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Heißluftdrehkolbenmaschine Gegenstand der Erfindung ist eine nach
Art der Drehkolbenmaschinen mit einem ringförmigen Arbeitsraum und Schieberkolben
in der Kolbentrommel ausgeführte Heißluftmaschine.
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Derartige Heißluftmaschinen sind an sich bereits bekannt. Es ist beispielsweise
eine Maschine bekanntgeworden, die sich aus einem Ansaugeteil, einer Heizkammer
und einem Arbeitsteil zusammensetzt. Bei dieser Ausführung wird kalte Luft durch
die Schieberkolben in denAnsaugeraumangesaugt. VondiesemRaume aus wird die kalte
Luft in die Heizkammer, die eine bedeutend größere Querschnittsflächeals der Ansaugeraum
aufweist, befördert, wo sie durch Aufheizung unter Druck gesetzt wird. Aus der Heizkammer
gelangt die Luft sodann in den Arbeitsteil, der gegenüber dem Ausaugeteil eine größere,
gegenüber der Heizkammer eine geringere radiale Länge aufweist. In der Heizkammer
liegen die Schieberkolben nicht am Gehäuse an, dagegen werden sie im Ansaugeraum
und im Arbeitsraum an der Gehäusewand anliegend geführt. Bei dieser Maschine muß
die kalte, spannungslose Luft unter Energieaufwand in den während des Betriebes
unter erhöhtem Druck stehenden Heizraum hineingefördert werden. Infolge des größeren
Querschnittes des Arbeitsraumes gegenüber dem Ansaugeraum wird eine Drehung der
Kolbentrommel hervorgerufen. Da die zwischen den einzelnen Schieberkolben gebildeten
Arbeitsräume an sich bei der Weiterdrehung der Kolbentrommel sich jedoch nicht vergrößern,
so daß die Luft sich Arbeit leistend nicht weiter ausdehnen kann, gelangt die Luft
im wesentlichen mit der im Heizraum herrschenden Spannung in den Auspuff, so daß
nur der durch die verschiedenen Querschnittsabmessungen des Ansauge- und des Arbeitsteiles
hervorgerufene Druckunterschied auf die Schieberkolben ausgenutzt werden kann. Die
Brennstoffausnutzung ist daher bei dieser Maschine verhältnismäßig schlecht.
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Eine Verbesserung des Wirkungsgrades der Maschine läßt sich gemäß
der Erfindung dadurch erzielen, daß das jeweils zwischen zwei Schieberkolben, dem
Gehäuse und der Kolbentrommel eingeschlossene Arbeitsmittel bei gleichbleibendem
Inhalt des Arbeitsraumes erhitzt wird und sodann bei sich vergiößemdem Arbeitsraum
expandiert. Hierdurch wird erreicht, daß die kalte Luft nicht in einem unter Überdruck
stehenden Raum gefördert werden muß, in welchem ihr die erforderliche Wärme zugeführt
wird, und daß die Luft bei richtiger Bemessung der Expansionsseite der Maschine
aus dieser mit dem ursprünglichen Ansaugedruck, also restlos entspannt, wieder austreten
kann.
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Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
dar und zeigt die Maschine im Schnitt.
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Konzentrisch zu einem zylindrischen Gehäuse B ist eine Kolbentrommel
A von geringerem Durchmesser als dem des Gehäuseinnendurchmessers angeordnet, so
daß sich zwischen
diesen beiden Teilen ein Ringraum bildet. Dieser
wird durch die in der Kolbentrommel A radial beweglichen Schieberkolben C in einzelne
Räume unterteilt.
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Bei Z ist der Einlaß, bei X der Auslaß des Arbeitsmittels vorgesehen.
Bei Punkt L liegt die Kolbentrommel am Gehäuse an, um eine unmittelbare Verbindung
zwischen Ein- und Austrittsseite zu unterbinden. Das Gehäuse B ist auf den größten
Teil seines Umfangs mit Heizrippen E versehen, die in den Raum zwischen dem Gehäuse
B und einem Mantel 111 hineinragen. Das Heizmittel, wie beispielsweise heiße Gase
oder irgendein Wärmeträger anderer Art, tritt bei G in die Maschine ein, umströmt
das Gehäuse B und tritt durch die Öffnung J
durch das Innere der Kolbentrommel
A ins Freie, wobei es seine Wärme an das Gehäuse B, an die KolbentrommelA und an
die Heizrippen E abgibt. Der zwischen Kolbentrommel A und Gehäuse B gebildete Ringraum
weist über den größten Teil der Maschine hin gleichbleibenden Querschnitt auf. Vor
der Auspuffseite ist von Punkt F ab der Ringraum. nach außen ausgebaucht, so daß
an dieser Stelle die Schieberkolben C weiter aus der Kolbentrommel herausragen und
von dieser Stelle ab eine Vergrößerung der Arbeitsräume eintritt.
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Die Maschine arbeitet folgendermaßen. Die Kolbentrommel A dreht sich
in der Richtung des Uhrzeigers. Es wird hierbei durch einen Schieberkolben bei H
kalte Luft in den Ringraum eingesaugt. Sobald der nächste Schieberkolben die Stelle
H erreicht, ist ein abgeschlossener Raum entstanden, in welchem die Luft entsprechend
der Weiterdrehung der Kolbentrommel durch die Maschine wandert. Hierbei nimmt sie
vom Gehäuse B, von der Kolbentrommel A und von den Heizrippen E Wärme auf, wobei
sie eine Drucksteigerung erfährt, da der Raum, in welchem sie eingeschlossen ist,
den gleichen Inhalt beibehält. Nachdem der erste Schieberkolben einen Weg von ungefähr
18o' zurückgelegt hat, gelangt er in den bei Punkt F beginnenden ausgebauchten Teil
des Gehäuses B. In diesem Teil kann, da bei Weiterdrehung der Kolbentrommel A der
von den Schieberkolben begrenzte Raum nun an Inhalt zunimmt, die Luft sich Arbeit
leistend ausdehnen. Die Länge und Stärke der Ausbauchung kann derart bemessen sein,
daß bei Öffnung des Raumes am Punkt K die Luft sich bis auf den ursprünglichen Ansaugedruck
entspannt hat.