SE437697B - Slagkolvmaskin - Google Patents

Description

7808292-2 verkar med de vid kolvbottnen anordnade kolvflänsarna. Vid i dylika kolvmaskiner uppvärmes gasen kraftigt trots den yttre kylningen av maskinen under kompressionen. Detta mot- svarar en tillstândsändring, som ligger nära en adiabat. 4 Temperaturstegringen vid komprimeringen gör det därför icke tekniskt möjligt att uppnå stora tryckstegringar i ett arbetsförlopp. Dessutom måste gasen kylas efter varje komprimeringssteg. Vid detta hittills vanliga förfarande blir därför arbetsåtgärderna stora i förhållande till en isoterm komprimering och sålunda verkningsgraden sämre.

Visserligen är breda, låga, vid cylinderskallen anbragta höljesflänsar och motsvarande kolvflänsar kända, men de kända flänsarna ökar den verksamma ytan blott i obetydlig grad och har därför icke nämnvärt inflytande på den termodynamiska verkningsgraden. Vidare kommer de blott vid en övre dödpunkten under en ringa bråkdel av vevaxelrotationen i närheten av motytorna och avlägsnar sig genast åter från denna, så att därigenom ej heller någon ömsesidig värmeeffekt kan uppnås. För detta ända- mål ledas värme- och kylmediet i kanaler under höljes- flänsarna och i ingreppsområdet för kolvflänsarna, vilket kräver stort utrymme och därför möjliggör anord- nandet av färre flänsar. Ändamålet med uppfinningen är att i möjlig mån utjämna arbetssättet hos lyftkolvmaskinen, företrädes- vis varmgasmaskiner eller kompressorer till en isoterm tillståndsförändring och därigenom väsentligt förbättra den termiska verkningsgraden hos dylika maskiner.

Detta har enligt uppfinningen åstadkommits däri- genom att höljes- och kolvflänsarna är utformade som under hela kolvslaget utan ömsesidig beröring mellan varandra ingripande, tunna plattor och att värme- resp. kylmediet ledes utanför plattornas ingreppsområde och 73oe292-2 V4 utanför själva plattorna, så att värmet vid oylinderskallen överföras till materialet genom värmeledning och utbytes direkt mellan plattorna vid oylinderekallen och plattorna vid kolven. Plattorna har en i huvudsak kolvslaget mot- svarande längd och omslutes även under kolvslaget med ringa avstånd. Därvid har kyl- och uppvärmningsanord- ningarna anordnats åtminstone delvis utanför, t.ex. vid förlängningen av de på cylinderskallen anbragta plattorna.

Plattorna enligt uppfinningen kan vara utformade profilorade, genombrutna, med i längd eller tvärriktningen sig sträckande spalter eller som rader med kilar, käglor, stift eller hålkroppar, varigenom man erhåller en större yta eller gynhsammare strömningsförhâllanden.

Uid kompressorer eller varmgnsmaskintr med van- liga kolvar är det lämpligt att utforma plattorna plana och föra dem samman mot mitten, men rämnda plattor kan även i förhållande till ett mot cylinderaxeln vinkelrätt plan anordnas på cirkel- eller spiralformigt sätt, efter- som då rlitsarna för gasväxlingen eller ventilerna blir anoronade på gynnsammare sätt dvs. med mindre skadligt run, vilket är fördelaktigt framför allt vid stegkolvar.

Vid tillämpning av uppfinningen vid varmgas- motorer är det speciellt lämpligt att använda orgongas eller argonevetsgas som arbetsmedium. ßenom styrningen enligt uppfinningen av varm- eller kylmediet utanför ingreppsområdet för plattorna och utanför själva plattorna går det att anordna ett väsentligt större antal plattor stående tätt intill varandra i arbetskammaren, varigenom man erhåller en flora gånger större värme- resp, kylyta än tidigare, Vid maakinens gång förskjutes plattornas kanter snabbt mot varandra, varvid genom det under hela kolvslaget verksamma, kamliknande ingreppet av ett flertal plattor v g7soa292~2 under bildandet av mycket trånga spalter man erhåller en intensiv virvelbildning av mediet. Genom utformningen en- ligt uppfinningen förbättras värmeöverfüringen mellan arbetsmediet och höljet och sålunda mellan värme- pch kylmediet i väsentligt grad. Temperaturen hos de vid kolven anbragta plattorna utjämnas gentemot tempera- turen hos de på cylinderskallen anbragta plattorna allt mer och mer ju mindre det ömsesidiga sidoavståndet är, dvs. ju smalare spalterna utformas.

Eftersom värmet utväxlas direkt mellan de vid- cylinderskallen anbragta och de på kolven anbragta plat- torna, kyles resp. uppvärmes de på kolven anbragta plat- torna direkt, varigenom man inbesparar avsevärda åtgärder.

Någon annan uppvärmning av på kolven anbragta plattor har tekniskt tidigare icke varit möjlig.

För tillfürsäkran av god stabilitet och värme- ledning är det lämpligt, att de vid cylinderskallen och på kolven anbragta plattorna blir allt tunnare och tunnare mot sin fria ände, De på kolven anbragta plattorna deltar i kolv- slagsrörelsen. Deras massa skall därför vara så liten som möjligt. Dessa plattor skall enligt uppfinningen till dimension och material anpassas till den under en arbetscykel överförda värmemängden. De kan framställas t.ex. av lättmetall och ha ringa tjocklek.

Vid tillämpning avid varmgasmotorer erb¿uder uppfinningen speciella fördelar. Detta kan bestämmas t.ex. vid en dylik motor med en varm och en kall cylinder och en däremellan belägen värmeväxlare vid en vevstakförskjut- ning på ca 900. Vid sådana maskiner enligt uppfinningen kan man eliminera en utanför kolvens arbetskammare be- lagen uppvärmningsanordning och likaledes utvändigt ba- lägna kyldel. Därigenom inbesparas det skadliga rummet hos dessa delar. Uärmeväxlaren med det däri eventuellt ~~4~Lu-- - .___ _ _ 5 78-08292-2 anordnade magasineringsmaterialet kan börja resp. sluta omedelbart vid kolvutslagskammaren, varvid Förbindelseka- nalen eller ett extra restutrymme (skadligt rum) undvikes.

Därvid kan när så är önskvärt, uppnås ett avsevärt högre kompressionsförhållande än vad som tidigare varit vanligt.

Ytterligare en fördel med varmgasmotorn enligt uppfinningen består däri, att de från den varma kolv- kammaren undanträngda gaserna ledes direkt in i värme- växlaren, utan att än en gång strömma igenom den varma ytan. Därigenom undvikes den extra uppvärmning av de varma gaserna omedelbart före deras kylning och på så sätt inbesparas en i hög grad onyttig värmetransport. För- hållandet blir detsamma fast omvänt med kyld cylinder.

Genom avsaknaden av utvändigt belägna värme- gah kylytor för mediet elimineras dessutom förbindelsekanalen, shunt- ledningar eller mellanstycken samt de därmed förbundna förlusterna.

För driften av varmgasmotorer lämpar sig framför allt enatomiga ädelgaser tack vare sina för detta ändamål speciellt gynnsamma värmeegenskaper. I allmänhet arbetas därför med helium. Enligt uppfinningen skall emellertid av ekonomiska skäl argon komma till användning. För praktisk drift är det tillräckligt med renheten hos argonsvetsgas, som i allmänhet är lättar åtkomlig.

Uppfinningen skall i det följande närmare för- klaras med hänvisning till den bifogade ritningen, varå fig. 1 visar ett tvärsnitt genom cylindern till en maskin enligt uppfinningen üoh fig. 2 ett utföringsexempel på en varmgasmotor. Fig. 3 visar ett tvärsnitt genom en kompressor med stegkolvar.

Med 1 har betecknats tvärsnittet genom kolven. 2 betecknar de in i arbetskammaren sig sträckande .. -. .v'-". ,.._ -__-_~, 'vises QÜF-ïfllil* ~ 7808292-2 6 plattorna och 3 cylinderskallen samt 4 de därvid anbragta, likaledes in i arbetskammaren sig sträckande plattorna, mellan vilka plattorna 2 rör sig under kolvslaget. Arbets- mediet 5 befinner sig därvid med ringa skikttjocklek mellan plattorna 2 och 4, som med litet spelrum griper in mellan varandra, så att en värmeväxling Försiggår dem emellan.

Vid 6 har antytts en värme- resp. kylkammare, som enligt uppfinningen ej anordnats i plattorna 4 utan utanför dessas förlängning, så att värmeflödet till plattorna 4 Försiggår genom värmeledning, såsom antytts med pilar.

Vid 8 har anordnats slitsar, genom vilka försiggår gas- utbyte. Vidare har i fig. 1 visats att plattorna 2, 4 är sammanförda mot mitten, varvid genom slitsarna B er- hålles en gynnsammare form.

I fig. 2 visas en varmgasmaskin, varvid snittet lagts genom cylindern med 9o° vridning i förhållande till fig. 1. På känt sätt är varm- och kallcylindern förskju- ten med ca 900 vevaxelvinkel.Vid 6 visas likaledes värme- kammaren, under det att kylkammaren visas i den till höger visade cylindern vid 9. Värmeväxlaren 1D är be- lägen mellan dem och är vid 11 ansluten direkt till oylinderns kolvkammare. Den har där liksom de däri an- bragta ytorna till värmemagasinet 12 riktningen av de genomströmmande gaserna. Ytorna 12 uppvisar avbrott 13 med virvelalstrande kanter eller liknande. Med 14 har be- tecknats inre beläggningar på värmeväxlaren, som kan uppvisa samma kännetecken. De på kolven anbragta plattorna visas vid 15 som exempel i form av ett antal kilar.

I fig. 3 har med 16 betecknats stegkolven till en kompressor enligt uppfinningen, vid vars nedre del pluttornu 17 unordnats cirkulärt. Motytorna ¶8 leder värmet i riktning av pilarna 19 till kylmediet i 7 7sos292-2 kammaren 20. Vid 21 visas en kanal till inloppet och ut- loppsventilen. Plattorna 17 uppvisar här t.ex. en genom- loppsöppning 22. Vid det övre steget har med 23 betecknats kanalen till ventilerna. De här plant visade plattorna 24, 25 kan även vara anordnade vid detta steg på cirkulärt eller spiralliknande sätt, varvid tack vare de gynnsamma strömningsförhållandena det är lämpligt med en anslut- ning För ventilen vid den övre änden av cylinderskallen.

Konstruktionen enligt uppfinningen och de en- skilda kännetecknen på denna kan tillämpas icke blott vid de visade exemplen utan även vid andra lyftkolvmaskiner, i synnerhet vid andra varmgasmaskiner eller kompressorer. fury: -. ll_iiioe,poqaQaam 1

Claims (4)

7808292-2 a P a t e n t k r a v

1. Slagkolvmaskin, företrädesvis varmgasmaekin eller kompressor, vid vilken för värmeöverföring mellan det i arbetskammaren sig befinnande arbatsmediet och ett utanför arbetskammaren sig befinnande värme- resp. kyl- medium vid cylinderskallen anordnade höljesflänear sträcker sig in i arbetskammaren och är anordnade att samverka med vid kolvens botten anordnade kolvflänsar, k ä n n e t e c k - n a d d ä r a v, att höljes- och kolvflänsarna är utformade som under hela kolvslaget utan ömsesidig beröring mellan varandra ingripande, tunna plattor (4 resp. 2) och att värme- resp. kylmediet ledas utanför plattornas (4 och 2) ingreppsområde och utanför själva plattorna.

2. Kolvmaskin enligt kravet 1, k ä n n e t e c k - n a d d ä r a v, att plattorna är utformade profilerade, perforerade (22) med längs- eller tvärgående spalter (15) eller som radar av kilar (15), käglor, stift eller hål- kroppar.

3. Kolvmaskin enligt kravet 1 eller 2, k ä n n e - t e c k n a d d ä r a v, att plattorna i förhållande till ett mot cylinderaxeln vinkelrätt plan är utformade cirkel- formiga (17, 18) eller spiralformiga.

4. Kolvmaskin enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att vid tillämpning vid varmgasmotor argon eller argonsvetsgas tjänar som arbetsmedium.