DE2155162C3 - Vorrichtung zur Veränderung der Ausgangsleistung einer Stirling-Maschine - Google Patents
Vorrichtung zur Veränderung der Ausgangsleistung einer Stirling-MaschineInfo
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- 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
- F02G1/045—Controlling
- F02G1/05—Controlling by varying the rate of flow or quantity of the working gas
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Description
Kühler 2 und einen Raum 3 unterhalb des Kühlers 2 aufweist wobei der Raum 3 über einen Kanal 4 mit
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verände- 40 einer in F i g. 1 nicht gezeigten Druckkammer in Verrung der Ausgangsleistung einer Stirling-Maschine bindung steht
durch Veränderung des mittleren Drucks des gasförmigen Arbeitsmediums, mit einem Behälter, Verbindungseinrichtungen zum Verbinden des Behälters mit dem
Kühlbereich des Maschinenzylinders, der ein gasförmiges Medium niedriger Temperatur enthält und Steuereinrichtungen zum Steuern dieser Verbindungseinrichtungen für jeden Zylinder mit einem Rückschlagventil,
das jederzeit einen Durchtritt des gasförmigen Medi-
50
Eine erste Wand 5 trennt den Raum 3 von der ersten
Kammer 6. Eine zweite Wand 7 trennt die Kammer 6 von der zweiten Kammer 8, und eine dritte Wand 9
trennt die Kammer 8 von einer dritten Kammer 10.
Ein Ventilrohr U erstreckt sich koaxial und zentrisch durch die drei Kammern 6,8 und 10 und schließt dicht
gegen die rohrförmigen Flansche 12 und 13 der Wände 7 und 9 ab. An der Oberseite des Ventilrohrs 11 ist ein
Rückschlagventil 14 axiaä beweglich angeordnet das durch eine Schraubendruckfeder 15 nach unten gedrückt wird, die bestrebt ist eine Berührung zwischen
dem Rückschlagventil 14 und der ersten Wand 4 herzustellen, jedoch eine Aufwärtsbewegung des Rück-
ums aus dem Behälter zu dem Kühlbereich des Maschi
nenzylinders hin ermöglicht
Zur Steuerung der Ausgangsleistung sind Einrichtungen dieser Art bekannt bei denen die Steuerung durch
Drosselung der Verbindung zwischen dem jeweiligen
Maschinenzylinder und dem Ausgleichsbehälter erfolgt 55 schlagsventils 14 und einen Durchtritt des Mediums
Diese Lösung ermöglicht zwar eine sehr schnelle Ver- durch eine Öffnung 16 in der Wand 4 im Falle, daß der
änderung der Ausgangsleistung und ist billig in der Druck innerhalb der Kammer höher als in dem Raum 3
Herstellung und zuverlässig im Betrieb, führt jedoch zu ist, gestattet Das Rückschlagventil 14 ist in Drehrichtung gegen das Ventilrohr 11 festgelegt Das Ventilrohr
60 11 kann in Drehrichtung um seine Längsachse durch es bekannt, zwischen einen Arm 17 gedreht werden, der an einem festen Ansatz 18 des Ventilrohrs 11, der durch den Boden 19 des
einem schlechten Wirkungsgrad im Teilleistungsbereich.
Aus der FR-PS 1 562 666 ist
dem Behälter und dem Arbeitsraum des Maschinenzylinders ein Rückschlagventil anzuordnen, das jederzeit
den Abbau eines höheren Druckes in dem Behälter gestattet Eine vergleichbare Lösung für Mehrzylindermaschinen zeigt die DTOS 1 808 407.
Die US-PS 2 794 315 und 3 372 539 zeigen Heißgasmaschinen, bei denen ebenfalls die Leistungsregelung
Drosseldurchlässe 20 und 21 sind in der zweiten Wand 7 und der dritten Wand 9 vorgesehen.
Wenn das Rückschlagventil 14 geschlossen ist wie es in Fig.7a gezeigt ist ermöglichen es Druckveränderungen in dem Raum 3, der über den Kanal 4 mit einer
Druckkammer des Maschinenzylinders verbunden ist, daß das gasförmige Arbeitsmedium in der Kammer 6 in
.len Raum 3 während jedes Zeitraums eintritt, in dem
der Druck in der- Kammer 6 höher ist. Daher entsprechen nach einem relativ kurzen Zeitraum der Druck in
der ersten Kammer 6 und in der zeiten und dritten
Kammer 8 und 10 dem geringsten Druck in dem Raum 3. Diese Lage entspricht der Maximalausgangsleistung
der Stirling-Maschine, sofern kein änderet Ausgangsleistungsparameter
geändert wird. t0
Das Ventiirohr 11 und die Flansche 12 und 13 sind
mit öffnungen in ihren jeweiligen axial überlappenden Abschnitten vorgesehen, wie insbesondere aus F i g. 2
und 3, Schnitt b, c, d, hervorgeht Das Innere des Ventilrohrs
11 ist stets mit der ersten Kammer 6 über öffnungen 22 verbunden. Wie in F i g. 2 gezeigt ist, ist die öffnung
23 in dem Flansch 12 in Winkelrichtung größer als die öffnung 24 in dem Flansch 13. Die entsprechenden
öffnungen 25 und 26 in dem Venturohr 11 sind
gleich groß und besitzen dieselbe Winkelstellung. Wie aus dem Schnitt d hervorgeht, kann eine öffnung 27 in
dem Ventilrohr 11 mit einem Durchlaß 28 in Verbindung stehen, wenn das Ventilrohr 11 um etwa 120° im
Gegenuhrzeigersinn aus der in F i g. 2 gezeigten Stellung gedreht wird.
Wie F i g. 3 zeigt, verursacht eine Winkeldrehung des
Ventilrohrs 11 um etwa 90° im Gegenuhrzeigersinn eine volle öffnung des Rückschlagventils 14 und nahezu
ein volles Oberlappen der öffnungen 25 und 23.
Das führt zu einer freien Verbindung des Raums 3 und der ersten und zweiten Kammern 6 und 8. Die
Druckveränderungen in den Kammern 6 und 8 folgen so den Druckveränderungen in dem Raum 3.
Der Druck in der dritten Kammer 10 entspricht auf Grund des Drosseldurchlasses 21 dem Mittelwert in
der Kammer 8.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet grundsätzlich wie folgt:
Wenn das Rückschlagventil 14 geschlossen ist, wird eine maximale Ausgangsleistung und ein maximaler
Wirkungsgrad der Maschine erzielt «n allen Kammern 6,8 und 10 herrscht ein Minimaldruck.
Wenn der Arm 17 geschwenkt wird und das Ventilrohr 11 leicht dreht, öffnet sich das Rückschlagventil 14
nach und nach. Das führt zu einem Ansteigen des Drukkes in allen Kammern 6, 8 und 10, bis der Mitteldruck
des Raums 3 in allen diesen Kammern herrscht Das führt zu einer Verringerung der Ausgangsleistung, jedoch
auch zu einer Verringerung des Wirkungsgrads. Eine weitere öffnung des Rückschlagventils 14 ermöglicht
eine Druckveränderung in der Kammer 6, die im wesentlichen vollständig der Druckveränderung in dem
Raum 3 folgt
Eine weitere Winkelbewegung des Anns 17 zur Drehung des Ventilrohrs 11 in Öffnungsrichtung verursacht
eine volle öffnung des Rückschlagventils 14, der eine
zunehmende Öffnung der Verbindung zwischen den Kammern 6 und 8 folgt Der Widerstand auf Grund
einer teilweise geöffneten Verbindung zu einer nächsten Kammer hui verursacht eine Senkung des Wirkungsgrads,
jedoch bieten die völlig geöffneten Verbindungen einen sehr geringen Widerstand und somit eine
Abnahme der Maschinenausgangsleistung zusammen mit einem geringen Rückgang des Wirkungsgrads.
F i g. 4 zeigt schematisch in senkrechtem Schnitt die Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung für
eine Einzylinder-Stirling-Maschine.
Das Zylindergehäuse 1 enthält einen Kühler 2 und einen Wärmetauscher 30, der an seiner Oberseite mit
Heizrohren 31 verbunden ist, von denen in der Zeichnung nur eines dargestellt ist Die Heizrohre 31 sind mit
der Oberseite des Maschinenzylinders 32 verbunden, der einen Verschiebekolben 33 und einen Arbeitskolben
34 enthält
Der in F i g. 1 gezeigte Kanal 28 ist ebenfalls in Fig.4 zu erkennen und führt zu dem Raum unterhalb
des Arbeitskolbens 34. Wenn nun der Arm 17 das Ventilrohr It vollständig in die Maschinen-Drosselstellung
dreht werden die Räume auf beiden Seiten des Arbeitskolbens 34 über das Zylinderrohr kurzgeschlossen
und verursachen ein vollständiges Anhalten der Maschine.
Im Falle einer Mehrzylinder-Stirling-Maschine wird ein ähnlicher Kurzschluß dadurch erzielt, daß der Kanal
28 der Einheit eines Zylinders mit dem entsprechenden Kanal 28 der Einheit des nächsten Zylinders in der
Maschine verbunden wird.
Aus der Beschreibung geht hervor, daß das Ventil 14 ein Einstellventil darstellt das so eingestellt werden
kann, daß es als Rückschlagventil wirkt, das stets gestattet daß das Arbeitsmedium aus dem gesamten Reservoir
der Kammern 6,8 und 10 zu dem Kühler 2 und durch den Kanal 4 zu dem Kühlbereich des Maschinenzylinders
32 strömt
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
- Patentansprüche:i. Vorrichtung air Veränderung der Ausgangsleistung einer Surfing-Maschine durch Veränderung des midieren Drucks des gasförmigen Arbeitsmediums, rah einem Behälter. Verbindungseinrichtungen zum Verbinden des Behälters mit dem Kühlbereich 4es Maschinenzylinder, der ein gasförmiges Medium niedriger Temperatur enthält, und Steuereinrichtungen zum Steuern dieser Verbindungseinrichtungen fur jeden Zylinder mit einem Rückschlagventil, das jederzeit einen Durchtritt des gasförmigen Mediums aus dem Behälter zu dem Kühlbereich mit Hilfe eines zusehaltbaren Gasspeichers vorgenommen wird und bei denen darüber hinaus Rückschlagventil-Kombinationen vorgesehen sind, die eine Förderung in zwei Richtungen, & h. vom Gasspeicher in den Arbeitsraum der Maschine und umgekehrt, zulassea Es handelt sich dabei jeweils um eine Kombination mehrerer Ventilorgane und Leitungen, die einen nicht unerheblichen konstruktiven Aufwand zur Folge habeaDer Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ίο eine Vorrichtung der obigen Art zu schaffen, die konstruktiv einfach und kompakt ausgebildet ist und kurze Verbindungswege bedingtDiese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art gelöst die da-des Maschinenzylinders hin ermöglicht dadurch 15 durch gekennzeichnet ist daß das Rückschlagventil gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil derart betätigbar ist daß es auch den Durchlaß in derentgegengesetzten Richtung ermöglicht Auf diese Weise wird mit Hilfe eines einzigen Ventils(14) derart betätigbar ist daß es auch den Durchfluß in der entgegengesetzten Richtung ermöglicht.
- 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter aus einer Anzahl von getrennten Kammern (6, 8, 10) besteht die in Reihe miteinander verbunden sind, wobei die erste Kammer (6) mit dem Kühlbereich des Maschinenzylinders (32) über das Rückschlagventil (14) verbunden ist und die Verbindungen zwischen dem Kühlbereich des Maschinenzylinders (32) und der Anzahl der Kammern (6. 8. 10) durch Ventile (23 bis 26) steuerbar sind, die die Verbindungen zu den Kammern (6,8,10), ausgehend von der Seite des Kühlbereiches, nach und nach öffnen und sie in der umgekehrten Reihenfolge schließen.
- 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurdi gekennzeichnet, daß ein Drosseldurdilaß (20, 21) zwischen allen Kammern (6. 8, 10) des Behälters vorgesehen ist.erreicht daß einerseits stets ein Druckausgleich zwisehen dem Behälter und dem Arbeitsraum des Zylin ders möglich ist andererseits aber eine stufenlose Steuerung der Maschinenausgangsleistung durch kontinuierliches Zuschalten des Behälters erfolgen kann.Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichung näher er läutertF i g. 1 zeigt einen schematischen Axialschnitt durch eine eifindungsgemäße Vorrichtung;F i g. 2a bis 2d zeigen die Stellungen von vier Ventilgliedern in den Schnitten a-a. b-b, c-c und d-d der F i g. 1 bei Maximalleistung der Maschine;F i g. 3a bis 3d zeigen dieselben Ventile in ihren Stellungen bei Halblastbetrieb der Maschine;F i g. 4 zeigt schematisch dieselben Teile eines Vielzylinder-Stirling-Motors mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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GB5547070A GB1271047A (en) | 1970-11-21 | 1970-11-21 | Improvements in devices for varying the power output of stirling cycle engines |
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DE2155162B2 DE2155162B2 (de) | 1975-02-06 |
DE2155162C3 true DE2155162C3 (de) | 1975-09-18 |
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ID=10474014
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE2155162A Expired DE2155162C3 (de) | 1970-11-21 | 1971-11-05 | Vorrichtung zur Veränderung der Ausgangsleistung einer Stirling-Maschine |
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- 1971-11-05 DE DE2155162A patent/DE2155162C3/de not_active Expired
- 1971-11-09 IT IT3086471A patent/IT941113B/it active
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Also Published As
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GB1271047A (en) | 1972-04-19 |
FR2115872A5 (de) | 1972-07-07 |
US3756018A (en) | 1973-09-04 |
DE2155162A1 (de) | 1972-06-08 |
IT941113B (it) | 1973-03-01 |
DE2155162B2 (de) | 1975-02-06 |
JPS506916B1 (de) | 1975-03-19 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee |