-
Heißgaskolbenmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine Heißgaskolbenmaschine.
Unter einer Heißgaskolbenmaschine ist im vorliegenden Fall ein Heißgaskolbenmotor
und eine nach dem umgekehrten Heißgaskoll>enmotorprinzip wirkende Kühlmaschine zu
-erstehen.
-
Bei den bisher bekannten Ausbildungen ist der Zylinder, in dem der
Kolben oder Verdränger spielt, von einem zweiten Zylinder umgeben, der den Arbeitsraum
der Maschine begrenzt. Dieser zweite Zylinder ist im allgemeinen mit Kanälen für
(las :@rl)eitsmittel der Maschine versehen. Diese Kanäle bilden einen Teil des Kanalsystems
des dein Arl)eitsraum zugeordneten 4Värmeaustauschers. Der zweite Zylinder muß mit
Rücksicht auf den verhältnismäßig hohen Zyklusdruck der Maschine mit einer verhältnismäßig
dicken Wand versehen sein. Infolgedessen hat der Maschinenkopf ein verhältnismäßig
großes Gewicht, was sehr nachteilig ist, insbesondere dann, wenn solche Motoren
als ortsbewegliche Antriebsmotoren Verwendung finden sollen.
-
Auch erfolgt bei verschiedenen Ausführungsformen von Heißgasmotoren
der Wärmeaustausch zum Arbeitsmittel der Maschine durch die Wand dieses Zylinders
hindurch. Diese Wärmeübertragung wird nun von der großen Wandstärke beeinträchtigt.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Kopf einer
Heißgaskolbenmaschine
mit einer Wand zu versehen, die bei geringer
Wandstärke eine hinreichende Festigkeit hat. Zu diesem Zweck weist die HeißgaskAbenmaschine
nach der Erfindung das Merkmal auf, daß die Wand des Maschinenkopfes, die dem inneren
Druck des Arbeitsmittels ausgesetzt ist, im wesentlichen wie eine sich bis über
ihren Meridianschnitt hinaus erstreckende Kuge4schale ausgeschaltet ist.
-
Hierdurch wird erreicht, daß sograr bei verhältnismäßig hohen Zyklusdrucken
die kugelförmige Wand bei geringer Wandstärke eine hinreichende Festigkeit hat.
Weiter ist, wie oben gesagt, vermöge dieser geringeren Wandstärke die Wärmeübertragung
durch diese Wand beträchtlich größer.
-
Gemäß einer günstigen Ausführungsform enthält der von der Kugelschale
begrenzte Raum Kanäle für den Erhitzer des Heißgasmotors.
-
Beim Heißgaskolbenmotor ist weiter die Temperatur und der Druck im
erwärmten Raum verhältnismäßig hoch. Infolgedessen ist die den Arbeitsraum begrenzende
`'Fand stark belastet. Diese Wand unterliegt überdies ziemlich großen Spannungen
infolge ihrer Ausdehnung. Befestigt man nun diese Wand an anderen Bauteilen der
Maschine, deren Temperatur ebenfalls verhältnismäßig hoch ist, so können auch an
dieser Befestigungsstelle ziemlich große Wärmespannungen auftreten.
-
Erfindungsgemäß wird daher ferner die Kugelsehale an einer kalten
Stelle des Motors, nämlich in Höhe der kalten Endfläche des Regenerators an anderen
Bauteilen der Maschine befestigt.
-
Bei verschiedenen Ausbildungen der HeiBgaskolbenmaschine kann in dem
von der Kugelschale begrenzten Raum ein verhältnismäßig großer schädlicher Raum
entstehen, der den Wirkungsgrad der Maschine beeinträchtigt. Es ist daher wichtig,
den von der Kugelschale begrenzten Raum gemäß einer Ausbildung der Erfindung teilweise
mit Füllstücken zu versehen. Selbstverständlichkönnen diese Füllstücke voll oder
hohl ausgebildet sein.
-
Gemäß einer günstigen Ausbildung der Erfindung ist schließlich die
Wand der Kugelschale mit Mitteln versehen, um die Wärmeübertragung zu verbessern,
z. B. mit vorstehenden Teilen oder mit Röhren für indirekte Heizung. Hierdurch wird
erzielt, daß die Wärmeübertragung durch die Wand gesteigert wird. Die Wand kann
auch mit Röhren mit einem die Wärme übertragenden Zwischenmittel versehen sein,
wodurch indirekte Heizung des Arbeitsmittels erzielbar ist.
-
In der Zeichnung sind schematisch zwei Ausführungsformen eines Heißgaskolbenmaschinenkopfes
dargestellt, der mit einer Wand nach der Erfindung versehen ist.
-
Fig. i und 2 zeigen eine Ausführungsform, bei der durch die Wand Hier
Kugelschale nahezu kein Wärmeaustausch stattfindet. Dabei stellt Fig. i einen Schnitt
nach Linie 1-I der Fig. 2 und Fig. 2 einen Schnitt nach Linie II-II der Fig. i dar.
-
F ig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform, bei der der Wärmeaustausch
im wesentlichen durch die NVand der Kugelschale erfolgt. In diesen beiden -\usfülii-uiigsf(iriiien
sind entsprechende Teile finit gleichen Bezugszeichen versehen.
-
Im Zylinder i der Maschine gemäß den Fig. i und 2 spielen ein Verdränger
2 und ein Kolben 3. Der Verdränger und der Kolben sind in bekannter Weise mit einer
Kurbelwelle \-:#rhunden und bewegen sich mit einen- gleichbleibenden Phasen-'unterschied
auf und ali. Der Raum oberhalb des Verdrängers 2 ist der NS-arme, derjenige zwischen
dem Verdränger 2 und dem Kolben 3 der kalte Raum. Der warme Raum ist von einer Wand
:I umgeben, die als eine sich über ihren Jleridianschnitt hinaus erstreckende Kugelschale
ausgestaltet ist. In dem von der kugeligen `'Fand begrenzten Raum befinden sich
die Kanäle eines Wärmeaustauschers, nämlich eines Erhitzers, wobei die Kanäle 5
zur Führung der Verbrennungsgase und die Kanäle 6 zur Führung des Arbeitsmittels
dienen. Die Verbrennungsgase gelangen bei ,^ in den Erhitzer und verlassen ihn bei
B. Das Arbeitsmittel durchfließt die Kanäle 6 und strömt dann durch den Regenerator
g und den Kühler io zum kalten Raum. Der nicht von Kanälen des Wärmeaustauschers
beanspruchte Raum in der Kugelschale ist mit Teilen i i ausgefüllt, so daß der schädliche
Raum verhältnismäßig klein sein kann.
-
Fig.2 ist ein Schnitt nach der Linie II-II in Fig. i und stellt einen
Querschnitt der Kanäle für das Arbeitsmittel und die Verbrennungsgase dar.
-
Beim -Motor nach Fig. 3 umspülen die Verbrennungsgase, die bei ; in
den Erhitzer eintreten und ihn bei 8 verlassen. lediglich die Außenseite der Kugelschale
und geben an das Arbeitsmittel Wärme durch Vermittlung der Rippen 2o der Wand ,I
und etwaiger Rippen in den Kanälen 6 ab. Letzteres fließt durch die Kanäle 6, den
Regenerator 9 und den Kühler io zum gekühlten Raum. Der von der Kugelschale 4. begrenzte
Raum ist auch bei dieser Ausführungsform teilweise mit Füllstücken i i gefüllt,
so daß der schädliche Raum soviel wie möglich verkleinert ist.
-
Bei beiden Ausführungsformen ist die Wand des Maschinenkopfes an einer
kalten Stelle, d. h. in Höhe der kalten Endfläche des Regenerators, mittels eines
Flansches 12 ait anderen Bauteilen der Maschine befestigt.