DE3407264A1

DE3407264A1 - Doppelt wirkende mehrzylinder-heissgasmaschine

Info

Publication number: DE3407264A1
Application number: DE19843407264
Authority: DE
Inventors: Stefan Oxie Lorant
Original assignee: United Stirling AB and Co
Current assignee: United Stirling AB and Co
Priority date: 1984-02-28
Filing date: 1984-02-28
Publication date: 1985-08-29
Also published as: DE3407264C2

Description

Doppelt wirkende Metirzylinder-Heißgasmaschine
Die Erfindung betrifft eine doppelt wirkende Mehrzylinder-Heißgasmaschine, bei der jeder Zylinder von einer ringförmigen Regenerator-Kühlereinheit umgeben ist,und eine Kaltgasverbindungsleitung das Ende eines Kühlers, das von dem einen Zylinder umgebenden Regenerator abliegt,mit einer Niedertemperaturkammer mit variablem Volumen des anderen Zylinders verbindet.
Eine Heißgasmaschine dieser Art ist beispielsweise aus der US-PS 2 590 662 bekannt. Um eine gleichmäßig verteilte Gasströmung durch die ringförmige Kühler-Regeneratoreinheit zu erhalten, ist es notwendig, eine Gaskammer mit beträchtlichem Volumen an dem Ende des Kühlers vorzusehen, das an die Kammer mit variablem Volumen eines angrenzenden Zylinders über eine Leitung verbunden ist. Obwohl eine solche Gaskammer nur wenig oder keinen Einfluß auf den Wirkungsgrad der Maschine haben dürfte, wird die Leistungsabgabe vermindert, so daß die Betriebskosten der Maschine bei einer erwünschten Leistung erhöht werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Heißgasmaschine der eingangs angegebenen Art so auszubilden, daß sich eine bessere Verteilung der Gasströmung durch die ringförmige Regenerator-Kühlereinheit ergibt, wobei übermäßige Totvolumina, d.h. nicht variable Volumina, auf dem Niedertemperaturabschnitt der Maschine vermieden werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kaltgasverbindungsleitung aus mehreren parallelen Strömungswegen besteht, die zu verschiedenen Segmenten des Kühlers führen.
Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig.l in einem senkrechten Schnitt schematisch eine Heißgasmaschine der aus der US-PS 2 590 662 bekannten Bauart, Fig.2 einen Schnitt durch das untere Ende der erfindungsgemäß ausgebildeten Heißgasmaschine, und Fig.3 einen Schnitt längs der Linie III-III in Fig.2.
In Fig.1 sind zwei Zylinder einer Heißgasmaschine mit 1 und 2 bezeichnet. Jeder Zylinder 1,2 enthält einen Kolben 3 bzw.
4, der den Innenraum des Zylinders jeweils in eine untere und obere Kammer 5,6,7 bzw.8 mit variablem Volumen unterteilt.
Die untere Kammer 5 mit variablem Volumen des Zylinders 1 ist mit der oberen Kammer 8 mit variablem Volumen des Zylinders 2 über eine Kaltgasverbindungsleitung 9, eine Speicherkammer 10, einen Kühler 11, einen Regenerator 12, eine Speicherkammer 13 und ein System von Heizröhren 14 verbunden, von denen nur eine dargestellt ist. Um eine gleichmäßige Verteilung der Gasströmung durch den Kühler 11, der den Zylinder 2 umgibt, zu erhalten, muß die Speicherkammer 10 so ausgelegt werden, daß sie ein beträchtliches Volumen hat. Jedoch ergibt ein Volumen, das Arbeitsgas enthält und während des Betriebs der Maschine nicht variabel ist, ein höheres Gewicht/ Leistungsverhältnis, weswegen es erwünscht ist, das Volumen der Leitung 9 und der Speicherkammer 10 auf einem Minimum zu halten.
Fig.2 und 3 zeigen, wie die Kaltgasverbindungsleitung nach der Erfindung in vier parallele Leitungen 9a,b,c und d unterteilt ist, die zu vier Segmenten lOa,b,c und d der Speicherkammer führen. Die längsten Leitungen 9a,d führen zu den Speicherkammersegmenten lOb,c, die von der Kammer 5 mit variablem Volumen aus gesehen, durch den Zylinder 2 abgedeckt sind. Die kürzeren Leitungen 9b und c führen zu kleineren Segmenten 10a und d, die auf der Vorderseite des Zylinders 2 liegen, wiederum von der Kammer 5 aus gesehen. Die Segmente der Speicherkammer sind durch Rippen 15 voneinander getrennt.
Bei einer Heißgasmaschine von solcher Größe, daß das Volumen, da von jedem Kolben verdrängt wird, 275 cm3 beträgt, kann das 3 Volumen der Leitungen 9a und d jeweils 21,6 cm und das Volumen der Leitungen- 9b und c jeweils 8,25 cm3 betragen. Das Volumen der Segmente lOb und c unter dem Kühler 11 kann jeweils 16,5 cm3 und das Volumen der Segmente lOä und d jeweils 5 cm3 betragen.
Wie Fig.2 und 3 zeigen, haben die im Schatten des Zylinders 2 liegenden Segmente lOb und c ein größeres Volumen als die auf der Vorderseite liegenden Segmente 10a,10d, wobei die längeren Leitungen 9a,9d einen größeren Querschnitt haben als die kürzeren Leitungen 9b,9c. Fig.2 zeigt die in dieser Ansicht etwa dreieckförmig gestalteten Segmente, wobei auf der kurzen Seite dieses Dreiecks jeweils eine Leitung 9 mündet. Die Abtrennung zwischen den Segmenten ergibt sich durch die in Fig.2 bei 15 wiedergegebene Rippe, die durch die aneinandergesetzten Dreiecke gebildet wird. Die in der Seitenansicht nach Fig.2 dreieckige Ausgestaltung vor allem der größeren Segmente 10b,10c trägt zu einer gleichmäßigeren Strömungsverteilung in den entsprechenden Kühlersegmenten bei.
Die einzelnen Leitungen 9 münden, wie Fig.3 zeigt, an der Kammer 5 über einen Abschnitt des Umfangs verteilt, der dem Zylinder 2 gegenüberliegt. Dabei verlaufen jeweils eine lange und eine kurze Leitung 9a,9b etwa parallel zueinander und etwas schräg zur anderen Zweiergruppe von Leitungen 9.
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Claims

Doppelt wirkende Mehrzylinder-Heißgasmaschine PATENTANSPRÜCHE Doppelt wirkende Mehrzylinder-Heißgasmaschine, bei der jeder Zylinder von einer ringförmigen Regenerator-Kühlereinheit umgeben ist und eine Kaltgasverbindungsleitung das vom Regenerator abliegende Ende eines Kühlers, der einen Zylinder umgibt, mit einer Niedertemperaturkammer mit variablem Volumen eines anderen Zylinders verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Kaltgasverbindungsleitung aus mehreren Strömungswegen (9a-9d) aufgebaut ist, die zu verschiedenen Segmenten (10a-lOd) des Kühlers führen.
2. Heißgasmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungswege (9a-9d) unterschiedlich lang sind und verschiedene Querschnitte haben, wobei der längste Strömungsweg (9a,9d) mit dem größten Querschnitt zu einem Kühlersegment (lOb,lOc) führt,das von der Kammer (5) mit variablem Volumen aus gesehen, mit der es verbunden ist, durch den Zylinder (2)abgedeckt ist bzw. in dessen Schatten liegt.