DE534757C - Multi-stage closed hot air rotary piston machine - Google Patents

Multi-stage closed hot air rotary piston machine

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DE534757C
DE534757C DEB141280D DEB0141280D DE534757C DE 534757 C DE534757 C DE 534757C DE B141280 D DEB141280 D DE B141280D DE B0141280 D DEB0141280 D DE B0141280D DE 534757 C DE534757 C DE 534757C
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C1/00Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid
    • F02C1/04Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid the working fluid being heated indirectly
    • F02C1/10Closed cycles
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G1/00Hot gas positive-displacement engine plants
    • F02G1/04Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
    • F02G1/043Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
    • F02G1/044Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines having at least two working members, e.g. pistons, delivering power output

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Description

Mehrstufige geschlossene Heißluftdrehkolbenmaschine Die bisherigen geschlossenen Heißluftmaschinen hatten den Nachteil einer geringen Leistung imVerhältnis zur Baugröße, weil sie mit niedrigen Drucken arbeiteten. Die Drehzahl war durch die Zeit, welche die vom Verdränger hin und her bewegte Luft zur Abkühlung und Erwärmung brauchte, -bestimmt und beeinflußte gleichfalls die Baugröße. Die Nachteile der bisher bekannten geschlossenen Heißluftmaschinen werden durch die der Erfindung zugrunde liegende Maschine ausgeschaltet.Multi-stage closed hot air rotary piston machine The previous ones closed hot air machines had the disadvantage of poor performance in relation to each other the size because they worked with low pressures. The speed was through the time it takes for the air moved back and forth by the displacer to cool down and warm up needed, determined and also influenced the size. The disadvantages of the hitherto known closed hot air machines are supported by the invention underlying machine switched off.

Diese arbeitet im wesentlichen mehrstufig, und das Treibmittel unterliegt außer einer mehrstufigen Erhitzung später nach dem Verlassen der Dehnungsmaschine einem Wärmeentzug, bei den es seine Restwärme durch einen Gegenstromwärmetauscher an das vom Verdichter kommende Treibmittel bis zur Verdichtungsendtemperatur herab abgibt, und dann wird das Treibmittel durch einen Kühler auf die Anfangstemperatur .des Verdichters abgekühlt, um wieder in diesem den Kreislauf zu beginnen. Da also die Maschine vollkommen geschlossen-ist, so muß die Verbrennung zur Beheizung des Gegenstromerhitzers mittels Luft der Umgebung unterhalten werden, und die in den heißen, vom Gegenstromerhitzer abziehenden Verbrennungsgasen enthaltene Wärme wird durch einen weiteren Gegenstromwärmetauscher an die zur Verbrennung dienende frische Luft abgegeben, so daß kein Wärmeverlust entsteht und die Verbrennungsgase kalt abziehen, während die zur Verbrennung dienende Luft entsprechend vorgewärmt ist. - Dadurch besitzt die der Erfindung zugrunde gelegte Maschine folgende Vorteile. Der Verdichter saugt aus demselben Raum, in den die Arbeitsmaschine auspufft. Die Ansauglinie und Ausschublinie des Maschinendiagramms fallen dadurch zusammen, was einen Arbeitsgewinn bringt. Als Beispiel ist eine zweistufige Maschine gewählt. In Abb. r Blatt I ist ein Diagramm gezeigt, welches sich auf der atmosphärischen Linie aufbaut. Ein weiterer bedeutender Vorteil ist durch den geschlossenen Kreisprozeß des Arbeitsmittels insofern gegeben, als man vom Druck der . Erdatmosphäre unabhängig ist. Als Grundlinie des Arbeitsdiagramms kann also ein beliebig- hoher Druck gewählt werden. Ein solches Diagramm zeigt Abb@.2, bei welchem der (nicht zugehörige, punktiert bezeichnete Teil andeutet, wie weit die Grundlinie von der atmosphärischen Linie entfernt ist. Die Flächeninhalte der beiden Diagramme Abb. z und 2 können als ziemlich gleich angesehen werden. Ein erheblicher Unterschied ist aber in bezug auf die Anfangsvolumina zu erkennen. Daraus folgt, daß der vom Arbeitsmittel erfüllte Raum zweier Maschinen gleicher Kraftleistung bei derjenigen' erheblich kleiner ist, die in der kegionhöherer Drücke arbeitet. Die Höhe der gewählten Drücke ist unbegrenzt, und Maschinen von großer Leistung sind bei hohen Drücken klein. Dann lohnt es sich auch, das Arbeitsverfahren auf Maschinen mit ein-oder mehrstufiger Verdichtung und einstufiger Dehnung anzuwenden. Ein entsprechendes Diagramm zeigt Abb. 3 Blatt I. Man. sieht, daß, auf das Anfangsvolumen bezogen, dieaus der Maschine herausgeholte Leistung das Mehrfache beträgt als die des Diagramms Abb. i. Bei höheren Drücken wird auch der Wärmeübergang von der Heizfläche an das Arbeitsmittel günstiger. Ein weiterer Vorteil des vollkommen geschlossenen Kreisprozesses des Arbeitsmittels ist dadurch begründet, daß das Arbeitsmittel keinen Sauerstoff mehr für die Verbrennung zu enthalten braucht. Es kann daher außer Luft j edes geeignete Gas, z. B. Stickstoff usw., als Arbeitsmittel benutzt werden. Auch kann das Arbeitsmittel aus geeigneten; den Gasen ähnlichen Dämpfen, also aus 'Dämpfen in überhitztem Zustande,, bestehen. Es ist darauf zu achten, daß bei hohen Temperaturen und Drücken immerhin die Möglichkeit einer Explosion dann vorhanden wäre; wenn -die Schmiermittel der Maschine mit dem Arbeitsmittel irgendeine chemische Verbindung eingehen können. Dies muß - durch richtige Auswahl der Mittel unmöglich gemacht werden. Die Schmiermittel verbleiben in der Maschine, was den Schmiermittelverbrauch günstig gestaltet und . auch vermeidet, daß übelriechende Schmiermitteldämpfe die- Umgebung belästigen, wodurch z. B: die Auspufffrage bei Automobilmotoren gelöst ist.This works essentially in several stages, and the propellant is subject except for a multi-stage heating later after leaving the stretching machine a heat extraction, in which it is its residual heat through a counterflow heat exchanger the propellant coming from the compressor down to the final compression temperature releases, and then the propellant is passed through a cooler to the initial temperature .of the compressor is cooled in order to start the cycle again in this. So there the machine is completely closed, the combustion must be used to heat the Countercurrent heaters are maintained by means of air from the environment, and those in the hot, from the countercurrent heater withdrawn heat contained in the combustion gases through a further countercurrent heat exchanger to the fresh one used for combustion Air released so that no heat loss occurs and the combustion gases are cold while the air used for combustion is appropriately preheated. - As a result, the machine on which the invention is based has the following advantages. The compressor sucks in from the same space in which the working machine exhausts. the Suction line and discharge line of the machine diagram coincide by what brings a gain in work. A two-stage machine is chosen as an example. In fig.r sheet I is shown a diagram which relates to the atmospheric Line builds up. Another important advantage is the closed cycle process of the work equipment insofar as one of the pressure of the. Earth atmosphere independent is. Any pressure can be selected as the base line of the working diagram will. Such a diagram is shown in Fig @ .2, in which the (not associated, dotted designated part indicates how far the baseline is from the atmospheric line away. The areas of the two diagrams in Fig. Z and 2 can be considered pretty be viewed the same. However, there is a considerable difference in relation to the initial volumes to recognize. From this it follows that the space of two machines filled with the means of work same power output in those 'is considerably smaller, the higher in the region Pressure works. The level of the selected pressures is unlimited, and machines from high power are small at high pressures. Then it's also worth doing that Working method to be used on machines with single or multi-stage compression and single-stage expansion. A corresponding diagram is shown in Fig. 3, sheet I. Man. sees that, on the initial volume related, the power extracted from the machine is several times that of the diagram Fig. i. At higher pressures, the heat transfer from the heating surface is also reduced cheaper to the work equipment. Another benefit of the completely enclosed The cycle of the work equipment is justified by the fact that the work equipment has no Oxygen needs to contain more for combustion. It can therefore be out of air any suitable gas, e.g. B. nitrogen, etc., can be used as a working medium. Even can the work equipment from suitable; vapors similar to gases, i.e. from 'vapors in overheated condition. Care must be taken that at high temperatures and pressing at least the possibility of an explosion would then exist; if the Lubricant of the machine with the working medium any chemical compound can enter. This must be made impossible by the correct choice of means will. The lubricants remain in the machine, which reduces the lubricant consumption cheap designed and. also prevents malodorous lubricant vapors Annoy the environment, whereby z. B: The exhaust issue in automobile engines has been resolved is.

Das Diagramm des Wärmefltisges, beispielsweise einer zweistufigen Maschine wie in dem Hauptpatent, zeigt: Abb>-q. Blatt- II. Um den Wärmefloß besser- zeigen zu können, sind die wärmeabgebenden Wände d und f wieder hintereiiiandergelegt, liegen aber sonst im Gegenstromerhitzer parallel. Von der ersten Verdiehterstufe a kommend, wird das Arbeitsmittel, z. B: Luft, an der wärmeaufnehmenden Wand 'b eines Gegenstromkühlers in der Pfeilrichtung etitlang= geführt, und es wird ihr, die Wärmemenge Q" entzogen, worauf sie in der zweiten Verdichterstufe c weiter verdichtet wird. Danach wird die zusammengepreßte Luft an der wärmeabgebenden Wand y eines Gegenstromwärmetauschers entlanggeführt, um aus der von der letzten Dehnung_"sstufe zurückkehrenden. Abluft der' Wärmemenge Q'2-Q2 wiederzugewinnen., Nun wird die züsammeüzgepreßte vorgewärmte Luft an der wärmeabgebenden- Wand d, der Hochdruckstufe des Gegenstromerhitzers entlanggeführt und- die Wärmemenge Q', eingebracht,, worauf- sie. in der ersten Dehnungsstufe e der Arbeitsmaschine Arbeit abgibt. Von-. dort strömt die Luft an der wärmeabgebenden Wand f der Niederdruckstufe des Gegenströmerhitzers entlang, und die Wärmemenge Q'''1 wird eingebracht. Die so wieder erhitzte Luft strömt nun in die zweite Dehnungsstufe g der Arbeitsmaschine und entspannt sich, abermals Arbeit leistend, auf den. Anfangsdruck des Kreisprozesses. Die Wärmemenge Q'2 enthaltend, wird die Luft gezwungen, an der wärmeaufnehmenden Wand y einen Teil dieses Wärmeinhaltes Q'2 Q2 an die ihr entgegenkommende höher gepreßte Luft abzugeben. Der Luft wird nun durch die wärmeaufnehmende Wand ai die Restwärme Q2 entzogen. So auf die Anfangstemperatur des Kreisprozesses gebracht, wird die Luft der ersten Verdichterstufe a zugeführt, womit sie den Kreislauf vollendet hat und wieder beginnt. Die Wärmezufuhr erfolgt mittels eines zweiten- Kreisprozesses. Es wird Luft der Umgebung entnommen und - an der wärmeabgebenden Wand z eines Gegenstromwärmetauschers in der Pfeilrichtung entlanggeführt und durch die auf der anderen Seite der Wand z in entgegengesetzter Pfeilrichtung abziehenden Rauchgase vorgewärmt. Alsdann wird der vorgewärmten Luft die Wärmemenge Q1 in Form von Brennstoff beigegeben, worauf die Brenngase ihre Wärme teilweise bis, zu den entsprechenden Temperaturen an die wärmeaufnehmenden Wände d und f des Gegenstromerhitzers abgeben. Die Wände d und f liegen parallel, und d ist länger als f; entsprechend den Temperaturzonen. Die- abziehenden Brenngase, welche ihre Wärme so an die Maschine abgegeben haben, werden nun auf der anderen Seite der wärmeaufnehrhenden Wand z in der Pfeilrichtung entlanggeführt und geben ihren restlichen- Wärmeinhalt an;- die vorzuwärmende Frischluft ab. Darauf treten die abgekühlten Brenngase ins Freie. Die Heizflächen d- und f brauchen, hierbei die Brenngase nicht. bis auf- die Temperaturen des- in entgegengesetzter Richtung- ankommenden Arbeitsmittels abzugeben,- um wirtschaftlich zu- sein; sondern man kann erhebliche Temperaturünterschiede zulassen, weil- j e heißer die Brenngase den Gegenstromerhitzer verlassen und in den Wärmetauscher z eintreten, desto mehr die. Verbrennungsluft vorgewärmt wird. Man. hat- dann eine gewisse Wärmemenge über. Qi_ hinaus im Umlauf durch die Wand #-. Durch die Trennung. des Wärmekreislaufes.- der- Verbrerinüng vorn Kreislauf des: Arbeitsmittels- dient dieses nun nicht mehr al"s - Verbbenriungsluft und kann also sauerstofflos sein. Der Luftbedarf des Brennstoffs läßt sich- uriabhängig` vön der durch die Maschine laufenden Arbeitsmittelrnenge einstellen. Dia Brenngase können demnach jetzt heißer werden- als bei der ursprünglichen Maschine, und.beigleichzeitiger Ausnutzung der strahlenden Wärme gestaltet sich der Wärmeübergang günstig, und die Heizflächen werden kleiner. Hierfür sind auch hohe Luftdrücke ein günstiges Moment.The diagram of the heat flow, for example a two-stage machine as in the main patent, shows: Fig> -q. Sheet II. In order to be able to show the heat flow better, the heat-emitting walls d and f are again placed one behind the other, but are otherwise parallel in the countercurrent heater. Coming from the first verdict stage a, the work equipment, e.g. B: Air, on the heat-absorbing wall 'b of a counterflow cooler in the direction of the arrow etitlang =, and the amount of heat Q "is withdrawn from it, whereupon it is further compressed in the second compression stage c. The compressed air is then on the heat-emitting wall y along a countercurrent heat exchanger in order to return from the. To recover exhaust air of the 'amount of heat Q'2-Q2., Now the züsammeüzgepreßte preheated air is led along the heat-emitting wall d, the high pressure stage of the countercurrent heater, and the amount of heat Q' is introduced, whereupon- it. in the first expansion stage e the working machine gives off work. From-. there the air flows along the heat-emitting wall f of the low-pressure stage of the counterflow heater, and the amount of heat Q '''1 is introduced. The air heated again in this way now flows into the second expansion stage g of the work machine and relaxes, again doing work, on the. Initial pressure of the cycle. Containing the amount of heat Q'2, the air is forced on the heat-absorbing wall y to give off part of this heat content Q'2 Q2 to the higher-pressure air coming towards it. The residual heat Q2 is now withdrawn from the air through the heat-absorbing wall ai. So brought to the starting temperature of the cycle, the air is fed to the first compressor stage a, with which it has completed the cycle and starts again. The heat is supplied by means of a second cycle process. Air is taken from the environment and - guided along the heat-emitting wall z of a counterflow heat exchanger in the direction of the arrow and preheated by the flue gases withdrawing on the other side of the wall z in the opposite direction of the arrow. The heat quantity Q1 is then added to the preheated air in the form of fuel, whereupon the combustion gases give off their heat to the heat-absorbing walls d and f of the countercurrent heater up to the corresponding temperatures. The walls d and f are parallel, and d is longer than f; according to the temperature zones. The exhausting combustion gases, which have given their heat to the machine, are now guided along the other side of the heat-absorbing wall z in the direction of the arrow and indicate their remaining heat content; - the fresh air to be preheated is released. The cooled fuel gases then enter the open air. The heating surfaces d and f do not need the fuel gases. except for the temperatures of the working medium arriving in the opposite direction, in order to be economical; but you can allow significant temperature differences, because the hotter the fuel gases leave the countercurrent heater and enter the heat exchanger z, the more. Combustion air is preheated. Man. then has a certain amount of heat over. Qi_ out in circulation through the wall # -. Through the separation. of the heat circuit.- the- combustion in front of the circuit of the: working medium- this is no longer used as - combustion air and can therefore be oxygen-free. The air requirement of the fuel can be set depending on the amount of working medium running through the machine This means that they are now hotter than with the original machine, and at the same time using the radiant heat, the heat transfer is favorable and the heating surfaces are smaller. High air pressures are also a favorable moment for this.

Die Heizflächen d und f -können jetzt auch statt Gegenstromerhitzerfflächen Gleichstromerhitzerflächen sein, weil die Temperaturen des Heizmittels entsprechend höher gewählt werden können und der Gleichstromerhitzer in gewissen Fällen kleinere Heizflächen gibt. Hierbei werden dann die heizenden Gase nur bis zur höchsten Temperatur des Arbeitsmittels herab ausgenutzt; dies fällt hier aber nicht ins Gewicht, weil ja die von den Flächen d und f nicht aufgenommene Wärme durch die Gegenstromheizfläche z zurückgewonnen wird.The heating surfaces d and f can now also be co-current heating surfaces instead of counter-current heating surfaces, because the temperatures of the heating means can be selected correspondingly higher and the co-current heater provides smaller heating surfaces in certain cases. In this case, the heating gases are only used down to the highest temperature of the working medium; but this is not important here, because the heat not absorbed by the surfaces d and f is recovered by the countercurrent heating surface z.

Eine der Erfindung entsprechende Maschine ist in Abb. 5 Blatt III schematisch dargestellt. Die Heiz- und Kühlflächen sind der Deutlichkeit halber als Rohrschlangen gezeichnet. Die Maschine kann auch einstufig und mehr als zweistufig gebaut werden. Obgleich das Arbeitsmittel irgendein zweckentsprechendes Gas sein kann, wird im folgenden der Einfachheit wegen von Luft gesprochen. Die Luft wird, von der ersten Verdichtergtufe a kommend, an der Kühlfläche b wieder abgekühlt und in der zweiten Verdichterstufe c weiter verdichtet. Das Verdichtungsverhältnis der einzelnen Stufen ist gegebenenfalls verschieden, wie das - Diagramm Abb. r andeutet, um auf niedrige Verdichtungsendtemperatur zu kommen. Die vorn der letzten Verdichterstufe geförderte Luft wird an der Gegenstromheizfläche y eines Wärmetauschers entlanggeführt, um der von der Arbeitsmaschine zurückkehrenden Luft eine entsprechende Wärmemenge zu entziehen. Alsdann strömt die Luft durch Rohr lt in die Hochdruckstufe i des Gegenstromerhitzers, welche der Heizfläche d (Abb. q.) entspricht, und wird dort erhitzt, wobei sie sich ausdehnt. Durch Rohr m gelangt die Luft nunmehr in die Hochdruckstufe e der Arbeitsmaschine, um Arbeit zu leisten. Die dort austretende, teilweise entspannte Luft wird durch Rohr iv in die Niederdruckstufe o des Gegenstromerhitzers geleitet und abermals erhitzt. Die Heizfläche o entspricht der Heizfläche f (Abb. q.). Die erhitzte Luft strömt aus der Gegenstromerhitzerheizfläche o durch Rohr p in die Niederdrückstufe g der Arbeitsmaschine und wird dort, Arbeit leistend, auf den Anfangsdruck des Kreisprozesses entspannt. Durch Rohr q wird die Luft an der Gegenstromfläche y eines Wärmetauschers für die höher verdichtete Luft entlanggeführt und heizt dieselbe, während sie selbst sich abkühlt. Die Luft strömt weiter an der Kühlfläche a1 entlang, von wo .sie, .auf die Anfangstemperatur des Kreisprozesses abgekühlt, wieder in die erste Verdichterstufe a eintritt. Damit ist der Kreisprozeß des Arbeitsmittels geschlossen. Die Wärmezufuhr .erfolgt dadurch, daß Außenluft durch einen Wärmetauscher mit der Heizfläche z von den abziehenden Rauchgasen vorgewärmt, zwischen dem isolierten Mantel x des Gegenstromerhitzers und der wärmedichten Wand u in die Brennkammer eintritt. Dort wird mit dieser vorgewärmten Luft der Brennstoff, welcher aus ,der Düse s kommt, verbrannt. Die heißen' Verbrennungsgase geben einen großen-Teil-ihrer Wärme-an die Heizflächen i und .o ab zum -Betrieb der Maschine- und strömen durch Rohr w und den Wärmetauscher, ihre Restwärme durch die Heizfläche z hindurch an die eintretende Luft abgebend, ins Freie: Bei mehrstufigen Maschinen ist -es oft angebracht, daß der Verdichter eine größere Stufenzahl erhält als die Arbeitsmaschine, denn beim Verdichter ist die Stufenzahl durch die gewünschte Verdichtungsendtemperatur bedingt, während die Arbeit verrichtende Dehnung in wenigen Stufen ohne große Verschlechterung des Wirkungsgrades möglich ist. Dadurch spart man nämlich die Heizfläche des Gegenstromerhitzers für die betreffende weggelassene Dehnungsstufe. Z. B. kann eine Maschine drei Verdichtungsstufen und zwei Dehnungsstufen haben oder entsprechend zwei Stufen und eine Stufe. Der Gegenstromerhitzer kann, wie oben gesagt, in einen Gleichstromerhitzer umgewandelt werden. Dies geschieht dadurch, daß z. B. nach Abb. 5 die Rohre h und m und die Rohren und p ihre Anschlüsse an den Heizschlangen i und o tauschen. -Durch den geschlossenen Kreisprozeß des Arbeitsmittels ist die Maschine von der Atmosphäre nicht nur in bezug auf den Druckbereich unabhängig, sondern auch in bezug auf die Anfangstemperatur. Im letzteren Falle allerdings nur bedingtermaßen, z. B. wenn mit Luft gekühlt wird, kann die Anfangstemperatur des Prozesses oberhalb der Umgebung liegen, was man natürlich möglichst zu vermeiden sucht. Die Anfangstemperatur kann aber auch, wenn ein billiges Kühlmittel zur Verfügung steht, tiefer liegen als die Temperatur der Umgebungsluft. Die höchste Arbeitstemperatur der Maschine ist begrenzt durch die Baumaterialien, aus welchen die Maschine besteht, und die Schmiermittel. Steht eine Wärmequelle zur Verfügung, bei der die Temperatur nicht durch eine Verbrennung mit Hilfe von Luft bzw. Sauerstoff bzw. andere chemische Reaktionen erzeugt wird, sondern z. B. Ofenabwärme oder Sonnenwärme usw., so fällt der Wärmetauscher mit der Heizfläche z weg, und das Heizmittel tritt nur an die Wände d. und f heran.A machine according to the invention is shown schematically in Fig. 5, sheet III. The heating and cooling surfaces are drawn as pipe coils for the sake of clarity. The machine can also be built in one stage and more than two stages. Although the working medium can be any suitable gas, in the following for the sake of simplicity the term air is used. Coming from the first compressor stage a, the air is cooled again at the cooling surface b and further compressed in the second compressor stage c. The compression ratio of the individual stages may be different, as indicated in the diagram in Fig. R, in order to achieve a low compression end temperature. The air conveyed at the front of the last compressor stage is guided along the countercurrent heating surface y of a heat exchanger in order to extract a corresponding amount of heat from the air returning from the working machine. The air then flows through the pipe lt into the high pressure stage i of the countercurrent heater, which corresponds to the heating surface d (Fig. Q.), And is heated there, whereby it expands. The air now passes through pipe m into the high pressure stage e of the working machine in order to do work. The partially expanded air exiting there is passed through pipe iv into the low-pressure stage o of the countercurrent heater and heated again. The heating surface o corresponds to the heating surface f (Fig. Q.). The heated air flows from the countercurrent heater heating surface o through pipe p into the depression stage g of the machine and is there, while performing work, expanded to the initial pressure of the cycle. The air is guided through pipe q along the counterflow surface y of a heat exchanger for the more highly compressed air and heats it while it cools itself down. The air continues to flow along the cooling surface a1, from where it, cooled to the initial temperature of the cycle, re-enters the first compressor stage a. The cycle of the working medium is thus closed. The heat is supplied by the fact that outside air is preheated by the exhausting flue gases through a heat exchanger with the heating surface z and enters the combustion chamber between the insulated jacket x of the countercurrent heater and the heat-proof wall u. The fuel that comes out of the nozzle is burned with this preheated air. The hot 'combustion gases give off a large part of their heat to the heating surfaces i and o to operate the machine and flow through pipe w and the heat exchanger, releasing their residual heat through the heating surface z to the incoming air, into Free: In multi-stage machines it is often advisable that the compressor has a larger number of stages than the driven machine, because the number of stages in the compressor is determined by the desired compression end temperature, while the work-performing expansion is possible in a few stages without a major deterioration in efficiency. This saves the heating surface of the countercurrent heater for the relevant omitted expansion stage. For example, a machine can have three compression stages and two expansion stages or, correspondingly, two stages and one stage. As mentioned above, the countercurrent heater can be converted into a cocurrent heater. This is done in that, for. B. According to Fig. 5, the pipes h and m and the pipes and p swap their connections to the heating coils i and o. -Due to the closed cycle of the working medium, the machine is independent of the atmosphere not only with regard to the pressure range, but also with regard to the initial temperature. In the latter case, however, only to a limited extent, e.g. B. If air is used for cooling, the initial temperature of the process can be above the ambient, which of course one tries to avoid as much as possible. However, if a cheap coolant is available, the initial temperature can also be lower than the temperature of the ambient air. The maximum working temperature of the machine is limited by the building materials the machine is made of and the lubricants. If a heat source is available at which the temperature is not generated by combustion with the aid of air or oxygen or other chemical reactions, but z. B. Oven waste heat or solar heat, etc., the heat exchanger with the heating surface z is omitted, and the heating medium only occurs on the walls d. and f approach.

Das Arbeitsverfahren der Wärmekraftmaschine kann außer mit Drehkolbenmaschinen auch mit Turbinen, Kolbenmaschinen und anderen geeigneten Einrichtungen durchgeführt werden.The working method of the heat engine can except with rotary piston engines also carried out with turbines, piston engines and other suitable devices will.

Claims (1)

PATENTANSPRÜCHE: i. Mehrstufige geschlossene Heißluftdrehkolbenmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß in den Kreislauf des Arbeitsmittels außer einem an sich bekannten, mehrstufigen,- mit mehreren Temperaturzonen versehenen Gegenstromerhitzer ein Gegenstromwärmetauscher (y) zur Kühlung für das von- der Dehnungsmaschine rückströmende und zur- Erwärmung -des . vom Verdichter ankommenden Arbeitsmittels und ein Kühler (cri) zur weiteren Abkühlühg-der zurrt Verdichter rückströmenden Luft geschaltet ist, während der restliche Wärmeinhalt der Verbrennungsgase nach dem Austritt aus dem mehrstufigen Gegenstromerhitzer durch einen Gegenstromwärmeta:tischer (z) an die eintretende Verbrennungsluft vollständig abgegeben wird.-z. Mehrstufige geschlossene Heißluftdrebkolbenmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, däß infolge der An-Ordnung des Gegenstromwärnietauschers (z) für die -austretenden Verbrennungsgase und die eintretende Verbrennungsluft der mehrstufige, finit mehreren Temperaturzonen versehene Gegenstromerhitzer gegebenenfalls drch einen mehrstufigen, riiit mehreren- Temperaturzonen versehenen : Gleichstromerhitzer ersetzt wird, -ofine daß der thermische Wirkungsgrad der Maschine Ungünstiger wird.PATENT CLAIMS: i. Multi-stage closed hot air rotary piston machine, characterized in that in the circuit of the working medium except one per se known, multi-stage, countercurrent heater provided with several temperature zones a counterflow heat exchanger (y) for cooling the backflow from the expansion machine and for heating the. working fluid arriving from the compressor and a cooler (cri) for further cooling of the air flowing back to the compressor is, while the remaining heat content of the combustion gases after exiting the multi-stage countercurrent heater by a countercurrent heat meta: table (z) the incoming combustion air is completely released. Multi-level closed Hot-air plunger machine according to Claim i, characterized in that as a result the arrangement of the countercurrent heat exchanger (z) for the exhausting combustion gases and the incoming combustion air of the multi-stage, finite temperature zones countercurrent heater provided, if necessary, by a multi-stage, riiit several- Temperature zones provided: DC heater is replaced, -ofine that the thermal The efficiency of the machine becomes less favorable.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE747607C (en) * 1941-09-02 1944-10-06 Ernst Heinrici Closed hot air machine
DE932940C (en) * 1952-11-04 1955-09-12 Walter Dipl-Ing Herrmann An engine consisting of a compressor and a piston engine
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