SE469851B - Energiomvandlare, vilken arbetar enligt Stirling-, Ericsson- eller en liknande termodynamsik cykel - Google Patents

Description

O'\ OC) U1 10 15 20 25 30 35 ...à 2 varma arbetsgasen har större volym än den kalla är det nu möjligt att erhålla med hänsyn till värmeöverföringen nära optimal strömningshastighet på arbetsgasen i regeneratorn.

Närmare bestämt uppnås detta genom att genomströmnings- riktningen är radiell eller till viss del radiell och den varma gasen strömmande vid den större radien och den kalla vid den mindre radien.

Ett andra ändamål med uppfinningen är att bättre ut- nyttja nätmaterialet av vilket regeneratorn framställes.

Detta ändamål uppnås genom att regeneratorn tack vare den radiella eller till viss del radiella strömningsriktningen såsom påvisat kan uppbyggas av en enda lång remsa av fin- maskiga nät eller flera sammanfogade remsor av nät, varigenom nätmaterialet kan utnyttjas till fullo i motsats till fallet med regneratorn med axiell genomströmning, där vid tillverkningen endast en mindre del av nätmaterialet utnyttjas.

Ett tredje ändamål med uppfinningen är att minska energiomvandlarens dimensioner. Detta ändamål uppnås genom att inbyggnaden av regeneratorn i energiomvandlaren tack vare att den radiella eller delvis radiella strömningen genom regeneratorn kan utföras så att ett minimum av dödvolym uppstår, vilket är en väsentlig faktor vid ener- giomvandlare arbetande enligt Stirling-, Ericsson- eller liknande arbetscykler.

Ett fjärde ändamål med uppfinningen är att termiskt isolera regeneratorn, så att värmeförluster till omgiv- ningen förhindras, eftersom dessa minskar verkningsgraden på energiomvandlaren. Detta sker genom att regeneratorn helt omslutes av termiskt isolerande material på ett sätt som gynnas av den radiella strömningsgeometrin, och är speciellt fördelaktigt vid en regenerator geometrisk med delvis radiell strömning. Isolermaterialet kommer i detta fall att fördelas på ett ur termisk synpunkt opti- malt sätt. Den termiska isoleringen har dessutom betydelse för att förhindra värmeläckage från den varma delen av regeneratorn till den kalla via värmeledande väggar. 'x 10 15 20 25 30 35 469 851 3 Föredragna utföringsexempel på uppfinningen beskrivs närmare i det följande med hänvisning itll bifogade rit- ning, på vilken: fig l i sektion visar ett parti av en känd ringformig regenerator, fig 2 i sektion visar ett parti av en ringformig re- generator enligt en utföringsform av uppfinningen, fig 3 i sektion visar regeneratorn i fig 2 försedd med isoleringsskikt, fig 4 delvis i sektion visar en Stirlingmotor med den ringformiga regeneratorn i fig 2, och fig 5 i sektion visar ett parti av en Stirlingmotor med en ringformig, isolerad regenerator enligt en annan utföringsform av uppfinningen.

I fig 4 är en regenerator av rent radiell geometri inbyggd i en encylindrig motor av deplacementstyp avsedd för värmetillförsel genom förbränning av ett gasformigt bränsle. Den alstrade mekaniska effekten utnyttjas för drivning av motroterande elektriska generatorer, som är inbyggda i vevhuset. Motorn kan på detta sätt göras helt hermetiskt tillsluten utan rörliga tätningar till omgivningen. I brännkammaren 1 alstras förbränningsgaser av hög temperatur. Värmeinnehållet i förbränningsgaserna tillföres motorn genom värmeöverföring, och restvärmet tillvaratas i en luftförvärmare 2, i vilken inkommande luft till brännkammaren förvärms. Genom värmarrören 3 transporteras värmet via arbetsgasen, som oftast är helium eller väte, till regeneratorn 4, som i detta fall är rent radiell med den varma arbetsgasen vid större radien och den kalla vid den mindre radien. Det värme som ej kan omvandlas till nyttigt arbete kyls bort i kylaren 5, som i allmännhet kyles med vatten i ett konventionellt yttre radiatorsystem. Förflyttningen av gasen från varma delen av motorn till den kalla och vice versa sker med hjälp av den s k deplacementskolven 6, medan kompression av kall gas och expansion av varm gas utföres av arbetskolven 7, som i sin tur förmedlar det mekaniska, nyttiga arbetet 469 851 10 15 20 25 30 35 4 till mekanismen 8 via kolvstängerna 9. Mekanismen styr även via andra kolvstänger 10 deplacementskolven.

Mekanismen är slutligen innesluten i vevhuset ll, som i exemplet är trycksatt med arbetsgasens medeltryck, varigenom motorn blir hermetiskt sluten.

Ett annat exempel i fig 5 visar ett annat utförande av uppfinningen, där regeneratorn har kombinerad radiell och axiell inströmning. Exemplet är också i detta fall en Stirlingmotor i encylindrigt utförande och av deplace- mentstyp med tvà kolvar i varje cylinder. I figuren har endast den del av motorn visats, som gränsar till regene- ratorn. Brännkammaren återfinnes i l och förbränningsgasen passerar först en rad av värmarrör 3 utan ytförstoring och därefter en annan rad 3 med ytförstoring i form av flänsar. Värmarrören står i förbindelse med regeneratorn 4 vid regeneratorns yttre radie. Regeneratorn får genom sin utformning god hastighetsfördelning, vilket ökar dess verkningsgrad. Den termiska isoleringen kan genom rege- neratorns geometri utnyttjas på ett optimalt sätt, bl a genom ett stort isolerskikt mellan varma och kalla partier i omgivningen. Kylaren 5 tar emot kall gas och håller den kall under kompressionen av kall gas. Vidare visas depla- cementskolven 7 med dess värmeisolerande kupol 8 av tunn rostfri plåt. Under denna syns arbetskolven 9.

Användningen av ringformiga regeneratorer med radiell eller delvis radiell genomströmning är ej begränsad till de visade värmemotorerna, utan kan i lika grad utnyttjas med fördel för andra utförande av värmemotorer, såväl encylindriga som flercylindriga och dessutom för värme- pumpar och kylmaskiner av Stirlingtyp.

Claims (5)

~x.. 10 15 20 25 PATENTKRAV

1. Energiomvandlare, vilken arbetar enligt Stirling-, Ericsson- eller en liknande termodynamisk cykel och vilken har en kylarsida och en värmarsida samt en däremellan an- ordnad ringformig regenerator (4), genom vilken arbetsgas växelvis ledes från kylarsidan till värmarsidan och vice versa i en och samma genomströmningsbana, k ä n - n e t e c k n a d av att denna genomströmningsbana är väsentligen radiellt riktad och att den har i riktning från kylarsidan mot värmarsidan ökande genomströmnings- area.

2. Energiomvandlare enligt krav l, k ävn n e - t e c k n a d av att den ringformiga regeneratorn (4) är uppbyggd av en eller flera i regeneratorns omkretsriktning lindade remsor av finmaskigt nät.

3. Energiomvandlare enligt krav 2, k ä n n e - t e c k n a d av att varven av finmaskigt nät är inbördes förskjutna i regeneratorns (4) axialriktning.

4. Energiomvandlare enligt något av krav l-3, k ä n n e t e c k n a d av att regeneratorn (4) är termiskt isolerad.

5. Energiomvandlare enligt krav 4, k ä n n e - t e c k n a d av att isolerskiktet är tjockare mellan regeneratorns (4) varma parti och värmeomvandlarens kalla parti respektive mellan regeneratorns (4) kalla parti och värmeomvandlarens varma parti än mellan regeneratorns (4) varma parti och värmeomvandlarens varma parti respektive mellan regeneratorns (4) kalla parti och värmeomvandlarens kalla parti.