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Heißgasmotor mit geschlossenem Kreislauf Bei den bekannten Heißluftmotoren
mit geschlossenem Kreislauf zirkuliert während der Hinundherbewegung des Kolbens
und des Verdrängers die Luft von dem geheizten zum gekühlten Teil des Motors und
umgekehrt, wobei .stie abwechselnd Wärme aufnimmt und abgibt. In einem solchen Motor
beteiligt sich, abgesehen von Leckverlusten, immer die gleiche Menge des Mittels
am Kreislauf. Auch fällt unter den Begriff Motor mit geschlossenem Kreislauf ein
Motor, bei dem periodisch das Mittel oder ein Teil desselben den. eigentlichen Motor
verläßt und dann in einen Behälter, z. B. ein Rohrsystem, strömt, aus dem ebenfalls
das Mittel, das sich wieder im Motor am Kreislauf beteiligen muß, in den Motor eingeführt
wird. Je schneller die Wärme von der Motorwand auf das Gas übertragen werden kaum,
und umgekehrt, und je leichter das Mittel im Motor umlaufen. kann, um so höher ist
die Leistung des gotors.
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Es ist bekannt; derarüige Heißgasmotoren so awszugestalten, daß der
Raum unter dem Kolben dies Motors, welcher Raum von dem Arbeitszylinder abgewendet
ist, von der Umgebung gasdicht abgeschlossen wird. Dieser Raum, im allgemeinen Kurbelkasten
genannt, bildet dann ein geschlossenes Gefäß, dessen Größe zwar durch die Kolbenbewegung
periodisc'hgeändertwird,-dess-enGasinhalt aber dabei praktisch konstant bleibt.
Auch der mittlere Druck ist in diesem geschlossenen Kurbelkasten, ungeachtet der
periodischen Schwankungen zufolge der Kolbenbewegung, konstant. Eine Änderung der
eingeschlossenen Gasmenge ist allein bedingt
durch die Leckverluste
aus dem Motorzylinder des bewegenden Kolbens im Zylinder. Gerade längs für geschlossene
Heißgasmotoren mit hohem Zylinderdruck und besonderer Gasfüllung im Zylinder sind
daher geschlossene Kurbeilkästen wichtig-zur Verringerung dieser Leckverluste.
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Erfindungsgemäß stehen der Arbeitsraum und der auf der vom dem Arbeitsraum
abgewendeten Seite des Kolbens liegende Raum, üblicherweise der Kurbelkasten, durch
einen oder mehrere Kanäle, die periodisch geöffnet und geschlossen werden, miteinander
in Verbindung. Während der Zeit, in der der Arbeitsraum und der Kurbelkasten miteinander
in Verbindung stehen, hat das aus den Arbeitsraum zu dem anderen Raum geleckte Mittel
die Gelegenheit, wieder zum Arbeitsraum zurückzuströmen, wodurch sich dieses Mittel
wieder am Kreislauf im Motor beteiligen kann. Dieses Zurückströmeu. kann selbsttätig
durch ein sich nur in der Richtung des Arbeitsraums öffnendes Ventil stattfinden,
wenn der Gasdruck im Kurbelkasten höher als der niedrigste Druck im Kreislauf ist.
Wenn erwünscht, kann das Öffnen und Schließen der Kanäle auch vom Kolben und/oder
vom Verdränger erfolgen.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert.
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Fig. i zeigt schemattisch im Längsschnitt einen Heißgasmotor nach
der Erfindung mit geschlossenem Kreislauf, bei dem der auf der vom Arbeitsraum 9
abgewendeten Seite des Kolbens.2 liegende Raum i vom Motorkasten 3 gebildet wird.
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Dieser Kolben 2 und der Verdränger 5 liegen in Flucht im Motorgehäuse
q.; in diesen Verdränger ist auch der Regenerator 6 aufgenommen. Bei diesem Motor
befindet sich der warnte Raum bei 7; die Wärme wird diesem Raum mittels eines Gasbrenners
8 zugeführt. Mit 9 ist der kalte Raum und gleichzeitig der Arbeitszylinder bezeichnet;
dieser Raum wird im vorliegenden Falle durch das schraubenförmig gewundene, in der
Pfeilrichtung von Flüssigkeit durchströmte Rohr io gekühlt. Die Kurbelwelle ist
mit i1 bezeichnet; die Kurbeln 12 und 13 sind über die Treibstangen 14 und 15 und
die Kolbenstangen 16 und 17 mit dem Kolben 2 bzw. mit dem Verdränger 5 verbunden.
Die Verdrängerstange 17 ist mittels einer gasdicht abgeschlossenen Packung 18 durch
den Kolben 2 hindurchgeführt. Falls zwischen der Wand des Gehäuses und der Manteloberfläche
des Kolbens 2 eine gewisse Menge des Mittels hindurchlecken sollte, so ist letzteres
nicht verloren, weil es in den von der Außenluft abgeschlossenen Motorkasten 3 gelangt.
Der Motorkasten 3 und der kalte Raum 9 des Motors sind durch eine Rohrleitung i9
verbunden, in welche die Klappe 2o aufgenommen ist. Solange der Druck im kalten
Raum 9 höher als der Druck im Motorkasten 3 ist, bleibt diese Klappe geschlossen;
wenn. aber der Druck im Motorkasten 3 höher als im kalten Raum 9 ist, so wird die
Klappe 2o gehoben, und es fließt das in den Motorkarsten gelangte Mittel wieder
zum kalten Raum zurück. Die Wirkung der Klappe 2o kann gewünschtenfalls durch eine
auf diese Klappe einwirkende Feder beschleunigt oder verzögert werden. Durch die
Leitung 2i, die normal von einem Abschließer 222 abgeschlossen ist, kann dem Motor
die ergänzende Menge des Mittels zugeführt werden. Das Ergänzen kann dazu erforderlich
sein, die immer auftretenden geringen Leckverluste des Mittels nach außen wieder
einzubringen, oder auch zur Ingangsetzung des Motors bzw. um diesen auf einem höheren
als dem ursprünglichen Druck arbeiten zu lassen.
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Statt des öffnens. und Schließens des Umlaufkanals i9 mittels des
selbsttätig wirkenden Rückschlagventils 2o ist es auch möglich, gegebenenfalls unter
Weglassung dieses Ventils, den Kanal i9 periodisch vom Kolben :2 abschließen zu
lassen. Die Mündung des Kanals i9 im Zylinderraum 9 ist zu diesem Zweck derart in
der Kolbenbahn zu verlegen, daß der Kolben diese Öffnung während des größten Teiles
seiner Bewegung abschließt und nur in den untern Lagen diese Öffnung vom Kolbenkörper
freigegeben wird. In ähnlicher Weise kann statt des Kolbens der Verdrängerkörper
zum Abschließen dieses Kolbens benutzt werden.
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In Fig. 2" ist eine Packung dargestellt, die dazu geeigneb ist" alsi
praktisch gasdichter Abschluß der Kurbelwelle i i im Motorkasten 3, der hier nur
teilweise dargestellt ist, zu wirken. Hierbei ist an einem zylindrischen vorstehenden
Teil z311 des Motorkastens 3 ein umlaufender Flansch 2,3 vorgesehen, an dem
das eine Ende eines harmonikaförmigen federnden Körpers 24 .gasdicht, z. B. durch
Löten befestigt ist-. Das andere Ende dieses Körpers 24 ist auf die gleiche Art
und Weise an einem ringförmigen Flansch 25 befestigt, der am Kragen 2;6 der Kurbelwelle
i i anliegt. Zwischen dem Flansch 2i3 und dem Flansch 25 befindet sich die Druckfeder
27. Diese Feder wird wenigstens teilweise von dem im Motorkasten herrschenden Druck
entlastet; infolge der vorhandenen Öffnungen 27a in der Vorderwand des Kurbelwellenkastens
herrscht dieser Druck auch im Raum innerhalb des zylindrischen Gehäuses 23a. Die
Verwendung des federnden Körpers 24. gestattet ein leichtes Durchbiegen der Welle
i i.