Fremdbelüftetes Widerstandsgerät Die Erfindung bezieht sich auf fremdbelüftete
Widerstandsgeräte, z.B. für Lokomotiven, die vorzugsweise aus einer Mehrzahl von
spiralig oder mäanderförmig geformten und neben- und/oder übereinander angeordneten
Widerstandspaketen aufgebaut ist. Sollen in verhältnismäßig klein bauenden Widerstandsgeräten
hohe Leistungen, z.B. von einigen tausend kW umgesetzt werden, wie dies beispielsweise
bei der Brüfbelastung von Generatoren der Fall ist, dann ist eine Fremdbelüftung
unerläßlich. Eine besonders raumsparende Gestaltung läßt sich insbesondere durch
die über-und/oder nebeneinanderliegende Anordnung der Widerstandspakete erreichen,
bei der die Widerstandspakete vom Kühlluftstrom nacheinander oder parallel durchflossen
werden. Aus räumlichen Gründen ist es manchmal erforderlich, die spezifische Leistung
solcher Widerstandsgeräte, d.h. die Leistung je Raumeinheit (kw/m3) zu steigern,
beispielsweise bei schweren Lokomotiven, bei denen die Bremaleistung auf engem Raum
abgeführt werden muß. Einer Vergrößerung der spezifischen Leistung durch Erhöhung
der Temperatur des Widerstandsmaterials sind in der Praxis durch die Wärmefestigkeit
der Werkstoffe vielfach Grenzen gesetzt, ebenso ist eine Erhöhung des Luftdurchsatzes
mit Rücksicht auf die dabei notwendigerweise stark zunehmende Belüftungsleistung
nicht ohne weiteres möglich. Dies hat seinen Grund darin, daß die Erhöhung der aktiven
Oberfläche der Widerstandsbänder mit der Forderung nach kleinem Volumen der Geräte
nicht vereinbar ist. Dagegen könnte durch eine entsprechende Gestaltung der wärmeabgebenden
Oberfläche, beispielsweise durch eine zweckentsprechende Aufgliederung der Oberfläche
des Widerstandsbandes, die Wärmeübergangszahl (W, m2 1 00) vergrößert werden,
wodurch eine Vergrößerung
der Leistungsfähigkeit eines Widerstandsgerätes'ohnö
Vergrößerung s-eines Volumens erreichbar ist, wenn durch Aufgliederung der Oberfläche
des Widerstandsbandes für eine ständige Ablösung des Luftstromes an zahlreichen
Stellen des Widerstandsbandes gesorgt wird. Es sind zwar schon Widerstandsgitter
aus Streckmetall, also Widerstandsbänder mit zahlreichen Kanten für die Ablösung
des Luftstromes, bekannt, jedoch haben diese Streckmetallwiderstände nur eine geringe
mechanische Stabilität und benötigen vor allem verhältnismäßig viel Platz. Weiter
nachteilig ist, daß sich Streckmetall nur unvollkommen in die mäanderartige Porm
bringen läßt. Ein großer Nachteil ist weiter, daß bei Streckmetallwiderständen ebenso
wie bei mit kiemenartigen Durchzügen versehenen bekannten Widerstandsbändern die
Kiemenkanten senkrecht zur Richtung des Stromverlaufes liegen. Dies-Ist ungünstig,
weil dadurch der Stromweg sich in unerwünschter Weise verlängert und damit der Widerstandswert
eines Widerstandspaketes vergrößert wird.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb$ ein Widerstandsgerät zu schaffen,
dessen Widerstandsbänder eine ausreichende und vor allem die Ablösung des Luftstromes
begünstigende Kiemung aufweisen, wobei die Kiemung an allen Stellen, selbst an den
Umlenkstellen von mäanderförmig gestalteten Widerständen leicht an-, bringbar ist
und eine genügende Anzahl von Strömungskanten aufweist, wobei die Strömungskanten
aber so liegen, daß eine leichte Verarbeitbarkeit der Widerstandsbänder gegeben
ist, ohne daß der Stromweg verlängert wird. Die Erfindung geht davon aus, daß es
nicht notwendig ist, die Strömungskanten wie bei den bekannten Streckmetallwiderständen
eng aufeinander folgen zu lassen, sondern daß es zur Schaffung eines hochwirksamen
Widerstandes genügt, wenn die strömungskanten etwa in einem Abstand von
1 - 2 cm aufeinander folgen.
Gemäß der Erfindung sind die kiemenartigen Durchzüge in dem mit seiner
Fläche in Luftdurchlaßrichtung liegenden Widerstandsband in ihrer-Längsausdehnung
in Richtung des Stromlaufes angeordnet, und die im Widerstandsband in mehreren Reihen,
z.B. im Abstand
von 1 - 2 cm vorgesehenen Durchzüge sind
in Bandlängsrichtung gegeneinander versetzt. Bei mäanderförmig gefalteten Widerstandsbändern
sind die langen kiemenartigen Durchzüge nur in dem zwischen den Umlenkstellen befindlichen
Bandteil angebracht, während an den Umlenkstellen selbst kurze Kiementaschen vorgesehen
sind. Wenn gemäß der weiteren Ausgestaltung der Erfindung die mäanderförmig gefalteten
Widerstände mittels an den Umlenkstellen des Widerstandsbandes angebrachten Laschen
auf temperaturbeständig, z.B. keramisch isolierten, an den Widerstandspaketen entlang
laufenden Tragstäben aufgehängt sind, die in einem stirnseitig gesehenen umschriebenen
Rechteck des Widerstandspaketes sich diagonal gegenüber liegen, dann erreicht man
einen besonders raumsparenden Aufbau von Widerstandsgeräten. Da bei dem erfindungsgemäßen
Widerstand die Kiemung also nicht wie bei den bekannten gekiemten Widerständen senkrecht
zur Stromrichtung verläuft, sondern parallel dazu, wird der Widerstandswert nicht
vergrößert und selbst bei den hohen Belastungen ergibt sich für den Strom kein Querschnittsverlust.
Es ist deshalb, wie durch Versuche festgestellt wurde, möglich$ mit der erfindungegemäßen
Kiemung der Widerstandsbänder die Wärmeübergangszahl gegenUber glatten Bändern um
ein Vielfaches anzuheben. Die Längskiemung erweist sich auch noch insofern als besonders
vorteilhaft, als sie ein'e' voi7zügliche Längsversteifung des Widerstandsbandes
bringt. Die erreichte Steigerung der Wärmeabfuhr ist so günstig, daß bereits wenige
cm neben einer Kieme die Bandtemperatur unzulässig hoch ansteigen würde* Um dies
auszuschließen, sind nach der Erfindung die einander benachbart liegenden Kiemenreihen
gegeneinander versetzt. Durch die kurzen taschenförmigen Kiemendurchzüge, die an
den Mäanderumlenkstellen vorgesehen sind, ist dafür gesorgt, daß auch an diesen
Stellenkeine unzulässig hohen Temperaturen auftreten. Eine vorteilhafte' Besonderheit
ist ferner noch di e raumsparende Unterbringung von mehreren neben- und/oder übereinanderliegenden
Widerstandspaketen, beispielsweise in einem Gehäuse, mit Hilfe.der sich diagona,1
gegenüberliegend
am Widerstandspaket angebrachten Haltestäbe.. Diese besondere Anbringung ruft keinen
Windschatten im Kühlluftstrom hervor und bedingt gleichzeitig nur einen nicht ins
Gew icht fallenden Nebenluftquerschnitt. Anhand der Zeichnung, die in Fig.
1 eine stirnseitige, in Fig. 2 eine D:#aufsicht von oben eines Widerstandspaketes
zeigtt wird die Erfindung näher erläutert. In den Figuren ist das mäanderartig gefaltete
Widerstandsband mit 1 bezeichnet. An jeder bogenförmig ausgeführten Umlenkstelle
10 des Widerstandsbandes ist eine Haltelasche 3 bzw. 30 befestigt,
z.B. angenietet. Die Anbringung dieser Haltelaschen ist derart, daß sie sich in
der stirnseitigen Draufsicht der Fig. 1 diagonal gegenüberliegen, d.h. auf
der rechten Seite ist die Haltelasche 3 in der Nähe der rechten oberen Ecke
angebracht, während die Haltelasche 30 an der linken unteren Ecke sitzt.
Plittels dieser Haltelaschen wird der Widerstandskörper auf isolierten metallischen
Tragstäben 4 bzw. 8, die in dem das gesamte Widerstandsgerät aufnehmenden
Gehäuse oder Traggerüst irgendwie befestigt eindg gehalten. Die Halterung der Haltelaschen
ist so ausgeführt, daß der mit einer temperaturbeständigen keramischen Isolationsachicht
40 versehene Tragstab 4 durch eine Bohrung 31 in der'Haltelasche.30 gesteckt
ist. Die einzelneng auf diesem Tragstab sitzenden Haltelaschen sind mit Hilfe von
auf den Tragstab 40 aufgeschobenen Isolierrollen 5 voneinander distanziert.
Die HaltelaBchen 30 auf der gegenüberliegenden Seite haben einen maulartigen
Schlitz 66 Mit diesem sitzen sie auf dem gleichfalls mit einer temperaturbeständigen
keramischen Isolierschicht 80 vernehenen Tragstab 8
und zwar übergreift
die Maulöffnung dabei auf dem Tragstab aufgebrachte keramische Rollen
81, wobei die Kaulöffnung in eine auf den Rollen vorgesehene Rille eingreift
und so gegen seitliche Verlagerungen gesichert ist. Das mäanderförmig gefaltete
Widerstandsband 1 ist in dem zwischen je zwei in Bandlängsachse aufeinanderfolgenden
Umlenkbereichen liegenden geraden Bandteil 100 mit Längskiemen verseheng
die auf der Bandbreite in übereinanderliegenden Reihen 709 719 72 usw.
in
geeignetem Abstandg der bis zu einigen cm betragen kann, angdordnet sind. Die Kiemenlänge
kann verschieden sein und beträgt zweckmäßig bis zu 10 cm oder auch mehr.
Die Kiemenkanten können ,sämtlich nach einer Seite oder auch nach verschiedenen
Seiten des Widerstandsbandea herausgeprägt seing so daß sie einige oder mehrere
mm vor der eigentlichen Widerstandsbandebene zu liegen kommen. An den Umlenketellen
10 sind gleichfalls kiemenartige Durchlässe 11 eingeprägt, diese sind
aber nur kurz. Damit wird das Falten des Widerstandsbandes, d.h. die Formgebung
an der Umlenketelle nicht behindert. Durch die vorspringenden Kiemenkanten ergibt
sich bei der verhältnismäßig großen Geschwindigkeit des durch das Widerstandspaket
geleiteten Kühlluftetromes eine starke Luftverwirbelung und damit wird das erstrebte
Ablösen des Luftstromes vom Widerstandsband und infolgedessen eine ausgezeichnete
Kühlwirkung erreicht. Um örtliche Überhitzungen im Widerstandsband zu unterdrücken,
sind die Kiemen der übereinanderliegenden Kiemenreihen 70, 71, 72 usw. in
der Kiemenlängsrichtung gegeneinander versetzt, wobei zweckmäßig immer eine nachfolgende
Kieme (z*B- 71) eine Lücke 74 in der vorhergehenden Kiemenreihe
70 überdeckt. Durch die angegebene Anordnung der Längskismen und der Kurzkiemen
im Umlenkbereich erreicht man, daß der Stromweg im Widerstandsband nicht verlängert
wird und damit auch der Wideratandewert des Mäanderbandes nicht erhöht wird. Die
Anschlußleitungen 12 bzw. 13 an den beiderseitigen Enden des Widerstandsbandes
können in bekannter Weise angebracht sein. Damit bei den auftretenden großen
Temperaturänderungen im Widerstandspaket die einzelnen Bauteile aichv ohne Schaden
zu nehmen, betriebemäßig entsprechend ausdehnen können, ist nicht ,nur die Befestigung
zwischen den Tragstäben 4, 8 nachgiebig ausgeführt, sondern es ist auch eine
Längsverschiebung in der Tragbolzenachse mögliche Im Ausführungebeispiel ist diesq
wie die Draufsioht der Pig. 2 im teilweisen Schnitt zeigt, dadurch erreichtt daß
an den Tragbolzenenden unter den darauf aufschraubbaren Muttern 16 Federelementeg
z.B. Tellerfedern 17 angeordnet sind. Dadurch können sich die auf dem Tragbolzen
aufgereihten Bauteile in Bolzenachse etwas ausdehnen. Die Zusammenfassung mehrerer
Widerstandspakete zu einem Widerstandsgerät läßt sich mit
den erfindungsgemäß
ausgebildeten Widerstandspaketen in besonders günstiger Weise durchführen, weil
die bei jedem Widerstandspaket einander diagonal gegenüberli ' egenden Tragbolzen
4 und 8 es gestatten, jeweils die einander benachbarten Widerstandspakete
einander so weit zu nähern, daß die Tragbolzen zweier sowohl übereinander als auch
nebeneinander liegender Widerstandspakete. übereinander zu liegen kommen. Dadurch
ergibt sich bei einem aus einer Vielzahl von Widerstandspaketen zusammengebauten
Widerstandsgerät nicht nur eine raumgünstigdp sondern auch eine strömungstechnisch
günstige Anordnung für den das Widerstandsgerät durchströmenden Kühlluftstrom, weil
dabei keine ';a-'iderstandsteile in den Schatten von Befestigungsteilen zu liegen
kommen.