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Publication number: DET0010209MA
Authority: DE

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 12. November 1954 Bekanntgemacht am 30. Mai 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Die Erfindung betrifft Wärme-Motore für Spielzeuge, deren Hauptteile aus Metall bestehen..

Die Hauptteile von Wärme-Motoren wurden bisher aus Glas od. ä. zerbrechlichen Werkstoffen hergestellt. Da gleichwertige Erzeugnisse aus derartigen Werkstoffen schwer herzustellen sind, mußte jeder fertige Wärme-Motor einzeln geprüft werden, was eine ziemliche Fertigkeit erfordert. Derartige Wärme-Motore konnten deshalb trotz der vielen für solche Motore vorhandenen Anwendungsmöglichkeiten bisher schlecht serienmäßig hergestellt werden.

Vom Standpunkt einer erfolgreichen Fertigung ist deshalb die Verwendung von Metall an Stelle von Glas für derartige Wärme-Motore wünschenswert. Bei aus Metall hergestellten Wärme-Motoren ist es aber wegen der guten Wärmeleitfähigkeit der meisten Metalle schwierig gewesen, die richtige Temperaturdifferenz zwischen den einzelnen Teilen des Wärme-Motors aufrechtzuerhalten, d. h. zwisehen den Arbeitsräumen, die er gewöhnlich besitzt.

Gegenstand der Erfindung ist ein Wärme-Motor, dessen Hauptteile aus Aluminium oder einem

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anderen geeigneten Metall unter Zwischenschaltung eines besonderen isolierenden Bauteiles, das zäh und im wesentlichen unzerbrechlich ist, bestehen.

Dabei handelt es., .sich um einen metallischen

■5 Wärme-Motor, der in Massenfertigung hergestellt werden kann und trotzdem genügend gleichwertige Eigenschaften aufweist, um nicht einzeln geprüft werden zu müssen.

Weitere Eigentümlichkeiten der Erfindung gehen aus der Beschreibung an Hand der Zeichnungen einer beispielsweisen Ausführungsform der Erfindung hervor. In den Zeichnungen ist

Fig. ι eine Seitenansicht einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 ein senkrechter Querschnitt durch den Wärme-Motor von Fig. 1,

Fig. 3 eine Schnittansicht nach der Linie 3-3. von Fig. 2,

Fig. 4 eine Schnittansicht nach der Linie 4-4 von Fig. 2,

Fig. 5 eine Teilansicht im größeren Maßstab eines Teiles des Wärme-Motors von Fig. 2 zur Einzeldarstellung des Verschlußteiles,

Fig. 6 eine Seitenansicht, in welcher durch gestrichelte Darstellung die Arbeitsweise des Wärme-Motors gezeigt ist, der auf einem geeigneten, ebenfalls gestrichelt gezeichneten, mit Anschlägen versehenen Gestell gelagert ist.

Der erfindungsgemäße Wärme-Motor 10 besteht vorzugsweise aus drei Hauptteilen, von denen zwei die Kammern 12 und 14 bilden (Fig. 1). Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bestehen diese beiden Kammern des Motors aus einem geeigneten metallischen Stoff, z. B. Aluminium. Ein ringförmiger manschettenartiger Verschlußteil 18 ist vorgesehen, welcher die beiden Kammern 12 und 14 dicht miteinander verbindet, wie aus Fig. 5 hervorgeht. Dieser Verschlußteil 18 ist mit einem sich nach unten erstreckenden Innenrohr 20 versehen, das vorzugsweise mit dem Verschlußringteil ein Ganzes bildet, aber auch darin eingeschraubt oder sonstwie befestigt sein kann. Dieses Innenrohr 20 liegt bei ganz zusammengebautem Motor innerhalb des Kammerteils 12 (Fig.i).

Der Verschluß teil 18 besitzt in einem Abstand von seinem Ende 23 eine ringförmige Schulter 22. Die Kammer 14 nimmt das Ende 23 des Verschlußteils 18 an ihrem offenen Ende 24 so auf, daß die Schulter 22 gegen dieses Ende stößt.

Eine ähnliche Schulter 25 befindet sich am entgegengesetzten Ende 26 des Verschluß teils 18. Dieses Ende 26 paßt ebenso in die Öffnung 27 der Kammer 12. Das längliche Innenrohr 20 hat einen etwas geringeren Durchmesser als der Mittelteil des Verschluß teils 18 und ist mit diesem mittels eines Flansches 28 verbunden (Fig. 5).

Der zwischen den Schultern 22 und 25 liegende Teil 29 des Verschluß teils 18 kann mit einer Nut 30 versehen sein, welche sich zur Aufnahme des sprengringartigen Teiles 31 der Drehzapfen 32 und 33 eignet. Diese liegen auf diametral gegenüberliegenden Seiten des Wärme-Motors 10. Die verschiedenen Teile sind derart bemessen, daß die Drehzapfen 32 und 33' ungefähr am Schwerpunkt des ganzen Wärme-Motors liegen, so daß er die normale Betriebsstellung einnimmt, wenn er von den Drehzapfen getragen wird.

Bei anderen Ausführungsformen können Vorsprünge oder Aussparungen am Verschlußteil 18 vorgesehen sein, welche demselben Zwecke dienen. So können die Drehzapfen 32 und .33 auch einen Teil des Verschluß teils 18 bilden.

Die Kammer 12 enthält eine flüchtige Flüssigkeit 34, z. B. Methylchlorid, das praktisch bei Zimmertemperatur verdampft. Befindet sich diese Flüssigkeit im Wärme-Motor 10 und sind die Drehzapfen 32 und 33 auf geeigneten Stützen (Fig. 6) gelagert, so liegt der Wärme-Motor in bezug auf die Stützen 36 fast senkrecht, so daß die Kammer 12 den unteren und die Kammer 14 den oberen Teil des Wärme-Motors 10 bildet. Kann man die obere Kammer kühlen oder die untere Kammer 12 heizen, so entsteht ein Druckunterschied zwischen den beiden Kammern, und der Druck in Kammer 14 ist wesentlich niedriger als in Kammer 12,- da die Flüssigkeit 34 das untere Ende des Innenrohres 20 abschließt und den sofortigen Druckausgleich zwischen den beiden Kammern verhindert. Wird der Druckunterschied groß genug, so wird Flüssig- go keit 34 durch das Innenrohr 20 nach oben in die darüber liegende Kammer 14 gesaugt, so daß der Wärme-Motor 10 um die Achse 32 bis 33 kippt, bis sein oberes Ende gegen den Anschlag 38 stößt, wie in Fig. 6 gestrichelt dargestellt.

Durch die Schrägstellung des Wärme-Motors 10 wird der durch die Flüssigkeit gebildete Verschluß am Ende des Innenrohres 20 infolge des niedrigeren Flüssigkeitsstandes in Kammer 12 und der anderen Lage der Flüssigkeit in Kammer 14 aufgehoben, und das Innenrohr 20 läßt den Überdruck aus Kammer 12 entweichen. Infolge des so möglichen Ausgleiches des Druckes zwischen den Kammern 12 und 14 fließt die in Kammer 14 befindliche Flüssigkeit nach unten in Kammer 12, und der Wärme-Motor kehrt in die senkrechte Ausgangslage zurück.

Wie in Fig. 6 dargestellt, sind die Drehzapfen 32 und 33 vorzugsweise derart angeordnet, daß der Körper des Wärme-Motors gewöhnlich um einen kleinen Winkel in Richtung des Anschlages 38 geneigt ist. Hierdurch wird erreicht, daß der Wärme-Motor immer in dieser Richtung kippt.

Das Verfahren zum Erzielen einer Temperaturdifferenz und eines entsprechenden Druckunterschiedes zwischen den beiden Kammern besteht in der Anbringung eines gestrickten Überzuges 40 aus Glasfaser o.der einem anderen geeigneten Werkstoff auf der Kammer 14 und im Befeuchten desselben, so daß die Kammer 14 durch die verdunstende Flüssigkeit gekühlt wird.

Während die kühlende Wirkung des angefeuchteten Überzuges 40 eine Temperaturdifferenz zwischen den Kammern 12 und 14 hervorzurufen trachtet, wird dieser Effekt durch den Wärmeübergang zwischen diesen Kammern wieder auf-

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gehoben, wenn zwischen ihnen kein wirksames Mittel zur Verhinderung eines solchen Übergangs eingeschaltet ist. Es wurde gefunden, daß ein indifferenter organischer Stoff, wie z. B. Nylon, sich als Verschluß- und Verbindungsteil der beiden Kammern 12 und 14 eignet und den Verlust der erwünschten Temperaturdifferenz wirksam verhindert. Diese Art der dichten Verbindung beider Kammern bildet ein wesentliches Kennzeichen der Erfindung.

Wie oben angeführt, sollen die Kammerteile 12

und 14 so lang sein, daß der Schwerpunkt inner-

■ halb des dazwischen eingefügten Verschlußteils 18 liegt und sich der Wärme-Motor darum drehen . kann,' wenn er mit den daran befestigten Drehzapfen 32 und 33 auf den Stützen 36 liegt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Wärme-Motor, gekennzeichnet durch zwei längliche, rohrartige Kammern (12, 14) mit je einem offenen Ende (24, 27) und einem rohrförmigen, manschettenartigen Verbindungsteil (18) mit einem in die Kammer (12) ragenden offenen Rohrende (20), wobei die offenen Enden (24, 27) der Kammern (12, 14) .mit dem Verbindungsteil (18) und miteinander verbunden sind und eine flüchtige Flüssigkeit (34) in der Kammer (12) angeordnet ist.
2. Wärme-Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende des Verbindungsteils (18) an das geschlossene Ende einer der Kammern (12) angrenzt, während das entgegengesetzte Ende (23) mit den Öffnungen (24, 27) der Kammern (12, 14) dicht verbunden ist.
3. Wärme-Motor nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (12, 14) aus einem Werkstoff mit hoher Wärmeleitfähigkeit, z. B. Metall, und das manschettenartige Verbindungsteil (18) aus einem Werkstoff' mit niedriger Wärmeleitfähigkeit bestehen.
4. Wärme-Motor nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das mit einer durchgehenden öffnung versehene rohrförmige Verbindungsteil (18) - rnit seinem offenen Rohrende (20) in der Kammer (12) nahe an deren geschlossenem Boden liegt.
5. Wärme-Motor nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (12, 14) aus wärmeleitfähigem Werkstoff bestehen und das Verbindungsteil (18) als Verschlußteil ausgebildet ist, welches die beiden Kammern (12, 14) verbindet und Schultern (22, 25) besitzt, an welchen die offenen Enden (24, 27) der Kammern (12, 14) anliegen und daß der Innenrohrteil (20) zwischen den Kammern (12, 14) mit dem Verschlußteil (18) ein Ganzes bildet und von der Kammer (12) umschlossen wird und daß auf der anderen Kammer (14) ein aufsaugender Überzug (40) angeordnet ist.
6. Wärme-Motor nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das manschettenartige Verbindungsteil (18) angrenzend an die Schultern (22, 25) mit Flanschen versehen ist, welche sich dichtend entlang der Innenfläche der Kammern (12, 14) erstrecken.
7. Wärme-Motor nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsteil (18) ein Wärmeisolator ist, die Ränder der Kammern (12, 14) gegen die Schultern (22, 25) anliegen und das Innenrohr (20) einen kleineren Durchmesser hat als die Kammern (i2, 14), wobei der Ringflansch (28) mit dem Innenrohr (20) und dem Wärmeisolator (18) ein Ganzes bildet.
8. Wärme-Motor nach Anspruch 1 bis 7, gekennzeichnet durch Drehzapfen (32, 33) an den Enden der Kammern (12, 14).
9. Wärme-Motor nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeisolator (18) ringförmig ausgebildet ist und daß die Drehzapfen (32, 33) durch einen Sprengring (31) mit dem Wärmeisolator (18) verbunden sind.
10. Wärme-Motor nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (12, 14) aus Aluminium bestehen und die go Kammer (12), welche das Rohrende (20) umschließt, eloxiert ist.
11. Wärme-Motor nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeisolator (18) in der Mitte zwischen den Enden der Kammern sitzt und eine Nut (30) so angebracht ist, daß der Wärme-Motor (10) eine leicht aus der senkrechten Lage geneigte Gleichgewichtsstellung einnimmt, wobei die Drehzapfen (32, 33) auf geeigneten Stützen (36) ruhen und das Innenrohr (20) sich im unteren Teil befindet, so daß der Wärme-Motor (10) in Richtung der Neigung kippt, wenn die Flüssigkeit (34) durch Verdampfen in die obere Kammer (14) gelangt.
12. Wärme-Motor nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stützteil (36) für die Drehzapfen (32, 33) vorgesehen ist, welche den Wärme-Motor (10) drehbar tragen und ein Anschlag (38) die Kippbewegung des Motors (10) begrenzt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen