DE102008029405A1 - Fabric package for use as heat storage or regenerator in stirling engine, has fabric layers provided with more than ten chaining threads or weft threads, where contact points of fabric layers are distanced from each other - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Gewebepaket mit mehreren Gewebeschichten, die Verwendung eines derartigen Gewebepakets und einen Regenerator.The The invention relates to a fabric package having a plurality of fabric layers, the use of such a tissue package and a regenerator.
Gewebepakte mit mehreren Gewebeschichten werden als Wärmespeicher oder Regenerator bei Wärmekraftmaschinen eingesetzt. Weitere Anwendungsbereiche finden sich in der Filtrationstechnik, bei der Herstellung von Katalysatoren, in der Siebtechnik etc.tissue pacts with several layers of fabric are called heat storage or regenerator in heat engines used. Further fields of application can be found in filtration technology the production of catalysts, in screening technology, etc.
Die Verbindung der einzelnen Gewebeschichten erfolgt in vielen Fällen durch Sintern von flachen Metallgewebeschichten, durch beabstandete Rahmen oder Abstandshalter zwischen den Gewebeschichten.The Connection of the individual fabric layers takes place in many cases Sintering flat metal fabric layers, through spaced frames or spacers between the fabric layers.
Insbesondere für die Herstellung von Regeneratoren wird ein guter Wärmeaustausch gefordert, wobei die Wärmeleitung in Fließrichtung möglichst gering sein sollte. Besonders vorteilhaft ist es, wenn bei aufeinander liegenden Lagen die Dichte unter 70% liegt, dass heißt die Porosität berechnet als Volumenporen zu Volumenmaterial größer als 70% ist.Especially for the Production of regenerators requires a good heat exchange, whereby the heat conduction in the flow direction as low as possible should be. It is particularly advantageous when with each other lying layers, the density is less than 70%, that is, the porosity calculated as volume pores to volume material is greater than 70%.
Derartige beispielsweise für die Herstellung von Regeneratoren in Stirlingmaschinen benötigte Porositäten werden durch die Auswahl spe zieller Gewebeschichten, deren Webart und einen speziellen Schichtaufbau erzielt.such for example the production of regenerators in Stirling machines will be needed porosities through the selection of special fabric layers, their weave and a achieved special layer structure.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Gewebepaket mit mehreren Gewebeschichten derart weiter zu entwickeln, dass mit möglichst geringem Herstellungsaufwand eine besonders hohe Porosität erzielt werden kann.Of the Invention is based on the object, a fabric package with several To develop tissue layers so that with as possible low production costs achieved a particularly high porosity can be.
Diese Aufgabe wird bei einem Gewebepaket mit mehreren Schichten dadurch gelöst, dass die Gewebeschichten aneinander anliegen und die Kontaktstellen der Gewebeschichten mehr als 5, vorzugsweise mehr als 10 Kett- oder Schussfäden voneinander beabstandet sind.These Task becomes with a fabric package with several layers thereby solved, that the fabric layers abut each other and the contact points the fabric layers more than 5, preferably more than 10 warp or wefts spaced apart from each other.
Sofern Gewebeschichten von Gewebepaketen aneinander anliegen, liegen in der Regel abwechselnd Kett- und Schussfäden aufeinander, wodurch je nach Gewebeart eine spezielle Dichte vorgegeben wird. Durch die Ausbildung der Gewebeart kann die Dichte reduziert werden. Die erzielbare Dichtereduktion ist jedoch je nach Gewebeart festgelegt, wodurch sich je nach Art des verwendeten Gewebes maximal erzielbare Porositäten ergeben.Provided Tissue layers of tissue packages abut each other, lie in usually alternately warp and weft threads on each other, which ever according to tissue type a specific density is given. By the Training the tissue type, the density can be reduced. The achievable However, density reduction is set according to the type of fabric, resulting in depending on the type of fabric used yield maximum achievable porosity.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass die Gewebeschichten auch derart ausgebildet werden können, dass sie einerseits aneinander anliegen und andererseits die Kontaktstellen der Gewebeschichten mehrere Kett- oder Schussfäden voneinander beabastandet sind.Of the The invention is based on the knowledge that the tissue layers can also be formed in such a way on the one hand, they abut each other and, on the other hand, the contact points the fabric layers a plurality of warp or weft filaments gestas from each other are.
Eine vorteilhafte Ausführungsvariante sieht vor, dass die Gewebeschichten durch Verformungen im Gewebe beabstandet sind. Beispielsweise durch Wellen oder Knicke im Gewebe kann dafür gesorgt werden, dass beim Aufeinanderlegen von Gewebeschichten diese Schichten derart aufeinander gelegt werden, dass die Kontaktstellen der Gewebeschichten mehrere Kett- oder Schussfäden voneinander beabstandet sind. Dadurch ergibt sich ein besonders lockerer Aufbau aus Gewebeschichten.A advantageous embodiment provides that the tissue layers through deformations in the tissue are spaced. For example, by waves or kinks in the tissue can do that be taken care that when stacking tissue layers this Layers are placed on each other so that the contact points the fabric layers a plurality of warp or weft threads spaced from each other are. This results in a particularly loose construction of fabric layers.
Eine einfache Herstellungsvariante sieht vor, dass die Verformungen geprägt sind. Durch Prägung kann bei bleibend verformbaren Gewebeschichten eine Struktur erzielt werden, die eine bleibende dreidimensionale Verformung der Gewebeschicht bewirkt.A simple manufacturing variant provides that the deformations are marked. By imprinting can a structure is achieved with permanently deformable fabric layers which are a permanent three-dimensional deformation of the tissue layer causes.
Insbesondere bei der Herstellung der Verformungen durch Prägung ist es vorteilhaft, wenn die Verformungen Noppen sind. Durch die Ausbildung von Noppen kann durch auf der Fläche verteilte wenige Kontaktstellen eine sichere Beabstandung der Gewebeschichten erzielt werden.Especially In the production of deformations by embossing, it is advantageous if the deformations are pimples. Through the formation of pimples can through on the surface a few contact points distributed a secure spacing of the tissue layers be achieved.
Um eine reproduzierbare Dichte zu erzielen, wird vorgeschlagen, dass die Verformungen in regelmäßigen Abständen angeordnet sind. Die regelmäßigen Abstände erlauben es darüber hinaus eine Verformung zu berechnen, die eine minimale Anzahl an Kontaktstellen bei gleichzeitiger Stabilität des Gewebepakets ermöglicht.Around To achieve a reproducible density, it is suggested that the deformations are arranged at regular intervals are. Allow the regular intervals it about it In addition to calculate a deformation that has a minimum number of contact points with simultaneous stability of the fabric package allows.
In der Praxis hat sich herausgestellt, dass es für viele Anwendungen vorteilhaft ist, wenn die Verformungen mindestens doppelt so tief wie das Gewebe dick sind. Derartige Verformungen ermöglichen eine hohe Porosität bei gleichzeitigem stabilen Aufbau des Gewebepakets.In Practice has been found to be beneficial for many applications is when the deformations are at least twice as deep as the tissue are thick. Such deformations allow a high porosity at the same time stable construction of the fabric package.
Weiterhin hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Abstand der Verformungen größer ist als deren Erstreckung. Beispielsweise bei Noppen ist der Abstand der Noppen voneinander größer gewählt als der Durchmesser einer einzelnen Noppe.Farther has proven to be advantageous when the distance of the deformations is larger as their extension. For example, in the case of nubs is the distance the knobs are chosen larger than the diameter of a single knob.
Um einen geringen Fluidwiderstand zu erhalten, wird vorgeschlagen, dass die maximale Erstreckung einer Verformung mehr als 5, vorzugsweise mehr als 10 Kett- oder Schussfäden überspannt. Es werden somit einzelne kleine Verformungen vorgeschlagen, die dazu führen, dass die Gewebeschichten etwa parallel zueinander liegen und die Verformungen in ihrer Größe so klein gehalten werden, dass sie bei geringer Strömungsbehinderung ihre Aufgabe als Abstandshalter erfüllen können.Around to obtain a low fluid resistance, it is proposed the maximum extent of deformation is more than 5, preferably more spanned as 10 warp or weft threads. There are thus proposed individual small deformations, the cause that the fabric layers are approximately parallel to each other and the Deformations in their size so small be held that their task with low flow obstruction as spacers can.
Für viele Anwendungen ist es vorteilhaft, wenn die Gewebeschichten plan aufeinander liegen. Gewebepakete entstehen hierbei durch aufeinander gelegte ausgeschnittene Gewebeplatten, die durch die Formgebung der Gewebeplatten beabstandet sind.For many Applications, it is advantageous if the tissue layers plan to each other lie. Fabric packages are created by stacked cut out tissue plates, by shaping the tissue plates are spaced.
Insbesondere zur Herstellung von Zylindern wird vorgeschlagen, dass die Gewebeschichten aus einem aufgerollten Gewebe gebildet sind. Dadurch können auf einfache Art und Weise Zylinder oder Hohlzylinder hergestellt werden.Especially For the production of cylinders, it is proposed that the fabric layers are formed from a rolled-up fabric. This can be up simple way cylinder or hollow cylinder can be made.
Dies ermöglicht es ein Gewebepaket herzustellen, bei dem das aufgerollte Gewebe die Form eines Rohrstücks aufweist. Rohrförmige Gewebepakete werden insbesondere als Regenerator für Wärmekraftmaschinen benötigt.This allows to make it a fabric package in which the rolled-up fabric the shape of a piece of pipe having. tubular Fabric packages are used in particular as a regenerator for heat engines needed.
Insbesondere für die Herstellung derartiger Regeneratoren ist es vorteilhaft, wenn das Gewebepaket mehr als 5, vorzugsweise mehr als 10 Schichten aufweist.Especially for the Production of such regenerators, it is advantageous if the Fabric package has more than 5, preferably more than 10 layers.
Weiterhin wird insbesondere für Regeneratoren gefordert, dass das Gewebepaket eine Porosität von mehr als 70%, vorzugsweise mehr als 80% aufweist. Derart hohe Porositäten bei gleichzeitig gutem Wärmeaustausch sind vor allem mit dem erfindungsgemäßen Gewebepaket einfach zu erzielen.Farther is especially for Regenerators demanded that the fabric package has a porosity of more than 70%, preferably more than 80%. Such high porosities at at the same time good heat exchange are easy to use, especially with the fabric package according to the invention achieve.
Besonders gute Praxisergebnisse wurden mit Gewebepaketen erzielt, bei denen Fäden der Gewebeschichten dünner als 200 μm sind. Hierbei können entweder einzelne Fäden der Gewebeschichten dünner als 200 μm sein, oder es können auch alle Fäden mindestens einer Gewebeschicht dünner als 200 μm sein. Mit den dünnen Fäden kann ein besonders feines Gewebe gewebt werden, das auch eine hohe Dichte aufweisen kann. Durch die spezielle Formgebung des Gewebepakets können jedoch auch bei derart feinen Gewebeschichten hohe Porositäten erzielt werden.Especially good practice results have been achieved with tissue packages in which Threads of Tissue layers thinner as 200 μm are. Here you can either single threads the tissue layers thinner as 200 μm be, or it can also all threads at least one layer of tissue thinner as 200 μm be. With the thin ones Threads can a very fine fabric to be woven, which also has a high density can have. Due to the special shape of the fabric package can However, even with such fine tissue layers achieved high porosity become.
Eine besondere Langlebigkeit des Gewebepakets bei gleichzeitiger hoher Stabilität wird dadurch erzielt, dass Fäden der Gewebeschichten aus Metall sind. Vorzugsweise sind alle Fäden der Gewebeschichten aus Metall hergestellt. Beispielsweise haben sich für die Verwendung des Gewebepakets als Regenerator Gewebeschichten aus Bronze oder Kupfer bewährt.A special longevity of the fabric package at the same time high stability is achieved by threads the fabric layers are metal. Preferably, all threads are the Fabric layers made of metal. For example, have yourself for the Use of the fabric package as a regenerator fabric layers off Proven bronze or copper.
Weitere besonders vorteilhafte Anwendungen erschließen sich, wenn die Fäden der Gewebeschichten aus Edelstahl sind. Auch Edelstahlgewebe eignen sich für Regeneratoren. Sie ermöglichen jedoch darüber hinaus weitere Anwendungen als Gewebepaket.Further Particularly advantageous applications are revealed when the threads of the Fabric layers are made of stainless steel. Also stainless steel mesh are suitable for Regenerators. they allow however about it addition, other applications as a fabric package.
Ein besonders vorteilhafter Anwendungsbereich liegt in der Verwendung eines derartigen Gewebepakets für eine Wärmekraftmaschine. Hierbei wird das Gewebepaket als Regenerator eingesetzt, um einen guten Wärmeaustausch und gleichzeitig eine hohe Porosität zu erzielen.One Particularly advantageous application is in the use of such a tissue package for a heat engine. Here, the fabric package is used as a regenerator to a good heat exchange and at the same time to achieve a high porosity.
Gegenstand der Erfindung ist daher auch ein Regenerator, der ein derartiges Gewebepaket aufweist.object The invention is therefore also a regenerator, such a Has tissue package.
Schematische Ansichten zur Erläuterung des Aufbaus derartiger Gewebepakete sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden erläutert. Es zeigtschematic Views explaining the Construction of such fabric packages are shown in the drawing and are explained below. It shows
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Auf diese Art und Weise werden zylinderförmige Ringe mit 30 bis 60 mm Höhe und einem Durchmesser von 100 bis 170 μm erstellt, um als Ringgenerator für Wärmekraftmaschinen zu dienen. Die Drähte zur Herstellung der Gewebeschichten für die Regeneratoren haben in der Regel Durchmesser, die unter 160 μm liegen. Das bevorzugte Material zur Herstellung der Drähte ist Edelstahl. Daraus werden Gewebeschichten gefertigt, die Noppen zur beabstandeten Anlage der Gewebeschichten aneinander aufweisen. Die Kanten der Gewebe werden vorzugsweise mit einem Plasmaschnitt verödet. Die so hergestellten Regeneratoren halten Temperaturen bis in den Bereich von 400 bis 600°C aus.On this way are cylindrical rings with 30 to 60 mm Height and a diameter of 100 to 170 microns created as a ring generator for heat engines to serve. The wires for producing the fabric layers for the regenerators have in usually diameter, which are less than 160 microns. The preferred material for making the wires is stainless steel. From this fabric layers are made, the knobs for the spaced arrangement of the tissue layers together. The edges of the tissues are preferably made with a plasma cut deserted. The regenerators produced in this way hold temperatures up to the Range from 400 to 600 ° C out.
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