem wärmeüber tragenden Medium gefüllt ist.

2. Heizkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Heizrohres (2) zur Aufnahme des Isolierrohres (8) vergrößert ist und eine Strömungsbahn für das Arbeitsgas in dem Heizrohr rings um das Isolier rohr bildet.