CH328565A - Kaltgaskühlmaschine - Google Patents

Description

      Kaltgaskühlmaschine       Die     Erf        ndung    bezieht sich auf eine Kalt  gaskühlmaschine. Eine solche Maschine be  sitzt bekanntlich     einen    Expansionsraum und  einen Kompressionsraum, die über     einen          Wärmeaustauscher    zur Zufuhr von Wärme,  einen     Regenerator    und     einen    Kühler mit  einander in Verbindung stehen,

   wobei ein  immer in demselben Aggregatzustand     be-          findliches    Gas     in    der     Maschine    einen geschlos  senen     thermodynamischenArbeitsprozess    aus  führt. Eine solche     Kaltgaskühlm.aschine    wird  auch oft     als    nach dem umgekehrten Heissgas  kolbenmotorprinzip arbeitende Kühlmaschi  ne bezeichnet. Diese Maschinen können auf  verschiedene Weise ausgebildet werden, z. B.  als     Verdrängermaschine,    als     Maschine    mit  auf beiden Seiten des Kolbens vorhandenen  Arbeitsräumen oder als Maschine, deren Zy  linder einen Winkel miteinander einschliessen.

         Mit        Kaltgaskühlmaschinen    können von der       Zimmertemperatur    in     einer        Arbeitsstufe    sehr  tiefe Temperaturen, z. B. -80  C, erreicht  werden, aber es ist mit zweckmässig aus  gebildeten Maschinen auch möglich, noch bei       -200 C    Kälte zu liefern.

   Mit Rücksicht auf  die niedrige Temperatur im     Expänsionsraum     ist zu erwarten, dass die     Schmierung    des das  Volumen dieses Raumes beeinflussenden kol  benförmigen Körpers     Schwierigkeiten    verur  sachen     wird,    da die Lauffläche für diesen  Körper eine sehr niedrige Temperatur auf-    weist. Diese Schwierigkeiten werden     bekannt-          lich    dadurch behoben, dass der     kolbenförmige     Körper, mit dem das Volumen des Expan  sionsraumes verändert wird, mit einer Kappe  versehen ist, so dass die etwa vorhandenen  Kolbenringe des genannten Körpers immer  an einen Teil der Zylinderwand anliegen,  deren Temperatur nicht zu niedrig ist.

   Der       kolbenförmige    Körper kann dann normal ge  schmiert werden. Diese lange Bauart des  Kolbens hat aber zur Folge, dass auch die  Zylinderwand     verhältnismässig    lang wird und  als Begrenzung von mehreren Maschinen  teilen mit ganz verschiedenen Aufgaben die  nen kann, wie z. B. des     Wärmeaustauschers     zur Zufuhr von Wärme, des     Regenerators    und  des Kühlers.  



  Die     Anmelderin    hat festgestellt, dass es  insbesondere     nachteilig    ist, den die Lauf  fläche des     obiggenannten        kolbenförmigen     Körpers bildenden     Zylinderwandteil    und den  die     innere        Regeneratorwand    bildenden     Zy-          linderwandteil    aus einem Stück herzustellen.  



  Nach der     Erfndung    ist die     Kaltgaskühl-          maschine    dadurch gekennzeichnet, dass die  Wand des Zylinders, in dem sich der mit der  Kappe versehene     kolbenförmige    Körper hin  und her bewegt und durch die der Expansions  raum     seitlich        begrenzt        ist,    zwei axial     hinter-          einanderliegende,.nicht    ein Stück bildende       Teile    aufweist, von denen der eine als Lauf-           fläche    für den kolbenförmigen Körper dient  und der,

   andere die     innere    Begrenzungswand  des     Regenerators    bildet.  



  Es ist zweckmässig, den     Regenerator        hohl-          zylinderförmig    auszubilden und     seine    beiden       Begrenzungswände    aus einem nichtmetal  lischen Material herzustellen. Vorzugsweise  wird ein     nichtmetallisches    Material gewählt,  dessen     W        ärmeleitkoeffizient        kleiner    als  
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       ist,    also z. B.     ein    Polyamid  wie Nylon gewählt.

   Durch     Verwendung    des       nichtmetallischen        Materials    kann der Wärme  verlust von der warmen Seite des     Regenera-          tors    zu seiner kalten Seite durch die     Regene-          ratorwände        hindurch    vermieden oder wenig  stens     beträchtlich    herabgesetzt werden.  



  Die     Erfindung        wird    an Hand eines     Aus-          führungsbeispiels    näher erläutert.  



  In der Figur ist     eine        Kaltgaskühlmaschine     der     Verdrängerart    dargestellt. Die     Maschine     besitzt einen     Verdränger    1 und einen Kolben  2, die sich mit einem konstanten Phasen  unterschied     auf-        und        abbewegen.     



  Der     Verdränger    1 ist durch ein     Trieb-          stangensystem    3 mit einer Kurbel,     einer    Kur  belwelle 4, und der Kolben 2     ist    .durch ein  anderes     Treibstangensystem    5 mit     Kurbeln     derselben Kurbelwelle 4 verbunden. Der     Ver-          dränger    2     verändert    das Volumen des     Ex-          pansionsraumes    6, welcher der Raum mit       niedrigerer    Temperatur ist.

   Der Kolben 3 und  der     Verdränger    1     verändern    gemeinsam das  Volumen des Kompressionsraumes 7,     in    wel  chem     eine    höhere Temperatur     als    im     Ex-          pansionsraum    6 herrscht.  



  Der     Expansionsraum    6 steht über einen       Wärmeaustauscher    8     zur    Zufuhr von Wärme,  einen     Regenerator    9 und einen Kühler 10 mit  dem Kompressionsraum 7 in Verbindung.

    Die     Kühlmaschine        wird    von einem Motor 11  angetrieben, und infolge der auf- und ab  gehenden     Bewegung    des     Verdrängers    1 und  des Kolbens 2 erfolgt im     Expansionsraum    6  im wesentlichen eine Ausdehnung und im  Kompressionsraum 7 im     wesentlichen    eine  Kompression des Gases, das     in    der Maschine         einen        geschlossenen    thermodynamischen       Kreisprozess    ausführt und sich immer in dem  selben Aggregatzustand     befindet.     



  Der     Verdränger    1 ist mit einer Kappe 12  versehen, so dass er eine wesentliche Höhe auf  weist. Die Zylinderwand besteht aus drei       adal        hintereinander    liegenden Teilen. Der  erste Teil 13 reicht bis zur Höhe des Kühlers  10 und dient     als    Lauffläche für     Verdränger    1  und den Kolben 2. Der Hub der Maschine  wird vorzugsweise     derart    gewählt, dass der  die     Kolbenringe    tragende     Verdrängerteil     diesen     Wandteil    13 nie verlässt.

   Die Wandung       kann    aus     einem    Metall     mit    guten Laufeigen  schaften, z. B. aus     Gusseisen,    hergestellt sein.  



  Oberhalb dieses Wandteils 13     befindet     sich ein zweiter Wandteil 14, der auf gleicher  Höhe wie der     Regenerator    9     liegt.    Dieser       Wandteil    14     ist    aus Hartpapier hergestellt  und     weist        eine        geringe    Wärmeleitfähigkeit  auf; dabei     wird    unter     Hartpapier        eine        mit     einem wärmebeständigen     Kunstharz    ge  tränkte     Fasermasse    verstanden.

   Auf diese  Weise wird ein Wärmeverlust durch die In  nenwand des     Regenerators    9     hindurch    weit  gehend vermieden. An diese Wand 14     schliesst     sich oben     eine    dritte Wand 15 an, die den  Raum mit niedrigerer Temperatur der Ma  schine,     d.h.    den Expansionsraum 6, umgibt.  Diese Wand 15 kann zugleich     als    Teil des       Wärmeaustauschers    8 ausgebildet sein.  



  So     isst    eine     Wärme-Isolierung    der     innern          Regeneratorwand    gegenüber der Wand des       Expansionsraumes    6     möglich,    der im Betrieb  eine sehr niedrige     Temperatur    aufweist, die  von der Temperatur des     Wärmeaustauschers     8 abweicht, an dem der     Regenerator    9 an  geschlossen ist.  



  Der     Regenerator    9 besitzt     eine    Aussen  wand 16, die hier gleichfalls aus Hartpapier  hergestellt ist. Die beiden Wände aus Hart  papier     bilden    einen Halter für die zwischen  ihnen sich befindende Füllmasse, so dass     eine          Regeneratoreinheit    entsteht, die als Ganzes  aus der     Kühlmaschine    herausgenommen wer  den kann.

   Zu diesem Zweck     befindet    sich die       Regeneratoreinheit    in einem Gehäuse 17,  wobei sowohl der     Wärmeaustauscher    8 als      auch der     Regenerator    9 und der Kühler 10       durch    Schraubenbolzen 18 miteinander ver  bunden sind. Solche     Regeneratoreinheiten          können    auf Lager gehalten werden, so dass  ein     Regenerator    durch     einen    andern in ein  facher Weise ersetzt werden kann.  



  Bei dieser     Ausführungsform    besteht also  die     Zylinderwand    aus drei Teilen. Es ist aber  auch möglich, dass die Wandteile 14 und 15       ein    Ganzes bilden. In diesem     Falle    soll der  Wandteil 15 nicht einen Teil des     Wärme-          austauschers    8 bilden oder wenigstens mit  diesem nicht fest verbunden sein.  



  Obwohl das beschriebene Ausführungs  beispiel     eine        Verdrängermaschine    darstellt,  kann die erfindungsgemässe Bauart auch bei  anderen     Kaltgaskühlmaschinen,        insbesondere     bei     Maschinen    mit auf beiden Seiten des Kol  bens vorhandenen Arbeitsräumen angewendet  werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Kaltgaskühlmaschine mit einem Expan sionsraum und einem Kompressionsraum, die über einen Wärmeaustauscher zur Zufuhr von Wärme einen Regenerator und einen Kühler miteinander in Verbindung stehen, wobei ein immer in demselben Aggregatzu stand befindliches Gas in der Maschine einen geschlossenen thermodynamischen Arbeits- prozess ausführt und der das Volumen des Expansionsraumes verändernde kolbenför- mige Körper mit einer Kappe versehen ist, dadurch gekennzeichnet,

   dass die Wand des Zylinders, in dem sich der mit der Kappe ver sehene. kolbenförmige Körper hin und her bewegt und durch die der Expansionsraum seitlich begrenzt ist, zwei axial hinterein- anderliegende, nicht ein Stück bildende Teile aufweist, von denen der eine als Lauffläche für den kolbenförmigen Körper dient und der andere die innere Begrenzungswand des Re- generators bildet.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Kaltgaskühlmaschine nach Patentan spruch, gekennzeichnet durch einen dritten Zylinderwandteil, der die seitliche Begren zung des Expansionsraumes bildet. 2. Kaltgaskühlmaschine nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Begrenzungswand des Regenerators aus einem nichtmetallischen Material besteht. 3. Kaltgaskühlmaschine nach Unteran spruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Begrenzungswand des Regenerators aus Hartpapier besteht.

   4. Kaltgaskühlmaschine nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Regenerator hohlzylinderförmig ist, in einem Gehäuse liegt und eine Innenwand aus einem nichtmetallischen Material besitzt.