DE808010C

DE808010C - Hot gas motor with closed circuit

Info

Publication number: DE808010C
Application number: DEP19318A
Authority: DE
Inventors: Willem Jan Van Heeckeren
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1944-06-16
Filing date: 1948-10-23
Publication date: 1951-07-09

Description

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.Closed circuit hot gas engine The invention relates to a hot gas motor finite closed circuit. Under a lleißgastnotor becomes a thermodynamic force machine where a thermodvtiamischer Cycle of one in a room with changeable Lich volume flows through the amount of gas released becomes, in or in connection with this itself a heating part is located, if necessary a rain nerator and also a cooling part that is also finitely changeable in a second space lichem \ -oltinien or in connection with this is located. 1) it is a space bordering the heating part becomes a hot tree that borders the cooling part Zende! called Zaum cold Ratim. N <itig (, if necessary, a part of this can be included in the named lx,: itimcii contained (amount of jas in one or more separate closed pipes or vessels are let in and then let into the named spaces again from one or more of these pipes or vessels. In all cases the thermodynamic cycle is called a closed cycle.

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.N @ 'hen a hot gas engine is in operation, the engine's heater Heat supplied. The heat supplied to it is conveyed by the heat circulating in the engine Gas is largely converted into work performance. Part of this your heater However, the heat supplied is also conducted through other engine parts, among other things first and foremost the cooler, reach and normally - «- ice discharged through the coolant.

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.If during operation (motor starts running of Coolant interrupted, so the cooler; temperature rise. Usually need Cooler not to be built so that it can have a high temperature, e.g. B. 300 ° C, endure. An interruption of the coolant flow is usually for those in the cooler used building materials can be harmful. The moment the engine is switched off and the heat source is put out of operation, the engine heater is still a certain amount of heat may have remained, which increases during this rest period other parts of the engine. N \ 'ii-d the coolant flow simultaneously with the .Mistellen of the engine is interrupted, the flow to the radiator during this idle period becomes Heat there can cause an often impermissible temperature rise.

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.According to the invention, this disadvantage is counteracted by that means are arranged in a hot gas engine with closed circuit, the Inevitably, the engine heat dissipation is switched off only after it has been switched off allow the heat supply. The heat that still reaches the cooler from the heater, is removed by the continued heat dissipation from the cooler, so that the temperature of the cooler cannot exceed the maximum permissible limit.

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.The hot gas engine in which the invention can be used has a device for guiding the coolant along the radiator of the engine; she is provided with drive means, which only after switching off the heat supply to the Hot gas engine can be switched off. This device for stowing or sucking the Coolant can consist of a pump, either for water or for air can be driven by a special motor. The off switch of this motor can then be locked by the switch for the heat supply so that the switch-off is only possible in the above order. If the coolant pump from Hot gas engine is self propelled, so it is by attaching an overrunning clutch possible between pump and hot gas engine, the former also after the engine has been switched off to keep running. Attaching a large rotating mass to the pump, either in the form of a special flywheel or by intentional enlargement the circulating pump mass, it enables the pump by means of this mass to continue operating the accumulated work energy even after the engine has been switched off.

Die Erfindung wird an Hand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert.The invention is explained in more detail using a few exemplary embodiments.

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, a cylinder of a hot gas engine is schematically separated driven cooling pump shown; Fig. 2 shows a hot gas engine with an attached Pump for the coolant.

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.In Fig. I a cylinder of a hot gas engine is partially in section shown and labeled io. The cylinder has an external heater i and i an outer cooler 12. The inner cooler, in which the ini engine circulating gas is cooled is denoted by 16. The heat supply to the engine takes place by means of a Burner 13 instead, the flame gases between the ribs of the outer heater ii along stream. The fuel is fed to the burner through a line i.1, which is a Has shut-off device 1.5.

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.In the operation of the hot gas engine "the cylinder and your circulating in it A heat flow is supplied to the gas by means of this external heater. A large part This supplied heat is due to the thermodynamic cycle in the \ lotor converted into mechanical work or fed to the cooler. Another part of this However, heat is transferred from the heater to other parts of the engine by directing it transfer. The first part of these parts is the one between the heater and cooler arranged regenerator. The heat flow is the cooler 16 after the regenerator reach and cause an increase in temperature there. That through the outside Coolant flowing through the cooler will dissipate the heat immediately without going into the cooler a noticeable increase in temperature occurs.

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.If the hot gas engine is now switched off, then in general at the same moment by closing the valve 15 in the fuel line 14 the supply of heat is interrupted. The engine heater then still has its own Operating temperature, so there is a significant amount of heat in the inner and outer heater is accumulated. This heat is also transferred to others after the engine has been switched off Engine parts flow on. If at the same time finite your turning off the engine too the cooling is interrupted, the temperature of the cooler is due to this inflowing Heat rise. Because the cooler does not have high temperatures during normal operation is exposed to such high temperature occurrences in its construction not taken into account. The individual cooler parts can, for. 13. by solder to each other be connected, so that a temperature of 300 ° C and higher is harmful. The the Heat flowing through the engine can even further parts of the engine cylinder, e.g. B. the running surface of the piston, thereby reducing the lubricant that during the operation of the engine has a relatively low temperature the high temperature now occurring can be adversely affected.

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.The disadvantages outlined above can be avoided in that the cooling of the engine is continued for some time even after the engine has been switched off and the heat supply switched off. The pump 18, which feeds the coolant to the cooler 12 through a line 17, is provided for this purpose with an electric drive motor i9 which is not switched off at the same time as the tear gas motor. In the electrical line 21 of the electric motor 19, a switch 20 is provided which is mechanically locked in a known manner by the shut-off element 15 in the fuel line 14. The shut-off device i_3 is namely provided with a circular locking disk 22 which engages in a recess of a likewise circular disk 23 of the switch 20. The disk 22 is also provided with a recess in which the disk 23 of the switch 20 can only rotate when the adjusting ring of the shut-off element is closed. Solauge so the shut-off device 15 is open, the switch 20 cannot be moved. The aforementioned locking also has the advantage that the @ \ 'iirtneztiftilir can only be switched on before the start of an operating period. when the electric motor iy is switched on and the coolant is already circulating.

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.Instead of the aforementioned mechanical interlocking, there can be; Switch off of the electric motor i 9 also by means of a temperature-dependent bimetal switch which is built into the heater ii. 1) he moment of: @switching off In this case, the cooling process is not carried out by the management staff addicted.

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.In the embodiment according to Fig.2 there are corresponding 'files of the £ leißgasinotors with the same reference numerals as in Fig. i. The 1'unilie 27 for the coolant circulation is here from the crankshaft 25 with the interposition one 1, driven with overrunning capacity 26. This clutch transmits in the L) direction of rotation of the crankshaft i 5 only one movement of this crankshaft on the shaft of the pump 27. So when the crankshaft 2 # 5 is stationary, the pump 27 can still be in the same Continue moving in the direction so that the cooling medium continues. The driving force for this l'ttinpe is then taken from a large rotating mass, which either formed by the rotating parts of the pump itself or take the form of a special flywheel 28 attached to the pump.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Closed circuit hot gas engine, marked by means that switch off the heat dissipation of the engine only after it has been switched off allow the heat supply.

2. hot gas engine according to claim i, characterized in that that a device provided with drive means for the coolant circulation longitudinally the engine cooler can only be switched off after the heat supply to the engine has been switched off is.

3. hot gas engine according to claim 2, characterized by a locking device, which cause a shutdown of the coolant circulation, with an electric motor coupled pump only after the fuel supply to the engine burner has been interrupted permitted (Fig. i). Hot gas engine according to claim 2, characterized in that one Pump for the coolant circulation with an artificially enlarged rotating mass provided and by an overrunning clutch with the crankshaft of the at the same time the Pump driving hot gas engine is coupled (Fig. 2).