DE2063556C3 - Kältemaschine - Google Patents
KältemaschineInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
- F25B9/14—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the cycle used, e.g. Stirling cycle
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G1/00—Hot gas positive-displacement engine plants
- F02G1/04—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
- F02G1/043—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
- F02G1/044—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines having at least two working members, e.g. pistons, delivering power output
- F02G1/0445—Engine plants with combined cycles, e.g. Vuilleumier
-
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- F02G2250/00—Special cycles or special engines
- F02G2250/18—Vuilleumier cycles
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kältemaschine mit mindestens einem Zylinder, in dem zwei kolbenförmige
Körper hin und her bewegber sind zum Ändern der Volumina eines Expansionsraumes niedrigerer
mittlerer Betriebstemperatur und eines Kompressionsraumes höherer mittlerer Betriebstemperatur, welche
Räume miteinander verbunden si.id, wobei in der
Verbindung zwischen diesen Räumen ein Regenerator angeordnet ist, durch den ein Arbeitsr. edium zwischen
den beiden Räumen hin und her strömen kann, wobei der Expansionsraum durch ein Endstück des Zylinders
und durch ein das freie Ende des Endstückes hermetisch verschließendes Verschlußglied aus gut wärmeleitendem
Material gebildet wird und erzeugte Kälte lediglich durch das Verschlußglied hindurch dem Expansionsraum entzogen werden kann.
Bei der aus der DE-OS 14 26 985 bekannten Kältemaschine der erwähnten Art besteht das Abschlußglied
aus einer massiven Platte mit einer verhältnismäßig großen Masse.
Ein Nachteil besteht darin, daß infolge dieser verhältnismäßig großen Masse die Abkühlzeit der
Maschine verhältnismüßig lang ist Für Anwendungen, die eine kurze Abkühlzeit erfordern, z. B. bei plötzlich
verlangter Kühlung von Infrarotdetektoren an Bord von Militärflugzeugen, sind diese Maschinen daher
weniger geeignet.
Ein weiterer Nachteil ist das der massiven Platte inhärente verhältnismäßig hohe Gewicht.
Die vorliegende Erfindung bezweckt, eine Maschine zu schaffen, bei der die zum Erreichen der Betriebstemperatur
erforderliche Abkühlzeit erheblich herabgesetzt wird und bei der außerdem das Gewicht verringert wird.
Um dies zu erzielen, ist die Maschine nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß das VerschluBglied aus
einer dünnen Scheibe besteht.
Die mindestzulässige Dicke der Scheibe wird durch den über die Scheibe vorherrschenden Druckunterschied
zwischen der Umgebung und dem Expansionsraum bestimmt Die mechanische Festigkeit der Scheibe
muß genügend groß sein, um unter Beibehaltung der hermetischen Abdichtung des Expansionsraumes die
sich unter der Einwirkung dieses Druckunterschiedes ergebende Kraft aushalten zu können.
■ο Maschinen mit einer verhältnismäßig geringen Kühlkapazität
anwenden, bei denen das Verhältnis zwischen der Oberfläche der Expansions-Zylinderendfläche und
dem Expansionsvolumen größer als bei großen Maschinen mit hoher Kühlkapazität ist
is Weiter läßt sich die Erfindung nicht nur in Maschinen,
in denen sich der thermodynamische Kreislauf, der unter der Bezeichnung »Stirling-Zyklus« bekannt ist,
vollzieht, sondern auch in den Vorrichtungen anwenden, in denen sich z. B. der Gifford-Mc. Mahon-, der
μ Vuilleumier- oder Solvay-Zyklus vollzieht
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt die Figur eine
Ausführungsform im Längsschnitt der Maschine nach der Erfindung.
2s Mit der Bezugsziffer 1 ist ein Zylinder bezeichnet In
diesem Zylinder sind ein Kolben 2 und ein Verdränger 3 bewegbar, die mittels einer Kolbenstange 4 bzw. einer
Verdrängerstange 5 mit einem nicht dargestellten Triebwerk verbunden sind. Der Verdränger 3 besteht
aus einem Basisteil 6 und einem Teil 7, in dem ein Regenerator 8 aufgenommen ist Zwischen dem Kolben
und dem Verdränger befindet sich ein Kompressionsraum 10, in dem ein Kühler 11 untergebracht ist Der
Kompressionsraum 10 steht über Kanäle 12 im Basisteil 6 des Verdrängers und den Regenerator 8 mit dem
Expansionsraum IS in Verbindung.
Der Expansionsraum 15 ist auf der Oberseite durch eine auf das Endstück 19 des Zylinders 1 befestigte
dünne Scheibe 20 hermetisch verschlossen.
Die Scheibe 20 hat eine Nenndicke, die genügend ist, um den Druckunterschied zwischen der Umgebung und
dem Expansionsraum 15 aushalten und den hermetischen Verschluß des Expansionsraumes beibehalten zu
können. In der Praxis kann diese Dicke für eine Maschine mit einem Verdrängerhub von etwa 7,5 mm
und einem Verdrängerdurchmessser von etwa 10 mm etwa 2,5 mm betragen.
Der Verdränger 3 ist mit einer Endplatte 21 versehen, in der sich Kanäle 22 befinden, durch die Arbeitsmedium
in axialer Richtung vom Regenerator 8 zum Expansionsraum 15 und umgekehrt strömen kann.
Es hat sich gezeigt, daß — ausgehend von Zimmertemperatur — die betreffende Maschine mit den
vorerwähnten Abmessungen für den Verdränger und die Scheibe eine Betriebstemperatur von 77" K innerhalb
3 Minuten erreicht Die Kälteerzeugung beträgt dann etwa 1 W bei der erwähnten Temperatur von
77° K. Selbstverständlich sind viele andere Ausführungsformen der Maschine möglich. Dabei kann z. B. auch der
Kompressionsteil physikalisch von dem Expansionsteil getrennt sein und unabhängig von diesem Teil
angetrieben werden.
Claims (1)
- Patentanspruch:Kältemaschine mit mindestens einem Zylinder, in dem zwei kolbenförmige Körper hin und her bewegbar sind zum Ändern der Volumina eines Expansionsraumes niedrigerer mittlerer Betriebstemperatur und eines Kompressionsraumes höherer mittlerer Betriebstemperatur, welche Räume miteinander verbunden sind, wobei in der Verbindung zwischen diesen Räumen ein Regenerator angeordnet ist, durch den ein Arbeitsmedium zwischen den beiden Räumen hin und her strömen kann, wobei der Expansionsraum durch ein Endstück des Zylinders und durch ein das freie Ende des Endstückes hermetisch verschließendes Verschlußglied aus gut wärmeleitendem Material gebildet wird und erzeugte Kälte lediglich durch das Verschlußglied hindurch dem Expansionsraum entzogen werden kann, dadurch g-ckennzeichnet, daß das Verschlußglied aus einer dünnen Scheibe besteht.
Applications Claiming Priority (1)
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US88854269A | 1969-12-29 | 1969-12-29 |
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