DE2635488A1 - Heissgasmaschine - Google Patents

Description

Dr. F. Zumstein sen. - Dr. E. Assmann - Dr. R. Koenigsberger Dipl.-Phys. R. Holzbauer - Dipl.-Ing. F. Klingseisen - Dr. F. Zumstein jun.

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Akt Nr. 73 FFV

Förnade Fabriksverken, Eskilstuna/Schweden

Heißgasmaschine

Die Erfindung betrifft eine Heißgasmaschine mit einem ersten Kolben, der sich in einem ersten Zylinder hin und her bewegt, dessen Temperaturwert niedrig liegt, und mit einem zweiten Kolben, der sich in einem zweiten Zylinder hin und her bewegt, in welchem ein höherer Temperaturwert vorhanden ist, wobei die beiden Kolben Wände eines Raumes bilden, in dem eine Betriebsgasfüllung enthalten ist, und wobei der Raum einen Kühler, einen Regenerator und eine Heizeinrichtung umfaßt.

Bekanntlich läßt sich die Leistungsabgabe einer Heißgasmaschine dadurch regeln, daß die Menge des Gases in der Betriebsgasfüllung entsprechend eingestellt wird. Dies läßt sich dadurch ermöglichen, daß Gas von der Betriebsgasfüllung in einen Gasvorratsraum abgepumpt wird, wenn die Leistungsabgabe gedrosselt werden soll, und das Gas zu der Betriebsgasfüllung von dem Vor-

ratsraum eingespeist wird, wenn die Leistungsabgabe gesteigert werden soll.

Der Gasdruck in der Betriebsgasfüllung ändert sich während der Betriebszyklen. Der Gasdruck kann sich beispielsweise zwischen 4 und 8 MPa bei geringer Leistungsabgabe und zwischen 12 und 20 MPa .bei hoher Leistungsabgabe ändern. Damit die Dichtungen des Kolbens des Verdichters geringen Druckdifferenzen ausgesetzt sind, ist der Verdichter vorzugsweise innerhalb der Maschine angeordnet, so daß die Leckstellen bei einem relativ hohen Druckwert auftreten, d.h. wenigstens bei dem niedrigsten der tatsächlich auftretenden Druckwerte' im Betriebsgas. Wenn jedoch der Verdichter an der. Seite mit niedriger Temperatur der Maschine angeordnet ist, sind die einzelnen Bauteile des Verdichters unzugänglich, und sie lassen sich nur schwerlich warten und inspizieren.

Die Erfindung zielt darauf ab, eine Heißgasmaschine derart auszubilden, daß die Verdichter bei hohen Betriebsdrücken betrieben werden können, die bei Heißgasmaschinen auftreten.

Vorzugsweise soll eine Heißgasmaschine derart ausgebildet sein, daß der Verdichter zur Wartung leicht zugänglich ist, dessen Kolben jedoch von einem hohen Druck an der Seite ohne Kompressionen beaufschlagt ist.

Erfindungsgemäß zeichnet sich eine Heißgasmaschine der eingangs genannten Art dadurch aus, daß an der Oberseite der erste Kolben mit einem Tauchkolben angeordnet ist, der sich in einem Pumpenzylinder bewegt, daß eine erste Leitung mit einem Rückschlagventil von dem Pumpenzylinder zu einem Gasvorratsraum führt, und daß eine zweite Leitung mit einem Rückschlagventil von einem Teil des Raumes zwischen dem Kühler und dem ersten Kolben zu dem Pumpenzylinder führt.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprü-

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chen wiedergegeben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnung an einem bevorzugten Ausführungsbeispiel näher erläutert.

einzige Figur zeigt· in einer Vertikalschnittansicht eine Heißgasmaschine mit einem Verdichter gemäß der Erfindung.

.Die in dieser Figur gezeigte Heißgasmaschine weist einen ersten Zylinder 1 and einen zweiten Zylinder 2 auf, die zu einem gemeinsamen Kurbelgehäuse Junta?einem Winkel von 90° angeordnet sind. Ein erster Kolben 4, der in dem ersten Zylinder 1 angeordnet ist, trägt eine Kolbenstange 5 und einen Kreuzkopf 6, der mit einer Kurbelwelle 7 über eine Verbindungsstange 8 verbunden ist. Ein zweiter Kolben 9, der in dem zv/eiten Zylinder 2 angeordnet ist, trägt eine Haube 10 und weist ferner eine Kolbenstange 11 und einen Kreuzkopf 12 auf. Der Kreuzkopf 12 ist mit der Kurbelwelle 7 über eine Verbindungsstange 3 verbunden. Das dem Kurbelgehäuse zugewandte Ende des Zylinders ist in der nachstehenden Beschreibung als die untere Seite des Zylinders bezeichnet.

Der Raum oberhalb des ersten Kolbens 4 in dem 'ersten Zylinder 1 ist mit 14 und der Raum oberhalb des zweiten Kolbens 9 und der Haube 10 in dem zweiten Zylinder 2 mit 15 bezeichnet. Die Räume 14 und 15 enthalten eine Betriebsgasfüllung, wie z.B. Wasserstoff oder Helium, und stehen miteinander über einen Kühler 16, einen Regenerator 17 und eine Anzahl von Heizrohren 18, von denen nur eines gezeigt ist, in Verbindung. Wenn die Betriebsgasfüllung in dem Kühler 16 kontinuierlich gekühlt und die Wärme über das Heizrohr 18 kontinuierlich zugeführt wird, kann der erste Zylinder 1 bei einer niedrigen Temperatur belassen werden, während der Oberteil des zweiten Zylinders bei einer hohen Temperatur während des Nennbetriebs der Maschine belassen ist.

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Die Oberseite des ersten Kolbens 4 ist mit einem Tauchkolben 19 versehen, der sich in einem Pumpenzylinder 20 bewegt. Der Pumpenzylinder 20 weist eine Auslaßleitung 21 auf,die ein Rückschlagventil 22 enthält und zu dem Gasvorratsraum 26, der in der Zeichnung nicht gezeigt ist, führt. Eine Leitung 23 mit einem Rückschlagventil 24 führt von dem Pumpenzylinder 20 an einer Stelle zwischen dem unteren Ende des Kühlers 16 und dem Raum 14 oberhalb des ersten Kolbens 4. Während des Betriebs der Heißgasmaschine saugt der Tauchkolben 19 Gas von . der Betriebsgasfüllung an, das sich in den Räumen 14 und 15 mit veränderlichem Volumen sowie in dem Kühler 16, dem Regenerator 17 und den Heizrohren 18 befindet. Das Gas wird komprimiert und zu dem Gasvorratsraum 26, der nicht gezeigt ist, über die Leitung 21 abgeleitet. Falls aus der Betriebsgasfüllung zu dem Vorratsraum kein Gas abgepumpt oder abgesaugt werden soll, umgeht eine parallele Leitung 28 das Ventil 24, wobei die Parallelleitung 28 geöffnet werden kann. Wenn die Gasmenge der Betriebsgasfüllung größer werden soll, kann Gas aus dem Vorratsraum über eine direkte regelbare Verbindung 27 zugeleitet werden. _ .

Die Bauteile, die die Pumpeinrichtung bilden, .jsind zur Wartung leicht zugänglich und werden von einfach aufgebauten Maschinenelementen gebildet.

Die erfindungsgemäße Heißgasmaschine ermöglicht eine Leistungsregelung und weist einen Zylinder mit hoher Temperatur und einen Zylinder mit niedriger Temperatur auf. Ferner ist ein Verdichter zur Leistungsregelung an zugänglicher Stelle am Oberteil des Zylinders mit niedriger Temperatur angeordnet, so daß der Kolben des Verdichters unmittelbar mit dem Kolben der Maschine bewegungsverbunden ist. Die Leistung wird dadurch geregelt, daß Betriebsgas eingespeist oder Betriebsgas über entsprechende Ventile abgeführt wird.

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Claims (5)

Patentansprüche

1. j Heißgasmaschine mit einem ersten Kolben, der sich in einem

ersten Zylinder hin und her bewegt,in dem eine niedrige Temperatur herrscht,und mit einem zweiten Kolben, der sich in einem Zylinder hin und her bewegt, in dem eine hohe Temperatur herrscht, wobei die beiden Kolben Wände eines Raumes bilden, in dem eine Betriebsgasfüllung eingeschlossen ist, und wobei der Raum einen Kühler, einen Regenerator und eine Heizeinrichtung umschließt, dadurch gekennzeichnet,, daß eine Verdichterpumpe (19,20) mit einem Zylinder (20) zum Abpumpen von Gas aus der Betriebsgasfüllung zu einem Gasvorratsraum (26).vorgesehen ist, daß am ersten Kolben (4) an der Oberseite des Zylinders ein Tauchkolben (19) vorgesehen ist, der sich in einem Pumpenzylinder .(20) bewegt, daß eine erste Leitung (21) mit einem Rückschlagventil (22) den Pumpenzylinder (20) mit dem Gasvorratsraum (26) und eine zweite Leitung .(23) mit einem Rückschlagventil (24) einen Teil des "Raumes (14), der zwischen dem Kühler (16) und dem ersten Kolben (4) liegt, mit dem Pumpenzylinder (20) verbindet.

2. Heißgasmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Zylinder (1,2) unter einem Winkel von 9o° angeordnet sind.

3. Heißgasmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Leistungsregeleinrichtung zur Regelung des Gasdruckes in dem Gasvorratsraum (26) vorgesehen ist.

4. Heißgasmaschine nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet,

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daß die Leistungsregeleinrichtung eine regelbare, Paralleloder Umgehungsleitung (28) aufweist, die das zweite' Rückschlagventil (24) umgeht.

5. Heißgasmaschine nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsregeleinrichtung ein Einleiten von Gas in den Raum (14) gestattet.

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