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Heißgaskolbenmaschine mit mehr als einem geschlossenen Kreislauf Bekannt
sind I1eißgaskolbenmaschinen mit mehr als einem geschlossenen Kreislauf, bei denen
sämtliche Kolben doppelt wirkend ausgebildet sind. Die Wirkuni; einer solchen Maschine
ist dann derart, daß die beiden Kolbenoberflächen an den Volumenänderungen von Räumen
mitwirken, in denen sich Heißgaskolbenmaschinenkreisläufe vollziehen. Es ist im
allgemeinen erwünscht, daß eine solche Maschine derart ausgebildet ist, daß die
Verbindungskanäle zwischen den Zylindern die gleiche Länge haben, so claß es möglich
ist, das Volumen des Raume, in <lein :ich ein Kreislauf vollzieht, für sämtliche
Kreisläufe gleich groß zu halten. Man ist dadurch an eine bestimmte Anordnung der
Zylinder gebunden, deren Mittellinien dann z. B. auf einem Kreis oder in den Winkelpunkten
einer Raute liegen müssen. Die Erfindung löst die Aufgabe, eine Heißgaskolbenmaschine
solcher Art zu schaffen, bei der in der Bauart größere Freiheit hinsichtlich der
Anordnung der verschiedenen Zylinder gelassen ist. Zu diesem Zweck ist gemäß der
Erfindung eine Heißgaskolbenmaschine mit mehr als einem geschlossenen Kreislauf
derart ausgebildet, daß die Maschine mit zwei Zylindern versehen ist, in denen sich
je ein Kolben bewegt, von dem nur eine der leiden Oberflächen bei der Volumenänderung
eines Raumes mitwirkt, in dem sich ein Heißgaskolbenmaschinenkreislauf vollzieht,
während sich in den anderen Zylindern je ein Kolben bewegt, dessen beide Oberflächen
bei den Volumenänderungen von Räumen mitwirken, in denen sich Heißgaskolbenmaschinenkreislätife
vollziehen.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist
die Heißgaskolbenmaschine
vorzugsweise derart ausgebildet, daß die Zylinder in einer geraden Linie angeordnet
sind und sich in dem ersten und dem letzten Zylinder Kolben bewegen, von denen nur
eine Oberfläche bei der Volumenänderung eines Raumes mitwirkt, in dem sich ein Heißgaskolbenmaschinenkreislauf
vollzieht. Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn, gleichfalls nach einer Ausführungsform
der Erfindung, von einem oder mehreren der Kolben, von denen nur eine Oberfläche
bei einer Volumenänderung eines Raumes mitwirkt, in dem sich ein Heißgaskolbenmaschinenkreislauf
vollzieht, die andere Kolbenfläche das zusammenpressende Organ eines Kompressors
bildet.
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Unter einer Heißgaskolbenmaschine soll eine Kolbenmaschine verstanden
werden, bei der kalorische Energie in mechanische Energie oder umgekehrt umgewandelt
wird und bei der ein stets in der Gasphase befindliches Medium von unveränderlicher
chemischer Zusammensetzung einen thermodynamischen, geschlossenen Kreisprozeß in
mindestens zwei miteinander in Verbindung stehenden, in der Temperatur voneinander
verschiedenen Räumen oder Raumteilen durchläuft, wobei sich in mindestens einem
dieser Räume oder Raumteile im wesentlichen eine Expansion und in mindestens einem
der anderen Räume oder Raumteile im wesentlichen eine Kompression dieses Mediums
vollzieht, und die Maschine Einrichtungen enthält, welche die bei der Kompression
im Medium entwickelte kalorische Energie nach der Außenseite ah- und/oder die bei
der Expansion vom Medium abgegebene kalorische Energie von der Außenseite her zuführen.
Somit umfaßt diese Maschinengattung auch eine nach dem .umgekehrten Heißgaskolbenmotorprinzip
wirkende Kolbenkühlmaschine, ferner auch eine Wärmepumpe.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist. Mit 1, 2, 3, 4, 5, 6 sind die
Zylinder einer Heißgaskolbenmaschine bezeichttet, von denen die Zylinder 2 bis 6
in der Zeichnung gleich sind. Es ist aber im Prinzip möglich, auch den Zylinder
i auf gleiche Weise zu gestalten wie die Zylinder 2 bis 6. Letztere Zylinder sind
alle mit einem Erhitzer 7, einem Regenerator 8 und einem Kühler 9 versehen. Die
Erhitzer und Kühler werden mittels äußerer Flügel io und i i auf der Außenseite
erhitzt bzw. gekühlt. Bei diesem Beispiel ist dagegen der Zylinder i nicht mit einem
Erhitzer, Regenerator und Kühler versehen. In den Zylindern 2 bis 6 bewegen sich
gleiche Kolben 124, i26, 12c, 12d, 12e. Der Kolben 13, der sich in dem Zylinder
i bewegt, hat im Ausführungsbei spiel eine andere Form, kann aber im Prinzip auf
gleiche Weise wie die Kolben 12 gestaltet sein. Sämtliche Kolben sind mittels Kolbenstangen
und Triebstangen 14 mit einer Kurbelwelle 15 verbunden, deren Kurbeln einen solchen
Winkel zueinander einschließen, daß der für die Wirkung der Heißgaskolbenmaschine
erforderliche Phasenunterschied zwischen den Be-Nvegungen der Kolben 12a, 126, 12c,
12d, 12e und 13 erhalten wird. Der Raum 16a und der durch einen Kanal iga mit diesem
verbundene Raum 2oa unter dem Kolben 13 bilden einen Raum, in dem sich ein .Heißgaskolbenmaschinenkreislauf
vollzieht und der teilweise durch die obere Fläche des Kolbens i2a und teilweise
durch die untere Fläche des Kolbens 13 bedingt wird. Ebenso wird der Raum 16b im
Zylinder 3 und der durch einen Kanal i96 verbundene Raum tob unter dem Kolben 12a
durch die obere Fläche des Kolben 12b und die untere Fläche des Kolbens 12" bedingt.
Für die Räume 16c, 16d, 16e in den anderen Zylindern gelten ähnliche Verhältnisse,
woraus folgt, daß von den Kolben 12a, i26, 12° und 12d die beiden oberen Flächen
zu den Volumenänderungen von Räumen mitwirken, in denen sich Heißgaskolbenmaschinenkreisläufe
vollziehen. Von dem Kolben 12e aber wirkt nur die obere Fläche dabei mit, während
von dem Kolben 13 nur die untere Fläche bei der eigentlichen Wirkung der Heißgaskolbenmaschine
mitwirkt. Der Zylinder 1 ist an seinem Oberende mit einem Anschluß 17, und auf ähnliche
Weise ist der Raum unter dem Kolben 12e im Zylinder 6 mit einem :lnschluß 18 versehen.
Die beiden Anschlüsse 18 und 17 können mit Organen verbunden werden in der Weise,
daß die obere Fläche des Kolbens 13 und/oder die untere Fläche des Kolbens 12e die
zusammenpressenden Organe von Kompressoren bilden. Diese Kompressoren können z.
B. die für die Wirkung der Heißgaskolbenmaschine erforderliche Verbrennungsluft
und das Regelgas liefern und die Luft und/oder das Gas komprimieren. Auch ist es
möglich, eine oder die beiden oberen Kolbenflächen für andere Zwecke zu benutzen,
die nicht direkt mit der Wirkung der Heißgaskolbenmaschine im Zusammenhang stehen,
wie z. B. als Kolben für eine Wasserpumpe o. dgl. Es ist einleuchtend, daß man die
Oberseite des Kolbens 13 und/oder die Unterseite des Kolbens 12e auch keine Funktion
ausführen lassen kann.
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Das dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung bietet den großen
Vorteil, daß man die Vorteile einer sogenannten doppeltwirkenden Heißgaskolbenmaschine
erhalten kann, wobei die Verbindungskanäle zwischen den Kolben die gleiche Länge
haben und somit der schädliche Raum jedes Kreislaufs gleich ist, während trotzdem
die Zylinder in einer Linie angeordnet sind. Auch ist durch die Anwendung der Erfindung
eine viel größere Wahl des den Phasenunterschied zwischen den Bewegungen zweier
zusammenwirkender Kolbenoberflächen angebenden Winkels ermöglicht, als mit der bisher
bekannten Ausführung der doppeltwirkenden Heißgaskolbenmaschine der Fall war. Ferner
ist durch die Anwendung der Erfindung eine solche Anordnung der Zylinder ermöglicht,
daß dies in einem bestimmten Fall, z. B. mit Rücksicht auf den verfügbaren Raum,
die günstigste Lösung darstellt, ohne daß man an bestimmte Anforderungen gebunden
ist.
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Es ist naturgemäß möglich, eine Heißgaskolbenmaschine nach der Erfindung
auch auf andere als die angegebene Weise auszubilden, z. B. in der Weise, daß zwei
solche -Maschinen nebeneinander
angeordnet «erden und auf eine gemeinsame
Kurbelwelle einwirken, wobei der Zylinder i für die beiden Maschinen dann gemeinsam
sein kann.