NO115723B

NO115723B -

Info

Publication number: NO115723B
Application number: NO164650A
Authority: NO
Inventors: H Schulze
Original assignee: Leybolds Nachfolger E
Priority date: 1966-04-05
Filing date: 1966-09-09
Publication date: 1968-11-18
Also published as: DE1286807B; US3415054A; GB1112060A; FR1517409A

Description

Apparat til lære- og demonstrasjonsformål i form av varmluftmotor hhv. varmepumpe.

Denne oppfinnelse vedrører et apparat til lære- og demonstrasjonsformål i form av varmluftmotor hhv. varmepumpe med en sylinder som inneholder et arbeidsstempel og et fortrengningsstempel som er forskyvbare i forhold til hverandre.

For demonstrasjon av en varmluftmotors hhv. en kuldemaskins virkemåte er det tidligere kjent til undervisningsformål å fremstille de-monstrasjonsmodeller hvor det i en arbeidssylin-der er innbyrdes forskyvbart anordnet et arbeidsstempel og et fortrengningsstempel og som er leddet til en felles veivakseldrift.

Også tidligere kjent er en varmegassmotor med et fortrengningsstempel og et arbeidsstempel som ligger nærmest sylinderens bunn og hvor stemplene over stempelstenger og veivdrifter er koblet til en felles aksel. Ved den kjente ut-førelse har fortrengningsstemplet på den bort fra arbeidsstemplet vendende side en sentral uttagning for innføring av et på sylinderhuset festet element som trer i varmeutveksling med arbeidsmediet i sylinderen.

Apparatet ifølge oppfinnelsen er av den sistnevnte type, men sylinderen er utført med kjøling og av gjennomsiktig materiale. Hen-sikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe et apparat av den nevnte type, dog ikke et apparat som skal utføre nyttig arbeide, men et apparat som er så hensiktsmessig som mulig når det dreier seg om anskueliggjørelse av de varme-tekniske prosesser som finner sted i forbin-delse med varme- og kjølemaskiner. En annen hensikt med oppfinnelsen er å oppnå en effektiv varmeoverføring mellom apparatets, termiske komponenter og en tredje hensikt med oppfinnelsen er å utføre apparatet så enkelt at det er billig i anskaffelse.

Apparatet ifølge oppfinnelsen utmerker seg

i det vesentlige ved at fortrengningsstemplets

sentrale uttagning ved sin nedre ende over minst en radial kanal er forbundet med en ringnot på omkretsen av stemplets nedre del, slik at gassen som fra sylinderens topp eller kompresjonskammer strømmer gjennom fortrengningsstemplet mot stemplets underside ledes radialt utover og langs sylinderens vegg mot kammeret mellom fortrengningsstemplet og arbeidsstemplet. Fortrengningsstemplets uttagning er fortrinnsvis i det minste delvis fylt med en porøs fylling bestående av flere lag fortrinnsvis av grovt gjennomslippelig materiale, f. eks. kobberull, ved innstrømningen fra kompresjonsrommet, og deretter av fint gjennomslippelig materiale, f. eks. plastull. Mellom nevnte uttagning og stempelveggen er fortrengningsstemplet fortrinnsvis ut-ført med et hulrom som opptar vesentlig hele stemplets volum og som gjennom stemplets hule stempelstang er forbundet med en innretning for tilførsel av kjølefluidum. I det minste en del av fortrengningsstemplet er av gjennomsiktig materiale og har forholdsvis tynn vegg. Ytterligere trekk ved apparatet ifølge oppfinnelsen frem-går av den følgende beskrivelse og av patent-kravene.

Apparatet er fortrinnsvis bestemt for under-visning i termodynamikk og apparatet arbeider etter den Stirlingske prosess enten som motor, som kuldemaskin eller som varmepumpe.

Arbeidsgassen eller luften befinner seg i sylinderen som er delt i to ved hjelp av det luftgjennomslippelige fortrengningsstempel. I sylinderens øvre del oppvarmes gassen ved hjelp av et elektrisk element hvis apparat skal brukes som motor og føres gjennom fortrengningsstemplet og avkjøles i den nedre vannkjølte del av apparatet. Den avkjølte gass presses på ny ved hjelp av arbeidsstemplet gjennom fortrengningsstemplet og inn i den øvre del av sylinderen. Denne prosess gjentas periodisk.

Når apparatet brukes som kuldemaskin og som varmepumpe, drives apparatet over veiv-driften for hånd eller ved hjelp av en forsøks-motor. Ved drift som varmepumpe tas varmen fra kjølevannet og tilføres sylinderens øvre del, mens ved drift som motor tas varmen fra sylinderens øvre del og tilføres kjølevannet. • Man har også anledning til å måle den ytelse som motoren avgir. Da det samtidig er lett å måle den elektriske energi som opptas av apparatet, er det mulig å bestemme apparatets (motorens) virkningsgrad.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere ved hjelp av et eksempel under henvisning til teg-ningene, hvor: Fig. 1 viser et lengdesnitt av en motor i sam-svar med oppfinnelsen, fig. 2 en detalj av motoren ifølge fig. 1, fig. 3 et snitt gjennom driv-delen for motoren ifølge fig. 1 eller 2, og fig. 4 er et sideriss av partiet som er vist på fig. 3.

Motorens sylinder 1 er fremstilt av glass eller plast og inneholder et fortrengningsstempel 2 og et arbeidsstempel 3 som er lagret forskyvbart i forhold til hverandre. Arbeidsstemplet 3 er stivt festet på en hul stempelstang 4 og utfører derfor en vippebevegelse i forhold til fortrengningsstemplets stang 5 som over en veivdrift 6 er forbundet med drivakselen til et drivhjul 7. Sylinderen 1 er forsynt med en kjølemantel 8 for en kjølevæske som kan sir-kulere kontinuerlig eller intermitterende. Fortrengningsstemplets stang 5 kan være hul, men er fortrinnsvis kompakt. Arbeidsstemplets stang 4 som er hul, har en tilkobling (fig. 4) for en slange e. 1. som fører til et manometer for av-lesning av trykket i sylinderen mellom de to stempler 2 og 3. I arbeidsstemplet 3 er det laget en utboring 15 som forbinder stangens 4 indre med sylinderens indre.

Fortrengningsstemplet 2 har en veivdrift med veivstang, krysshodeledd og stempelstang. Stempelstangen 5 beveges derfor rettlinjet i sin aksiale retning. Stempelstangen 4 er direkte forbundet med apparatets veivstang slik at den utfører en vippebevegelse som medfører en tum-leaktig bevegelse av arbeidsstemplet 3 i forhold til fortrengningsstemplets stang 5. For å mulig-gjøre denne bevegelse er stemplets 3 omkretsflate utstyrt med en kraftig O-ringtetning samtidig som gjennomføringen i stemplet for stempelstangen 5 er forsynt med en elastisk mansjettetning 12, 13, 14.

I arbeidsstemplet 3 finnes på omkretsflaten en ringnot 9 med en innlagt elastisk, gummitetning 10 i form av en O-ring. Over ringtetnin-gen 10 på fortrengningsstemplets 2 side finnes en skiveformet filtring 11 som er impregnert med et smøremiddel. Tetningen mellom for-trengningstemplets stang 5 og det tippbare ar-arbeidsstempel 3 skjer ved hjelp av den nevnte mansjettetning 12, hvis tetningsleppe 13 ovenfor festeplanet 14 ligger an mot fortrengningsstemplets stang 5. Under arbeidsstemplet 3 er på fortrengningsstemplets stang 5 glidbart anbragt en med smøremiddel gjennomfuktet ring av porøst materiale. Ringnoten 9 er innenfor den innlagte gummielastiske ringtetning 10 ved hjelp av en vinkelboring 30 forbundet med sylinder-rommet ovenfor arbeidsstemplet 3.

I fortrengningsstemplet 2 er det anordnet en sentral uttagning 16 som tildels kan tettes med en innsatt korkring 17 slik at et termo-meter 18 som med sin termometerkule skal stikke inn i irinerrommet i den sentrale uttagning 16, kommer i gunstig varmeutveksling med den utstrømmende gass. Termometeret 18 er lagret i et innsetningsstøpsel 19 som er stuk-ket inn i en tilsvarende utformet ansats 20 på sylinderen 1. Til tetning mellom fortrengningsstemplet 2 og sylinderen 1 er det anordnet en ytterligere O-ringtetning 21 som ligger i en ytterligere ringnot 22 på fortrengningsstemplet 2. På ringtetnlngens 21 bort fra arbeidsstemplet 3 vendende side finnes også ved denne utførelse en ytterligere filtring 23 for smøremiddelfor-rådet.

I fortrengningsstemplets 2 hule innerrom er det anbragt sjikt av «Teflon»-ull 24 med fine porer, som ligger etter sjiktene med grove porer, f. eks. av kobberull 25. Kobberullen fra de grov-porede sjikt strekker seg radialt fra det sentrale indre rom i retning mot fortrengningsstemplets omkretsflate og kommer med sitt ene sjikt om-trent til fortrengningsstemplets 2 ytterste om-kretsbegrensning. Mellom kjølevannmantelen eller -kappen 8 og sylinderen 1 er det anbragt tetningsringer 26, 27. På stempelstangen 4 finnes

en avstengbar tilførselsåpning 28, og den hule

stempelstang 4 er under nevnte åpning avstengt

med en propp 29.

Claims

1. Apparat til lære- og demonstrasjonsformål i form av en varmluftmotor hhv. varmepumpe, omfattende en kjølt sylinder av fortrinnsvis gjennomsiktig materiale, hvori et arbeidsstempel og et med et hulrom utført fortrengningsstempel er anordnet forskyvbare i forhold til hverandre, med arbeidsstemplet belig-gende nærmest sylinderens bunn, hvilke stempler over stempelstenger og veivdrifter er koblet til en felles aksel, og hvor fortrengningsstemplet ved den bort fra arbeidsstemplet vendende ende har en sentral uttagning for innføring av et på sylinderhuset festet element som trer i varmeutveksling med arbeidsmediet i sylinderen,karakterisert vedat fortrengningsstemplets (2) sentrale uttagning (16) ved sin nedre ende over minst en radial kanal er forbundet med en ringnot på omkretsen av stemplets nedre del, slik at gassen som fra sylinderens topp eller kompresjonskammer strømmer gjennom fortrengningsstemplet mot stemplets underside ledes radialt utover og langs sylinderens (1) vegg mot kammeret mellom fortrengningsstemplet og arbeidsstemplet.

2. Apparat ifølge krav 1,karakterisertved at fortrengningsstemplets (2) uttagning (16) er i det minste delvis fylt med en porøs fylling bestående av flere lag fortrinnsvis av grovt gjennomslippelig materiale (25), f. eks. kobberull, ved innstrømningen fra kompresjonsrommet, og deretter av fint gjennomslippelig materiale (24), f. eks. plastull.

3. Apparat ifølge krav 1 eller 2, karakte risert ved at fortrengningsstemplet (2) er mellom nevnte uttagning (16) og stempelveggen utført med et hulrom som opptar vesentlig hele stemplets volum og som gjennom stemplets hule stempelstang (5) er forbundet med en innretning for tilførsel av kjølefluidum.

4. Apparat ifølge krav 1, 2 eller 3,karakterisert vedat i det minste den del av fortrengningsstemplet som vender bort fra arbeidsstemplet (3) er utført av gjennomsiktig materiale og med forholdsvis tynn stempelvegg.

5. Apparat ifølge et eller flere av de fore-gående krav,karakterisert vedat ut-skiftbare tetningsringer (17) er anordnet i den sentrale uttagnings (16) øvre åpning.

6. Apparat ifølge et eller flere av de fore-gående krav,karakterisert vedat arbeidsstemplet (3) som i og for seg kjent er stivt forbundet med sin stempelstang (4) som dan-ner en forlengelse av veivstangen, slik at arbeidsstemplet (3) utfører en vippebevegelse i forhold til fortrengsningsstemplets stang (5), og hvilken bevegelse er muliggjort ved at en ringnot (9) med en O-ringtetning (10) er anordnet på arbeidsstemplets (3) omkrets, og en elastisk gummitetning (12) med en radial feste-flens og en aksial mansjett (13) med bunn tet-ter ettergivende mot fortrengningsstemplets stang (5).

7. Apparat ifølge krav 6,karakterisertv e d at ringnoten (9) for O-ringene (10) over en vinkelboring (30) er forbundet med rommet ovenfor arbeidsstemplet (3).

8. Apparat ifølge et eller flere av kravene 1—7,karakterisert vedat rommet mellom stemplene er gjennom arbeidsstempelstan-gens hule indre forbundet (gjennom 15, 28) med en ledning som fører til et trykkmålested. Anførte publikasjoner: Tysk patent nr. 331 855. U.S. patent nr. 3 224 187.