CH260704A - Heissgaskolbenmaschine mit einem im warmen Teil der Maschine gelegenen mantelförmigen Heizkörper. - Google Patents

Description

      Hei & gaskolbenmaschine    mit einem im warmen Teil der Maschine gelegenen  mantelförmigen Heizkörper.         Heissgaskolbenmaschinen    mit einem im  warmen Teil der     Maschine    gelegenen     mantel-          förmigen    Heizkörper, der eine     Anzahl    paral  lel geschalteter Kanäle für das     Wärmezufüh-          rungsmittel    besitzt, sind bekannt.

   Die dem  sieh am thermodynamischen     Kreisprozess    be  teiligenden Medium     zuzuführende    Wärme  wird vom     Wärmezuführungsmittel    durch die  Wand der Kanäle auf das zu erhitzende Me  dium übertragen. Bei den bekannten Heiss  gaskolbenmaschinen erfolgt die Übertragung  dieser Wärme auf das zu erhitzende Medium  im Zylinder mittels Rippen, zwischen denen  dieses Medium zum Umlauf gezwungen wird.  Die ganze zuzuführende Wärmemenge muss  auf diese Weise durch die Innenwand des  mantelförmigen Heizkörpers hindurchgehen,  was die Geschwindigkeit der     Wärmeübertra-          gung    nicht erhöht.  



  Die Wärmeübertragung vom     Wärmezu-          führungsmittel    auf das in der     i@Iaschin.e    um  laufende, zu erhitzende     13ledium    wird erfin  dungsgemäss dadurch bedeutend verbessert,  dass der im warmen Teil der Maschine ge  legene Heizkörper gleichfalls eine Anzahl von  parallel geschalteten Kanälen für das in der  Maschine am thermodynamischen Kreispro  zess sich beteiligende, zu heizende     Medium     enthält, wobei die Kanäle für das     Wärmezu-          führungsmittel    mindestens angenähert paral  lel zu der Achse des warmen Teiles verlaufen,

         während    die Kanäle für das zu erhitzende    Medium quer zu dieser Achse verlaufen. Der       zu    übertragende Wärmestrom wird infolge  dessen zwischen den Kanälen für das     -Wärme     zuführende Mittel und den Kanälen für das       zu    erhitzende Medium in eine grosse Anzahl  parallel geschalteter Ströme geteilt. Jeder  Teil dieses Stromes braucht nur einen be  schränkten Abstand zwischen einem Kanal für  das     Wärmezuführungsmittel    und einem Kanal  für das zu erhitzende     'Medium    durch das Ma  terial des Heizkörpers hindurch zu durchlau  fen. Die Geschwindigkeit, mit der der Wärme  austausch erfolgt, wird hierdurch beträcht  lich vergrössert.

   Auch übt auf diese Weise  der Wärmewiderstand des Materials des Heiz  körpers einen geringeren Einfluss auf den       Wärmeaustausch    aus.  



  Da der     Mediumstrom    in einer Heissgas  niasehine gewöhnlich aus dem warmen Raum  durch das die Wärme auf das Medium über  tragende Organ zu den weiteren Teilen der  Maschine läuft, ist es baulich empfehlenswert,  die Kanäle für das zu heizende Medium von  der Wand einer im Heizkörper angebrachten  Bohrung gemeinsam mit der Aussenwand  eines in dieser Bohrung untergebrachten  Körpers zu bilden.  



  Die Erfindung wird     nachstehend    an Hand  einiger in der beiliegenden Zeichnung dar  gestellter Ausführungsbeispiele näher erläu  tert. Diese Ausführungsbeispiele beziehen  sieh auf     Heissgaskolbenmaschinen;    analoge      Bauarten können aber für eine     'N\Tärmepumpe     oder Kühlmaschine angewendet     werden.     



       In    den     Fig.    1 und 2 ist ein     mantelför-          miger    Heizkörper im Längs- und Querschnitt  dargestellt.  



  In den     Fig.    3, 4, 5, 6     und    7 sind einige  andere Ausführungsformen der Kanäle zur       Führiulg    des     yfärmezuführungsmittels    im  Heizkörper     dargestellt.     



  In     Fig.    1 bezeichnet 10 einen     mantelför-          migen    zylindrischen Heizkörper, der im war  men Teil des Heissgasmotors gelegen ist. Der       Wärmeaustausch        zwischen    dem     Wärmezufüh-          rungsmittel    und dem     gasförmigen,    im Motor       umlaufenden    Mittel erfolgt im     mantelförmi-          gen    Heizkörper 10.

   In     diesem    mantelförmigen  Körper 10     sind    mehrere verschieden gestal  tete und verschieden angeordnete Bohrungen  14     bzw.    15 angebracht. Die Bohrungen 14  verlaufen parallel zu der Achse des zylindri  schen Körpers von einer der Endflächen bis  nicht ganz zur gegenüberliegenden     Endfläche.     Diese     Bohrungen    bilden     also    jede für sich  einen     blinden    Kanal, der aber durch das  Einlassen eines Röhrchens 16 aus Metall oder  keramischem Material     zu    einem Kanal für  das Ein- und Ausströmen des Gases ausge  staltet wird.

   Der Kanal für das hinein  strömende Gas     wird    von der Innenwand der  Bohrung 14 gemeinsam mit der Aussenwand  des Röhrchens 16 gebildet. Der Kanal für das  den Heizkörper wieder verlassende Gas ist  im Röhrchen 16 enthalten     und    wird     aus-          schliesslich    von dessen     Innenwand    gebildet.  Verbindung zwischen den Kanälen     zum        Ein-          und    Ausströmen erfolgt, indem die Bohrung  14 etwas länger als das Röhrchen 16 ist.  Einige Nocken 17     und    18 sichern die richtige  Lage in der Bohrung 14.  



  Für das     gasförmige    Mittel des Motors  sind in radialer Richtung eine Anzahl von  Bohrungen 15 im mantelförmigen Körper 10  angebracht. Diese Bohrungen münden auf  der     Innenseite    und auf der Aussenseite des  Mantels 10, so dass diese gleichsam die Ver  bindung zwischen dem warmen Raum 11 und  den     weiteren    vom Gas zu     durchlaufenden    Ka  nälen     im    Motor     bilden.    Der     Regenerator    21    umgibt den Mantel 10 und schliesst sich auf  diese Weise praktisch ohne schädlichen Raum  dem Heizkörper an.

   An Stelle eines     Regenera-          tors    kann aber auch aussen um den Mantel  10 herum ein     Sammelkanal    zur     Weiterleitung     des Gases angebracht sein.  



  Um das die Bohrungen 15 durchfliessende  Gas     möglichst    innig mit den Wänden dieser       Bohrungen    in Berührung zu bringen, sind im  Innern dieser Bohrungen     zylindrische    Keine  19 aus Metall oder     keramischem    Material an  gebracht. Einige über den Umfang dieser  Kerne verteilte Nocken 20 bewerkstelligen  die richtige Lage der Kerne 19 in den Boh  rungen 15, so dass     zw        isehen    der Aussenseite  dieses Kernes und der Innenseite der Boh  rung, in der ein Kern angeordnet ist, ein       schznaler,    ringförmiger Schlitz verbleibt.

   Je  der Kanal für das zu heizende Mittel .wird  also von der Innenwand einer Bohrung 15  und der Aussenfläche eines Kernes 19 ge  bildet.  



  Die axial verlaufenden Bohrungen     1-1    und  die radial verlaufenden     Bohrungen    15 sind,  wie aus     Fig.    2 ersichtlich, abwechselnd neben  einander im Mantel 10     angebracht,    so dass  die     zu    übertragende Wärme nur den kleinen  Abstand     zwischen    den Wänden dieser Boh  rungen durch das Material des Mantels hin  durch     zurückzulegen    braucht. Denn der Ab  stand     zwischen    diesen beiden Bohrungen kann  im vorliegenden Fall kleiner sein als für den  Fall, dass die Bohrungen parallel angebracht  sind, weil man hierbei weniger Rücksicht auf  das Verlaufen der Löcher beim Bohren zu  nehmen braucht.

   Auch ist es leichter, die Ver  brennungsgase an der obern Endfläche des  Heizkörpers einzubringen und an der Bleiehen  Fläche wiederum abzuführen, während der  Gasstrom im Motor aus dem warmen Raum  11 radial durch den Heizkörper 10 hindurch  die weiteren Teile des Motors, in diesem Falle  den     Regenerator    21, erreichen kann.  



  Der mantelförmige Heizkörper 10 ist wei  ter an einer Endfläche mit einem durchge  bogenen Deckel 12 versehen, der zum Ver  schluss des warmen Raumes 11 dient. An der  gleichen Endfläche ist ein Flansch 13 vorge-      sehen, der zur Verbindung des Heizkörpers  mit den weiteren Teilen des Motors dient.  Der Deckel 12 und der Flansch 13 können  mit dem zylindrischen Heizkörperteil aus  einem einzigen     Stück    hergestellt oder aber  später durch Schweissen an ihm befestigt sein.  



  In     Fig.    3 ist eine andere Ausführungs  form des Kanals für das     Wärmezuführungs-          mittel    dargestellt. Hierbei wird vorausgesetzt,  dass die durch die Bohrungen 15 gebildeten  Kanäle für das Gas des     1-Totors    von gleicher  Ausbildung wie die in den     Fig.    1 und 2 dar  gestellten sind. Der Kanal für das Wärme  zuführungsmittel besteht in diesem Falle aus  drei parallelen, von derselben Endfläche des  Mantels 10 aus angebrachten Bohrungen 22,  23 und 24. Diese Bohrungen erreichen die  andere Endfläche des Mantels nicht, sind  aber nahe diesem Ende durch eine von der  Aussenseite dieses Mantels aus angebrachte  Querbohrung 25 verbunden.

   Die in der  Aussenwand gebildete Öffnung wird mit  einem Pfropfen 26 verschlossen. Bei den drei  genannten Bohrungen bilden die     Bohrungen     22 und 23 gemeinsam in Parallelschaltung  den Zuführungskanal für das Mittel und die  Bohrung 24 allein den     Abführungskanal.    Der  grössere Querschnitt des Zuführungskanals  ist begreiflicherweise notwendig, weil das       Wärmezuführungsmittel    gasförmig ist und  bei der dann herrschenden höheren Tempera  tur ein grösseres Volumen als das nach  Wärmeabgabe abgekühlte Mittel     einnimmt.     Am obern Teil des Heizkörpers 10 sind die  Kanäle 22 und 23 einerseits und der Kanal  24 anderseits durch eine Wand 40 getrennt,

    die bei einer zylindrischen Form des Heiz  körpers 10 in Form eines Ringes aus Metall  blech hergestellt sein kann.  



  In den     Fig.    4 und 5 ist eine andere Aus  führungsform der Kanäle für das Wärme  zuführungsmittel dargestellt, bei der wie  derum     angenommen    wird, dass die Kanäle für  das Gas des Motors die gleiche Form wie in       Fig.    1 haben. Bei dieser Ausführungsform  sind von einer einzigen Endfläche des zylin  drischen Heizkörpers 10 aus drei Bohrungen  27, 28 und 29 angebracht, die     indessen    in der    Längsrichtung miteinander in Verbindung  stehen. In der mittleren Bohrung 28 ist auf  einer Strecke kleiner als die Tiefe dieser  Bohrung eine     Abschlusswand    30 angeordnet.

    Diese     Absehlusswand    ist auf ihrer Länge in  zwei von oben nach unten schräg einwärts  verlaufenden Nuten 31 und 32 geführt. Auf  diese Weise werden zwei Kanäle gebildet, und  zwar ein     Einströmungskanal    durch die Boh  rung 27 und den obern Teil der Bohrung 28,  und ein     Ausströmungskanal    durch die Boh  rung 29 gemeinsam mit dem untern Teil der  Bohrung 28. Der Querschnitt dieser beiden  Kanäle nimmt über einen Teil der Länge in  Richtung des hindurchströmenden Gases ab,  was die Wärmeübertragung des Gases auf  die umgebenden Wände verbessert.  



  In     Fig.    6 ist ein     mantelförmiger    Heiz  körper mit den in ihm vorhandenen Kanälen  im Längsschnitt dargestellt. Die Kanäle zur  Leitung des Gases des Motors sind den in       Fig.    1 dargestellten gleich. Die Kanäle für  das     @Värmezuführungsmittel    werden von je       zwei    in     entgegengesetzter    Richtung konischen,  im Zylindermantel 10 in axialer Richtung  angebrachten Bohrungen 33 und 34 gebildet.  Diese beiden Bohrungen münden auf einer  Seite in eine der Endflächen des Zylinder  mantels und auf der andern Seite in einer  in der andern Endfläche des Heizkörpers 10  örtlich angebrachten Nut 37 aus.

   Diese Nut  37 bildet also eine Verbindung zwischen den  beiden     Bohrungen    33 und 34. Die ganze Nut  wird aber nicht als Verbindungskanal be  nutzt, sondern in jede zu je zwei konischen  Bohrungen gehörige Nut ist. ein in     Fig.    7  dargestelltes     Passstück    35 gelegt., in dem eine  halbzylindrische Öffnung 36     ausgespart    ist.

    Diese Öffnung 36 schliesst sich den beiden  Bohrungen 33 und 34 an und bildet den Ver  bindungskanal zwischen diesen     Bohrungen.     Die verschiedenen in der Endfläche des Heiz  körpers 10 angebrachten     Passstüeke    35 werden  in ihr mittels eines einzigen Ringes 38 be  festigt, der in diese Endfläche eingelassen ist  und der durch     Schweissen    der beiden kreis  förmigen Trennfugen 39 im Heizkörper be  festigt wird. Dieser Ring 38 hält die Pass-           stüeke    verschlossen, so dass nicht jedes     Pass-          stück    für sich am Körper 10 angeschweisst zu  werden braucht.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Heissgaskolbenmaschine mit einem im warmen Teil der Maschine gelegenen mantel- förmigen Heizkörper, der eine Anzahl von parallel geschalteten Kanälen für das Wärme zuführende-Mittel und überdies eine Anzahl von parallel geschalteten Kanälen für das zu erhitzende Medium. enthält, dadurch gekenn zeichnet,

   dass die Kanäle für das Wärme zu- führende Mittel mindestens angenähert paral lel zur Achse des warmen Teils verlaufen, während die Kanäle für das züi erhitzende Medium quer zu dieser Achse verlaufen.

   UNTERANSPPüCHE 1. Heissgaskolbenmaschine nach Patentan- sprueh, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Kanal für das zu heizende Mediiun von der Wand einer im- Heizkörper angebrachten Bohrung gemeinsam mit der Aussenwand eines in der Bohrung untergebrachten Kernes ge bildet wird.

   2. Heissgaskolbenmaschine nach Unteran spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Kanal für das Wärmemiführimgsmittel von mehreren im Heizkörper angebrachten Boh rungen gebildet wird, die an ihren einen Enden gegenseitig mit einer Querbohrung verbunden sind. 3. Heissgaskolbenmaschine nach Unteran spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Kanal für das Wärmezuführungsmittel von zwei in entgegengesetzter Richtung konisch verlaufenden Bohrungen gebildet wird.

   4. Heissgaskolbenmaschine nach Unteran spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Kanal für das Wärmezuführungsmittel von der Wand einer Bohrung gemeinsam mit der Aussenwand eines in dieser Bohrung unter gebrachten Röhrchens und von der Innen -wand dieses Röhrchens gebildet wird. 5.

   Heissgaskolbenmaschine nach U nteran- spruch 1, dadurch gekennzeichnet, da.ss zwei in der gleichen Richtung verlaufende Boh rungen im Heizkörper auf ihrer von der Zu- und der Abführungsöffnimg abgewendeten Seite in eine für die beiden Bohrungen ge meinsame Aussparung im Heizkörper münden,

   in die ein Verschhissstück mit einer in ihm ausgesparten Öffnung zur Verbindung dieser beiden Bohrungen eingelassen ist, und die verschiedenen im Heizkörper vorkommenden Verschlussstücke alle mit Hilfe eines gemein samen, diese Verschlussstücke im Heizkörper festlegenden Ringes in diesem Heizkörper be festigt sind.

   6. Heissgaskolbenmaschine nach Unteran spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Kanal für das Wärmezuführungsinittel von zwei im Heizkörper nur in eine Endfläche mündenden Bohrungen gebildet wird, zwi schen denen eine dritte Bohrung vorgesehen ist, die über die ganze Länge eine Querver- bindung zwischen den beiden zuerstgenann- ten Bohrungen bildet und in der über nur einen Teil der Länge eine Abschlusswand ein gepasst ist.

   7. Heissgaskolbenmaschine nach Unteran spruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass diese Abschlusswand auf zwei einander gegenüber gelegenen Seiten in schräg verlaufenden Nuten geführt ist, so dass die von dieser Ab schlusswand begrenzten Kanalteile zumindest über einen Teil ihrer Länge einen in der Strömungsrichtung des Mediums abnehmen den Querschnitt aufweisen.