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Heißgaskolbenmotor Die l:rtindung bezieht sich -auf einen Heißgaskoll)enmotor
mit einem kegenerator und einem Kühler. Bekanntlich gilt das Arbeitsmittel der Heißgaskolbenniaschitie
bei Durchströtnung des Regenerators in der eitlen Richtung Wärme a1), so daß die
Temperatur des Mittels abnimmt, und es nimmt beim Durchströmen des Regenerators
in der anderen Richtung wieder \Värtne auf, so daß seine Temperatur ansteigt. In
der Regeneratorfüllinasse tritt nun ein verhältnismäßig großer Temperaturunterschied
auf. Es kann z.13. die Temperatur der warmen Endfläche der Regeneratorfüllinasse
6oo° C und diejenige der kalten Endfläche too° C sein.
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DerRegenerator befindet sich in einem mit einem Mantel umgebenen Raum.
Dieser -Mantel ist im allgemeinen auf der Scheidelinie der kalten Endfläche der
Regeneratorfülltnasse an einem oder mehreren Bauteilen des -Motors befestigt. Infolge
des "i-olien Temperaturunterschiedes itn Regenerator herrscht nun auch in diesem
Mantel ein verhältnismäßig großer Tetnperaturunterschied. Es kann z. B. die Temperatur
der Wand in TIölie der «-armen Endfläche der Regeneratorfüllmasse etwa 6oo° C betragen,
und die Temperatur in Höhe der kalten Endfläche der Regeneratorfüllmasse entspricht
etwa der Temperatur des Kühlers.
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Da im allgemeinen die günstigste H<ilie der Regeneratorfüllmasse
verhältnismäßig klein ist, wird der Temperaturunterschied im -Mantel filier eine
verhältnismäßig geringe Höhe auftreten. Die Ausdehnung des Mantels an der Seite
der höchsten Tenil>erattir ist jedoch beträchtlich größer als an der Seite mit der
niedrigsten Temperatur. Dies führt hohe Materialspanntitigen im Mantel herbei.
Falls
der den Regeneratorraum umgebende Mantel am Kühler befestigt ist, wird außerdem
wegen der geringen Höhe des Mantels die \-\'ärmeableitung zurr Kühler verhältnismäßig
groß sein.
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L'rn diese Nachteile zu beseitigen, weist der Heiß-"gas kolbenmotor
nach der Erfindung das Kennzeichen auf, daß der Regeneratorraum von einem wenigstens
im wesentlichen zylindrischen Mantel umgeben ist, der, von der warmen Endfläche
der Regeneratorfüllmasse ab gerechnet, sich über die kalte Endfläche der Regeneratorfüllmasse
hinaus erstreckt und hier an einem oder mehreren Bauteilen des Motors befestigt
ist.
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Bei dieser Ausführungsform ist die Mantelhöhe, über die das Temperaturgefälle
vorhanden ist, größer als bei der oben beschriebenen bekannten Ausführungsform.
Dies hat zur Folge, daß der Spannungsverlauf im Mantel beträchtlich günstiger ist.
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Reibt sich, gemäß einer Ausfiihrungsforin der Erfindung, der Kühler
der kalten Endfläche des Regenerators an, so entsteht eine einfache und gedrängte
Bauart.
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Gemäß einer weiteren günstigen Ausführungsform der Erfindung beträgt
die Hölie des sich über die kalte Endfläche des Regenerators hinaus erstreckenden
vorstehenden Teiles des Mantels wenigstens das o.3fache der Höhe der Regeneratorfüllrnasse.
Hierbei ist unter Höhe der Regeneratorfüllmasse die :=@bmessutig zwischen der kalten
und der warmen Endfläche der Regeneratorfüllmasse zu verstehen.
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Um die Starrheit des Mantels zii verringern und eine gleichmäßige
Ausdehnung zu erzielen, hat, gemäß einer günstigen Ausführungsform der Erfindung,
der im wesentlichen zylindrische 'Mantel, von der warmen Endfläche des Regenerators
ab gerechriet, eine abnehmende Wandstärke in Richtung zur kalten Endfläche.
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Da die Regeneratorfüllmasse soviel wie möglich über ihre ganze Höhe
einen gleichen Querschnitt haben soll, ist es wichtig, daß die Außenfläche des lZegenerators
und somit die innere Wand des Mantels im Betriebszustand des Motors möglichst zylindrisch
ist. Dies ist nach einer weiteren .\usführungsform der Erfindung erzielbar, xverin
im kalten Zustand die innere Seite des 'Mantels einen konischen Verlauf hat.
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Die größere Ausdehnung an der oberen Seite des Mantels wird nun durch
die größere Wandstärke an dieser Stelle herabgesetzt.
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Im allgemeinen wird der Regeneratormantel so--,volil an der Seite
der warmen Regeneratorendfläche als auch an der Seite der kalten Regeneratorendfläche
in eine Wand bedeutend größerer Stärke übergehen. Um zii verhüten, daß der Mantel,
wo er in eine Wand bedeutend größerer Stärke übergeht, zu starr wird, empfiehlt
es sich nach einer Ausführungsform der Erfindung, daß an der Stelle, wo der -Mantel
in einen sich quer zur Mantelachse erstreckenden ringförmigen Wandteil übergeht,
in diesem Wandteil eine Nut anzubringen.
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Dieser Wandteil kann z. ß. ein Flansch sein, mit dem der Mantel an
einem oder mehreren Bauteilen des Motors befestigt ist, oder es kann ein eine der
Endflächen des Regeneratorraumes begrenzender Wandteil sein.
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Um die Wärmeablehung durch den -Mantel zum Kühler herabzusetzen, umschließt
nach einer günstigen Ausführungsform der Erfindung der von der warmen Endfläche
des Regenerators ab gerechnet sich über dessen kalte Endfläche hinaus erstrekkende
Mantelteil über nahezu seine ganze Länge den Kühler mit etwas Spielraum.
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Da die Höhe des Regeneratormantels zwischen der warmen Endfläche der
Regeneratorfüllmasse und der Befestigungsstelle ain Kühler beträchtlich größer als
bei den bisher bekannten Bauanordnungen ist, ist die Wärmeableitung durch den Mantel
beträchtlich geringer als bei diesen bekannten Bauanordnungen.
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In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise
schematisch dargestellt. Fig. i zeigt einen Heißgaskolbenmotor rnit einem ''Mantel
nach der Erfindung, und in Fig. 2 ist dieser -Mantel in größerem Maßstaue dargestellt.
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In Fig. i wird der erwärmte Raum i von einem Verdränger 2 beeinflußt.
Das .lrbeitsmittel strömt ans diesem erwärmten Raum durch den Erhitzer 3, Regenerator
,M und Kühler 5 zum gekühlten Raum 6. Das Volumen des gekühltem Raumes 6 wird vom
Verdränger 2 und dein Kolben 7 beeinflußt. Sowohl der Verdränger als auch der Kolben
sind mittels eines Stangerirnechanismus mit einer nicht dargestellten Kurbelwelle
verbunden. Sie bewegen sich mit einem konstanten Phasenunterschied hin und her.
Dem Erhitzer, der aus zwei Paar rings um den Verbrennungsraum S angeordneter unigelogener
Rohrbündel besteht, wird mittels des I>renners 9 Wärmeenergie zugeführt.
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Die Abgase verlassen den Erhitzer durch den Auslaß io. Die erforderliche
Verbrennungsluft wird dem Brenner durch den Ringkanal i i zugeführt. Der Kühler
wird mittels eines durch die Kanäle 12 zu- und abgeführten Kühlmittels geküh 1 t.
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Der Regenerator.l ist mit einem zylindrischen Mantel 13 umgeben,
der den Kühler ebenfalls Tiber einen Teil seiner Höhe umgibt. Dieser zylindrische
Mantel ist mit Flanschen 14 an dem Kühler und am Maschinengestell befestigt. Die
Höhe des zylindrischen Mantels ist nun derart, daß ein günstiger Spannungsverlauf
in diesem Mantel entsteht.
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In Fig.2 ist in größerem llaßstabe der zvIindrische -Mantel dargestellt.
In dieser Figur sind Fig. i entsprechende Teile reit den gleichen Bezugszeichen
versehen.
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In dieser Figur umschließt der Mantel 13 den Regeneratorraum
15, in dem, im Gegensatz zu Fig. i, keine Regeneratorfüllmasse untergebracht ist.
Die Wand 13 geht an der oberen Seite in eine dickere Wand 16 über, in der die Erhitzerröhren
angeordnet sind, und an ihrer Unterseite geht sie in den Flansch 14 über. \\'ie
in dieser Figur dargestellt ist, verläuft im kalten Zustand die innere Wand des
'fantels konisch, so <Maß die Wandstärke
an der «armen Regeneratorendfläche
größer als an der kalten Regeneratorendfläche ist. Um eine richtige Ausdehnung des
Mantels zu verbürgen, ist die Wand 16 an der Stelle, wo sie in den Mantel übergeht,
mit einer Nut 17 versehen. Ebenso ist der Flansch 14 an der Stelle, wo er
in den Mantel übergeht, mit einer Nut 18 versehen. Der Mantel 13
umschließt
den Kühler 5 mit nahezu dem ganzen sich über die kalte Regeneratorendfläche hinaus
erstreckenden Teil mit etwas Spielraum. wodurch der Zwischenraum i9 entsteht. Da
der Abstand zwischen der warmen Seite des Mantels und der Kontaktstelle mit dem
Kühler infolgedessen vergrößert ist, wird die Wärmeableitung zum Kühler beträchtlich
herabgesetzt.
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Es ist klar, daß der den Regeneratorraum umschließende verlängerte
-Mantel bei verschiedenen Erhitzerbauanordnungen zur Verwendung kommen kann.