SE437406B - Fram- och atergaende varmgasmaskin - Google Patents

Fram- och atergaende varmgasmaskin

Info

Publication number
SE437406B
SE437406B SE7802198A SE7802198A SE437406B SE 437406 B SE437406 B SE 437406B SE 7802198 A SE7802198 A SE 7802198A SE 7802198 A SE7802198 A SE 7802198A SE 437406 B SE437406 B SE 437406B
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
chamber
piston
auxiliary
cylinder
auxiliary cylinder
Prior art date
Application number
SE7802198A
Other languages
English (en)
Other versions
SE7802198L (sv
Inventor
J Mulder
Original Assignee
Philips Nv
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Philips Nv filed Critical Philips Nv
Publication of SE7802198L publication Critical patent/SE7802198L/sv
Publication of SE437406B publication Critical patent/SE437406B/sv

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/14Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the cycle used, e.g. Stirling cycle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G1/00Hot gas positive-displacement engine plants
    • F02G1/04Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
    • F02G1/043Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
    • F02G1/0435Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines the engine being of the free piston type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G1/00Hot gas positive-displacement engine plants
    • F02G1/04Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
    • F02G1/043Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
    • F02G1/045Controlling
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G1/00Hot gas positive-displacement engine plants
    • F02G1/04Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
    • F02G1/043Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
    • F02G1/045Controlling
    • F02G1/05Controlling by varying the rate of flow or quantity of the working gas
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05CINDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2225/00Synthetic polymers, e.g. plastics; Rubber
    • F05C2225/08Thermoplastics
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2309/00Gas cycle refrigeration machines
    • F25B2309/001Gas cycle refrigeration machines with a linear configuration or a linear motor

Description

78021-98-7 derns vägg, där den vid en given position för hjälpkolven står i förbindelse med minst en kanal i hjälpcylinderns Vägg, vilken står i förbindelse med buffertkammaren. _ Inom ramen för föreliggande uppfinning avses med uttrycket fram- och återgående varmgasmaskiner kallgas-kylanordningar, varm- gasmotorer och värmepumpar.
En fram- och återgående varmgasmaskin av det beskrivna slaget har föreslagits i den holländska patentansökan 7 514 812 (se fig. 4 och 5). l I den föreslagna fram- och återgående varmgasmaskinen myn- nar den ände på kanalen i hjälpkolven, som är på avstånd från buffertkammaren, i arbetskammaren för maskinen, så att en given central position för den fria kolven upprätthålles genom att en öppen förbindelse existerar direkt mellan buffertkammaren och arbetskammaren. Beroende på situationen strömmar då drivmedel från buffertkammaren till arbetskammaren eller i den motsatta rikt- ningen. V Denna konstruktion har en nackdel genom att den termodynamis- ka cykeln, som sker i arbetskammaren, påverkas ogynnsamt. Förhål- landet mellan maximi- och minimitrycket för drivmedlet, som del- tager i cyklen, påverkas, medan på samma gång en fasförändring inträffar, dvs. fasskillnaden mellan tryckvariationen och volym- variationen för drivmedlet i arbetskammaren förändras. Detta leder tillen reduktion av maskinens effektivitet. Ändamålet med denna uppfinning är erhållande av en förbättrad fram- och återgående varmgasmaskin av det beskrivna slaget, var- vid kontrollen av den centrala positionen för den fria kolven är sådan, att den termodynamiska cykeln icke utsättes för negativa effekter.
För att uppfylla detta ändamål kännetecknas den fram- och återgående varmgasmaskinen enligt denna uppfinning av att den andra änden på kanalen i hjälpkolven mynnar i hjälpcylinderkammaren.
En föredragen utföringsform av den fram- och återgående.varm- gasmaskinen enligt uppfinningen kännetecknas av att det stelt an- ordnade elementet är reglerbart med avseende på cylindern i rikt- ningen för cylinderaxeln. r Den centrala positionen för den fria kolven är sålunda reg- lerbar. I En annan föredragen utföringsform av den fram- och återgående varmgasmaskinen enligt uppfinningen kännetecknas av att det ele- 7802198-7 ment, som är kopplat till den fria kolven, är reglerbart i axial- riktningen med avseende på den fria kolven.
Den centrala positionen för kolven är sålunda likaså reg- 'lerbar.
Företrädesvis är båda elementen inrymda i buffertkammaren av storlekshänsyn.
Denna uppfinning beskrives nedan i detalj med hänvisning till ritningarna, vilka schematiskt visar några utföringsformer av den fram- och återgáende varmgasmaskinen (icke i skala) samt tvâ kurvor, som illustrerar principen.
I fig. 1 visas ett längdsnitt av en kallgas-kylanordning, vari kontrollmekanismen för upprätthållande av en central position för den fria kolven innefattar en hjälpkolv, som är stelt anordnad i buffertkammaren och som kan utföra fram- och återgående rörelse i en hjäipeyiinder, sem är förbunden med den fria kolven.
Fig. 2 visar grafiskt trycket (P) som en funktion av tiden (t) för drivmedlet (Pl), som deltager i cykeln i arbetskammaren för den i fig. l visade fram- och âtergående varmgasmaskinen, för drivmedlet (P2) i buffertkammaren, och för drivmedlet (P3) i hjälp- cylinderkammaren på denna maskin. t Fig. 3 är ett längdsnitt för en varmgasmotor för alstrande av elektrisk energi (generator), vari hjälpkolven är förbunden med den fria kolven och är rörlig i en hjälpcylinder förbunden med buffertkammaren.
Fig. 4 utgör ett längdsnitt av en kallgas-kylanordning, inne- fattande en hjälpcylinder, som är stelt anordnad i buffertkammaren, och en hjälpkolv, som är kopplad till den fria kolven, så att den är axiellt reglerbar. w Fig. 5 utgör ett längdsnitt av en kallgas-kylanordning, inne- fattande en hjälpkolv, som är förbunden med den fria kolven, och en hjälpcylinder, som är anordnad i buffertkammaren, så att den är axiellt reglerbar.
Fig. 6 utgör ett längdsnitt av en kallgas-kylanordning, vari expansionskolven bildar en fri kolv, som är försedd med en hjälp- kolv, vilken kan utföra fram- och återgående rörelse i en hjälp- cylinder.
Fig. 7 visar en något modifierad version av den i fig. 3 visade varmgasmotorn. . ' Fig. 8 visar grafiskt trycket (P) som en funktion av tiden (t) för drivmedlet (Pl), som deltager i cykeln för arbetskammaren i 1 poor: QUALITY 7802198-7 i varmgasmotorn enligt fig. 7, för drivmedlet (P2) i buffertkam- maren, och för drivmedlet (P3) i hjälpcylinderkammaren, varvid P3 är i fas med Pl.
Hänvisningssiffran l i fig. 1 betecknar en cylinder, vari en fri kolv 2 och ett fritt förskjutningselement 3 kan utföra fram- 'och återgående rörelse med en ömsesidig fasskillnad. Mellan ar- netsytan 2a på kolven 2 och arbetsytan 3a på förskjutningselementet 3 är en kompressionskammare 4 närvarande, som inrymmer en kylare 5. Den övre arbetsytan 3b på förskjutningselementet 3 begränsar en expansionskammare 6, som utgör arbetskammaren i förbindelse med kompressionskammaren 4. Förskjutningselementet 3 inrymmer en re- generator 7, vilken är tillgänglig för drivmedel på sin undersida via hål 8 och på sin översida via hål 9: Maskinen innefattar en frysanordning 10 som en värmeväxlare för värmeväxling mellan expan- derar, kallt drivmedel och ett föremål, :som-skall kylas.
Då kolven 2 och förskjutningselementet 3 rör sig med en ömse- eidig feeekillned under drift, utsattes ett drivmedel (tex. helium eller väte) i arbetskammaren på maskinen alternativt för kompres- sion och expansion, varvid kyla produceras på grund av expansio- nen. Kompressionen av drivmedlet sker då väsentligen hela mängden därav är närvarande i kompressionskammaren 4. Drivmedlet ström- mar successivt via kylare 5, under avgivande av kompressionsvärme, hålen 8,regenerator 7 under avgivande av värme, och hålen 9 till expansionskammaren 6. Expansion av drivmedlet sker då väsentligen hela mängden drivmedel är närvarande i expansionskammaren 6. Driv- medlet strömmar då tillbaka åter längs den beskrivna vägen i mot- lsatt riktning, efter att.ha upptagit värme i frysanordning 10 från föremålet, som skall kylas (icke visat), varvid värmet som tidi- gare lagrats i regenerator 7 likaså åter upptages. 7 Undersidan 2b på den fria kolven 2 begränsar en buffertkam- mare ll, vilken likaså innehåller drivmedel under drift vid ett väsentligen konstant tryck, som motsvarar det genomsnittliga driv- medeltrycket i arbetskammaren. Undersidan 2b på kolven uppbär en hylsa l2 av lätt vikt bestående av ett icke-magnetiskt och icke- -magnetiserbart material, som t.ex. kartong eller aluminium. Kring hylsan 12 är en elektrisk strömledare lindad för bildning av en ankarspole 13, till vilken strömtilledningstrådar 14 och l5 är kopplade, vilka trådar har letts ut genom väggen på höljet 16, som är förbundet med cylindern l på ett gastätt sätt, vilka trådar är försedda med elektriska kontakter 17 resp. 18 på utsidan. Ankar- “flr e.. är Q 7802198-7 spolen 13 kan förflyttas fram och åter i axialriktningen för kol- ven 2 i ett ringformigt gap 19, vari ett permanentmagnetiskt fält råder, vars kraftlinjer sträcker sig i radialriktningarna, tvär- gâende mot rörelseriktningen för ankarspolen.
Det permanentmagnetiska fältet erhålles i föreliggande fall med hjälp av en ringformig permanentmagnet 20 innefattande polen på sin över- och undersida, en mjukjärnsring 21, en solid mjuk- järnscylinder 22 och en cirkulär mjukjärnsskiva 23.
Permanentmagneten och mjukjärnskomponenterna utgör tillsam- mans en sluten magnetisk krets, dvs. en krets av slutna magnetiska kraftlinjer. Under drift kopplas kontakterna 17 och 18 till en elektrisk växelströmkälla (t.ex. huvudledningen) med en frekvens fo (t.ex. 50 Herz). fältet i gapet 19 utövas Lorentz-krafter, vilka alternativt rik- Under inverkan av det permanentmagnetiska tas uppåt och nedåt, på ankarspolen 13 som uppbär växelström, med resultatet att den genom kolven 2, hylsan 12 och ankarspolen 13 bildade kombinationen börjar att avstämmas till resonans. Detta âstadkommes så att resonansfrekvensen för systemet, som bildas genom den rörliga kombinationen och drivmedlet i arbetskammaren, är åtminstone väsentligen lika med väkelströmsfrekvensen fo (en avvikelse av 10 2 är fortfarande acceptabel). Drivmedlet i ar- betskammaren fungerar då som ett fjädersystem. Växelströmmen be- höver endast tillföras så mycket energi till resonanssystemet av kombinationen av kolv och ankarspole samt drivmedel, via ankar- spolen 13, som erfordras för att kompensera för arbetet, som ut- föres av drivmedlet, samt friktionsförlusterna. Förskjutningsele- mentet 3 uppvisar lokalt en mindre diameter, så att ett ringfor- migt mellanliggande utrymme 24 bildas mellan cylindern l och för- skjutningselementet 3. Väggen på cylindern l är försedd med ett utsprång 25. Ett fjädrande element 26 är förbundet å ena sidan med utsprånget 25 och å andra sidan med den ringformiga ytan 27 på förskjutningselementet 3.
Det fjädrande elementet 26 begränsar slaget för förskjut- ningselementet 3 och utgör ett massa/fjäder-system i förbindelse därmed, så att förskjutningselementet, liksom kolven, utför en helt harmonisk rörelse av samma frekvens som kolven, men med en fas- skillnad med avseende därpâ.Fjäderkonstanten för det fjädrande elementet 26 och massan för förskjutningselementet 3 väljes så, att frekvensen fl, med vilken detta system är i stånd att ge reso- nans, är högre än resbnansfrekvensen f för systemet, som bildas av PÛÖR QUALITY 7 8 02 1 9 8 - 7 6 kombinationen av kolv och ankarspole samt drivmedlet. Under drift, vid lika vibrationsfrekvenser för kolven 2 och förskjutningsele- mentet 3, styr volymvariationen för expansionskammaren tryckvaria- tionen, som inträffar i denna kammare, med resultatet att kyla produceras i expansionskammaren 6.
En hjälpkolv 28, förbunden med mjukjärnscylindern 22 via en stång 29, är stelt anordnad i buffertkammaren ll. Hjälpkolven 28 är rörlig i en hjälpcylinder 30, vilken är förbunden med den fria kolven 2 och kan sålunda variera volymen för kammaren 31.
I hjälpkolven 28 är ett kanalsystem 32 anordnat, vilket vid ena änden står i förbindelse med kammaren 31 och vilket vid den andra änden mynnar vid andra lägen i hjälpkolvens vägg (32a), i samverkan med hjälpcylinderväggen, där det samverkar med öppningar _33 i väggen på hjälpcylindern 30. Öppningarna 33 är i öppen för- bindelse med buffertkammaren ll. Som framgår av fig. 2 är cykel- trycket Pl i arbetskammaren 4, 6 i fig. l högre än trycket P2 i buffertkammaren ll under tidsintervallet A. På grund av läckage via gap 34 mellan väggen på kolv 2 och cylinder l, strömmar då drivmedel från arbetskammaren 4, 6 till buffertkammaren ll. Under tidsintervallet B (fig. 2) är emellertid trycket i buffertkammaren ll högre än i arbetskammaren 4, 6, så att medlet då strömmar från buffertkammaren ll via gapet 34 till arbetskammaren 4, 6. Emeller- tid är trycket för medlet, som strömmar från arbetskammaren under Vintervallet A högre än trycket för medlet, som strömmar från buf- fertkammaren under intervallet B. Detta innebär att drivmedel- volymen, som strömmar till och från arbetskammaren, är lika stor, men icke massflödena. Drivmedlets massflöde till buffertkammaren ll är större än till arbetskammaren 4, 6. Till följd därav skulle kolven 2 gradvis antaga en högre central position, vilket inne- bär att den centrala positionen för kolven skulle förskjutas i riktningen mot kompressionskamaren 4.
Detta förhindras genom den kontrollmekanism, som bildas av hjäipkoiven 2s oah hjäipcyiinaern 30 . .
Då kolven utför fram- och återgående rörelse vid den önskade nominellt centrala positionen, passerar öppningarna 33 kanalen 32a vid tidpunkterna tl, t2 och t3 (fig, 2), varvid trycken i arbetskammaren, buffertkammaren och hjälpcylinderkammaren är lika.
Inget drivmedel strömmar då genom öppningarna 33 och kanalsyste- met 32. _ Om medelpositionen för kolven 2 skiftas uppåt på grund av ~_-_» .. -<. ._ nu ny, y .__ ___-lag: Pgßr, V .KJ _ .~ I *_ U-Lt . äJ-igfišr? i7so219s-7 massflöde för drivmedlet från kompressionskammaren 4 via gapet 34 till buffertkammaren ll, vilket är större än massflödet i den mot- satta riktningen, så passerar öppningarna 33 kanalerna 32a under den nedåtgående rörelsen för kolven 2 vid en tidpunkt, t.ex. t4, som är senare än t2, medan under den uppåtgående rörelsen av kol- ven 2 öppningarna 33 passerar kanalerna 32a vid tidpunkten ts, vil- kenär tidigare än tidpunkten t3. Till följd därav strömmar vid tidpunkterna t4 och t5, vid vilka trycket P3 i hjälpcylinderkamma- ren 31 är högre än trycket P2 i buffertkammaren ll, drivmedlet från hjälpcylinderkammaren 31 via kanalsystemet 32 och öppningarna 33 till buffertkammaren ll. Trycknivån i hjälpcylinderkammaren 31 minskar sålunda, vilket förorsakar en ytterligare reverserande, nedåtriktad kraft på kolven 2, så att det ursprungliga centrala läget återupprättas.
Skulle medelpositionen för kolven 2 förskjutas nedåt, t.ex. under inverkan av dess egen vikt, dvs. i riktningen för mjukjärns- cylindern 22, så passerar öppningarna 33 kanalerna 32a under den uppåtgående rörelsen av kolven 2 vid en tidpunkt, t.ex. tó, som är senare än tl (fig. 2), och under den nedåtgående rörelsen av kolven 2 passerar de vid en tidpunkt_t7, som är tidigare än t2.
Vid tidpunkterna t6 och t7, vid vilka trycket P2 i buffertkamma- ren ll överstiger trycket P3 i hjälpéylinderkammaren_31, så ström- mar drivmedel då från buffertkammaren ll via öppningarna 33 och kanalsystemet 32 till hjälpcylinderkammaren 31. Medeltrycket i hjälpcylinderkammaren 31 ökar då, med resultatet att den genom- snittliga kolvpositionen förflyttas uppåt till den ursprungliga centrala positionen.. n Delar av den i fig. 3 visade varmgasmotorn, som motsvarar delar i kallgas-kylanordningen i fig. 1, är betecknade med samma hänvisningssiffror.
I fig. 3 är kompressionskammaren 4 via kylare 5, regenera- tor 7, som är stelt anordnad i en cylinder 40, och en värmare 41, i förbindelse med expansionskammaren 6. värmaren 40 innefattar ett antal rör 42, som är förbundna vid ena änden till regenerator 7 och vid den andra änden till en ringformig ledning 43, och inne- fattar även ett antal rör 44, vilka är förbundna vid ena änden till den ringformiga ledningen 43 och vid den andra änden till expan- sionskammaren 6. _ värme, som härrör från en brännaranordning 45, avges till drivmedlet, som strömmar genom värmarrören 42, 44 under drift.
Mm*- l; 11,7 7802198-7 Brännaranordningen 45 innefattar en brännare 46 med ett bränsle- inlopp 47 och ett luftinlopp 48. Efter att ha avgett värme till värmaren 41, anordnad inuti ett hölje 49, bortgår förbrännings- gasen från höljet 49 via utlopp 50. I Förskjutningselementet 3 är via en förskjutningsstâng Sl kopplat till ett icke visat drivsystem. Under drift av varmgas- motorn, varvid förskjutningselementet 3 och kolven 2 rör sig med en ömsesidig fasskillnad, utnyttjas den termiska energin, som an- bringas på värmaren 41, för att driva kolv 2, så att elektrisk energi alstras i ankarspolen 13. Då förskjutningselementet 3 är försett med ett elektrodynamiskt drev, kan en del av den i ankar- spolen 13 alstrade elektriska energin utnyttjas, efter start av varmgasmotorn, för energitillförsel till ankarspolen, kopplad till 'förskjutningsstången 3.
En hjälpkolv 53, som kan utföra fram- och återgående rörelse igen hjälpcylinder 54, är kopplad till den fria kolven 2 via en stång 52. Hjälpkolven 53 varierar volymen för hjälpcylinderkam- maren 55. I hjälpkolven 53 är en kanal 56 anordnad, vars ena ände mynnar i hjälpcylinderkammaren 55, medan dess andra ände står i förbindelse med en öppning 57 i väggen på hjälpcylinder 54, vilken öppning 57 är i öppen förbindelse med buffertkammaren ll via en ledning 58.
Kontroll av den centrala positionen för kolven 2 är identisk med den i fig. 2 visade kontrollen, så att någon ytterligare be- skrivning därav icke torde erfordras. * Delar av kallgas-kylanordningen, som visas i fig. 4, vilka motsvarar delar i den i fig. l visade maskinen, är betecknade med samma hänvisningssiffror. 7 I detta fall är ett hål 61 med en gänga 60 anordnat i kolven 2, varvid en stång 62 är skruvad däri på ett gastätt sätt, vilken stång uppbär en hjälpkolv 63, som kan utföra fram- och átergående rörelse i en hjälpcylinder 64, försedd med öppningar 65. I den visade situationen är buffertkammaren llpi öppen förbindelse via öppningarna 65 och ett kanalsystem 66 i hjälpkolven 63 med hjälp- cylinderkammaren 67. Driften av kontrollmekanismen för den cent- rala positionen är identisk med vad som beskrivits med hänvisning till fig. 1. i Den önskade centrala positionen för kolven 2 kan regleras pgenom att stången 62 skruvas längre in i eller ut ur hålet 61.
Delar av den i fig. 5 visade kallgas-kylanordningen, som i i flï"""“ “šøßïßüw 78-“32198-7 9 motsvarar sådana delar i fig. 4, är betecknade med samma hänvis- ningssiffror.
Stången 62 är nu stelt förbunden med kolven 2, och hjälp- cylindern 64 är reglerbar i axialriktningen med hjälp av en reg- lerskruv 70 i en bussning 71. Sålunda är den centrala positionen för kolven 2 återigen reglerbar, varvid en fördel erhålles genom att regleringen kan utföras utifrân under drift.
' Fig. 6 visar en kallgas-kylanordning, innefattande en cylin- der 80, vilken inrymmer en kompressionskolv 81, vilken via en kolvstång 82 är förbunden med ett drivsystem 83 i vevstakskammaren 83a. Kompressionskolven 81 varierar volymen på kompressionskam- maren 84, då den rör sig. Kompressionskammaren 84 och frysanord- ningen 87, är i förbindelse med en expansionskammare 88. Expan- sionskammaren 88 är begränsad genom en expansionskolv 89, vars ~ andra ände begränsar en buffertkammare 90, vilken innehåller driv- medel vid ett tryck, som är lika med ett genomsnittligt drivmedel- tryck i expansionskammaren 88. Expansionskolven 89 är kopplad till en kolvstång 91, som uppbär en hjälpkolv 92, vilken varierar volymen på kammaren 93 inuti en hjälpcylinder 94, då den rör sig.
En kanal 95 är anordnad i hjälpkolven 92 och en öppning 96 _är anordnad i hjälpcylindern 94. 8 ' I den visade situationen är buffertkammaren 90 i öppen för- bindelse via öppning 96 och kanal 95 med hjälpcylinderkammaren 93.
Driften av kontrollmekanismen för den centrala positionen för kol- ven 89, som bildas av hjälpkolven 92 och hjälpcylindern 94, är identisk med vad som beskrivits med hänvisning till fig. l., Uppenbarligen kan kompressionskolven 81 även vara konstrue- rad som en fri kolv, försedd med ett kontrollsystem för den cent- rala positionen, t.ex. såsom visas i fig. 1. Vevstakskammaren 83a kan utformas i ett stycke med buffertkammaren 90, om så önskas.
Hänvisningssiffrorna i fig. 3 användes för samtliga delar på varmgasmotorn, som visas i fig. 7; Varmgasmotorn enligt fig. 7 skiljer sig från den i fig. 3 visade motorn endast genom att översidan av hjälpkolven 53 nu varierar volymen för hjälpcylinder- kammaren 55. Detta innebär att tryckvariationen P3 i hjälpcylin- derkammaren 55 nu är i fas med tryckvariationen Pl i kompressions- kammaren 4, vilket visas i fig. 8.
Då den genomsnittliga positionen för kolven 2 åter förflyttas uppåt, passerar kanalen 56 öppningen 57 under den nedåtgående rörelsen av kolven 2, vid tidpunkten t4, som är senare än tz. , 1Dc)()1Q çätåálknpïr 7802193-7 lO medan under den uppåtgående rörelsen av kolven 2 kanalen 56 pas- serar öppningen 57 vid tidpunkten ts, vilken är tidigare än tid- punkten t Till följd därav strömmar, vid tidpunkterna t4 och ts, varviâ trycket P2 i buffertkammaren ll är högre än trycket P3 i hjälpcylinderkammaren 55, drivmedel från buffertkammaren ll via kanalen 58, öppningen 57 och kanalen 56, till hjälpcylinderkamma- ren 55, så att trycknivån i den sistnämnda kammaren ökar. Sålunda drives kolven 2 tillbaka till sitt ursprungliga centrala läge.
Då den genomsnittliga positionen för kolven 2 förflyttas uppåt, passerar kanalen 56 öppning 57 under den uppåtgående rörel- sen för kolven 2 vid en tidpunkt t6, som är senare än tl (fig. 8), och passerar denna öppning under den nedåtgående rörelsen för kolven 2 vid en tidpunkt t7, som är tidigare än t2. Vid tid- punkterna tö och t7 är trycket P3 i hjälpcylinderkammaren 55 högre än trycket P2 i buffertkammaren ll. Drivmedel strömmar då från hjälpcylinderkammaren 55 till buffertkammaren ll. Tryck- nivån i hjälpcylinderkammaren 55 minskar, med resultatet att kol- *ven 2 åter antager den högre, ursprungliga centrala positionen.
Det torde vara uppenbart, att kontrollsystemet för den centrala positionen fungerar då de variabla trycken i arbetskamma- ren och hjälpcylinderkammaren är i fas (fig. 8) liksom även då dessa tryck är i motfas (l80° fasskillnad) (fig. 2). nosa QUF-ÜTY»

Claims (4)

7sn219a-7 11 Patentkrav
1. Fram- och âtergående varmgasmaskin, innefattande minst en.arbetskammare, vari ett drivmedel genomför en termodyna- misk cykel, varvid arbetskammaren innefattar en kompressions~ kammare (4) och en expansionskammare (6) av ömsesidigt olika medeltemperaturer under drift, vilka är förbundna med var- andra via värmeväxlare (7, 8, 9), inklusive en regenerator, och varvid minst en fri kolv (2) är anordnad, vilken kan ut- föra fram- och återgående rörelse i en cylinder (1) och vars ena yta (2a) varierar volymen för arbetskammaren (4), medan dess andra yta (2b) bildar en del av begränsningen för en buffertkammare (11), vilken likaså innehåller drivmedel under drift vid ett åtminstone väsentligen konstant tryck, vilket motsvarar det genomsnittliga drivmedeltrycket i arbetskammaren, och varvid en kontrollmekanism är anordnad för upprätthållande av en given central position för den fria kolven (2) genom momentan öppning av en förbindelse mellan buffertkammaren (11) och en kammare (31), i vilken_ett variabelt tryck råder, vilken kontrollmekanism innefattar två element, vilka är konstruerade som en hjälpcylinder (30) och en hjälpkolv (28), vilken är rörlig däri så att volymen för hjälpcylinderkammaren (31) varieras, varvid ett av dessa element (30) är förbundet med den fria kolven (2) medan det andra elementet (28) är stelt anordnat, och varvid hjälpkolven (28) är försedd med åtminstone en kanal (32), vars ena ände (32a) mynnar i 7 hjälpkolvens vägg, i samverkan med hjälpcylinderns vägg, där den vid en given position för hjälpkolven står i förbindelse med åtminstone en kanal (33) i hjälpcylinderns vä§9f vilken står i förbindelse med buffertkammaren (11), k ä n n e t e c k n a d av att den andra änden på kanalen (32) i hjälpkolven (28) mynnar i hjälpcylinderkammaren (31).
2. Varmgasmaskin enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att det stelt anordnadeelementet (64) är reglerbart med av- seende^pä-cylindern (1) i riktningen för cylinderaxeln.
3. Varmgasmaskin enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k- n a d av att elementet (63), som är förbundet med den fria kolven (2), är reglerbart i axialriktningen med avseende på PooR Quinn? 7802198-7 í 12 den fria kolvëhï
4. Varmgasmaskin enligt krav 1, 2 eller 3, k ä n n e- t e c k n a d av att båda elementen är inrymda i buffert- kammaren. n Poozz
SE7802198A 1977-03-02 1978-02-27 Fram- och atergaende varmgasmaskin SE437406B (sv)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL7702207A NL7702207A (nl) 1977-03-02 1977-03-02 Heetgaszuigermachine.

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SE7802198L SE7802198L (sv) 1978-09-03
SE437406B true SE437406B (sv) 1985-02-25

Family

ID=19828081

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE7802198A SE437406B (sv) 1977-03-02 1978-02-27 Fram- och atergaende varmgasmaskin

Country Status (12)

Country Link
US (1) US4188791A (sv)
JP (1) JPS5852151B2 (sv)
AT (1) AT351872B (sv)
AU (1) AU3362478A (sv)
BE (1) BE864410A (sv)
DE (1) DE2807004C2 (sv)
DK (1) DK88578A (sv)
FR (1) FR2382592A1 (sv)
GB (1) GB1600812A (sv)
IT (1) IT1093122B (sv)
NL (1) NL7702207A (sv)
SE (1) SE437406B (sv)

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4397155A (en) * 1980-06-25 1983-08-09 National Research Development Corporation Stirling cycle machines
JPS57501294A (sv) * 1980-07-14 1982-07-22
US4446698A (en) * 1981-03-18 1984-05-08 New Process Industries, Inc. Isothermalizer system
GB2249620B (en) * 1981-08-19 1992-08-19 British Aerospace Cryogenic system
US4404802A (en) * 1981-09-14 1983-09-20 Sunpower, Inc. Center-porting and bearing system for free-piston stirling engines
US4475335A (en) * 1982-02-12 1984-10-09 National Research Development Corporation Free piston heat engines
JPH0631569B2 (ja) * 1982-04-30 1994-04-27 三洋電機株式会社 スタ−リング機関
EP0099654B1 (en) * 1982-06-30 1986-09-10 British Aerospace Public Limited Company Sequencing means for stirling cycle, ericsson cycle or the like apparatus
JPS5943946A (ja) * 1982-09-03 1984-03-12 Sanyo Electric Co Ltd スタ−リング機関
JPH0633729B2 (ja) * 1983-03-14 1994-05-02 三洋電機株式会社 スタ−リング機関
US4553398A (en) * 1984-02-03 1985-11-19 Helix Technology Corporation Linear motor compressor with pressure stabilization ports for use in refrigeration systems
EP0188742A3 (de) * 1985-01-25 1988-08-03 Bomin Solar GmbH &amp; Co KG Wärmekraftmaschine
SE455114B (sv) * 1985-04-22 1988-06-20 Carlqvist Stig G Motor Consult Anordning vid vermemotor som arbetar enligt stirling- eller ericssoncykeln
JPH076702B2 (ja) * 1987-09-04 1995-01-30 三菱電機株式会社 ガスサイクル機関
CA2044281A1 (en) * 1989-10-19 1991-04-20 William M. Moscrip Magnetoelectric resonance engine
GB9008522D0 (en) * 1990-04-17 1990-06-13 Energy For Suitable Dev Limite Reciprocatory displacement machine
US5653112A (en) * 1994-08-03 1997-08-05 Hughes Electronics Cryocooler system with welded cold tip
AT505764B1 (de) * 2008-03-20 2009-04-15 Vkr Holding As Stirlingmaschine
US9382873B2 (en) * 2012-07-24 2016-07-05 Alan Carl HOLSAPPLE Stirling engine with regenerator internal to the displacer piston and integral geometry for heat transfer and fluid flow
US10087883B2 (en) * 2012-07-24 2018-10-02 Alan Carl HOLSAPPLE Stirling engine with regenerator internal to the displacer piston and integral geometry for heat transfer and fluid flow
DE102016115164A1 (de) 2016-08-16 2018-02-22 Werner Schilling Heißgasantrieb
JP7197615B2 (ja) * 2021-01-28 2022-12-27 株式会社ツインバード スターリング機関

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1534734A (fr) * 1966-04-14 1968-08-02 Philips Nv Dispositif pour convertir de l'énergie mécanique en énergie calorique ou inversement
AU448915B2 (en) * 1969-02-14 1974-05-15 Braun Anton Free piston engine
US3828558A (en) * 1973-04-12 1974-08-13 Research Corp Means and method for prevention of piston creep in free-piston reciprocating device
ZA753251B (en) * 1974-06-07 1976-04-28 Research Corp Power piston actuated displacer piston driving means for free-piston stirling cycle type engine
GB1478209A (en) * 1975-08-12 1977-06-29 United Stirling Ab & Co Hot gas engine power control system
NL7514182A (nl) * 1975-12-05 1977-06-07 Philips Nv Heetgaszuigermachine.

Also Published As

Publication number Publication date
JPS53109243A (en) 1978-09-22
IT1093122B (it) 1985-07-19
NL7702207A (nl) 1978-09-05
US4188791A (en) 1980-02-19
DE2807004C2 (de) 1984-08-02
AT351872B (de) 1979-08-27
SE7802198L (sv) 1978-09-03
DK88578A (da) 1978-09-03
GB1600812A (en) 1981-10-21
JPS5852151B2 (ja) 1983-11-21
IT7820644A0 (it) 1978-02-24
ATA139578A (de) 1979-01-15
BE864410A (fr) 1978-08-28
DE2807004A1 (de) 1978-09-07
FR2382592A1 (fr) 1978-09-29
AU3362478A (en) 1979-09-06
FR2382592B1 (sv) 1983-03-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SE437406B (sv) Fram- och atergaende varmgasmaskin
US4058382A (en) Hot-gas reciprocating machine with self-centered free piston
JP4656840B2 (ja) 電気直線駆動部を有するフリーピストン装置
US4511805A (en) Convertor for thermal energy into electrical energy using Stirling motor and integral electrical generator
US4642988A (en) Solar powered free-piston Stirling engine
US4387568A (en) Stirling engine displacer gas bearing
US3782859A (en) Free piston apparatus
US8432047B2 (en) Device for conversion of thermodynamic energy into electrical energy
JP2008516149A (ja) スターリング機関原理を使用した発電および機械動力発生のための方法およびシステム
US4418533A (en) Free-piston stirling engine inertial cancellation system
GB2476496A (en) Piston for an engine generator, eg a free piston engine
US20230035014A1 (en) Power coupling for free piston mover
US4408456A (en) Free-piston Stirling engine power control
EP0056398A4 (en) COMPRESSOR-ALTERNATOR DRIVEN BY A STIRLING MOTOR OF THE TYPE WITH A MOVING MEMBER MOUNTED ON A HERMETIC RESONANT PISTON.
US2524826A (en) Electric current generator
US2899565A (en) Method and apparatus for energy conversion
US4387567A (en) Heat engine device
US20050082917A1 (en) Linear generator with a swinging piston
US20100083653A1 (en) Mass Damper
CA1094334A (en) Hot gas reciprocating machine
US585755A (en) Fritz haselwander
US822673A (en) Governing mechanism for prime movers.
CN117203413A (zh) 线性发电机
RU2754571C1 (ru) Охладитель свободнопоршневого двигателя Стирлинга с линейным генератором
US20240146152A1 (en) A linear electric generator

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed

Ref document number: 7802198-7

Effective date: 19920904

Format of ref document f/p: F