-
Heißgasmotor mit geschlossenem Kreislauf
| Die Erfindung bezieht sich auf einen Heißgas- |
| motor finit geschlossenem Kreislauf. Unter einem |
| lleißgastnotor wird eine thermodynamische Kraft- |
| maschine \-erstanden, bei der ein thermodvtiamischer |
| Kreislauf von einer in einem Raum mit veränder- |
| lichem Volumen entlialtenen Gasmenge durchströmt |
| wird, in dem oder in Verbindung mit diesem sich |
| ein heizender Teil befindet, gegebenenfalls ein Rege- |
| nerator und ferner ein kühlender Teil, der sich |
| außerdem in einem zweiten Raum finit veränder- |
| lichem \-oltinien oder in Verbindung mit diesem |
| befindet. 1 )er ein den heizenden Teil grenzende Raum |
| wird heißer baum, der an den kühlenden Teil gren- |
| zende !Zaum kalter Ratim genannt. |
| N<itig(,nfalls kann ein Teil dieser in den genannten |
| lx,:itimcii enthaltenen (jasmenge in ein oder mehrere |
gesonderte geschlossene Rohre oder Gefäße eingelassen und nachher aus einem oder
mehreren dieser Rohre oder Gefäße wieder in die genannten Räume eingelassen werden.
In allen Fällen wird der thermodynamische Kreislauf ein geschlossener Kreislauf
genannt.
-
N@'enn ein Heißgasmotor in Betrieb ist, wird dem Erhitzer des Motors
Wärme zugeführt. Die ihm zugeführte Wärme wird durch Vermittlung des im Motor umlaufenden
Gasmittels großenteils in Arbeitsleistung umgewandelt. Ein Teil dieser dein Erhitzer
zugeführten Wärme wird aber durch Leitung auch andere Motorteile, unter anderem
in erster Linie den Kühler, erreichen und normaler-«-eise durch das Kühlmittel abgeführt.
-
Wird während des Betriebes (los Motors der Lauf
des
Kühlmittels unterbrochen, so wird die Kühler; temperatur steigen. Gewöhnlich brauchen
Kühler nicht derart gebaut zu sein, daß sie eine hohe Temperatur, z. B. 300° C,
aushalten. Eine Unterbrechung des Kühlmittelstromes wird also meist für die im Kühler
verwendeten Baustoffe schädlich sein. In dem Augenblick, in dem der Motor abgestellt
und die Wärmequelle außer Betrieb gesetzt wird, wird im Erhitzer des Motors noch
eine gewisse Wärmemenge zurückgeblieben sein, die während dieser Ruheperiode zu
anderen Motorteilen fließt. N\'ii-d der Kühlmittelstrom gleichzeitig mit dem .Mistellen
des Motors unterbrochen, so wird die während dieser Ruheperiode zum Kühler fließende
Wärme dort eine oft unzulässige Temperatursteigung verursachen können.
-
Gemäß der Erfindung wird diesem Nachteil dadurch entgegengewirkt,
daß bei einem Heißgasmotor mit geschlossenem Kreislauf Mittel angeordnet sind, die
zwangsläufig das Abschalten der \-Värmeabfuhr des Motors erst nach dem Abschalten
der Wärmezufuhr zulassen. Die Wärme, die dann vom Erhitzer her den Kühler noch erreicht,
wird durch die fortgesetzte Wärmeabfuhr aus dem Kühler abgeführt, so daß die Temperatur
des Kühlers die zulässige Höchstgrenze nicht überschreiten kann.
-
Der Heißgasmotor, bei dem die Erfindung An-,vendung finden kann, weist
eine Vorrichtung auf zur Führung des Kühlmittels längs des Kühlers des Motors; sie
ist mit Antriebsmitteln versehen, die nur nach Abschalten der `'Wärmezufuhr zum
Heißgasmotor ausschaltbar sind. Diese Vorrichtung zum Stauen oder _lnsaugen des
Kühlmittels kann aus einer Pumpe, entweder für Wasser oder für Luft, bestehen, die
von einem besonderen Motor antreibbar ist. Der Ausschalter dieses Motors kann dann
vom Ausschalter für die Wärmezufuhr derart verriegelt sein, daß die Ausschaltung
nur in der vorgenannten Reihenfolge möglich ist. Wenn die Kiihlinittelpumpe vom
Heißgasmotor selbst angetrieben wird, so ist es durch Anbringen einer Freilaufkupplung
zwischen Pumpe und Heißgasmotor möglich, erstere auch nach Abstellen des Motors
weiterlaufen zu lassen. Das Anbringen einer großen rotierenden Masse an der Pumpe,
entweder in Form eines besonderen Schwungrades oder durch absichtliche Vergrößerung
der umlaufenden Pumpenmasse, ermöglicht es, die Pumpe mittels der in dieser Masse
angesammelten Arbeitsenergie auch nach Ausschalten desMotors noch weiter zu betreiben.
-
Die Erfindung wird an Hand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert.
-
In Fig. i ist schematisch ein Zylinder eines Heißgasmotors mit gesondert
angetriebener Kühlpumpe dargestellt; Fig. 2 zeigt einen Heißgasmotor mit angebauter
Pumpe für das Kühlmittel.
-
In Fig. i ist ein Zylinder eines Heißgasmotors teilweise im Schnitt
dargestellt und mit io bezeichnet. Der Zylinder hat einen äußeren Erhitzer i i und
einen äußeren Kühler 12. Der innere Kühler, in dem das ini Motor umlaufende Gas
gekühlt wird, ist mit 16 bezeichnet. Die Wärmezufuhr zum Motor findet mittels eines
Brenners 13 statt, dessen Flammgase zwischen Rippen des äußeren Erhitzers ii entlang
strömen. Der Brennstoff wird dem Brenner durch eine Leitung i.1 zugeführt, die ein
Absperrorgan 1,5 aufweist.
-
Im Betriebe des Heißgasmotors "wird dem Zylinder und dein darin umlaufenden
Gas mittels dieses äußeren Erhitzers i t ein Wärmestrom zugeführt. Ein großer Teil
dieser zugeführten Wärme wird infolge des thermodynamischen Kreisprozesses im \lotor
in mechanische .lrbeit umgewandelt oder dem Kühler zugeführt. Ein anderer Teil dieser
Wärme wird aber durch X\'ärineleitnng von dem Erhitzer auf andere Teile des Motors
übertragen. Zu diesen Teilen gehört an erster Stelle der zwischen Erhitzer und Kühler
angeordnete Regenerator. Der Wärmestrom wird nach dein Regenerator den Kühler 16
erreichen und dort eine Temperatursteigerung vertirsachen. Das durch den äußeren
Kühler strömende Kühlmittel wird die Wärme unmittelbar abführen, ohne daß im Kühler
eine nennenswerte Temperaturerhöhung entsteht.
-
Wenn nun der Heißgasmotor abgeschaltet wird, so wird im allgemeinen
im gleichen Augenblick durch Schließen des Hahnes 15 in der Brennstoffleitung 14
die Wärmezufuhr unterbrochen. Der Erhitzer des Motors hat dann aller noch seine
Betriebstemperatur, so da13 im inneren und äußeren Erhitzer eine bedeutende Wä rinemenge
angesammelt ist. Diese Wärme wird auch nach dem Abstellen des \Iotors zu anderen
Motorteilen \veiterfließen. Wenn gleichzeitig finit dein Abstellen des Motors auch
die Kühlung unterbrochen wird, so wird die Temperatur des Kühlers durch diese zufließende
Wärme steigen. Da der Kühler während des normalen Betriebes keinen hohen Temperaturen
ausgesetzt ist, wird häufig bei seiner Konstruktion diesem Auftreten hoher Temperaturen
nicht Rechnung getragen. Die einzelnen Kühlerteile können z. 13. durch Lötzinn miteinander
verbunden sein, so daß eine Temperatur von 300° C und höher schädlich ist. Die den
Motor durchströmende Wärme kann sogar noch weitere Teile des Motorzylinders, z.
B. die Lauffläche des Kolbens, erreichen, wodurch das Schmiermittel, das während
des Betriebes des Motors eine verhältnismäßig niedrige Temperatur besitzt, durch
die jetzt auftretende hohe Temperatur nachteilig beeinflußt werden kann.
-
Die oben geschilderten Nachteile lassen sich dadurch vermeiden, claß
auch nach Abstellen des Motors und nach Ausschalten der Wärmezufuhr die Kühlung
des Motors noch einige Zeit fortgesetzt wird. Die Pumpe 18, die durch eine Leitung
17 das Kühlmittel dem Kühler 12 zuführt, ist zu diesem Zweck mit einem elektrischen
Antriebsmotor i9 versehen, der nicht gleichzeitig mit dein Reißgasmotor ausgeschaltet
wird. In der elektrischen Leitung 21 des Elektromotors i9 ist ein Schalter 20 vorgesehen,
der durch das Absperrorgan 15 in der Brennstoffleitung 1 4 auf bekannte Weise mechanisch
verriegelt ist. Das Absperrorgan i_3 ist nämlich mit einer kreisförmigen Riegelscheibe
22 versehen, die in eine Aussparung einer gleichfalls kreisförmigen Scheibe 23
des
Schalters 20 eingreift. Auch die Scheibe 22 ist mit einer Atis#parung versehen,
in der sich die Scheibe 23 des Schalters 20 nur hei geschlossener Stellring des
Absperrorgans i5 drehen kann. Solauge also das Absperrorgan 15 geöffnet ist,
kann der Schalter 20 nicht bewegt werden. Die vorgenannte Verriegelung hat außerdem
den Vorteil, daß die @\'iirtneztiftilir vor Beginn einer Betriebsperiode nur eingeschaltet
werden kann. wenn der Elektromotor iy eingeschaltet ist und das Kühlmittel also
schon umläuft.
-
Anstatt der vorgenannten mechanischen Verriegeltiiig kann da-; Abschalten
des Elektromotors i 9 auch mittels eines temperaturabhängigen Bimetallschalters
erfolgen, der in den Erhitzer ii eingebaut ist. 1 )er Augenblick des :@usschaltens
des Kiihlinittchunlaufs ist in diesem Falle also nicht vom lledictuingspersonal
abhängig.
-
In der Ausführungsform nach Fig.2 sind etitsprechende 'feile des £
leißgasinotors mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. i versehen. Die 1'unilie
27 für den Kühlmittelumlauf wird hier aber von der Kurbelwelle 25 aus unter Zwischenschaltung
einer 1, reilauflctihpltitig 26 angetrieben. Diese Kupplung überträgt in der L)rehrichtung
der Kurbelwelle i 5 nur eine Bewegung dieser Kurbelwelle auf die Welle der Pumpe
27. Wenn also die Kurbelwelle 2#5 still steht, kann sich die Pumpe 27 noch in derselben
Richtung weiter fortbewegen, so daß der Kühlinitteltimlauf andauert. Die Antriebskraft
für diese l'ttinpe wird dann einer großen rotierenden Masse entnommen, die entweder
von den sich drehenden Teilen der Pumpe selbst gebildet wird oder die Form eines
besonderen, an der Pumpe angebrachten Schwungrades 28 hat.