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Verfahren zur Regelung der Wärmezufuhr zu einem Heißgasmotor
| Die Erfindung 1>:zielit sich auf ein Verfahren zur |
| lZege-iun,g der Wärmezufuhr zu einem Heißgas- |
| motor und auf einen lleil@gasinotor. in dem dieses |
| \'erfaliren ztir Durchführung gebracht werden |
| kann. Unter Einern Heißgasmotor ist ein thermo- |
| dynamisches Kraftwerkzeug zu %-erstehen, bei dem |
| ein therniodynainisclier Kreislauf von einer Gas- |
| menge durchlaufen wird, die in einem Raum mit |
| @er:in.derlicheni Volumen eingeschlossen ist, in dem |
| oder in @erlün<lung init d=m sielt ein erhitzender |
| Teil befindet, g.@gelrenenfalls ein Regenerator, und |
| ferner ein kühlender Teil, der sich außerdem in |
| oder in Verbindung mit Liiieni z,N-eiten Raum mit |
| veränderlichem Volumen befindet. Der an den er- |
| hitzenden Teil angrenzende Raum wird als -warmer |
| ]Zaum und der ;in den kühlenden Teil angrenzende |
| Rauen als kalter kauen 1>czeiclinet. |
Von dieser in den erwähnten Räumen eingeschlossenen Gasmenge kann nötigenfalls ein
Teil in ein oder mehrere getrennte geschlossene Rohre oder <iefäße zugelassen
werden und nachher aus einem oder mehreren dieser Rohre oder Gefäße wied-ei- in
die erwähnten Räume zugelassen werden. In allen diesen Fällen wird der tliermodvnamiscli-e
Kreislauf als gescliloss-ener Kreislauf bezeichnet.
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Der kühl:nde Teil des Motors kann gegebenenfalls @@egfelassen und
durch eine periodische Ver-1»ndung niit der Atmosphäre ersetzt werden, in welchem
Falle für jeden Kreislauf eine neue Luftmenge angezogen wird. Solche Motoren werden
als Motoren mit offenem Kreislauf bezeichnet. Sowohl lrei Motoren mit offenem Kreislauf
als auch bei jeu:ii mit geschlossenem Kreislauf besteht zig isclien den Volumenänderungen
des warmen und
des kalten Raumes ein solcher Phasenunterschied,
da:8 das Gas nacheinander einer Erhitzung, Ausdehnung, Kühlung und Kompression unterworfen
wird.
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Der Wirkungsgrad, mit dem ein Heißgasmotor auf die oben umschriebene
Weise Energie aus Wärme in mechanische Arbeit umsetzen kann, wird im idealen Falle
du; ch den Bruch T,-T, T, angegeben, in dem T, die Temperatur des Arbeitsmittels
in Grad Kelvin an der warmen Seite und T2 die an der kalten Seite ist. Da T, in
der Praxis von der Temperatur der auf der Erde meist vorkommenden praktisch brauchbaren
Kühlmittel, Wasser und Luft, abhängig ist, wird zur Erzielurig eines höhen Wirkungsgrads
ein hoher Wert vonTl angestrebt werden müssen. Diesem Bestreben ist aber durch die
Festigkeit der mit dem warmen Mittel in Berührung befindlichen Teile des Heißgasmotors
eine Grenze gesetzt. Diese Teile können aus dem Gesichtspunkt von unerwünschter
Wärmeableitung, wenn es sich um eine Verbindung mit kalten Teilen handelt, oder
aus dem Gesichtspunkt von unerwünschtem Wärmewiderstand, wenn es eine Wand betrifft,
welche Mittel, die Wärme entwickeln müssen, trennt, nicht in unbeschränkt großer
Stärke ausgebildet werden. Auf Grund dieser Erwägungen kommt man beim Entwurf zu
einem Kompromiß zwischen der höchst zulässigen Temperatur und der Wandstärke bei
einem gegebenen Baumaterial, welches auf dem höchsten in der Maschine in Betrieb
zu erwartenden Druck basiert ist. Bei den bekannten Heißgasmotoren werdenwenig befriedigerrdeVerfahren
angewendet, während des Betriebes die Wand infolge der hohen Erhitzung nicht zusammenbrechen
zu lassen.
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Nach einem der bekannten Verfahren wird die vomHeißgasmotor entwiakelteLeistungausschließlich
durch die Wärmeabgabe der Wärmequelle geändert. Die maximale, Kapazität der Wärmequelle
wird derart begrenzt, daß bei der höchsten Belastung der Werkstoff noch nicht zusammenbricht.
Bei dieser Belastung ist somit der Wirkungsgrad maximal, bei niedrigeren Belastungen
nimmt er ab.
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Nach einem anderen bekannten Verfahren, bei dem die Wärmequelle ein
Brenner für flüssige oder gasförmige Brennstoffe ist, wird die Wärmequelle auf gleichbleibende
Kapazität eingestellt. Die Temperatur an der warmen Seite des Motors ändert sich
dann in entgegengesetztem Sinne zu der auf andere Weise geregelten Leistung. In
diesem Falle tritt daher gerade bei Nullast die höchste Temperatur und der höchste
Wirkungsgrad auf; bei Zunahme der Belastung nimmt der Wirkungsgrad ab.
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Nach einem dritten bekannten Verfahren wird versucht, die Temperatur
des erhitzten Werkstoffs dadurch gleichbleibend zu halten, daß die Wand offensichtlich
auf ein gewisses Maß der Rotglühhitze gehalten wird. Die Unzuverlässigkeit einer
solchen Regelung bedarf keiner näheren Erläuterung. Eine andere bekannte Regelungsweise
besteht darin, daß die Temperatur der Rauchgase., nachdem sie ihre Wärme an den
Erhitzer abgegeben hatten, zur Regelung des Schornsteinzugs verwendet würde. Mit
diesem Verfahren wird aber das gestellte Ziel eben-sowenig erreicht, da bei kleinen
Belastungen der Maschine die Rauchgastemperatur weniger von der des zu erhitzenden
Materials abweichen wird als bei höherer Belastung.
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Nach allen bisher bekanntenVerfahren zurRegelung der Temperatur des
Erhitzermaterials in Abhängigkeit von der Motorleistung oder vom zugeführten Wärmebetrag
besteht zu jeder Zeit eine Beziehung zwischen der Motorleistung und der Temperatur
dieses Erhitzermuterials, wenn auch diese Temperatur bei Zunahme der Leistung abnimmt
oder zunimmt oder sehr unregelmäßig wechselt. Die Nutzleistung einer Kolbenmaschine
wird durch die Formel N = f x P. x n ausgedrückt, in der Pm der mittlere
wirksame Druck auf den Kolben und n die Umdrehungszahl pro Sekunde darstellt. Der
Faktor f ist von den verschiedenen baulichen Größen der Maschine abhängig. Hieraus
ergibt sich, daß für einen bestimmten Wert der Nutzleistung N kein bestimmter Wert
für P,@ festgelegt und daher auch keine bestimmte Druckbelastung im Zylinder zu
erwarten ist. Bei jedem Wert der Nutzleistung wird daher die maximale Druckbelastung
erwartet werden können. Infolgedessen mue nach den bekannten Regelverfahren die
Temperatur des Erhitzermat)erials zu jeder Zeit derart begrenzt werden, daß die
für diese Temperatur gestellte Festigkeitsgrenze dieses Materials nicht überschritten
wird.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Temperatur des Erhitzungsmaterials
durch eine Regelung des aus der Wärmequelle zugeführten Wärmestromes in Abhängigkeit
vom Druck des Arbeitsmittels im Motor geregelt, von welchen der schwächste Teil
belastet wird, und zwar in der Weise, daß die Temperatur dieses schwächsten Teiles
einen Wert erhält. der beim auftretenden Druck eine hinreichende Widerstandsfähigkeit
oder Formfestigkeit gewährleistet. .
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Die hierbei erforderlichen Angaben bezüglich der Festigkeit als Funktion
der Temperatur sind für eine ganze Reihe von für die Anfertigung von warmen Teilen
eines Heißgasmotors in Frage kommenden Werkstoffen prolxogemäß festgestellt und
von genügende] Bekanntheit. Im Gegensatz zum bekannten Verfahren ist beim erfindungsgemäßen
Verfahren die Temperatur des schwächsten Teiles daher eine Funktion der auf ihn
ausgeübten Druckbelastung. Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin,
daß bei niedrigeren mittleren Drucken die höchste Temperatur des wirkenden Mittels
und demnach der Wirkungsgrad gegenüber den bekannten Heißgasmotoren erhöht werden
kann. Andererseits ist bei Anwendung der vorliegenden Erfindung ein höherer mittlerer
Druck zulässig (was bedeutet, daß das Drehmoment der Kurbelachse gleichfalls steigen
kann) als der für die bekannten Heißgasmotoren gleicher Bauart geltende höchste
mittlere Druck, vorausgesetzt, daß dabei die Temperatur des Erhitzermaterials niedriger
geregelt
wird. Eine Abnahme des Wirkungsgrades läßt sich hierbei natürlich nicht vermeiden.
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N'ac'h einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es möglich,
das Produkt des mittleren wirksamen I>ruckes I'", und der Drehzahl n so weit steigen
zu lasen. daß die vorlie.r als maximal geltende Volleistung V überschritten wird,
was bedeutet, daß auch die von der Wärmequelleverlangte Leistung ob°.rhalb ihrer
normalen Vollast liegt. Unter der normalen Vollast der Wärmequelle ist hier die
höchste Belastung zu verstehen, welche nicht überschritten werden darf, ohne daß
der Brenner dadurch sofort oder auf die Dauer bleibende Nachteile erfährt. Als Vollast
ist beispielsweise die Belastung zu betrachten, bei welcher der der ""ärmequelle
zugeführte Brennstoff und die Verbrennungsluft eine möglichst vollständige Verbrennung
gewährleisten, bei welcher keine unerwünschten Brenustottteile oder Verbrennungsbestandteile
dem Flammenweg folgen, und bei welcher die Einzelteile der Verbrennungseinrichtung
u. dgl. nicht höher als auf eine dauernd zulässige Temperatur erhitzt werden. In
welchem Maße und wie lange eine Überlastung der Wärmequelle zulässig ist. ist abhängig
von dem ?Maße, in dem die bei normaler Vollast noch gerade nicht auftretenden Erscheinungen
für die Wirkung dieser Wärmequelle erschwerlich sind. Das Vermeidenbrenubarer Gase
in den Schornsteingasen ergibt zwar Verluste, die aber nicht schwer wiegen, wenn
diese Überlastung nicht zu lange angewendet wird; das Entstehen unbrennbarer Staubanhäufungen
in den 1# lammen@vegen ist dagegen auch bei vielfach auftretenden kurzzeitigen Cberlastungen
auf dieDauer erschw-erliob.
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Die Erfindung wird ferner an Hand einiger Materialcharakteristiken
und eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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In Fig. i ist der Verlauf des thermischen Wirkungsgrades
bei verschieden:n Belastungszuständen nach verschie(Ien,.n Bekannten
Verfahren und nach der Erfindung dargestellt.
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In Fig.2 ist für zwei verschiedene Werkstoffe die Beziehung zwischen
Festigkeit und Temperatur dargest.ll t.
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In F ig. 3 ist bei Anwendung der Erfindung die Beziehung zw ischen
der Temperatur und dem zulässigen mittleren Druck dargestellt.
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In Fig. q ist für den gleichen Fall die Beziehung zwischen dem idealen
thermischen Wirkungsgrad und .den auftretenden Gasdrucken dargestellt.
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In Fig. ; ist die Beziehung zwischen &,m auftretendcn 1)rLlinionient
und der Drehzahl eines Heißgasmotors sowohl ohne als auch unter Anw-endun"g dier
,'i-finrlunig veranschaulicht.
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In Fig.6 ist eine bauliche Ausführungsform eines Heißgasmotors, bei
der die Erfindung angewen(Iet wird, teilweise schematisch dargestellt.
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In Fig. i ist graphisch die Beziehung zwischen der Temperatur der
warmen Seite des Heißgasmotors und der entwickelten -Motorleistung für verschiedene
Fälle dargestellt. Es wird angenommen, claß sich sämtliche Fälle auf einen Heißgasmotor
von gleicher Bauart und gleichartigem `-erlauf der höchst zulässigen Belastung des
Erhitzermaterials bei steigender Temperatur beziehen. Als höchste Temperatur, welche
bei diesen Heilagasniotoren im Zusammenhang mit dem zu erwartenden maximalen Gasdruck
auftreten darf, wird die mit io angedeutete Temperatur angenommen. Die kreuzweise
schraffierte Oberfläche 13 stellt das Gebiet dar, in dem sich die Temperatur bewegt
bei Anwendung einer Regelung, bei welcher der Erhitzer offensichtlich auf etwa gleiche
Temperatur -:halten wird. Diese Temperatur wird dann iiiiierliall) dieser Oberfläche
unabhängig von der Leistung beliebig wechseln. Die Linie 12 stellt den Fall dar,
in dem der Wärmestrom unabhängig von der Größe der verlangten Leistung gleichbleibend
gehalten wird. Hierbei fällt also die Temperatur des Erhitzermaterials bei zunehmender
indizierter Leistung. Die Temperatur des Erhitzers verläuft gemäß der Linie i i,
wenn die Regelung der Leistung ausschließlich durch Änderung des verwendeten Wärmestromes
erfolgt. Wird die Regelung der Temperatur des Erhitzers der Temperatur der Rauchgase
entnommen, welche die Wärme an den Motor abgegeben haben, so wird die Temperatur
gemäß der Linie 1:4 verlaufen. Aus dem Vorhergehenden ergibt sich, daß in allen
diesen bekannten Fällen die höchst auftretende Temperatur und demnach auch der höchste
zu erreichende Wirkungsgrad des Motors nie höher als die gestellte Temperaturgrenze
io sein kann. Bei Anwendung des erfindungsgemäßen 1-erfahrc-ns wird aber noch ein
größeres Gebiet erschlossen, nämlich dasjenige, das durch die einfach schraffiert-,-
Fläche 15 angegeben ist, in der durch Verringerung des Druckes im Zylinder die Temperatur
gew ünschtenfalls bis auf eine Höhe 29 gesteigert werden kann.
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Zur Durchführung dieses Verfahrens wird die Beziehung benutzt, welche
zwischen der Temperatur eines Werkstoffs und der Festigkeit dieses Werkstoffs bei
dieser Temperatur besteht. Es ist nämlich eine bekannte Tatsache, daß nahezu sämtliche
praktisch verwendbaren Werkstoffe eine Festigkeit besitzen, welche bei Zunahme der
Temperatur abnimmt. Die Kurven 16 und 17 in Fig. 2 veranschaulichen die graphische
Darstellung des Verlaufes dieser auf der senkrechten Achse des Systems abgetragenen
Festigkeit K in Abhängigkeit von der Temperatur T, welche die waagerechte Achse
dieses Systems bildet. Diese Temperaturfestigkeitskurven bringen eine Beziehung
zwischen der Temperatur des Werkstotts und der Festigkeit bei dieser Temperatur
zum Ausdruck. Die Beziehung zwischen der Festigkeit K und der absoluten Temperatur
T
ist im allgemeinen nach einer Gleichung des Charakters K"' = C X
T-", in der m und n vom Werkstote abhängig sind. In den beiden in Fig. 2
dargestellt. .n Fällen ist für den Werkstoff 16 m größer als )i und für den \\-;
rkstoff 17 kn kleiner als n.
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Ein Beispiel eines Werkstoffs mit einer Temperaturfestigkeitskurve
nach 17 ist beispielsweise der
unter dern Namen NCT 3 bekannte Chromnickelstahl.
Bei 200° C ,ist die Festigkeit 54 kg/mm2, die bis 4oo° C praktisch ungeändert bleibt.
B,ei 5oo° C ist die Festigkeit 49kg/nim2, bei 6oo°C 39kg/mm2, bei 70o° C 29 kg/m.m2
und bei 8oo° C 18 kg/mm2. Bei einer Temperaturabnahme von 700 bis 400° C
nimmt di.- Festigkeit also bis igoo/o zu.
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An Hand dieser Temperaturfestigkeitskurven verscliiedeit2r Werkstoffe
lassen sich die in Fig.3 dargestellten Kurven konstruieren, «-elche die leziehung
zwischen dem höchstzulässigen mittleren Druck im Zylinder und der Temperatur der
schwächsten erhitzten Teile dieses Zvlinders angehen. Aus .dieser Figur ergibt sich,
daß sich die 1>eid:n Werkstoffe 16 und 17 verschiedenartig verhalten. Wenn in ein,m
tr2stimmten Punkt 18, wofür beispielsw@cise der normale Vollastarbeitspunkt des
Motors 1>ei einer bestimmten Temperatur i9 gewählt wird, ein bestimmter mittlerer
Druck'2o zu-. lässig ist, so wird bei einer abnehmenden Temperatur der Werkstoff
16 eine größere Druckzunahme als der Werkstoff, 17 möglich machen. Zwar ergibt sieh
aus den dargestellten Charakteristiken, daß hei einer kleineren Temperaturabnahme
der Werkstoff 16 noch eint: etwas größere Festigkeit aufweisen wird, aber dieses
Gebiet ist für die Regelung von geringer Bedeutung, da gerade die größeren Druckzunahmen
ein: wichtige Rolle spielen.
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Aus Fig.4 ist ersichtlich, wie der thermische Wirkungsgrad des ideal.e@n
Heiß asmotors, also ohne Verluste,
vom zulässigen mittleren Druck P", abhängig ist, auch wieder für verschiedene verwendete
Werkstoffe 16 und 17. Die aus Fig. 3 folgende notwendige Temperaturabnahme bei einem
zunehmenden mittleren Druck hat nämlich unvermeidlich auch eine Abnahme des fhermischen
Wirkungsgrads zur Folge, und da die erforderliche Mindestabnahme derTemperatur sich
als abhängig vomverwendeten Werkstoff erwiesen hat, wird auch der Verlauf des Wirkungsgrads
auf eine ähnliche Weise von den Ei"cuscliaft::n des Werkstoffs abhängig sein. Aus
Fig.4 ergibt sich darin auch, daß der Werkstoff 16 im wichtigsten Gebiet etwas bessereErgebnisse
als der Werkstoff 17 geben wird.
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In Fig. 5 ist die Beziehung zwischen dem Drehinonent _1I und .der
Drehzahl >i eines bekannten Heißgasmotors für eine bestimmte Ilkhstleistung anregel>°n,
welche durch die vollausgezogene Linie 21, 22, 23 dargestellt wird. IinGebiet,der
niedrigen Drehzahlen, nämlich auf der Linie 23-22, wird das maximale Drehmoment
der Motorachse durch den liöclistzulässig,eli mittleren Druck im Zylinder bestimmt,
so daß die Nutzleistung dann unterhalb der Volleistung liegt. Im Punkt 22 ist das
Produkt dieses größten Drefmomentes und der Drefhzahl gerade gleich der Volleistung,
d. 'h. gleich den _\rl>eitsä(iuival,entenderWärmezufuhr. Eineweitere Zunahme d."r
I)rehz,ahl muß, da das Produkt der Drehzahl und des Drehmomentes diesen Wert nicht
iil>-°rsclireiten kann, daher notwendigerweise eine
| :\lm,a,lrme .des @reihma)inentes zur Folge Haben. Dies |
| wird durch den hyperbolischen Verlauf der Kurve |
| 2i-22 d'arg °st-ellt. Der Teil dieser hyperbolischen |
| Kurve, der oberhalb des Punktes 2'2 gelegen und |
| in der Figur gestricfielt dargestellt ist, ist in der |
| Praxis nicht verwendbar, da er in einem Gebiet |
| von 'höh@:ren mittleren Drucken gelegen ist als es |
| baulich für die Maschine 1)ei der zu berweksichti- |
| ,:ud:n Temlreratur des Werkstoffs, mit der ge- |
| reclinet werden mini, zull-issig ist. Die bekannten |
| ll:ißgasniotorcn sind daher an ein maximales |
| Drehmoment iin Wert der Gi-iiße 23 in Fig. 5 ge- |
| bunden. |
| Für verschiedene Z-%vecke. wie beispielsweise für |
| Traktion und I-Ielnwerkzcuge, ist es lehrerwünscht, |
| wenigstens während eines "f:ilcs der Betriebszeit |
| über ein Kraft,#N-ei-l<zetig verfiigen zu können, das |
| ein sdllr viel grö@lIeres 1>relimointnt liefert als der |
| normalerweis.eerfoi-derlicli-c@\'crt. BestimmteNach- |
| teil,e., welche mit dem Auftreten dieses größeren |
| Drehmomentes verbundcnwären,können mitRüc'k- |
| sicht auf die kurze Zeitdauer, in der dies-es Dreh- |
| moment tatsächlich auftritt, finit in d-en Kauf ge- |
| nommen werden. So braucht beispielsweise eine |
| Abnahme des Wirkungsgrades während des Auf- |
| tretens dieses größeren Drehmomentes keine schwer- |
| wieg.:alden Bedenken dagegen zu bilden. |
| Durch .-Anwendung der Erfindung bei einem |
| Heißgasmotor mit ein-:r Charakt;ristik wie in |
| Fig. 5 beschrieben. kann die erwünschte Vergröße- |
| rung des Drehmomentes erhalten werden,, wenn |
| auch auf Kosten einer Abnahme des Wirkungs- |
| grades. Wie ans Fig.3 hervorgeht, kann der mittlere |
| Druck P", gesteigert werden, wenn gleichzeitig |
| damit die Temperatur des Erhitzerwerkstoffs nied- |
| riger gesetzt wird. Diese Beziehung zwischen |
| zunehmendem Druck und al)neliniernder Temperatur |
| ist vom verwendee.ten Werkstoff abhängig, was durch |
| die Kurven 16 und 17 in Fig.3 zum Ausdruck |
| gebr.aciht wird. Für die gleichen beiden Werkstoffe |
| stellen die Kurven i6 und 17 nach Fig. 5 den Ver- |
| lauf der Motorleistung bei Abnahme der Tempe- |
| ratur tirnd Steigerung des mittleren Druckes dar. |
| Sind die erhitzten "Geile des 'Motors aus dem Werk- |
| stoff 16 angefertigt, so kann bei einer gewissen |
| Drehzahl das maximale I)relrnioin°nt 25 erhalten |
| werden; der \X'erkstoti 17 ermöglicht bei gleicher |
| Drehzahl nur @.in klein:re# maximales 1)r-ehmoinent |
| 24. Da aber, wi.; aus Fig.4 liervorgelht, der Wir- |
| kungsgrad mit Zunahme des mittleren Druckes, |
| gleichfalls inAbliängigk:@it von verwendetenWerk- |
| stoff, abnimmt, werden die Punkte 24 und 25 nicht |
| auf den ursprünglichen hvl)erl)olischen Kurven 21 |
| und 22 liegen, sondern .etwas links davon, da das |
| Leistungsvermögen infolge der Abnahme des Wir- |
| kungsgrads abnimmt. |
| Aus Fig. 5 ergibt sich weiter, daß der Werkstoff |
| 16 unter diesen Verhältnissen der günstigste Werk- |
| stoff für die Herstellung der erhitzten Teile des |
| Motors ist, da hiermit die geringste Abnahme des |
| L-eistuni,-,svermögens erreicht wird und gleichzeitig |
| (las größte I)relimonient ztil;is#ig ist. Aus Fig.2 |
| ist ersichtlich, claß somit diejenigen Materialien am |
giinsti"st"n sind, bei denen dasVerliältnis zwischen der Festigkeit
und der Temperaturabhängigkeit durch eine Gleichung ausgedrückt wird, in der eine
höhere i'otenz der Festigkeit der Temperatur umgekehrt proportional ist. Dies wird
graphisch dadurch zum Ausdruck gebracht, daß die Kurve dieses günstigen @\`erkstoffs,
in diesem Falle die Kurve 16, gebogen verläuft, wobei die Konvexseite dem Nullpunkt
desAchsensystems, auf dein dieseTemperatti-und Festigkeit abgetragen sind, zugekehrt
ist. Bei Verwendung des schon friiher erwünschten Chromnickelstalils NC"T3 und einer
zulässigen Teinperatural»ialiine von ; oo bis 4oo° C kann der mittlere inclizierte
Druck uni bis igoo/o zunehmen; der theoretische Wirkungsgrad aber nimmt dabei ab,
so dai3 schließlich das Leistungsdrehmoment etwa i,7r5al so groß werden kann.
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In Fig. 6 ist die bauliche Ausführungsform eines Heißgasmotors beschrieben,
bei der die vorliegen;le Erfindung anwendbar ist. Der Motor selbst ist aus einem
Zylinder aufgebaut, der von einem Erhitzer 30, einem Regenerator 31 und einem
Kühler 32 umgeben ist. In dieseln Zylinder bewegt sich der mittels einer Treibstange
48 angetriebene Verdränger 33. In der Verlängerung des Mantels dieses Verdrängers
bewegt sich der mittels einer Kolbenstange .f7 angetriebene Arbeitskolben 34. Die
weiteren :\ntriebsorgane des Kolbens und des Verdrängers, d. lt. die Kurbelachse
und die etwaigen Mittel zum Ändern der Phase zwischen der Bewegung des Kolbens und
des Verdrängers, sind hier als unwichtig für die Erfindung außer Betracht gelassen.
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Der Erhitzer 3o dieses Motors ist ferner mit einer Wand 35 versehen,
welche den Inhalt des Zylinders gasdicht von der Umgebung abschließt und durch welche
die Wärme hindurchgeführt werden muß. Für die Wärmeaufnahme aus den vom Brenner
37 herrührenden Flammengasen ist die Erhitzerwand 35 außen mit Rillen 36 versehen.
Diese Erhitzerwand 35 wird im Betrieb des Motors auf eine hohe Temperatur gebracht
um eine Temperatur von 6oo° C und höher im Erhitzer zu ermöglichen. Diese Wand bildet
daher bei hoher Temperatur den schwächsten Teil des Motors, so daß der im Zylinder
auftretende mittlere Druck in Abhängigkeit von der Festigkeit dieser Wand bemessen
werden muß. Die Temperatur dieser Wand wird durch einen in einer Bohrung in dieser
Wand angebrachten Temperaturobservator 38 gemessen. In der dargestellten Ausführungsform
besteht dieser Temperaturobservator aus einem Thermoelement, dessen elektrische
Leitungen unter Zwischenschaltung eines Potentiometers 42 mit einer elektrischen
Regelvorrichtung 43 verbunden ist. Letztere ist mit einem mechanisch wirksamen Teil,
mit einem Hebel 44, versehen, durch welchen ein Regelschieber 45 in der Brennstoffzuführungsleitung
46 des Brenners 37 hin und her bewegt werden kann. Der Schiebekontakt 41 des erwähnten
Potentiometers 42 wird von einem verstellbaren Kolben des Druckmeßzylinders 4o betätigt,
der mittels eines engen Kanals 39 mit dem Zylinder des Heißgasmotors verbunden ist.
Der Kanal 39 wird so eng bemessen, daß dieperiodischen Druckwechselungen
während einer Umdrehungszeit der Kurbelachse nicht vom Zylinder aus auf die \Ießvorrichtung
40 übertragen wird. Im Raum dieser Meßvorrichtung herrscht nur ein Druck, der mit
dem mittleren Druck des Kreislaufes im Motorzylinder übereinstimmt. Zur Einstellung
der Motorleistung ist am Kurbelachsenkasten So dieses Motors eia Zentrifugalregulator
52 angebaut, der von einer Weile 49 von der Kurbelachse aus angetrieben wird. Die
Spannung der Federn. des Regulators, welche als Ausgleich der Zentrifugalkraft dienen,
ist von außen her verstellbar mittels eines Hebels 54, der an einem Kragen 53, an
dem diese Federn befestigt sind, angreift. Dieser Hebel 54, wird durch den Handgriff
55 verstellt, der als Leistungsregler für den Motor dient. Durch das Hinundherschieben
des erwähnten Kragens 53 kann das Gleichgewicht des Regulators bei verschiedenen
Drehzahlen verstellt werden, so daß die im Heißgasmotor entwickelte Leistung selbsttätig
den verschiedenen Drehzahlen, welche durch das Einstellen des Leistungshebels 55
bestimmt werden, angepaßt wird. Die Regelung der _NIotorleistung erfolgt in einer
bekannten Weise, z. B. dadurch, daß die mit dem Regulator 52 verbundene Regelstange
52 die Phase zwischen der Kolben- und der Verdrängerbewegung ändert. Während dieses
Teiles der Leistungsregelung bleibt der mittlere Druck im Kreislauf ungeändert aufrechterhalten,
so daß die Druckmeßvorrichtung 4o hierbei nicht in Wirkung tritt. Muß nun ein größeres
Drehmoment geliefert werden, als es mit der Erhöhung des mittleren Nutzdruckes mittels
der Änderung des Phasenwinkels zwischen dem Kolben und dem Verdränger @ zu erreichen
ist, so wird die zirkulierende Mittelmenge im Motor durch das Öffnen eines Hahnes
57 künstlich vergrößert, so daß mittels einer Leistung 56 eine zusätzliche Gasmenge
in den .Zylinder gebracht wird. Infolge dieser Maßnahme nimmt der mittlere Druck
im Kreislauf zu,wodurch dieDruckregelvorrichtung4o betätigt und der Kontakt 41 am
Potentiometer 42 derart verschoben wird, daß ein größerer Teil der Spannung des
nermoelementes 38 auf die elektrischmechanische Regelvorrichtung 43. gelangt. Diese
Regelung hat also die gleiche Auswirkung wie eine Temperaturerhöhung des Thermoelementes
38, so daß der Regelschieber 45 und die Brennstoffleitung 46 wirksam werden und
der Wärmestrom im Brenner 37 abnimmt. Hierdurch tritt daher von selbst eine Temperaturabnahme
des Erhitzerwerkstofffs auf. Ist dieses größere Drehmoment nicht länger erforderlich,
so kann dieses übermäßige Gasmittel wieder aus dem Motor abgelassen werden, worauf
die Druckregelvorrichtung 4o die Temperaturregelungwieder auf dieursprünglicheHöheeinstellt.