DE804624C

DE804624C - Heissgaskolbenmaschine

Info

Publication number: DE804624C
Application number: DEP49877A
Authority: DE
Inventors: Jacob Willem Laurens Koehler
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1948-07-27
Filing date: 1949-07-23
Publication date: 1951-04-26
Also published as: FR991355A; CH284893A; DK74648C

Description

Heißgaskolbenmaschine Es ist bekannt, daß bei Heißgaskolbenmaschinen (Heißgasmotoren und nach dem umgekehrten Heißgasmotorprinzip wirkende Kaltgaskühlmaschinen) ein Teil des Arbeitsmittels auf die Dauer entweicht. Dieses Entweichen des Arbeitsmittels hat zur Folge, daß die Maschinenleistung herabsinkt. Es ist daher üblich, die Menge des Arbeitsmittels absatzweise zu ergänzen, um die Leistung auf dem ursprünglichen Pegel zu halten. Im allgemeinen wird bei der Ergänzung des Arbeitsmittels das bei der Maschine vorhandene Regelsystem verwendet. Diese Regelsysteme sind jedoch im allgemeinen mit beweglichen Teilen versehen, wobei die zum Bewegen dieser Teile erforderliche Energie von der Maschine selbst geliefert wird. Bei häufiger Verwendung dieses Regelsystems zum Ergänzen von Arbeitsmitteln kann die zum Bewegen der Einzelteile des Regelsystems erforderliche Arbeit einen nicht vernachlässigbaren Wert annehmen. In diesem Falle nehmen daher die mechanischen Verluste der Maschine zu. Die Erfindung bezweckt, die entweichende Mittelmenge auf einfache Weise zu ergänzen, wobei die mechanischen Verluste der Maschine nicht oder praktisch nicht zunehmen.
Der Heißgaskolbenmotor nach der Erfindung weist zu diesem Zweck das Kennzeichen auf, daß Mittel vorgesehen sind, durch die der Arbeitsraum kontinuierlich mit einem zweiten Raum in Verbindung steht, der das gleiche Mittel wie der Arbeitsraum enthält, wobei diese Verbindung derart ist, daß sowohl der Wirkungsgrad als auch die Leistung der Maschine unter Betriebsverhältnissen infolge des Vorhandenseins der Verbindung um nicht mehr'als io%, vorzugsweise um nicht mehr als 5 % abnimmt.
Während des Teils des Kreislaufs, bei dem der Druck im Arbeitsraum niedriger ist als der Druck im Hilfsraum, wird infolge der Verbindung zwischen den beiden Räumen eine gewisse Arbeitsmittelmenge zum Arbeitsraum fließen, und während des Teils des Kreislaufs, bei dem der Druck im ,Arbeitsraum höher ist als der Druck im Hilfsraum, eine gewisse Arbeitsmittelmenge durch die Verbindung zum Hilfsraum zurückfließen.
Wenn Arbeitsmittel aus dem Arbeitsraum entweicht und der mittlere Druck in der Maschine abnimmt, wird die Menge des Arbeitsmittels, die bei der Ergänzung zugeführt wird, größer sein als die wieder zurückfließende Mittelmenge.
Für eine gute Wirkungsweise der Vorrichtung zum Ergänzen des Mittels ist es von Bedeutung, daß der Widerstand der Verbindung so gering ist, daß es möglich ist, mittels des zur Verfügung stehenden Druckunterschieds zwischen Hilfsraum und Arbeitsraum die entweichende Mittelmenge zu ersetzen, und so groß ist, daß das Hinundherfließen des Arbeitsmittels durch die Verbindung während eines Kreislaufs nahezu keinen Einfluß auf die Ausbeute der Maschine ausübt. Außerdem ist es von Bedeutung, daß das schädliche Volumen der Verbindung so klein ist, daß die Leistung der Maschine nicht übermäßig abnimmt.
Da im allgemeinen die Leckverluste einer Heißgaskolbenmaschine zunehmen, wenn die Maschine längere Zeit in Gebrauch gewesen ist, ist es vorteilhaft, wenn der Widerstand der Verbindung veränderlich ist. Es ist dadurch möglich, die Ergänzung des :Mittels den Leckverlusten anzupassen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist diese Verbindung rohrförmig. Es ist möglich, den Durchgang der rohrförmigen Verbindung verschiedenartig zu gestalten, z. B. rund, ringförmig usw. Vorzugsweise ist die Verbindung so ausgebildet, daß die Strömungswiderstände für das Mittel in den beiden Richtungen möglichst gleich sind.
Gemäß einer anderen, vorteilhaften Ausführungsform besteht diese Verbindung aus einem porösen Material.
Es ist einleuchtend, daß der Widerstand der Verbindung zwischen dem Arbeitsraum und dem Hilfsraum auch auf verschiedene andere Weisen bewerkstelligt werden kann, z. B. indem wenigstens ein Teil der Verbindung mit feinem Drahtmaterial o. dgl. aufgefüllt wird oder indem eine oder mehrere enge Öffnungen vorgesehen werden. In letzterem Falle ist es möglich, die engen Öffnungen ein Labyrinth bilden zu lassen, wenn z. B. eine Anzahl engerer und weiterer Öffnungen in Reihe liegen. Es ist ferner möglich, die Öffnungen zu verkleinern, z. B. wenn ein oder mehrere Kanäle mehr oder weniger durch eine oder mehrere Schrauben abgeschlossen werden. Dadurch kann die Mittelmenge, die ergänzt wird, geändert werden.
Wenn es nicht erforderlich ist, die Leistung der Heißgaskolbenmaschine schnell zu ändern, kann die Ergänzungsvorrichtung auch zum Regeln der Maschinenleistung verwendet werden. Zu diesem Zweck ist es nur erforderlich, den Druck im Hilfsraum oder den Widerstand der Verbindung bei nahezu unveränderlichen Leckverlusten zu ändern, worauf die Maschinenleistung sich gleichfalls ändert.
In bestimmten Fällen kann es erwünscht sein, den mittleren Druck der Maschine gleich dem atmosphärischen Druck zu haben, wobei in diesem Falle für den Hilfsraum der freie Atmosphärenraum gewählt werden kann.
In der Zeichnung ist schematisch ein Ausführungsbeispiel der Heißgaskolbenmaschine nach der Erfindung dargestellt.
Die Heißgaskolbenmaschine besteht aus einem Zylinder i, in dem ein Verdränger 2 und ein Kolben 3 beweglich sind. Der Kolben 3 wirkt über eine Kolbenstange .4 auf eine Kurbelwelle 5, und der Verdränger wird mit Hilfe eines Stangensystems 6, das durch den Kolben 3 hindurchgeführt ist, infolge der Drehung der Kurbelwelle auf und ab bewegt. Dabei weisen der Kolben und der Verdränger einen konstanten Phasenunterschied auf. Der Arbeitsraum der Maschine besteht aus einem geheizten und einem gekühlten Raum 7 bzw. 8, die über einen Erhitzer 9, Regenerator io und Kühler i i miteinander in Verbindung stehen. Der gekühlte Raum 8 steht über ein enges Rohr 12 kontinuierlich mit einem Hilfsraum 13 in Verbindung. Es ist möglich, den Widerstand dieser Verbindung durch ein mehr oder weniger öffnen des Hahns 14 zu ändern. Es ist einleuchtend, daß die Änderung dieses Widerstands auf viele verschiedene Weisen bewirkt werden kann. Im Hilfsraum 13 herrscht ein Druck vor, der nahezu gleich dem mittleren Druck des Arbeitsmittels im Arbeitsraum ist. Es ist möglich, auf bekannte Weise den Druck im Hilfsraum 13 zu ändern, wodurch die Vorrichtung außerdem zur Reglung der Maschinenleistung dienen kann.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Heißgaskolbenmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, mit deren Hilfe der Arbeitsraum kontinuierlich mit einem zweiten Raum in Verbindung steht, der das gleiche Mittel wie der Arbeitsraum enthält, wobei diese Verbindung derart ist, daß sowohl der Wirkungsgrad als auch die Leistung der Maschine unter Betriebsverhältnissen infolge des Vorhandenseins der Verbindung um nicht mehr als io%, vorzugsweise um nicht mehr als 5 % abnimmt.
2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungswiderstand der Verbindung veränderlich ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß diese Verbindung rohrförmig ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung aus einem porösen Material besteht.