DE1937414C3 - Füllmasse für einen Regenerator sowie Verfahren zum Herstellen derselben - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Füllmasse für einen Regenerator, weiche aus in einem Gehäuse angeordnetem zusammengepreßtem, drahtförmigem, metallischem Material besteht, dessen Drähte sich quer zur Durchströinungsrichtung des Regenerators erstrekken.

Es ist üblich, das als Füllmasse verwendete Drahtma- ** terial durch ein verhältnismäßig teueres Ziehverfahren zu erzeugen. Dabei wird das Ausgangsmaterial durch eine Anzahl Ziehsteine mit nacheinander abnehmendem Bohrungsdurchmesser gezogen, und es wird ein Draht großer Länge je Reihe nacheinander durchlaufe- ⁶S ner Ziehsteine erhalten. Um aus einem derart langen Draht eine Füllmasse zu bilden, ist es aus der DT-PS 76 494 bekannt, drahtförmiges Material in Form von Gaze in einer Anzahl Schichten aufeinander zu stapel und das auf diese Weise erhaltene Paket zu einer Fül masse zusammenzupressen. Weiter ist es aus de US-PS 30 15 153 bekannt den Draht zu zerschneide und die Drahtstücke in einen Raum zu füllen. Ein sol ches Ziehverfahren macht die Füllmasse verhältnismä Big teuer.

Die Erfindung bezweckt eine Füllmasse für eine: Regenerator zu schaffen, deren günstige Eigenschafter wie hoher Wirkungsgrad und niedriger Strömungs widerstand, beibehalten werden, und die wirtschaft eher isi als die bekannten Füllmassen.

Dies wird dadurch erreicht daß die geschichtet aus gebildete Füllmasse aus einer Anzahl durch Schnittbe arbeitung erhaltener Drähte aufgebaut ist, die prc Schicht gleich gerichtet sind, sich über die ganze in dei Längsrichtung der Drähte gerechnete Abmessung dei Schicht erstrecken und durch Smtern miteinander zusammenhängen.

Es lassen sich mit einfachen Mitteln aus einem Materialband mehrere solcher Drähte gleichzeitig schneiden. Diese Drähte liegen bereits dicht aneinander und bilden von der Schneidstelle an ein Büschel, dessen Drähte untereinander gerichtet sind.

Bei einer günstigen Ausführungsform bildet die Hauptrichtung der in einer Schicht befindlichen Drähte mit der Hauptrichtung der in einer benachbarten Schicht befindlichen Drähte einen Winkel. Auf diese Weise wird die Kontaktoberfläche zwischen gegeneinanderliegenden Schichten verringert, wodurch einerseits die Wärmeleitfähigkeit der Füllmasse in der Durchströmungsrichtung herabgesetzt wird, und andererseits die Kontaktoberfläche der Masse mit dem hindurchströmenden Medium vergrößert wird.

Bei einer weiteren günstigen Ausführungsform ist die Schicht spiralförmig aufgewickelt.

Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Herstellen einer Regeneratorfüllmasse.

Nach diesem Verfahren werden von einem Metallband gleichzeitig mehrere Drähte großer Länge geschnitten, gerichtet und zu einem flachen Büschel untereinander gleich gerichteter Drähte zusammengefügt, wonach ein oder mehrere abgeschnittene Teile des Büschels unter Beibehaltung der gegenseitigen Lage der Drähte zu einem Paket geformt werden, das gepreßt und gesintert wird.

Nach einer Ausführungsform des Verfahrens werden die abgeschnittenen Büschelteile zu einem Paket gestapelt.

Eine andere Ausführungsform des Verfahrens weist das Kennzeichen auf, daß ein abgeschnittener Büschelteil durch Zickzackfaltung zu einem Paket geformt wird.

Auch ist es nach der Erfindung möglich, ein Büschelteil spiralförmig zu einem Paket zu wickeln.

Nach einer anderen Ausführungsform des Verfahrens wird das Paket zu etwa 50% des ursprünglichen Volumens zusammengepreßt, in einer reduzierenden Atmosphäre spannungsfrei geglüht, anschließend bis zum Erreichen des gewünschten Füllfaktors weiter zusammengepreßt und danach gesintert. Dadurch reicht ein geringerer Preßdruck aus, um das Paket zum gewünschten Füllfaktor zusammenzupressen. Ausgehend von Stahldraht kann das Spannungsfreiglühen beispielsweise bei etwa 65O⁰C in einer Wasserstoffatmosphäre erfolgen. Das Sintern kann in diesem Fall beispielsweise bei etwa HOO⁰C geschehen. Durch die Sinterung bleibt der Zusammenhang der Füllmasse wäh-

rend des Betriebes des Regenerators in einem Heißgasmotor gewahrt, und es wird eine bessere Handhabung der Füllmasse erhalten.

Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 schematisch eine Vorrichtung, mit der mehrere Drähte gleichzeitig an zwei Stelen aus einem Materialstück geschnitten werden, ■*■ eiche Drähte über Führungsrollen geführt und zu einem Streifen untereinander gleich gerichteter Drähte zusammengefügt werden,

Fig. Ib und Ic schematisch, wie mehrere Dräiite gleichzeitig an mehreren Stellen aus einem Materialstuck geschnitten und zu einem flachen Büschel untereinander gleich gerichteter Drähte zusammengefügt werden,

F i g 2, 3 und 4. wie ein flaches Büschel untereinander gleich gerichteter Drähte durch Zerschneiden und Stapeln, Zickzackfalten bzw. spiralförmig Aufwickeln zu einem Paket geformt wird,

Fig.5 eine Matrize mit einem Stempel, in der ein zusammenzupressendes Paket untergebracht ist, und

F i g. 6 eine Ausführungsform des Regenerators.

In F i g. 1 ist ein in Richtung der Pfeile sich fortbewegendes Metaläband 1 angedeutet, welches beispielsweise ein Stahlband sein kann, das über Rollen 2 und 3 transportiert wird.

Ein gezahnt ausgebildeter Meißel 4, dessen Zähne mit ihren Schnittkanten parallel zum Metallband wirken, schneidet aus der einen Oberfläche des Metallbandes an der Stelle, wo dieses mit der anderen Oberfläche gegen die Rolle 2 anliegt, eine Anzahl nahezu in einer Ebene liegender Drähte. Die Anzahl geschnittener Drähte wird durch die Anzahl Zähne bestimmt, die auf dem Meißel 4 vorhanden ist. Die Querabmessungen des Drahtes werden durch die Zahnabmessungen und durch die Eindringtiefe der Zähne in das Bandmaterial bestimmt. Auf diese Weise ist es möglich, mehrere Drähte gleichzeitig und auf einfache billige Weise zu schneiden.

Die durch den Meißel 4 geschnittenen Drähte 5 gelangen in Rillen einer Führungsrolle 6. Dadurch behalten sie ihre gerichtete Lage gegeneinander bei.

Der vom Meißel 4 bearbeitete Teil des Metallbandes weist eine Oberfläch? mit in der Transportrichtung des Bandes sich erstreckenden Nuten und dazwischenliegenden Rippen auf. Ein flach ausgebildeter Meißel 7 schneidet von der gerippten Oberfläche des Metallbandes an der Stelle, wo dieses mit der vom Meißel abgewandten Seite an der Rolle 3 anliegt, eine zweite Reihe nahezu in einer Ebene liegender Drähte 8, wodurch das Band wieder eine ebene Oberfläche erhält.

Da der gegenseitige Abstand und die Abmessungen der Zähne des Meißels 4 sowie die Eindringtiefen der beiden Meißel 4 und 7 gleich gewählt sind, haben die von diesen Meißeln geschnittenen Drähte die gleichen Querabmessungen.

Die vom Meißel 7 geschnittenen Drähte 8 gelangen in Rillen einer Führungsrolle 9, so daß sie untereinander gerichtet sind.

Die von den Führungsrollen 6 und 9 kommenden Drähte werden an der Rolle 10 zu einem Streifen untereinander gleich gerichteter Drähte 11 zusammengefügt.

Wenn mehrere Kombinationen eines gezahnten und ⁶S eines flachen Meißels hintereinander in der Transportrichtung des Bandes angeordnet sind, können gleichzeitig mehrere Drahtstreifen erhalten und zu einem flachen Büschel untereinander gerichteter Drähie zusammengefügt werden. Dies ist in Fig. Ib und Ic dargestellt. Die Drähte (1 werden in einem Trichter 12 zu einem flachen Büschel zusammengefügt.

Ausgehend von dem flachen Büschel untereinander gleich gerichteter Drähte kann das Zusammenstellen eines Paketes auf verschiedene Weise geschehen.

So kann man das Drahtbüschel zerschneiden und die abgeschnittenen Teile zu einem Paket stapeln. Dies ist in F i g. 2 dargestellt, wobei die Hauptrichtung der in einer aus einem Büschelteil bestehenden Schicht befindlichen Drähte mit der Hauptrichtung der in einer benachbarten Schicht befindlichen Drähte einen Winkel von 90^c einschließt.

Es ist auch möglich, aus einem Büschelteil durch Zickzackfaltung ein Paket zu bilden, was in F i g. 3 dargestellt ist, wobei die Hauptrichtung der benachbarten Schichten gleich ist.

F i g. 4 zeigt, wie ein Büschelteil spiralförmig zu einem Paket gewickelt ist.

Zum Erzielen einer Füllmasse mit bestimmtem Füllfaktor wird ein derart hergestelltes Paket in einer Matrize zusammengepreßt. Danach erfolgt die Sinterung der Füllmasse.

In Fig. 5 ist eine Matrize 13 dargestellt, in der ein Paket 14 angeordnet ist, das mittels eines Stempels 15 zusammengepreßt wird. Das Paket ist dabei von der Matrize und dem Stempel allseitig umgeben. Es ist möglich, in nur einem Bearbeitungsgang mit dem Stempel 15 das Paket bis zum gewünschten Füllfaktor zusammenzupressen. Dabei wird bei fortschreitender Verformung des Paketes der erforderliche Preßdruck zunehmen. Wenn das Paket zunächst auf etwa 50% des ursprünglichen Volumens zusammengepreßt und danach spannungsfrei in einer reduzierenden Atmosphäre geglüht wird, reicht ein geringerer Preßdruck aus, um das in seinem Volumen halbierte Paket zum gewünschten Füllfaktor zusammenzupressen. Dies bietet den Vorteil, daß eine leichtere und billigere Presse verwendet werden kann.

Besteht das Paket aus Stahldraht, so kann das Spannungsfreiglühen bis etwa 650⁰C z. B. in einer Wasserstoffatmosphäre erfolgen. Das Sintern des zusammengepreßten Paktes kann in diesem Fall bei einer Temperatur von etwa 1100° C erfolgen.

Durch das Sintern wird ein guter Zusammenhalt der Drähte erreicht, so daß das Paket leicht weiterbearbeitet werden kann und der Zusammenhang der beispielsweise als Regenerator in einem Heißgasmotor verwendeten Füllmasse erhalten bleibt.

Die Füllmasse wird in einem Regeneratorgehäuse derart angeordnet, daß die Drähte sich quer zur D'irchströmungsrichtung durch den Regenerator erstrecken. Dadurch ist die Wärmeleitfähigkeit der Füllmasse in der Druchströmungsrichtung gering.

Eine weitere Verringerung des thermischen Kontaktes in der Durchströmungsrichtung wird erreicht, wenn die Schichten derart gestapelt sind, daß die Hauptrichtung der Drähte in einer Schicht mit der Hauptrichtung der Drähte in einer benachbarten Schicht einen Winkel einschließt. Dies ist in F i g. 2 dargestellt, wobei der gewählte Winkel 90° beträgt. Auf diese Weise wird zugleich die Kontaktoberfläche zwischen der Füllmasse und dem hindurchströmenden Medium vergrößert und damit die Wärmeübertragung verbessert sowie eine bessere Homogenität gewährleistet.

Die Füllmasse kann dadurch im Regeneratorgehäuse festgehalten werden, daß an den beiden offenen Seiten

des Gehäuses durchlöcherte Plättchen oder Merallgaze angeordnet ist, welche an den Rändern des Gehäuses befestigt sind.

F i g. 6 zeigt eine Ausführungsform des Regenerators. Die Füllmasse 16, die auf die in F i g. 2 dargestellte Weise aus Schichten aufgebaut ist, ist in einem Gehäuse 17 angeordnet

Auf der Vorder- und Rückseite des Gehäuses ist die Füllmasse mit einer Metallgaze 18 abgedeckt, die über

den ganzen Umfang an der Wand des Gehäuses mittels eines Rahmens 19 und Schrauben 20 befestigt ist. Die zylinderförmige Füllmasse wird von einer gesinterten Füllmasse in Form eines rechteckigen Blocks durch Abdrehen erhalten.

Die Erfindung schafft einen Regenerator, der wirtschaftlich ist. sich auf verhältnismäßig einfache und billige Weise herstellen läßt und gute Regeneratoreigenschaften aufweist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Füllmasse für einen Regenerator, welche aus in einem Gehäuse angeordnetem, zusammengepreötem, drahtförmigem, metallischem Material besteht, dessen Drähte sich quer zur Durchströmungsrichtung des Regenerators erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß die geschichtet ausgebildete Füllmasse aus einer Anzahl durch Schnittbearbcitung erhaltener Drähte aufgebaut ist, die pro Schicht gleich gerichtet sind, über die ganze in der Längsrichtung der Drähte gerechnete Abmessung der Schicht erstrecken und durch Sintern miteinander zusammenhängen.

2. Füllmasse nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptrichtung der in einer Schicht befindlichen Drähte mit dir Hauptrichtung der in einer benachbarten Schicht befindlichen Drähte einen Winkel bildet »

3. Füllmasse nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht spiralförmig aufgewickelt ist

4. Verfahren zum Herstellen einer Regeneratorfüllmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß von einem Metallband gleichzeitig mehrere Drähte großer Länge geschnitten, gerichtet und zu einem flachen Büschel untereinander gleich gerichteter Drähte zusammengefügt werden, wonach ein oder mehrere abgeschnittene Teile des Büschels unter Beibehaltung der gegenseitigen Lage der Drähte zu einem Paket geformt werden, das gepreßt und gesintert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die abgeschnittenen Büschelteile zu einem Paket gestapelt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß ein abgeschnittener Büschelteil durch Zickzackfaltung zu einem Paket geformt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Büschelteil spiralförmig zu einem Paket gewickelt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Paket auf etwa 50% des ursprünglichen Volumens zusammengepreßt, in einer reduzierenden Atmosphäre spannungsfrei geglüht, anschließend bis zum Erreichen des gewünschten Füllfaktors weiter zusammengepreßt und danach gesintert wird.

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