DE1857302U

DE1857302U - HOT GAS PISTON MACHINE.

Info

Publication number: DE1857302U
Application number: DE1959N0009586
Authority: DE
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1958-02-15
Filing date: 1959-02-12
Publication date: 1962-08-23
Also published as: ES247200A1; CH370284A

Description

Heissgaskolbenmaschine. Hot gas piston machine.

Bekannt ist eine Heissgaskolbenmaschine mit einem geschlossenen Kreislauf, in der ein teilweise aus Wasserstoff bestehendes Arbeitsmittel vorhanden ist. Unter einer Heissgaskolbenmaschine mit geschlossenem Kreislauf ist eine Maschine zu verstehen, in der ein sich stets in gasförmigem Zustand befindliches Mittel bei verschiedenen Temperaturen abwechselnd zusammengepreßt und ausgedehnt wird. Wenn die Ausdehnung bei einer höheren Temperatur als die Zusammenpressung erfolgt, so stellt die Heissgaskolbenmaschine einen Heissgaskolbenmotor dar ; erfolgt dagegen die Ausdehnung bei einer niedrigeren Temperatur als die Zusammenpressung, so stellt die Heissgaskolbenmaschine, entsprechend dem Temperaturpegel, bei dem die Ausdehnung erfolgt, eine nach dem umgekehrten Heissgaskolbenmotorprinzip arbeitende Kühlmaschine bzw. eine Wärmepumpe dar. A hot gas piston machine with a closed circuit is known, in which a working medium consisting partly of hydrogen is present. Under a hot gas piston machine with a closed circuit is to be understood as a machine in which one agent, which is always in a gaseous state, is used for various Temperatures is alternately compressed and expanded. When the stretch takes place at a higher temperature than the compression, so the hot gas piston machine a hot gas piston engine; on the other hand, the expansion takes place at a lower one Temperature than the compression, so the hot gas piston machine sets accordingly the temperature level at which the expansion takes place, one according to the reverse hot gas piston engine principle a working cooling machine or a heat pump.

Von dem für Heissgaskolbenmaschinen bekannten, teilweise aus Wasserstoffgas bestehenden Arbeitsmittel ausgehend, weist die Heissgaskolbenmaschine nach der vorliegenden Neuerung das Kennzeichen auf, daß das Arbeitsmittel aus einem sauerstoffreien Gasgemisch besteht, in dem der Gewichtsprozentsatz an Wasserstoff wenigstens 3 und höchstens 20 beträgt. From the one known for hot gas piston machines, partly from hydrogen gas starting from existing work equipment, the hot gas piston machine according to the present one innovation the indicator that the working fluid consists of an oxygen-free gas mixture consists in which the percentage by weight of hydrogen is at least 3 and at most 20 is.

Die Anwendung eines sauerstoffreien Gasgemisches bietet den Vorteile daß die Möglichkeit einer Oxydierung der inneren Teile der Heissgaskolbenmaschine ausgeschlossen ist. Dieser Vorteil ist bei Ausbildung der Heissgaskolbenmaschine als Heissgaskolbenmotor besonders wichtig im Zusammenhang mit den dann auftretenden sehr hohen Temperaturen. Ein weiterer Vorteil ergibt sich durch die Wahl von Wasserstoffgas als eine der Komponenten des das Arbeitmittel in der Maschine bildenden Gasgemisches. Spuren von Schmieröl, die sich unverhofft in dem Raum, in dem sich der thermodynamische Kreislauf abspielt, befinden und zur Verschrautzung des Inneren der Maschine führen könnten, werden nämlich von Wasserstoffgas hydriert und dabei in unschädliche gasförmige Kohlenwasserstoffe überführt. Das Schmieröl kann somit keinen Anlaß zur Verschmutzung der Maschine geben. In diesem Zusammenhang wurde festgestellt, daß ein Gewichtsprozentsatz von 3% Wasserstoff im Gasgemisch bereits hinreichend ist. Dadurch, daß der Höchstgewichtsprozentsatz des Wasserstoffs im Gasgemisch auf 20, vorzugsweise auf 10 gesetzt wird, ist die Möglichkeit einer Entbrennung bei etwaigem Weglecken der Gasfüllung nach außen äußerst gering. The use of an oxygen-free gas mixture offers the advantages that the possibility of oxidation of the internal parts of the hot gas piston machine is excluded. This advantage is with the formation of the hot gas piston machine as a hot gas piston engine, particularly important in connection with the then occurring very high temperatures. Another advantage results from the choice of hydrogen gas as one of the components of the gas mixture forming the working fluid in the machine. Traces of lubricating oil that are unexpectedly in the room where the thermodynamic And lead to contamination of the interior of the machine could, namely, are hydrogenated by hydrogen gas and thereby in harmless gaseous Hydrocarbons transferred. The lubricating oil can thus not give rise to pollution give the machine. In this regard, it was found that a percentage by weight 3% hydrogen in the gas mixture is already sufficient. In that the maximum weight percentage of the hydrogen in the gas mixture is set to 20, preferably to 10, is the Possibility of burning if the gas filling leaks to the outside small amount.

Wird nach einer weiteren Ausführungsform der Heissgaskolbenmaschine nach der Neuerung zum übrigen Teil des als Arbeitsmittel dienenden Gasgemisches wenigstens im wesentlichen Heliumgas gewählt, so entsteht ein Arbeitmittel, das auch im Zusammenhang mit seinem Strömungswiderstand in der Maschine äußerst kleine Verluste ergibt. According to a further embodiment of the hot gas piston machine according to the innovation to the remaining part of the gas mixture serving as the working medium selected at least essentially helium gas, a working fluid is created that also extremely small in connection with its flow resistance in the machine Losses.

Die Neuerung wird an Hand der eine Heissgaskolbenmaschine der Verdrängerart darstellenden Zeichnung näher erläutert. The innovation is based on a hot gas piston machine of the displacement type Illustrative drawing explained in more detail.

Im Zylinder 1 sind ein Verdränger 2 und ein Kolben 3 beweglich angeordnet, wobei der Verdränger 2 mittels der Verdrängerstange 4 und einer Triebstange 5 mit einer Kurbel 6 auf der Kurbelwelle 7 der Maschine gekuppelt ist. Der Kolben 3 ist durch zwei Kolbenstangen 8 und 9 mit zwei Kurbeln 10 und 11 verbunden, die gleichfalls Teile der Kurbelwelle 7 bilden. Die Kurbeln 10 und 11 einerseits und 6 andererseits schließen miteinander einen bestimmten Winkel ein, der durch die vorgeschriebene Bewegung des Verdrängers 2 gegenüber dem Kolben 3 festgelegt ist. A displacer 2 and a piston 3 are movably arranged in the cylinder 1, wherein the displacer 2 by means of the displacer rod 4 and a drive rod 5 with a crank 6 is coupled to the crankshaft 7 of the machine. The piston 3 is connected by two piston rods 8 and 9 with two cranks 10 and 11, which also Form parts of the crankshaft 7. The cranks 10 and 11 on the one hand and 6 on the other hand enclose a certain angle with one another, which is determined by the prescribed Movement of the displacer 2 relative to the piston 3 is fixed.

Der warme Raum 12, der sich über dem Verdränger 2 im Zylinder 1 befindet, steht über den Erhitzer 13, den Regenerator 14 und den Kühler 15 in freier Verbindung mit dem kalten Raum 16, der sich zwischen dem Verdränger 2 und dem Kolben 3 befindet. Sowohl der warme Raum 12 als auch der kalte Raum 16 ändern sich periodisch zwischen einem Mindestvolumen, das gewöhnlich möglichst klein gewählt wird, und einem Höchstvolumen. Im Arbeitsraum der Maschine, der aus dem warmen Raum 12, dem für das Arbeitsmittel bestimmten Volumen des Erhitzers 13, des Regenerators 14 und des Kühlers 15, und dem kalten Raum 16 besteht, befindet sich das Arbeitsmittel, das im vorliegenden Falle aus einem sauerstoffreien Gasgemisch besteht, welches fünf Gewichtsprozent Wasserstoff enthält und im übrigen aus Heliumgas besteht. Der Erhitzer 13 wird außen von einer durch Pfeile 17 angegebenen Wärmequelle erhitzt. Die vom Kühler 15 absorbierte Wärme wird mittels einer Kühlflüssigkeit, z. B. Wasser, abgeführt ; zu diesem Zweck ist der Kühler mit einer Flüssigkeitzufuhrleitung 18 und einer Flüssigkeitabfuhrleitung 19 versehen. The warm space 12, which is located above the displacer 2 in cylinder 1, is in free connection via the heater 13, the regenerator 14 and the cooler 15 with the cold space 16, which is located between the displacer 2 and the piston 3. Both the warm room 12 and the cold room 16 change periodically between a minimum volume, which is usually chosen to be as small as possible, and a maximum volume. In the work area of the machine, the one from the warm room 12, the one for the work equipment certain volumes of the heater 13, the regenerator 14 and the cooler 15, and the cold room 16 exists, is the work equipment that is in the present Trap consists of an oxygen-free gas mixture, which is five percent by weight Contains hydrogen and otherwise consists of helium gas. The heater 13 is outside heated by a heat source indicated by arrows 17. The absorbed by the cooler 15 Heat is generated by means of a cooling liquid, e.g. B. water, discharged; to this end is the Cooler with a liquid supply line 18 and a liquid discharge line 19 provided.

Da die Bewegungen des Verdränger 2 und des Kolbens 3 derart zueinander gewählt sind, daß bei dieser Maschine die Ausdehnung des Arbeitsmittels bei einer höheren Temperatur als die Zusammenpressung erfolgt, arbeitet diese Maschine als Motor und überführt die von den Brennern 17 herrührende Wärme in mechanische Energie, die der Kurbelwelle 7 entnommen werden kann. Schutzansprüche : Since the movements of the displacer 2 and the piston 3 in relation to one another are chosen that in this machine the expansion of the working medium at a higher temperature than the compression takes place, this machine works as Motor and converts the heat from the burners 17 into mechanical energy, which can be taken from the crankshaft 7. Protection claims:

Claims

Protection claims: 1. Hot gas piston machine with a closed Circuit in which a working medium consisting partly of hydrogen gas is present is, characterized in that this agent consists of an oxygen-free gas mixture which contains at least 3 wt.% and at most 20 wt.% hydrogen.

2. Hot gas piston machine according to claim 1, characterized in that that the work equipment at most 10 gens.

Contains hydrogen.

3. Hot gas piston machine according to claim 1 or 2, characterized in that that the remaining part of the gas mixture serving as the working medium is at least substantially consists of helium gas.