DE834617C

DE834617C - Hot gas piston machine

Info

Publication number: DE834617C
Application number: DEN1611A
Authority: DE
Inventors: Jacobus Albertus Louisa Ijzer
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1949-08-09
Filing date: 1950-08-05
Publication date: 1952-03-20

Description

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.Hot gas piston machine The invention relates to a hot gas piston machine. In the present case, a hot gas piston engine is a hot gas piston engine and a cooling machine operating according to the reverse hot gas cylinder engine principle - stand.

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.In the previously known designs, the cylinder in which the Piston or displacer plays, surrounded by a second cylinder that defines the working space the machine is limited. This second cylinder is generally with ducts for (read: @rl) on the machine. These channels form part of the sewer system of the 4 heat exchanger assigned to your working room. The second cylinder must be with Consideration of the relatively high cycle pressure of the machine with a relatively thick wall. As a result, the machine head has a relatively great weight, which is very disadvantageous, especially when such motors to be used as portable drive motors.

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.Also takes place in various embodiments of hot gas engines the heat exchange to the working fluid of the machine through the wall of this cylinder through. This heat transfer is now impaired by the great wall thickness.

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.The present invention has for its object the head of a Hot gas piston machine to be provided with a wall that at lower Wall thickness has sufficient strength. For this purpose, the hot gas engine according to the invention the feature that the wall of the machine head, the inner Pressure of the working medium is exposed, essentially like one up over The spherical shell extending beyond its meridional section is switched off.

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.This ensures that even at relatively high cycle pressures the spherical wall has sufficient strength with a small wall thickness. Furthermore, as stated above, the heat transfer is due to this thinner wall thickness considerably larger due to this wall.

Gemäß einer günstigen Ausführungsform enthält der von der Kugelschale begrenzte Raum Kanäle für den Erhitzer des Heißgasmotors.According to a favorable embodiment, that of the spherical shell contains limited space ducts for the heater of the hot gas engine.

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.In the case of a hot gas piston engine, the temperature and pressure are also in the heated room relatively high. As a result, it is the one that delimits the working space '' Found heavily burdened. This wall is also subject to quite a lot of tension as a result of their expansion. If you now attach this wall to other components of the Machine whose temperature is also relatively high can also be used At this point of attachment, quite large thermal stresses occur.

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.According to the invention, therefore, the ball socket is also used on a cold one Place of the engine, namely at the level of the cold end face of the regenerator at others Components of the machine attached.

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.With various designs of the hot gas piston machine, in the a relatively large harmful space bounded by the spherical shell space which affects the efficiency of the machine. It is therefore important the space bounded by the spherical shell according to an embodiment of the invention partially to be provided with filler pieces. Of course, these fillers can be full or be hollow.

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.According to a favorable embodiment of the invention, finally The wall of the spherical shell is provided with means to improve the heat transfer, z. B. with protruding parts or with tubes for indirect heating. This will achieved that the heat transfer through the wall is increased. The wall can also be provided with tubes with an intermediate heat transfer agent, whereby indirect heating of the working medium can be achieved.

In der Zeichnung sind schematisch zwei Ausführungsformen eines Heißgaskolbenmaschinenkopfes dargestellt, der mit einer Wand nach der Erfindung versehen ist.In the drawing, two embodiments of a hot gas piston machine head are schematically shown shown, which is provided with a wall according to the invention.

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.Fig. I and 2 show an embodiment in which by the wall here Spherical shell almost no heat exchange takes place. FIG. I shows a section along line 1-I of FIG. 2 and FIG. 2 shows a section along line II-II of FIG.

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.Fig. 3 shows another embodiment in which the heat exchange essentially takes place through the NVand of the spherical shell. In these two - \ usfülii-uiigsf (iriiien Corresponding parts are given the same reference numerals.

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.In the cylinder i of the machine according to FIGS. I and 2, a displacer play 2 and a piston 3. The displacer and the piston are in a known manner with a Crankshaft \ -: # round and move with a constant phase difference on and ali. The space above displacer 2 is the poor NS, the one between the displacer 2 and the piston 3 the cold room. The warm room is from a wall : I surround, as a spherical shell extending beyond its jleridic section is designed. In the space delimited by the spherical `` 'Fand there are the channels of a heat exchanger, namely a heater, the channels 5 for guiding the combustion gases and the channels 6 for guiding the working medium to serve. The combustion gases reach the heater at, and leave it at B. The working medium flows through the channels 6 and then flows through the regenerator g and the cooler io to the cold room. Which not from channels of the heat exchanger claimed space in the spherical shell is filled with parts i i, so that the harmful Space can be relatively small.

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.Fig.2 is a section along the line II-II in Fig. I and represents a Cross-section of the ducts for the working medium and the combustion gases.

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.In the engine according to FIG. 3, the combustion gases flow around; in enter the heater and exit at 8. only the outside of the spherical shell and give heat to the working medium through the mediation of the ribs 2o of the wall, I and any ribs in the channels 6. The latter flows through the channels 6, the Regenerator 9 and the cooler io to the cooled room. The one limited by the spherical shell 4th In this embodiment too, space is partially filled with filler pieces i i, so that the harmful space is reduced as much as possible.

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.In both embodiments, the wall of the machine head is on one cold spot, d. H. at the level of the cold end face of the regenerator, by means of a Flange 12 attached to other components of the machine.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Hot gas piston machine, characterized in that that the wall of the machine head exposed to the internal pressure of the working medium essentially as a spherical shell extending beyond its meridional section is designed that at least partially surrounds the heated space of the engine, and that the attachment of this wall to one or more other components of the Engine takes place in a cold place of this engine.

2. Hot gas piston sewing machine according to claim i, characterized in that that of the spherical shell limited space contains channels for the are assigned to several heat exchangers.

3. Hot gas boiling machine after one of the preceding: 'Claims, characterized in that of the spherical shell limited space to reduce the harmful space partially with filler pieces is provided. Hot gas piston machine according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the wall of the spherical shell with means for improving the heat transfer is provided, e.g. B. with protruding parts or with tubes for indirect heating.