DE19743148A1 - Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ mit der Fähigkeit zur Änderung der Wärmeerzeugungsleistung - Google Patents
Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ mit der Fähigkeit zur Änderung der WärmeerzeugungsleistungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ,
in welchem wärme erzeugt wird durch eine erzwungene Scher
bewegung eines in eine Kammer eingeschlossenen viskosen Fluids
und die Wärme auf eine Wärmetauschflüssigkeit übertragen wird,
die durch ein Heizsystem zirkuliert. Insbesondere betrifft die
Erfindung einen Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ, der die Fä
higkeit aufweist, die Wärmeerzeugungsleistung rasch zu ändern
als Reaktion auf eine Änderung eines Erfordernisses, entweder
eine gesteigerte oder eine verringerte Heizleistung einem be
stimmten zu beheizenden Bereich zuzuführen.
Die japanische Veröffentlichung Nr. 3-98107 eines ungeprüften
Gebrauchsmusters (JP-GM-3-98107) offenbart einen Wärmegenerator
vom Viskosfluid-Typ, der zum Einbau in ein Kraftfahrzeug-Heizsystem
als zusätzliche Wärmequelle geeignet ist. Der Wärme
generator vom Viskosfluid-Typ nach der JP-GM-3-98107 ist als
ein mit einer Vorrichtung zum Ändern der Wärmeerzeugungslei
stung versehener Wärmegenerator ausgebildet. Der Wärmegenerator
vom Viskosfluid-Typ nach der JP-GM-3-98107 umfaßt ein vorderes
und ein hinteres Gehäuse, die miteinander verbunden sind, um
eine Gehäuseanordnung zu bilden, in welcher eine Wärmeerzeu
gungskammer, um einem viskosen Fluid eine Wärmeerzeugung zu ge
statten, und eine benachbart zur Wärmeerzeugungskammer angeord
nete Wärmeaufnahmekammer, um die Wärme von der Wärmeerzeugungs
kammer aufzunehmen, ausgebildet sind. Die Wärmeaufnahmekammer
in der Gehäuseanordnung gestattet einer Wärmetauschflüssigkeit,
durch sie hindurchzufließen und Wärme von dem viskosen Fluid in
der Wärmeerzeugungskammer aufzunehmen. Die Wärmetauschflüssig
keit zirkuliert durch die Wärmeaufnahmekammer und einen geson
derten Heizkreislauf in einem Kraftfahrzeug-Heizsystem so, daß
während des Betriebes des Heizsystems die Wärme zu einem be
stimmten Bereich befördert wird, z. B. einem Fahrgastraum in ei
nem Kraftfahrzeug. So weist die Gehäuseanordnung des Wärmegene
rators eine Einlaßöffnung und eine Auslaßöffnung auf, durch
welche die Wärmetauschflüssigkeit in die Wärmeaufnahmekammer
bzw. aus ihr herausfließt. Der Wärmegenerator der JP-GM-3-98107
weist ferner eine Antriebswelle auf, die drehbar gelagert ist
von Lagern, welche eingepaßt sind in das vordere und hintere
Gehäuse der Gehäuseanordnung. Ein Rotorelement ist auf der An
triebswelle derart angebracht, daß es sich zusammen mit der An
triebswelle in der Wärmeerzeugungskammer dreht. Die innere
Wandfläche der Wärmeerzeugungskammer und die Außenflächen des
Rotorelementes definieren Labyrinth-Rillen, in welchen das vis
kose Fluid, wie beispielsweise Silikonöl mit einer kettenförmi
gen Molekularstruktur, enthalten ist, um als Reaktion auf die
Drehung des Rotorelementes Wärme zu erzeugen.
Der Wärmegenerator nach der JP-GM-3-98107 hat eine solche ei
gentümliche Anordnung, bei der obere und untere Gehäuse an ei
nem unteren Bereich der Gehäuseanordnung angebracht sind, um
eine Wärmeerzeugungs-Regelkammer darin zu bilden. Die Wärmeer
zeugungs-Regelkammer ist ausgebildet als volumenveränderliche
Kammer mit einer Wand, die aus einer Membran besteht, wie bei
spielsweise einem Diaphragma.
Die Wärmeerzeugungskammer steht in Verbindung mit der Atmosphä
re über ein Durchgangsloch, welches in einen oberen Teil des
vorderen und des hinteren Gehäuses der Gehäuseanordnung gebohrt
ist, und mit der Wärmeerzeugungs-Regelkammer über einen Verbin
dungskanal, welcher zwischen der Wärmeerzeugungs-Regelkammer
und der Wärmeerzeugungskammer angeordnet ist. Das Volumen der
Wärmeerzeugungs-Regelkammer wird einstellbar verändert durch
die Bewegung des Diaphragmas, die von einem Federelement mit
vorbestimmter Federkonstante hervorgerufen wird oder von einem
von außen zugeführten Signal, wie beispielsweise einem Druck
signal, das von einer Motoransaugleitung eines Kraftfahrzeuges
erzeugt wird.
Wenn die Antriebswelle des in ein Kraftfahrzeug-Heizsystem ein
gebauten Wärmegenerators nach der JP-GM-3-98107 von einem
Kraftfahrzeugmotor angetrieben wird, dreht sich das Rotorele
ment in der Wärmeerzeugungskammer, so daß Wärme erzeugt wird
durch das viskose Fluid, welches zwischen der inneren Wandflä
che der Wärmeerzeugungskammer und den Außenflächen des Rotore
lementes einer Scherwirkung unterworfen wird. Die durch das
viskose Fluid erzeugte Wärme wird von der Wärmeerzeugungskammer
übertragen auf Wasser, welches durch das Heizsystem zirkuliert,
und von dem Wasser zu einem Heizkreislauf des Heizsystems be
fördert, um einen bestimmten zu beheizenden Bereich, wie einen
Fahrgastraum, zu erwärmen.
Wenn durch die Erfassung der Temperatur des viskosen Fluids
festgestellt wird, daß der bestimmte Bereich übermäßig erwärmt
wird bezüglich eines Referenztemperaturwertes, der für den Be
reich vorgegeben ist, wird das Diaphragma der Wärmeerzeugungs-Regelkammer
als Reaktion auf ein Unterdrucksignal, das von der
Motoransaugleitung ausgelöst wird, bewegt, um das Volumen der
Wärmeerzeugungs-Regelkammer zu vergrößern. Entsprechend fließt
das viskose Fluid von der Wärmeerzeugungskammer zurück in die
Wärmeerzeugungs-Regelkammer, zur Verringerung der Wärmeerzeu
gung durch das viskose Fluid zwischen der inneren Wandfläche
der Wärmeerzeugungskammer und den Außenflächen des Rotor
elementes. Dadurch kann die Wärmeerzeugungsleistung verringert
werden, d. h. die Abgabe von Wärme an den bestimmten zu behei
zenden Bereich läßt nach.
Wenn durch die Erfassung der Temperatur des viskosen Fluids
festgestellt wird, daß die Abgabe von Wärme an den bestimmten
zu beheizenden Bereich bezüglich eines vorgegebenen Referenz
temperaturwertes zu gering ist, bewegt sich das Diaphragma der
Wärmeerzeugungs-Regelkammer durch das Drucksignal und die Fe
derkraft des Federelementes, um das Volumen der Wärmeerzeu
gungs-Regelkammer zu verringern. Dadurch fließt das in der Wär
meerzeugungs-Regelkammer enthaltene viskose Fluid in die Wärme
erzeugungskammer, so daß die Wärmeerzeugung durch das viskose
Fluid zwischen der inneren Wandfläche der Wärmeerzeugungskammer
und den Außenflächen des Rotorelementes erhöht wird. Als Ergeb
nis kann die Wärmeerzeugungsleistung gesteigert werden, d. h.
die Zufuhr von Wärme in den bestimmten zu beheizenden Bereich
nimmt zu.
Nichtsdestoweniger wird bei dem Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ
mit veränderlicher Wärmeerzeugungsleistung nach der JP-GM-3-98107,
wenn das viskose Fluid von der Wärmeerzeugungskammer
in die Wärmeerzeugungs-Regelkammer zurückfließt, die Umgebungs
luft durch das Durchgangsloch der Gehäuseanordnung in die Wär
meerzeugungskammer eingeführt, um so einen Unterdruck zu besei
tigen, der in der Wärmeerzeugungskammer auftritt aufgrund des
Zurückfließens des viskosen Fluids aus der Wärmeerzeugungskam
mer heraus. Daher muß das viskose Fluid mehrere Male mit der
Umgebungsluft in Kontakt kommen, wenn eine Änderung der Wärme
erzeugungsleistung auftritt, und wird oxidiert. Deshalb tritt
eine graduelle Verschlechterung der Wärmeerzeugungscharakteri
stik des viskosen Fluids auf. Ferner gestattet das vorstehend
genannte, in der Gehäuseanordnung ausgebildete Durchgangsloch
einer bestimmten Menge an Feuchtigkeit, von der Umgebung in die
Wärmeerzeugungskammer des Wärmegenerators zu gelangen, und ent
sprechend wird das viskose Fluid nach einer langen Betriebsdau
er des Wärmegenerators nachteilig durch die Feuchtigkeit in der
Wärmeerzeugungskammer beeinflußt, so daß die Wärmeerzeugungs
charakteristik des viskosen Fluids ebenfalls zwangsläufig ver
schlechtert wird.
Die ebenfalls anhängige japanische Patentanmeldung Nr. 7-285266
offenbart einen anderen Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ mit
einer veränderlichen Wärmeerzeugungsleistung, bei dem eine in
einer Gehäuseanordnung definierte Wärmeerzeugungskammer fluid
dicht abgedichtet ist und ein Rotorelement innerhalb der fluid
dichten Wärmeerzeugungskammer gedreht wird, um ein viskoses
Fluid, das in den Zwischenräumen zwischen der inneren Wandflä
che der Wärmeerzeugungskammer und den Außenflächen des Rotor
elementes enthalten ist, einer Scherwirkung zu unterwerfen. Da
durch kommt das viskose Fluid in der Wärmeerzeugungskammer
nicht in Kontakt mit der Luft und der Feuchtigkeit in der Atmo
sphäre, und entsprechend wird das viskose Fluid weder durch die
Luft noch durch die Feuchtigkeit degradiert oder zersetzt. Da
her ist der Wärmegenerator gemäß der ebenfalls anhängigen japa
nischen Patentanmeldung Nr. 7-285266 verbessert gegenüber dem
jenigen nach der JP-GM-3-98107. Nichtsdestoweniger weist der
Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ mit veränderlicher Wärmeer
zeugungsleistung nach der ebenfalls anhängigen japanischen Pa
tentanmeldung Nr. 7-285266 noch immer eine unbefriedigende Lei
stung auf unter dem Gesichtspunkt einer rasch reagierenden
Funktion beim Ändern der Wärmeerzeugungsleistung von einer ho
hen zu einer niedrigen Leistung, wenn ein zu beheizender Be
reich übermäßig erhitzt wird, und von einer niedrigen zu einer
hohen Leistung, wenn der zu beheizende Bereich erwärmt werden
soll.
Der Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ nach der ebenfalls an
hängigen japanischen Patentanmeldung Nr. 7-285266 umfaßt eine
fluiddichte Wärmeerzeugungskammer, in welcher ein Rotorelement
gedreht werden kann, um das wärmeerzeugende viskose Fluid einer
Scherwirkung zu unterwerfen, eine Wärmeaufnahmekammer, durch
welche eine Wärmetauschflüssigkeit zur Aufnahme von Wärme aus
der Wärmeerzeugungskammer zirkuliert, eine Wärmeerzeugungs-Regelkammer,
die in Verbindung stehen kann mit der Wärmeerzeu
gungskammer über eine Fluid-Rücklaufleitung und eine Fluid-
Zulaufleitung, und eine Regelventil- oder Steuerventileinheit,
die beweglich ist, um das öffnen und Verschließen der Fluid-
Rücklauf- und der Fluid-Zulaufleitung in Abhängigkeit von einer
Temperaturänderung des viskosen Fluids zu regeln.
Aufgrund der vorstehend genannten Ausgestaltung des Wärmegene
rators kann durch ein geregeltes Zurückfließen des viskosen
Fluids von der fluiddichten Wärmeerzeugungskammer in die Wärme
erzeugungs-Regelkammer und durch ein geregeltes Zufließen des
viskosen Fluids von der Wärmeerzeugungs-Regelkammer in die
fluiddichte Wärmeerzeugungskammer die gewünschte Änderung der
Wärmeerzeugungsleistung des Wärmegenerators erreicht werden.
Die Betriebsweise des Wärmegenerators vom Viskosfluid-Typ mit
veränderlicher Wärmeerzeugungsleistung nach der ebenfalls an
hängigen japanischen Patentanmeldung Nr. 7-285266 wird im fol
genden unter Bezugnahme auf die Fig. 5 bis 7 beschrieben.
Wenn es erforderlich ist, daß der Wärmegenerator die Wärmeer
zeugungsleistung desselben rasch verringern können soll bei ei
ner bestimmten hohen Temperatur "A" (Fig. 5) des viskosen
Fluids, und die Wärmeerzeugungsleistung desselben rasch erhöhen
können soll bei einer bestimmten niedrigen Temperatur "B" (Fig.
5) des viskosen Fluids, wird die Regelventil- oder Steuerven
tileinheit beispielsweise so eingestellt sein, daß sie die
Fluid-Rücklaufleitung vollständig öffnet und gleichzeitig die
Fluid-Zulaufleitung vollständig schließt, wenn die Temperatur
des viskosen Fluids den Wert "A" hat, und daß sie die Fluid-Rücklaufleitung
vollständig schließt und gleichzeitig die
Fluid-Zulaufleitung vollständig öffnet, wenn die Temperatur des
viskosen Fluids den Wert "B" hat. Wie aus Fig. 5 verständlich
wird, tritt es jedoch bei der beschriebenen Anordnung der Re
gelventil- oder Steuerventileinheit auf, daß, wenn die Tempera
tur des viskosen Fluids sich einer bestimmten Zwischentempera
tur "C" (Fig. 5) zwischen der vorstehend genannten hohen und
der niedrigen Temperatur "A" bzw. "B" nähert, die Regelventil-
oder Steuerventileinheit in die Stellung bewegt wird, bei der
die Einheit die Fluid-Rücklaufleitung schließt, bis die Leitung
in einen Zustand gebracht wird, kurz bevor sie vollständig ge
schlossen wird. Gleichzeitig bringt die Regelventil- oder Steu
erventileinheit die Fluid-Zulaufleitung in einen Zustand, in
dem sie leicht geöffnet ist. In diesem Augenblick erzeugt das
viskose Fluid in der Wärmeerzeugungskammer Wärme, um einen
Druckanstieg innerhalb der Wärmeerzeugungskammer zu verursa
chen. Daher wird das viskose Fluid durch den Druck gezwungen,
von der Wärmeerzeugungskammer über die Fluid-Rücklaufleitung in
die Wärmeerzeugungs-Regelkammer zu fließen, auch als Leckage.
Da andererseits die Fluid-Zulaufleitung sich in einer leicht
(unvollständig) geöffneten Stellung befindet, und da der Druck
anstieg in der Wärmeerzeugungs-Regelkammer geringer ist als
derjenige in der Wärmeerzeugungskammer, findet kein nennenswer
ter Zufluß von viskosem Fluid aus der Wärmeerzeugungs-Regelkammer
in die Wärmeerzeugungskammer statt, und deshalb
wird die Wärmeerzeugungsleistung des Wärmegenerators verrin
gert, während die Abgabe von Wärme vom Wärmegenerator an das
Heizsystem verringert wird. Im Ergebnis wird die Temperatur des
viskosen Fluids schrittweise erniedrigt, und der Druckanstieg
innerhalb der Wärmeerzeugungskammer hört auf, um die Leckage an
viskosem Fluid von der Wärmeerzeugungskammer in die Wärmeerzeu
gungs-Regelkammer zu beenden. Ferner, wenn die Temperatur des
viskosen Fluids "C" erreicht, und selbst wenn die Fluid-Zulaufleitung
durch die Regelventil- oder Steuerventileinheit
weit geöffnet ist, findet der Zufluß von viskosem Fluid von der
Wärmeerzeugungs-Regelkammer in die Wärmeerzeugungskammer über
die weit geöffnete Fluid-Zulaufleitung nicht sofort statt, da
der Fluidzusammenhang aufgrund der Viskosität zwischen dem vis
kosen Fluid in der Wärmeerzeugungs-Regelkammer und demjenigen
in der Wärmeerzeugungskammer über die Fluid-Zulaufleitung un
terbrochen wird, wenn die Fluid-Zulaufleitung geschlossen wird.
Daher beginnt der Zufluß von viskosem Fluid von der Wärmeerzeu
gungs-Regelkammer in die Wärmeerzeugungskammer mit einer be
stimmten Zeitverzögerung. Wenn die Temperatur des-viskosen
Fluids weiter gesenkt wird unter die Temperatur "C" nach Fig.
5, wird die Fluid-Rücklaufleitung vollständig geschlossen, und
der Zufluß von viskosem Fluid von der Wärmeerzeugungs-Regelkammer
in die Wärmeerzeugungskammer über die Fluid-Zulaufleitung
setzt ein. Deshalb ist verständlich, daß bei die
sem Wärmegenerator ein Anstieg der Wärmeerzeugungsleistung
nicht erreicht werden kann, bevor die Temperatur des viskosen
Fluids auf eine Temperatur unterhalb der Temperatur "C" fällt.
Wenn entsprechend die Temperatur des viskosen Fluids höher als
"C", aber merklich niedriger als "A" nach Fig. 5 ist, kann der
Wärmegenerator, selbst wenn der bestimmte zu beheizende Raum
eine rasche Erwärmung erfordert, nicht rasch auf ein solches
Erfordernis reagieren. Die Reaktionscharakteristik des Wärmege
nerators auf das Erfordernis eines Anstieges der Wärmeerzeu
gungsleistung ist nicht zufriedenstellend im niederen Tempera
turbereich des viskosen Fluids, d. h. in einem niederen Tempera
turbereich des bestimmten zu beheizenden Bereichs.
Andererseits, wenn vom Wärmegenerator verlangt wird, seine Cha
rakteristik zu verbessern hinsichtlich der Reaktion auf ein Er
fordernis eines raschen Anstieges der Wärmeerzeugungsleistung
des Wärmegenerators, wenn die Temperatur des viskosen Fluids
etwa um die Zwischentemperatur "C" liegt, muß die Regelventil-
oder Steuerventileinheit so eingestellt sein, daß sie die
Fluid-Rücklaufleitung vollständig schließt und gleichzeitig die
Fluid-Zulaufleitung vollständig öffnet, wenn die Temperatur des
viskosen Fluids den Wert "C" erreicht, wie in Fig. 6 darge
stellt. Nichtsdestoweniger wird bei der vorstehend beschriebe
nen Anordnung der Regelventil- oder Steuerventileinheit die
Fluid-Rücklaufleitung nicht ausreichend geöffnet, und die
Fluid-Zulaufleitung wird bis zu einem Zustand geschlossen, kurz
bevor sie vollständig geschlossen wird, wenn die Temperatur des
viskosen Fluids die vorgegebene hohe Temperatur "A" erreicht.
So kann das viskose Fluid in der Wärmeerzeugungskammer aus die
ser nicht ruhig in die Wärmeerzeugungs-Regelkammer zurückflie
ßen, und entsprechend kann keine rasche Verringerung der Wärme
erzeugungsleistung in der Wärmeerzeugungskammer bei der hohen
Temperatur "A" erreicht werden. Daher wird die Reaktionscharak
teristik des Wärmegenerators auf ein Erfordernis einer raschen
Verringerung der Wärmeerzeugungsleistung in einem hohen Tempe
raturbereich schlechter mit dem Ergebnis, eine thermische De
gradation oder Zersetzung des viskosen Fluids zu verursachen.
Ferner, wenn die Regelventil- oder Steuerventileinheit des vor
stehend beschriebenen Wärmegenerators vom Viskosfluid-Typ nach
der ebenfalls anhängigen japanischen Patentanmeldung Nr. 7-285266
nur so eingestellt ist, daß die Wärmeerzeugungsleistung
bei einer vorgegebenen hohen Temperatur des viskosen Fluids
verringert wird, muß sich eine schlechte Reaktionscharakteri
stik auf ein Erfordernis eines raschen Anstiegs der Wärmeerzeu
gungsleistung ergeben, wie in Fig. 7 gezeigt. In Fig. 7 ist die
Temperatur des viskosen Fluids, d. h. eine Regelgröße, durch die
Drehzahl der Antriebswelle des Wärmegenerators ersetzt und auf
der Abszisse aufgetragen, und die durch das viskose Fluid er
zeugte Wärmemenge ist durch ein Drehmoment ersetzt und auf der
Ordinate aufgetragen. Es ist aus der Darstellung von Fig. 7 er
sichtlich, daß eine Kurve, welche die Beziehung zwischen der
Drehzahl der Antriebswelle und dem Drehmoment wiedergibt, sich
als Hysteresekurve darstellt, bezeichnet mit a → b → c → a.
Dies zeigt, daß, wenn die Drehzahl der Antriebswelle verringert
wird und wenn eine rasche Erwärmung eines bestimmten zu behei
zenden Bereichs gefordert wird, ein solches Erfordernis nicht
rasch erreicht werden kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,
einen Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ zur Verfügung zu stel
len, der die Fähigkeit hat, die Wärmeerzeugungsleistung dessel
ben zu ändern, und in der Lage ist, eine gute Reaktionscharak
teristik vorzuweisen sowohl auf ein Erfordernis, die Wärmeer
zeugungsleistung in einem niederen Temperaturbereich des visko
sen Fluids zu steigern, als auch auf eine solche, die Wärmeer
zeugungsleistung in einem hohen Temperaturbereich des viskosen
Fluids zu verringern.
Außerdem soll ein Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ mit varia
bler Wärmeerzeugungsleistung zur Verfügung gestellt werden, der
in solch einer Weise ausgebildet ist, daß eine Verschlechterung
der Wärmeerzeugungsleistung des viskosen Fluids, typischerweise
eines Silikonöls, über eine lange Betriebsdauer des Wärmegene
rators hinweg vermieden werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Wärmege
nerator vom Viskosfluid-Typ, der folgendes umfaßt:
eine Gehäuseanordnung mit einer fluiddichten Wärmeerzeugungs kammer darin, in welcher Wärme erzeugt wird, und einer Wärme aufnahmekammer, welche benachbart zu der fluiddichten Wärmeer zeugungskammer angeordnet ist und durch welche ein Wärme tauschfluid zirkulieren kann, das dabei Wärme von der fluid dichten Wärmeerzeugungskammer aufnimmt, wobei die fluiddichte Wärmeerzeugungskammer innere Wandflächen aufweist;
eine Antriebswelle, welche in der Gehäuseanordnung um eine Drehachse drehbar gelagert ist und welche mit einer externen Drehantriebsquelle in Wirkverbindung steht;
ein Rotorelement, welches von der Antriebswelle zu einer Dreh bewegung mit derselben in der fluiddichten Wärmeer zeugungskammer antreibbar angeordnet ist, wobei das Rotor element Außenflächen aufweist, die den inneren Wandflächen der fluiddichten Wärmeerzeugungskammer über einen Zwischenraum vor bestimmter Größe zugewandt sind;
ein viskoses Fluid, welches den Zwischenraum zwischen den in neren Wandflächen der fluiddichten Wärmeerzeugungskammer der Gehäuseanordnung und den Außenflächen des Rotorelementes füllt, zur Wärmeerzeugung während der Drehung des Rotorelementes,
wobei die Gehäuseanordnung ferner folgendes aufweist:
eine darin ausgebildete Wärmeerzeugungs-Regelkammer, welche ein Volumen bestimmter Größe aufweist, um darin das viskose Fluid zu fassen;
eine Fluid-Rücklaufleitung, um das viskose Fluid von der Wärme erzeugungskammer zu der Wärmeerzeugungs-Regelkammer zu leiten, um dabei zumindest einem Teil des viskosen Fluids in der Wärme erzeugungskammer zu ermöglichen, in die Wärmeerzeugungs-Regelkammer zurückzufließen, wobei die Fluid-Rücklaufleitung einander gegenüberliegende offene Enden aufweist;
eine Fluid-Zulaufleitung, um das viskose Fluid von der Wärmeer zeugungs-Regelkammer zu der Wärmeerzeugungskammer zu leiten, um dabei zumindest einem Teil des viskosen Fluids in der Wärmeer zeugungs-Regelkammer zu ermöglichen, in die Wärmeerzeugungskam mer zu fließen, wobei die Fluid-Zulaufleitung einander gegen überliegende offene Enden aufweist;
einen Neben-Fluidzulaufdurchgang zur Bereitstellung einer vor bestimmten konstanten Fluidverbindung zwischen der wärmeerzeu gungs-Regelkammer und der Wärmeerzeugungskammer, wobei der Ne ben-Fluidzulaufdurchgang ständig eine vorgegebene Menge an vis kosem Fluid von der Wärmeerzeugungs-Regelkammer zu der Wärmeer zeugungskammer führt;
ein Fluidrücklauf-Steuerventil oder -Regelventil, um mindestens eines der einander gegenüberliegenden offenen Enden der Fluid-Rücklaufleitung aufmachbar zu verschließen, wobei das Fluidrücklauf-Steuerventil oder -Regelventil mindestens eines der einander gegenüberliegenden offenen Enden der Fluid-Rücklaufleitung öffnet, wenn das viskose Fluid aus der Wärme erzeugungskammer zurückfließen soll, um die Wärmeerzeugungslei stung des Wärmegenerators zu verringern; und
ein Fluidzulauf-Steuerventil oder -Regelventil, um mindestens eines der einander gegenüberliegenden offenen Enden der Fluid-Zulaufleitung aufmachbar zu verschließen, wobei das Fluidzu lauf-Steuerventil oder -Regelventil mindestens eines der einan der gegenüberliegenden offenen Enden der Fluid-Zulaufleitung öffnet, wenn das viskose Fluid aus der Wärmeerzeugungs-Regelkammer in die Wärmeerzeugungskammer zufließen soll, um die Wärmeerzeugungsleistung des Wärmegenerators zu erhöhen.
eine Gehäuseanordnung mit einer fluiddichten Wärmeerzeugungs kammer darin, in welcher Wärme erzeugt wird, und einer Wärme aufnahmekammer, welche benachbart zu der fluiddichten Wärmeer zeugungskammer angeordnet ist und durch welche ein Wärme tauschfluid zirkulieren kann, das dabei Wärme von der fluid dichten Wärmeerzeugungskammer aufnimmt, wobei die fluiddichte Wärmeerzeugungskammer innere Wandflächen aufweist;
eine Antriebswelle, welche in der Gehäuseanordnung um eine Drehachse drehbar gelagert ist und welche mit einer externen Drehantriebsquelle in Wirkverbindung steht;
ein Rotorelement, welches von der Antriebswelle zu einer Dreh bewegung mit derselben in der fluiddichten Wärmeer zeugungskammer antreibbar angeordnet ist, wobei das Rotor element Außenflächen aufweist, die den inneren Wandflächen der fluiddichten Wärmeerzeugungskammer über einen Zwischenraum vor bestimmter Größe zugewandt sind;
ein viskoses Fluid, welches den Zwischenraum zwischen den in neren Wandflächen der fluiddichten Wärmeerzeugungskammer der Gehäuseanordnung und den Außenflächen des Rotorelementes füllt, zur Wärmeerzeugung während der Drehung des Rotorelementes,
wobei die Gehäuseanordnung ferner folgendes aufweist:
eine darin ausgebildete Wärmeerzeugungs-Regelkammer, welche ein Volumen bestimmter Größe aufweist, um darin das viskose Fluid zu fassen;
eine Fluid-Rücklaufleitung, um das viskose Fluid von der Wärme erzeugungskammer zu der Wärmeerzeugungs-Regelkammer zu leiten, um dabei zumindest einem Teil des viskosen Fluids in der Wärme erzeugungskammer zu ermöglichen, in die Wärmeerzeugungs-Regelkammer zurückzufließen, wobei die Fluid-Rücklaufleitung einander gegenüberliegende offene Enden aufweist;
eine Fluid-Zulaufleitung, um das viskose Fluid von der Wärmeer zeugungs-Regelkammer zu der Wärmeerzeugungskammer zu leiten, um dabei zumindest einem Teil des viskosen Fluids in der Wärmeer zeugungs-Regelkammer zu ermöglichen, in die Wärmeerzeugungskam mer zu fließen, wobei die Fluid-Zulaufleitung einander gegen überliegende offene Enden aufweist;
einen Neben-Fluidzulaufdurchgang zur Bereitstellung einer vor bestimmten konstanten Fluidverbindung zwischen der wärmeerzeu gungs-Regelkammer und der Wärmeerzeugungskammer, wobei der Ne ben-Fluidzulaufdurchgang ständig eine vorgegebene Menge an vis kosem Fluid von der Wärmeerzeugungs-Regelkammer zu der Wärmeer zeugungskammer führt;
ein Fluidrücklauf-Steuerventil oder -Regelventil, um mindestens eines der einander gegenüberliegenden offenen Enden der Fluid-Rücklaufleitung aufmachbar zu verschließen, wobei das Fluidrücklauf-Steuerventil oder -Regelventil mindestens eines der einander gegenüberliegenden offenen Enden der Fluid-Rücklaufleitung öffnet, wenn das viskose Fluid aus der Wärme erzeugungskammer zurückfließen soll, um die Wärmeerzeugungslei stung des Wärmegenerators zu verringern; und
ein Fluidzulauf-Steuerventil oder -Regelventil, um mindestens eines der einander gegenüberliegenden offenen Enden der Fluid-Zulaufleitung aufmachbar zu verschließen, wobei das Fluidzu lauf-Steuerventil oder -Regelventil mindestens eines der einan der gegenüberliegenden offenen Enden der Fluid-Zulaufleitung öffnet, wenn das viskose Fluid aus der Wärmeerzeugungs-Regelkammer in die Wärmeerzeugungskammer zufließen soll, um die Wärmeerzeugungsleistung des Wärmegenerators zu erhöhen.
Wenn die Fluid-Zulaufleitung durch das Fluidzulauf-Steuerventil
oder -Regelventil geöffnet wird und wenn die Fluid-Rücklauf
leitung durch das Fluidrücklauf-Steuerventil oder -Regelventil
geschlossen wird, steht das viskose Fluid in der Wärmeerzeu
gungskammer in Fluidzusammenhang mit demjenigen in der Wärmeer
zeugungs-Regelkammer über die geöffnete Fluid-Zulaufleitung
aufgrund einer Dehnungsviskosität desselben, steht aber nicht
in Fluidzusammenhang mit demjenigen in der Wärmeerzeugungs-Regelkammer
über die geschlossene Fluid-Rücklaufleitung. So
fließt das viskose Fluid in der Wärmeerzeugungskammer nicht aus
dieser zurück in die Wärmeerzeugungs-Regelkammer, und ein Teil
des viskosen Fluids in der Wärmeerzeugungs-Regelkammer fließt
in die Wärmeerzeugungskammer. Entsprechend wird die Wärmeerzeu
gung durch das zwischen der inneren Wandfläche der Wärmeerzeu
gungskammer und den Außenflächen des Rotorelementes enthaltene
viskose Fluid in der Wärmeerzeugungskammer erhöht, um die Wär
meerzeugungsleistung des Wärmegenerators zu steigern. Deshalb
wird die Abgabe von Wärme an einen bestimmten zu beheizenden
Bereich durch ein Heizsystem gesteigert, in welches der Wärme
generator vom Viskosfluid-Typ eingebaut ist.
Andererseits, wenn die Fluid-Zulaufleitung durch das Fluidzu
lauf-Steuerventil oder -Regelventil geschlossen wird und wenn
die Fluid-Rücklaufleitung durch das Fluidrücklauf-Steuerventil
oder -Regelventil geöffnet wird, steht das viskose Fluid in der
Wärmeerzeugungskammer in Fluidzusammenhang mit demjenigen in
der Wärmeerzeugungs-Regelkammer über die geöffnete Fluid-Rücklaufleitung
aufgrund der Dehnungsviskosität desselben,
steht aber nicht in Fluidzusammenhang mit demjenigen in der
wärmeerzeugungs-Regelkammer über die geschlossene Fluid-Zulaufleitung.
So fließt ein Teil des viskosen Fluids in der
Wärmeerzeugungskammer aus dieser zurück in die Wärmeerzeugungs-Regelkammer
über die geöffnete Fluid-Rücklaufleitung. Nichtsde
stoweniger fließt kein viskoses Fluid von der Wärmerzeugungs-Regelkammer
in die Wärmeerzeugungskammer über die geschlossene
Fluid-Zulaufleitung. So tritt eine Absenkung der Wärmeerzeu
gungsleistung des Wärmegenerators auf, um die Wärmeabgabe vom
Wärmegenerator an das Heizsystem zu verringern. Entsprechend
wird die Erwärmung des bestimmten zu beheizenden Bereichs ge
ringer. Ferner, wenn die Wärmeerzeugungsleistung verringert
wird, selbst wenn die Drehgeschwindigkeit der Antriebswelle auf
hoher Geschwindigkeit gehalten wird, wird vermieden, daß das
viskose Fluid in der Wärmeerzeugungskammer eine hohe Temperatur
hat, und entsprechend kann eine Verschlechterung der Wärmeer
zeugungscharakteristik des viskosen Fluids verhindert werden.
Bei dem beschriebenen Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ kann
der Neben-Fluidzulaufdurchgang ständig eine vorbestimmte kleine
Menge an viskosem Fluid von der Wärmeerzeugungs-Regelkammer in
die Wärmeerzeugungskammer führen. Deshalb kann, wenn eine
Leckage an viskosem Fluid von der Wärmeerzeugungskammer in die
Wärmeerzeugungs-Regelkammer durch eine unvollständig geschlos
sene Fluid-Rücklaufleitung auftritt, eine solche Leckage von
viskosem Fluid aus der Wärmeerzeugungskammer geeignet ausgegli
chen werden durch das vorstehend genannte, über den Neben-
Fluidzulaufdurchgang zugeführte viskose Fluid. Insbesondere
tritt kein Mangel an viskosem Fluid in der Wärmeerzeugungskam
mer aufgrund der Leckage an viskosem Fluid auf. Entsprechend
kann eine gute Reaktionscharakteristik des Wärmegenerators so
wohl auf ein Erfordernis, die Wärmeerzeugungsleistung in einem
hohen Temperaturbereich des viskosen Fluids abzusenken, als
auch auf ein solches, die Wärmeerzeugungsleistung in einem nie
deren Temperaturbeteich des viskosen Fluids zu steigern, zu
friedenstellend erreicht werden.
Ferner bleibt bei dem vorstehend beschriebenen Wärmegenerator
während des Zurückfließens von viskosem Fluid aus der Wärmeer
zeugungskammer in die Wärmeerzeugungs-Regelkammer und auch wäh
rend des Zufließens von viskosem Fluid aus der Wärmeerzeugungs-Regelkammer
in die Wärmeerzeugungskammer das gesamte innere Vo
lumen der Wärmeerzeugungskammer, der Fluid-Rücklaufleitung, der
Fluid-Zulaufleitung, des Neben-Fluidzulaufdurchgangs und der
Wärmeerzeugungs-Regelkammer der Gehäuseanordnung unverändert,
und entsprechend erzeugt der Fluß oder die Bewegung des visko
sen Fluids keinen Unterdruckbereich in der Gehäuseanordnung. So
wird keine frische Luft eingeführt in die vorstehend genannte
Wärmeerzeugungskammer, die Fluid-Rücklaufleitung, die Fluid-Zulaufleitung,
den Neben-Fluidzulaufdurchgang und die Wärmeer
zeugungs-Regelkammer, und entsprechend kommt das in den Wärme
generator eingefüllte viskose Fluid nicht in Kontakt mit fri
scher Luft. Deshalb kann eine Verschlechterung der Wärmeerzeu
gungscharakteristik des viskosen Fluids verhindert werden. Zu
sätzlich wird, da es einer Feuchtigkeitskomponente in der Atmo
sphäre verwehrt ist, in die Gehäuseanordnung zu gelangen, das
viskose Fluid nicht nachteilig durch die Feuchtigkeit beein
flußt. Dadurch kann die Wärmeerzeugungscharakteristik des vis
kosen Fluids über eine lange Betriebslebensdauer des Wärmegene
rators konstant bleiben.
Vorteilhafterweise ist im Falle einer Anordnung der Antriebs
welle und des Rotorelementes, bei der sie eine im wesentlichen
horizontale gemeinsame Drehachse aufweisen, die Fluid-Rücklauf
leitung so ausgebildet, daß sie in Fluidverbindung steht mit
einem um die horizontale Drehachse des Rotorelementes herum an
geordneten Mittelbereich der Wärmeerzeugungskammer, so daß das
viskose Fluid durch die Fluid-Rücklaufleitung zurückfließt auf
grund des Weissenberg-Effekts, der während des Wärmeerzeugungs
vorgangs durch den Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ auf das
viskose Fluid wirkt.
Da das viskose Fluid in der Wärmeerzeugungskammer gezwungen
wird, sich in eine Richtung senkrecht zur Flüssigkeitsoberflä
che zu bewegen, während das Rotorelement sich dreht, wird das
viskose Fluid durch den Weissenberg-Effekt auf die Drehachse
des Rotorelementes zu gesammelt, entgegen der darauf wirkenden
Zentrifugalkraft. Es sei angemerkt, daß der Weissenberg-Effekt
des viskosen Fluids, welches ein nicht-Newtonsches Fluid mit
hoher Viskosität ist, eine Art von Änderung einer auf das
nicht-Newtonsche Fluid wirkenden Normalspannung ist und das
viskose Fluid zwingt, sich in Richtung auf das Zentrum der Ro
tation zu zu sammeln, entgegen einer vom Rotorelement ausgeüb
ten Zentrifugalkraft, insbesondere bei einer niedrigen Drehge
schwindigkeit des Rotorelementes. Wenn die Drehgeschwindigkeit
des Rotorelementes ansteigt, wird der Effekt der Zentrifugal
kraft auf das viskose Fluid stärker als der des Weissenberg-Effekts.
Deshalb kann während der niedrigen Drehgeschwindigkeit des Ro
torelementes und der Antriebswelle das viskose Fluid in der
Wärmeerzeugungskammer zurückfließen aufgrund des Weissenberg-Effekts
in die Wärmeerzeugungs-Regelkammer über die Fluid-Rücklaufleitung,
die so angeordnet ist, daß sie mit dem Mittel
bereich der Wärmeerzeugungskammer in Fluidverbindung steht.
Vorteilhafterweise ist der Neben-Fluidzulaufdurchgang so ausge
bildet, daß seine Querschnittsfläche kleiner ist als diejenige
der Fluid-Rücklaufleitung.
Der Neben-Fluidzulaufdurchgang kann so betrieben werden, daß er
eine ständige Fluidverbindung zwischen der Wärmeerzeugungskam
mer und der Wärmeerzeugungs-Regelkammer einrichtet, und deshalb
kann eine bestimmte kleine Menge an viskosem Fluid, die von der
Wärmeerzeugungs-Regelkammer in die Wärmeerzeugungskammer zuge
führt wird, eine Leckage von viskosem Fluid von der Wärmeerzeu
gungskammer in die Wärmeerzeugungs-Regelkammer über die Fluid-Rücklaufleitung
ausgleichen.
Wenn die Antriebswelle und das Rotorelement so angeordnet sind,
daß sie eine im wesentlichen horizontale gemeinsame Drehachse
aufweisen, ist die Fluid-Rücklaufleitung vorteilhafterweise so
angeordnet, daß sie einander gegenüberliegende offene Enden
aufweist, von denen eines sich zur Wärmeerzeugungs-Regelkammer
hin öffnet, in die eine vorgegebene Menge an viskosem Fluid an
fänglich eingefüllt wird, um einen bestimmten Fluidpegel zu er
reichen, und von denen das andere sich zur Wärmeerzeugungskam
mer hin öffnet. Das offene Ende der Fluid-Rücklaufleitung ist
so angeordnet, daß es ständig oberhalb des Fluidpegels des vis
kosen Fluids in der Wärmeerzeugungs-Regelkammer liegt, ungeach
tet einer Änderung des Fluidpegels des viskosen Fluids.
Ferner ist die Fluid-Zulaufleitung so angeordnet, daß sie ein
ander gegenüberliegende Enden aufweist, von denen eines sich in
die Wärmeerzeugungs-Regelkammer öffnet und ständig unterhalb
des Fluidpegels des viskosen Fluids liegt, ungeachtet einer Än
derung des Fluidpegels des viskosen Fluids.
Weiterhin ist der Neben-Fluidzulaufdurchgang so angeordnet, daß
er einander gegenüberliegende Enden aufweist, von denen eines
sich in die Wärmeerzeugungs-Regelkammer öffnet und unterhalb
des offenen Endes der Fluid-Zulaufleitung angeordnet ist.
Entsprechend der vorstehend beschriebenen Anordnung von
Fluid-Rücklaufleitung, Fluid-Zulaufleitung und Neben-Fluidzulauf
durchgang nimmt vor Inbetriebnahme des Wärmegenerators das vis
kose Fluid, das in die Wärmeerzeugungs- und in die Wärmeerzeu
gungs-Regelkammer eingefüllt ist, gleiche Fluidpegel in den je
weiligen Kammern ein aufgrund der Gravitation in der Wärmeer
zeugungs- und der Wärmeerzeugungs-Regelkammer und aufgrund des
Druckes eines Gases, typischerweise der in der Wärmeerzeugungs-
und der Wärmeerzeugungs-Regelkammer eingeschlossenen Luft. Wenn
daher der Wärmegenerator gestartet wird, nachdem der Betrieb
desselben eine Weile geruht hat, ist die Menge an viskosem
Fluid in der Wärmeerzeugungskammer verringert, und wenn ent
sprechend der Wärmegenerator seinen Betrieb aufnimmt, ist die
durch das Rotorelement einer Scherwirkung unterworfene Menge an
viskosem Fluid relativ klein. Eine auf das Rotorelement und die
Antriebswelle wirkende Belastung kann daher klein sein. Ent
sprechend kann ein Start des Wärmegenerators leicht durch Ein
wirkung eines kleinen Startdrehmoments von einer externen An
triebsquelle erreicht werden. Diese Tatsache bedeutet, daß jeg
licher mechanische Stoß, der im Moment des Beginns des Betrie
bes des Wärmegenerators erzeugt wird, unterdrückt werden kann.
Während des anfänglichen Betriebes des Wärmegenerators wird das
viskose Fluid durch das Rotorelement über viele Bereiche der
Wärmeerzeugungskammer verteilt, so daß die Wärmeerzeugung durch
das zwischen der inneren Wandfläche der Wärmeerzeugungskammer
und den Außenflächen des Rotorelementes enthaltene viskose
Fluid graduell gesteigert wird.
Während des Wärmeerzeugungsbetriebes des Wärmegenerators wird
das viskose Fluid, das in der Wärmeerzeugungskammer einge
schlossen ist, und in welchem normalerweise Gasblasen, typi
scherweise Luftblasen, enthalten sind, einer Scherwirkung durch
das Rotorelement unterworfen. Dadurch werden die Gasblasen zer
stört, und sie gasen aus dem viskosen Fluid aus, während letz
teres ständig einer Scherwirkung durch das Rotorelement unter
worfen wird. Deshalb, wenn das sich in die Wärmeerzeugungs-Regelkammer
öffnende offene Ende der Fluid-Rücklaufleitung
oberhalb des Fluidpegels des viskosen Fluids in der Wärmeerzeu
gungs-Regelkammer angeordnet ist, strömt das Gas einfach von
der Wärmeerzeugungskammer durch die Fluid-Rücklaufleitung in
die Wärmeerzeugungs-Regelkammer. Ferner gestattet die vorste
hend beschriebene Ausbildung des Wärmegenerators vom Viskos
fluid-Typ dem viskosen Fluid in der Wärmeerzeugungskammer und
demjenigen in der Wärmeerzeugungs-Regelkammer, leicht einander
zu ersetzen unter der Einwirkung der Gravitation auf das visko
se Fluid. Außerdem kann das drehende Rotorelement leicht das
viskose Fluid von der Wärmeerzeugungs-Regelkammer durch die
Fluid-Zulaufleitung und den Neben-Fluidzulaufdurchgang in die
Wärmeerzeugungskammer ziehen unter Ausnutzung der Oberflächen
spannung des viskosen Fluids. In diesem Zustand kann, da der
Neben-Fluidzulaufdurchgang unterhalb der Fluid-Zulaufleitung
angeordnet ist, das viskose Fluid mit Sicherheit von der Wärme
erzeugungs-Regelkammer über den Neben-Fluidzulaufdurchgang in
die Wärmeerzeugungskammer fließen. Letztendlich kann eine ra
sche Absenkung der Wärmeerzeugungsleistung und ein rascher An
stieg der Wärmeerzeugungsleistung erreicht werden.
Wenn die Drehung des Rotorelementes angehalten wird, werden die
Fluidpegel in der Wärmeerzeugungskammer und in der wärmeerzeu
gungs-Regelkammer gleich aufgrund der Bewegung des Gases zwi
schen beiden Kammern und aufgrund des Gewichtes des viskosen
Fluids in beiden Kammern. Die Bewegung des Gases kommt leicht
durch die Fluid-Rücklaufleitung zustande, und es muß keine spe
zielle Gasleitung vorgesehen werden.
Vorzugsweise kann die Fluid-Zulaufleitung eine als Ausnehmung
ausgebildete radiale Rinne umfassen, die in einem Teil der in
neren Wandflächen der Wärmeerzeugungskammer an einer dem Roto
relement gegenüberliegenden Stelle ausgebildet ist und sich ra
dial in Richtung auf eine Stelle erstreckt, welche benachbart
zum äußeren Rand des Rotorelementes ist. Die als Ausnehmung
ausgebildete radiale Rinne der Fluid-Zulaufleitung weist ein
Ende auf, welches sich in die Wärmeerzeugungs-Regelkammer öff
net.
Dann ist der Neben-Fluidzulaufdurchgang so ausgebildet, daß er
in Fluidverbindung mit der als Ausnehmung ausgebildeten radia
len Rinne der Fluid-Zulaufleitung steht, so daß ein Teil des
viskosen Fluids innerhalb der Wärmeerzeugungs-Regelkammer über
den Neben-Fluidzulaufdurchgang und die als Ausnehmung ausgebil
dete radiale Rinne der Fluid-Zulaufleitung in die Wärmeerzeu
gungskammer fließt.
Die vorstehende Ausbildung der Fluid-Zulaufleitung, welche die
als Ausnehmung ausgebildete radiale Rinne umfaßt, gestattet es
dem viskosen Fluid, über die als Ausnehmung ausgebildete radia
le Rinne an einer Stelle in die Wärmeerzeugungskammer einzu
fließen, die benachbart zum äußeren Randbereich des Rotorele
mentes liegt. Das viskose Fluid wird anschließend auf den Mit
telbereich der Wärmeerzeugungskammer zu bewegt aufgrund des
Weissenberg-Effekts wegen der Drehung des Rotorelementes und
wird über das gesamte Gebiet zwischen den Außenflächen des Ro
torelementes und der inneren Wandfläche der Wärmeerzeugungskam
mer verteilt. So wird die Wärmeerzeugung durch das viskose
Fluid in der Wärmeerzeugungskammer rasch gesteigert. Ferner
kann das viskose Fluid in der Wärmeerzeugungs-Regelkammer mit
Sicherheit über den Neben-Fluidzulaufdurchgang und die als Aus
nehmung ausgebildete Rinne der Fluid-Zulaufleitung in die Wär
meerzeugungskammer fließen.
Vorzugsweise kann das Fluidzulauf-Steuerventil oder -Regel
ventil des Wärmegenerators vom Viskosfluid-Typ ein in der Wär
meerzeugungs-Regelkammer angeordnetes Bimetall-Klappenventil
aufweisen, wobei das Bimetall-Klappenventil als Reaktion auf
einen Temperaturanstieg des viskosen Fluids in der Wärmeerzeu
gungs-Regelkammer das Ende der Fluid-Zulaufleitung, die sich in
die Wärmeerzeugungs-Regelkammer öffnet, verschließt. Der
Neben-Fluidzulaufdurchgang ist dann vorteilhafterweise so angeordnet,
daß er einen Teil des Bimetall-Klappenventils durchstößt. Wenn
die Temperatur des viskosen Fluids in der Wärmeerzeugungs-Regelkammer
in Bezug auf eine vorbestimmte Referenztemperatur
absinkt, öffnet das Bimetall-Klappenventil die Fluid-Zulaufleitung,
die in Fluidverbindung mit der Wärmeerzeugungs-Regelkammer steht. Wenn
die Fluid-Zulaufleitung in Verbindung
steht mit der wärmeerzeugungs-Regelkammer aufgrund des Öffnens
des Bimetall-Klappenventils, fließt das viskose Fluid von der
Wärmeerzeugungs-Regelkammer in die Wärmeerzeugungskammer, um
die Wärmeerzeugung durch das viskose Fluid in der Wärmeerzeu
gungskammer zu erhöhen.
Wenn das Bimetall-Klappenventil die Fluid-Zulaufleitung
schließt, wird der Zufluß von viskosem Fluid von der Wärmeer
zeugungs-Regelkammer in die Wärmeerzeugungskammer unterbrochen,
um einen Anstieg der Wärmeerzeugung durch das viskose Fluid in
der Wärmeerzeugungskammer zu beenden. So wird die Zufuhr von
Wärme von dem Wärmegenerator an das zugeordnete Heizsystem ver
ringert, um die Erwärmung des bestimmten zu beheizenden Be
reichs zu verringern.
Ferner kann entsprechend durch das Vorsehen des Bimetall-Klappenventils
des Fluidzulauf-Steuerventils oder -Regelventils
der Wärmegenerator so betrieben werden, daß die Wärmeerzeu
gungsleistung desselben gesteigert wird als Reaktion auf einen
Anstieg des in der Wärmeerzeugungskammer eingeschlossenen vis
kosen Fluids als solchem. Es ist nämlich nicht notwendig für
den Wärmegenerator, eine zusätzliche Vorrichtung aufzuweisen
zur Erzeugung eines Wärmeanstieg-Befehlssignals, das dem Wärme
generator von außen gegeben wird. Daher kann das Heizsystem mit
dem darin eingebauten Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ als
ein Heizsystem mit niedrigen Herstellungskosten ausgeführt wer
den.
Ferner kann das Fluidrücklauf-Steuerventil oder -Regelventil
des Wärmegenerators vom Viskosfluid-Typ vorzugsweise ein in der
wärmeerzeugungs-Regelkammer angeordnetes Bimetall-Klappenventil
umfassen, wobei das Bimetall-Klappenventil normalerweise ge
schlossen ist, um mindestens eines der einander gegenüberlie
genden Enden der Fluid-Zulaufleitung, welche sich in die Wärme
erzeugungs-Regelkammer öffnet, zu verschließen, und sich von
dieser Schließstellung entfernt als Reaktion auf einen Tempera
turanstieg des viskosen Fluids.
Bei dem vorstehend beschriebenen Wärmegenerator vom Viskos
fluid-Typ kann das Rotorelement, welches betreibbar ist, um
während der Drehung desselben das viskose Fluid einer Scherwir
kung zu unterwerfen, ausgebildet sein als eine ebene Drehschei
be mit einem Mittelbereich derselben, mit welchem die ebene
Drehscheibe auf der Antriebswelle angebracht ist. So wird das
viskose Fluid verteilt über die gegenüberliegenden, kreisförmi
gen, ebenen Stirnflächen des Rotorelementes senkrecht zur Dreh
achse des Rotorelementes, und entsprechend wirkt auf das visko
se Fluid mit Sicherheit der Weissenberg-Effekt ein während der
Drehung des Rotorelementes.
Ferner kann das Rotorelement vorteilhafterweise mit mindestens
einem Durchgangsloch versehen sein, das in einem Mittelbereich
desselben ausgebildet ist, um eine Fluidverbindung zwischen
fluidenthaltenden Zwischenräumen auf gegenüberliegenden Seiten
des Rotorelementes in der Wärmeerzeugungskammer herzustellen.
Das Durchgangsloch des Rotorelementes ermöglicht es dem visko
sen Fluid, von dem fluidenthaltenden Zwischenraum zwischen den
vorderen inneren Wandflächen leicht zurückzufließen durch das
Durchgangsloch in die Wärmeerzeugungs-Regelkammer, wenn die
Wärmeerzeugungsleistung des Wärmegenerators verringert werden
soll. Ferner, wenn die Wärmeerzeugungsleistung des Wärmegenera
tors gesteigert werden soll, kann das viskose Fluid leicht von
der Wärmeerzeugungs-Regelkammer in die fluidenthaltenden Zwi
schenräume auf den einander gegenüberliegenden Seiten des Ro
torelementes zufließen durch das Durchgangsloch des Rotorele
mentes.
Die vorstehenden und weitere Gegenstände, Merkmale und Vorteile
der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Be
schreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele mit den zugehö
rigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 einen Querschnitt durch die Mitte eines Wärmegenera
tors vom Viskosfluid-Typ gemäß einem ersten Ausfüh
rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bei dem
die Vorderseite linkerhand und die Rückseite recht
erhand dargestellt ist;
Fig. 2 eine Draufsicht auf das hintere Plattenelement, wel
ches in den Wärmegenerator gemäß Fig. 1 eingebaut
ist, von der Vorderseite desselben aus betrachtet;
Fig. 3 eine graphische Darstellung, welche die Beziehung
zwischen der Drehzahl einer Antriebswelle und einem
Drehmoment zeigt in Bezug auf den Wärmegenerator ge
mäß dem ersten Ausführungsbeispiel und auf denjeni
gen in der ebenfalls anhängigen Patentanmeldung (JP-A-7-285266)
des Anmelders;
Fig. 4 eine Draufsicht auf das hintere Plattenelement, wel
ches in den Wärmegenerator gemäß einem zweiten Aus
führungsbeispiel der vorliegenden Erfindung einge
baut ist, von der Vorderseite desselben aus betrach
tet;
Fig. 5 eine graphische Darstellung, welche die Beziehung
zwischen der Temperatur des viskosen Fluids und der
Öffnungsstellung der Ventilmittel zum Öffnen und
Schließen der Fluid-Rücklauf- und der Fluid-Zulaufleitung
zeigt, wenn das Ventilmittel in einem
Zustand eingestellt ist, in dem es fähig ist, die
Wärmeerzeugungsleistung rasch abzusenken, wenn die
Temperatur des viskosen Fluids einen hohen Tempera
turwert einnimmt, in Bezug auf einen Wärmegenerator
gemäß der ebenfalls anhängigen Patentanmeldung Nr.
7-285266 (JP-A-7-285266);
Fig. 6 eine graphische Darstellung, welche die Beziehung
zwischen der Temperatur des viskosen Fluids und der
Öffnungsstellung der Ventilmittel zum Öffnen und
Schließen der Fluid-Rücklauf- und der Fluid-Zulaufleitung
zeigt, wenn das Ventilmittel in einem
Zustand eingestellt ist, in dem es fähig ist, die
Wärmeerzeugungsleistung rasch zu steigern, wenn die
Temperatur des viskosen Fluids einen niedrigen Tem
peraturwert einnimmt, in Bezug auf einen Wärmegene
rator gemäß der ebenfalls anhängigen Patentanmeldung
Nr. 7-285266 (JP-A-7-285266); und
Fig. 7 eine graphische Darstellung, welche die Beziehung
zwischen der Drehzahl der Antriebswelle und einem
Drehmoment zeigt in Bezug auf einen zu Erläuterungs
zwecken dienenden Wärmegenerator als Abwandlung ei
nes Wärmegenerators gemäß der ebenfalls anhängigen
Patentanmeldung (JP-A-7-285266).
Bezug nehmend auf Fig. 1 weist der Wärmegenerator vom Viskos
fluid-Typ mit der Fähigkeit, die Wärmeerzeugungsleistung des
selben rasch zu ändern, gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung eine Gehäuseanordnung auf, die im
großen und ganzen von einem vorderen Gehäuse 1, einem vorderen
Plattenelement 2, einem hinteren Plattenelement 3 und einem
hinteren Gehäuse 4 gebildet wird. Das vordere und das hintere
Plattenelement 2 und 3 werden vom vorderen Gehäuse 1 aufgenom
men und sind axial miteinander verbunden über ein Dichtungsele
ment 5, das aus einem O-Ring gefertigt und in einem äußeren
Randbereich des vorderen und des hinteren Plattenelementes 2
bzw. 3 angeordnet ist. Das vordere Gehäuse 1 weist ein rückwär
tiges offenes Ende auf, an dem das hintere Gehäuse 4 derart
mittels einer Mehrzahl von Schrauben oder Schraubbolzen 7 befe
stigt ist, daß das offene Ende des vorderen Gehäuses 1 ver
schlossen wird. Ein dem Dichtungselement 5 gleichendes Dich
tungselement 6 ist zwischen dem Ende des vorderen Gehäuses 1
und einem äußeren Randbereich des hinteren Gehäuses 4 einge
bracht.
Das vordere Plattenelement 2 ist mit einer ringförmigen Ausneh
mung versehen, die in einer hinteren Stirnfläche desselben aus
gebildet ist, und die mit einer vorderen Stirnfläche des hinte
ren Plattenelementes 3 so zusammenwirkt, daß eine Wärmeerzeu
gungskammer 8 definiert wird, in welcher eine Wärmeerzeugung
durch ein viskoses Fluid, typischerweise ein Silikonöl, auf
tritt, wenn das viskose Fluid einer Scherwirkung durch die Dre
hung eines nachstehend beschriebenen Rotorelementes 13 unter
worfen wird.
Wie in Fig. 2 zusätzlich zu Fig. 1 dargestellt, ist das hintere
Plattenelement 3 mit einer Durchgangsbohrung 3a versehen, wel
che als nachstehend beschriebene Fluid-Rücklaufleitung ausge
bildet ist. Die Durchgangsbohrung 3a ist so angeordnet, daß sie
sich in die Wärmeerzeugungskammer 8 öffnet an einer oberen
Stelle eines radial mittigen Bereiches, welcher sich um die
Mitte der Wärmeerzeugungskammer 8 erstreckt. Das hintere Plat
tenelement 3 ist auch mit einer Durchgangsbohrung 3b versehen,
welche als nachstehend beschriebene Fluid-Rücklaufleitung aus
gebildet ist. Die Durchgangsbohrung 3b ist so angeordnet, daß
sie sich in die Wärmeerzeugungskammer 8 öffnet an einer unteren
Stelle des radial mittigen Bereiches der Wärmeerzeugungskammer
8. Das hintere Plattenelement 3 ist ferner mit einer als Aus
nehmung ausgebildeten Rinne 3c versehen, die sich radial vom
offenen Ende der Durchgangsbohrung 3b in Richtung auf eine un
tere Stelle der Wärmeerzeugungskammer 8 erstreckt, wie in Fig.
1 dargestellt. Die als Ausnehmung ausgebildete Rinne 3c ist als
Teil einer Fluid-Zulaufleitung zur Zufuhr von viskosem Fluid in
die Wärmeerzeugungskammer 8 ausgebildet und leitet den Fluß des
viskosen Fluids zu dem untersten Bereich der Wärmeerzeugungs
kammer 8. Das hintere Plattenelement 3 ist ferner mit einem
Durchgangsloch oder einer Durchgangsbohrung 3d versehen, wel
ches bzw. welche als Neben-Fluidzulaufdurchgang ausgebildet
ist. Das Durchgangsloch 3d ist so angeordnet, daß es unterhalb
der vorstehend genannten, die Fluid-Zulaufleitung bildenden
Durchgangsbohrung 3b liegt und sich in die als Ausnehmung aus
gebildete Rinne 3c öffnet.
Die Durchgangsbohrungen 3a und 3b sind so ausgebildet, daß sie
einen im wesentlichen gleichen Bohrungsdurchmesser aufweisen,
und das Durchgangsloch 3d ist so ausgebildet, daß es einen Boh
rungsdurchmesser aufweist, der ausreichend kleiner als derjeni
ge der Durchgangsbohrungen 3a und 3b ist.
Das vordere Plattenelement 2 ist mit einer Mehrzahl von ring
förmigen Kühlrippen 2a versehen, die in einem radial äußeren
Bereich von dessen Vorderseite ausgebildet sind. Die Kühlrippen
2a sind nach vorne gerichtet und wirken mit einer inneren Wand
fläche des vorderen Gehäuses 1 zusammen, um eine benachbart zu
einem vorderen Teil der Wärmeerzeugungskammer 8 angeordnete,
vordere Wärmeaufnahmekammer FW zu definieren, um darin eine
nachstehend beschriebene Wärmetausch- oder -transferflüssigkeit
aufzunehmen, welche Wärme vom vorderen Teil der Wärmeerzeu
gungskammer 8 aufnimmt.
Das hintere Plattenelement 3 ist mit einer Mehrzahl von ring
förmigen Kühlrippen 3e versehen, die in einem radial äußeren
Bereich von dessen Rückseite ausgebildet sind. Die Kühlrippen
3e sind nach hinten gerichtet und wirken mit einer inneren
Wandfläche des hinteren Gehäuses 4 zusammen, um eine benachbart
zu einem hinteren Teil der Wärmeerzeugungskammer 8 angeordnete,
hintere Wärmeaufnahmekammer RW zu definieren, um darin die Wär
metauschflüssigkeit aufzunehmen, welche Wärme vom hinteren Teil
der Wärmeerzeugungskammer 8 aufnimmt.
Die in radialer Richtung innerste ringförmige Kühlrippe 3e des
hinteren Plattenelementes 3 und eine ringförmige Rippe, die in
einem radial mittigen Bereich der inneren Wandfläche des hinte
ren Gehäuses 4 ausgebildet ist, wirken miteinander zusammen, um
eine Wärmeerzeugungs-Steuer- oder -Regelkammer CR zu definie
ren, welche in Fluidverbindung steht mit der vorstehend genann
ten Durchgangsbohrung 3a, d. h. der Fluid-Rücklaufleitung, der
vorstehend genannten Durchgangsbohrung 3b, d. h. der Fluid-Zulaufleitung,
und dem Durchgangsloch 3d, d. h. dem Neben-Fluidzulaufdurchgang.
Das vordere Gehäuse 1 ist mit (in Fig. 1 nicht dargestellten)
Einlaß- und Auslaßöffnungen für die Wärmetauschflüssigkeit ver
sehen, die benachbart zueinander an einem äußeren Umfang des
vorderen Gehäuses 1 angeordnet sind. Die Einlaßöffnung gestat
tet den Eintritt der Wärmetauschflüssigkeit von einem externen
Heizsystem in die vordere und die hintere Wärmeaufnahmekammer
FW und RW, und die Auslaßöffnung gestattet den Austritt der
Wärmetauschflüssigkeit von der vorderen und der hinteren Wärme
aufnahmekammer FW und RW zum Heizsystem.
Das vordere Gehäuse 1 weist einen zentralen, hohlen Nabenbe
reich auf, in welchen Wälzlager 10 und 11 eingebracht sind, um
drehbar eine Antriebswelle 12 zu lagern, die ein sich in die
Wärmeerzeugungskammer 8 erstreckendes inneres Ende aufweist.
Ein Teil des inneren Endes der Antriebswelle 12 ist durch eine
Wellendichtungsvorrichtung 9 abgedichtet, welche in das vordere
Plattenelement 2 an einer Stelle eingebracht ist, die benach
bart zu dem vorderen Bereich der Wärmeerzeugungskammer 8 liegt.
Ein Rotorelement 13 ist durch Preßpassung fest aufgebracht auf
das innere Ende der Antriebswelle 12, so daß das Rotorelement
13 zusammen mit der Antriebswelle 12 in der Wärmeerzeugungskam
mer 8 gedreht wird. Das Rotorelement 13 ist ausgebildet als ein
ebenes, scheibenförmiges Element mit ebenen, einander gegen
überliegenden Stirnflächen, die der vorderen bzw. der hinteren
inneren Wandfläche der Wärmeerzeugungskammer 8 zugewandt sind.
Das Rotorelement 13 ist mit einer Mehrzahl von Durchgangsboh
rungen 13a versehen, die in einem radial inneren Bereich der
ebenen flachen Stirnflächen desselben ausgebildet sind, so daß
eine Fluidverbindung zwischen den vorderen und den hinteren
Teilen der Wärmeerzeugungskammer 8 geschaffen wird. Das Rotor
element 13 ist ebenfalls mit einer Mehrzahl von Durchgangsboh
rungen 13b versehen, die in einem radial äußeren Bereich der
ebenen Stirnflächen desselben ausgebildet sind, um das viskose
Fluid (das Silikonöl) einer stärkeren Scherwirkung zu unterwer
fen, wenn das Rotorelement 13 gedreht wird.
Wie schematisch in Fig. 1 dargestellt, ist das viskose Fluid
eingefüllt in die Zwischenräume oder Spalte zwischen den Außen
flächen des Rotorelementes 13 und den inneren Wandflächen der
Wärmeerzeugungskammer 8 und in die Wärmeerzeugungs-Regelkammer
CR. Die Menge an viskosem Fluid, das in die Wärmeerzeugungs-Regelkammer
CR eingefüllt ist, ist so eingestellt, daß der
Fluidpegel des viskosen Fluids innerhalb der Wärmeerzeugungs-
Regelkammer CR ständig unterhalb des untersten Teils der die
Fluid-Rücklaufleitung bildenden Durchgangsbohrung 3a gehalten
wird. Die als Fluid-Zulaufleitung ausgebildete Durchgangsboh
rung 3b ist ständig unterhalb des Fluidpegels des viskosen
Fluids in der Wärmeerzeugungs-Regelkammer CR gelegen.
Es sei angemerkt, daß eine kleine Menge Luft in der Wärmeerzeu
gungskammer 8 und der Wärmeerzeugungs-Regelkammer CR enthalten
ist, ebenso wie in der vorstehend genannten Durchgangsbohrung
3a (der Fluid-Rücklaufleitung), der als Ausnehmung ausgebilde
ten Rinne 3c (der Fluid-Zulaufleitung) und dem Durchgangsloch
3d (dem Neben-Fluidzulaufdurchgang), da, wenn der Wärmegenera
tor zusammengebaut wird, Umgebungsluft unvermeidbar in den Wär
megenerator gelangt.
Die Antriebswelle 12 wird angetrieben durch eine externe An
triebsquelle, z. B. einen Kraftfahrzeugmotor über eine am äußer
sten Ende der Antriebswelle angebrachte Riemenscheibe und einen
Riemen (nicht dargestellt).
Ein Paar Bimetall-Klappenventile 14 und 15, die als temperatur
empfindliche Regel- oder Steuerventile fungieren, sind in der
zwischen dem hinteren Plattenelement 3 und dem hinteren Gehäuse
4 gebildeten Wärmeerzeugungs-Regelkammer CR angeordnet. Wie am
besten in Fig. 2 zu sehen ist, ist das Bimetall-Klappenventil
14 vorgesehen, um normalerweise die Durchgangsbohrung 3a zu
verschließen, die als Fluid-Rücklaufleitung zwischen der Wärme
erzeugungskammer 8 und der Wärmeerzeugungs-Regelkammer CR fun
giert, und um die Durchgangsbohrung 3a zu öffnen, als Reaktion
auf einen Anstieg der Temperatur des viskosen Fluids (des Sili
konöls) in der Wärmeerzeugungs-Regelkammer CR in Bezug auf eine
vorbestimmte Temperatur. Das Bimetall-Klappenventil 15 ist vor
gesehen, um die Durchgangsbohrung 3b zu verschließen, die als
Fluid-Zulaufleitung zwischen der Wärmeerzeugungs-Regelkammer CR
und der Wärmeerzeugungskammer 8 fungiert, als Reaktion auf ei
nen Anstieg der Temperatur des viskosen Fluids in der Wärmeer
zeugungs-Regelkammer CR. Das Bimetall-Klappenventil 15 ist nor
malerweise von seiner die Durchgangsbohrung 3b verschließenden
Stellung entfernt. Die Bimetall-Klappenventile 14 und 15 sind
an ihrem jeweiligen Ende an dem hinteren Plattenelement 3 durch
geeignete Befestigungsmittel, z. B. Schrauben, befestigt.
Im ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind
die Bimetall-Klappenventile 14 und 15 in einer Weise angeord
net, daß die Wärmeerzeugungsleistung des Wärmegenerators rasch
gesenkt wird, wenn die Temperatur des viskosen Fluids (des Si
likonöls) eine bestimmte hohe Temperatur erreicht. Insbesondere
ist der Wärmegenerator so eingestellt, daß er seine Wärmeerzeu
gungsleistung rasch verringert bei der bestimmten hohen Tempe
ratur "A" des viskosen Fluids, wie in Fig. 5 gezeigt, und daß
er seine Wärmeerzeugungsleistung rasch erhöht bei einer be
stimmten niederen Temperatur "B" des viskosen Fluids, wie eben
falls in Fig. 5 gezeigt. Mit diesem Ziel ist das Bimetall-Klappenventil
14 so angeordnet, daß es die Durchgangsbohrung 3a
(die Fluid-Rücklaufleitung) bei der Temperatur "A" vollständig
öffnet, und gleichzeitig ist das Bimetall-Klappenventil 15 so
angeordnet, daß es die Durchgangsbohrung 3b (die Fluid-Zulaufleitung)
bei der Temperatur "A" vollständig verschließt.
Des weiteren ist das Bimetall-Klappenventil 14 so angeordnet,
daß es die Durchgangsbohrung 3a (die Fluid-Rücklaufleitung) bei
der Temperatur "B" vollständig verschließt, und gleichzeitig
ist das Bimetall-Klappenventil 15 so angeordnet, daß es die
Durchgangsbohrung 3b (die Fluid-Zulaufleitung) bei der Tempera
tur "B" vollständig öffnet.
Der Betrieb des Wärmegenerators vom Viskosfluid-Typ gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel ist nachfolgend beschrieben anhand
eines Beispiels, bei dem der Wärmegenerator in ein Kraftfahr
zeug-Heizsystem eingebaut ist. Es sei angemerkt, daß der Wärme
generator in das Kraftfahrzeug in einem solchen Zustand einge
baut ist, daß die Drehachse der Antriebswelle horizontal ver
läuft.
Vor der Inbetriebnahme des Wärmegenerators, und wenn die An
triebswelle 12 nicht von dem Kraftfahrzeugmotor angetrieben
wird, werden das Silikonöl in der Wärmeerzeugungskammer 8 und
dasjenige in der Wärmeerzeugungs-Regelkammer CR auf dem glei
chen Fluidpegel gehalten aufgrund einer Bewegung des Gases,
d. h. der Luft, innerhalb der Gehäuseanordnung und aufgrund der
Gravitation. Deshalb unterwirft das Rotorelement 13, wenn der
Wärmegenerator in Betrieb geht, nur eine in der Wärmeerzeu
gungskammer 8 enthaltene kleine Menge an Silikonöl einer Scher
wirkung. Der Wärmegenerator kann nämlich durch Ausübung eines
kleinen Drehmomentes in Betrieb genommen werden. Entsprechend
kann ein mechanischer Stoß bei Inbetriebnahme des Wärmegenera
tors stets klein gehalten werden.
Nach Inbetriebnahme des Wärmegenerators durch Antreiben der An
triebswelle 12 dreht sich das Rotorelement 13 in der Wärmeer
zeugungskammer 8. Dadurch wird das in der Wärmeerzeugungs-Regelkammer
CR enthaltene Silikonöl der Wärmeerzeugungskammer 8
zugeführt über die geöffnete Fluid-Zulaufleitung, die von der
Durchgangsbohrung 3b und der als Ausnehmung ausgebildeten Rinne
3c gebildet wird. Das Silikonöl wird dabei in den unteren Rand
bereich der Wärmeerzeugungskammer 8 geleitet. Das Silikonöl
wird dann verteilt in viele Bereiche innerhalb der Wärmeerzeu
gungskammer 8 einschließlich eines Mittelbereichs derselben
aufgrund des auf das Silikonöl wirkenden Weissenberg-Effekts.
Dadurch wird das Silikonöl in den Zwischenräumen zwischen den
Außenflächen des Rotorelementes 13 und den inneren Wandflächen
der Wärmeerzeugungskammer 8 einer vom Rotorelement 13 ausgeüb
ten Scherwirkung unterworfen und erzeugt Wärme. Die durch das
Silikonöl erzeugte Wärme wird übertragen auf die Wärme
tauschflüssigkeit, die durch die vordere und die hintere Wärme
aufnahmekammer FW und RW fließt. Die Wärmetauschflüssigkeit be
fördert dann die Wärme zu dem Heizsystem, um einen bestimmten
zu beheizenden Bereich zu erwärmen.
Während des Betriebs des Wärmegenerators, wenn die Umdrehungs
geschwindigkeit der Antriebswelle 12 und des Rotorelementes 13
relativ klein gehalten wird, wird das Silikonöl in der Wärmeer
zeugungskammer 8 eher aufgrund des Weissenberg-Effekts in Rich
tung auf einen radial mittigen Bereich der Wärmeerzeugungskam
mer 8 bewegt als aufgrund der Zentrifugalkraft, die auf das Si
likonöl wirkt. Es sei angemerkt, daß das in der Wärmeerzeu
gungskammer 8 sich drehende, ebene scheibenförmige Rotorelement
13 mit einer großen Menge ebener Fläche versehen ist, auf der
sich das Silikonöl in einer Richtung senkrecht zur Drehachse
des Rotorelementes 13 verteilt. Dadurch wird das Silikonöl, das
zwischen den inneren Wandflächen der Wärmeerzeugungskammer 8
und den Außenflächen des Rotorelementes 13 enthalten ist, mit
Sicherheit dem Weissenberg-Effekt unterworfen.
Wenn das Silikonöl in der Wärmeerzeugungs-Regelkammer CR auf
einer relativ niedrigen Temperatur gehalten wird, während der
Kraftfahrzeugmotor sich mit einer kleinen Umdrehungsgeschwin
digkeit dreht, ist die vom Wärmegenerator an das Heizsystem ab
gegebene Wärmemenge gering. Daher hält das Bimetall-Klappenventil
14 die geschlossene Stellung der Durchgangsboh
rung 3a (der Fluid-Rücklaufleitung) aufrecht, und das andere
Bimetall-Klappenventil 15 hält die geöffnete Stellung der
Durchgangsbohrung 3b (der Fluid-Zulaufleitung) aufrecht. So
bleiben das Silikonöl in der Wärmeerzeugungskammer 8 und dasje
nige in der Wärmeerzeugungs-Regelkammer CR in Fluidzusammenhang
miteinander über die Durchgangsbohrung 3b und die radiale als
Ausnehmung ausgebildete Rinne 3c aufgrund der Dehnungsviskosi
tät des Silikonöls. Nichtsdestoweniger ist der Fluidzusammen
hang zwischen dem viskosen Fluid in der Wärmeerzeugungskammer 8
und demjenigen in der Wärmeerzeugungs-Regelkammer CR über die
Durchgangsbohrung 3a unterbrochen. So erfolgt die Zufuhr von
Silikonöl von der Wärmeerzeugungs-Regelkammer CR in die Wärme
erzeugungskammer 8 über die Durchgangsbohrung 3b und die radia
le als Ausnehmung ausgebildete Rinne 3c, ohne daß Silikonöl von
der Wärmeerzeugungskammer 8 in die Wärmeerzeugungs-Regelkammer
CR übertritt. Das in den Zwischenraum zwischen der hinteren
Stirnfläche des Rotorelementes 13 und der hinteren inneren
Wandfläche der Wärmeerzeugungskammer 8 eingeführte Silikonöl
wird über die Durchgangsbohrungen 13a des Rotorelementes 13
weiter dem Zwischenraum zwischen der vorderen Stirnfläche des
Rotorelementes 13 und der vorderen inneren Wandfläche der Wär
meerzeugungskammer 8 zugeführt. Entsprechend wird die Wärmeer
zeugung durch das zwischen den gegenüberliegenden Stirnflächen
des Rotorelementes 13 und den inneren Wandflächen der Wärmeer
zeugungskammer 8 enthaltene Silikonöl gesteigert.
Andererseits, wenn die Temperatur des Silikonöls in der Wärme
erzeugungs-Regelkammer CR hoch wird aufgrund eines Anstieges
der Drehgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugmotors, wird die Wär
meabgabe vom Wärmegenerator an das Kraftfahrzeug-Heizsystem
übermäßig groß. Deshalb öffnet das Bimetall-Klappenventil 14
die Durchgangsbohrung 3a (Fluid-Rücklaufleitung), und gleich
zeitig schließt das Bimetall-Klappenventil 15 die Durchgangs
bohrung 3b (die Fluid-Zulaufleitung). So steht das Silikonfluid
in der Wärmeerzeugungskammer 8 in Fluidzusammenhang mit demje
nigen in der wärmeerzeugungs-Regelkammer CR über die Durch
gangsbohrung 3a aufgrund der Dehnungsviskosität des Silikonöls.
Nichtsdestoweniger wird der Fluidzusammenhang zwischen dem Si
likonfluid in der Wärmeerzeugungskammer 8 und demjenigen in der
Wärmeerzeugungs-Regelkammer CR über die Durchgangsbohrung 3b
und die radiale als Ausnehmung ausgebildete Rinne 3c aufgrund
des Schließens der Durchgangsbohrung 3b unterbrochen. Deshalb
fließt das Silikonöl von der Wärmeerzeugungskammer 8 in die
Wärmeerzeugungs-Regelkammer CR zurück über die Durchgangsboh
rung 3a, und die Zufuhr von Silikonöl von der Wärmeerzeugungs-Regelkammer
CR in die Wärmeerzeugungskammer 8 tritt aufgrund
des Schließens der Durchgangsbohrung 3b nicht auf. Eine kleine
Menge an Silikonöl wird ständig von der Wärmeerzeugungs-Regelkammer
CR in die Wärmeerzeugungskammer 8 geführt über das
Durchgangsloch 3d, welches als Neben-Fluidzulaufdurchgang fun
giert. Die Durchgangslöcher 13a des Rotorelementes 13 tragen
dazu bei, dem zwischen der vorderen Stirnseite des Rotorelemen
tes 13 und der vorderen, inneren Wandfläche der Wärmeerzeu
gungskammer 8 enthaltenen Silikonöl zu gestatten, leicht in die
Wärmeerzeugungs-Regelkammer CR zurück zu fließen. Entsprechend
vermindert das zwischen den Außenflächen des Rotorelementes 13
und den inneren Wandflächen der Wärmeerzeugungskammer 8 ver
bliebene Silikonöl die Wärmeerzeugungsleistung derselben so,
daß die Wärmeabgabe vom Wärmegenerator an das Kraftfahrzeug-Heizsystem
vermindert wird. So wird die an den bestimmten zu
beheizenden Bereich abzugebende Wärme verringert. Wenn die Wär
meerzeugungsleistung des Wärmegenerators vermindert wird,
selbst wenn eine hohe Drehgeschwindigkeit der Antriebswelle 12
aufrechterhalten wird, wird das Silikonöl in der Wärmeerzeu
gungskammer 8 nicht erhitzt auf eine hohe Temperatur, und ent
sprechend kann eine Verschlechterung der Wärmeerzeugungscharak
teristik oder -eigenschaften des Silikonöls verhindert werden.
Während des Betriebes des Wärmegenerators wird das Silikonöl
einer Scherwirkung durch das Rotorelement 13 in der Wärmeerzeu
gungskammer 8 unterworfen, und das Silikonöl enthält die Luft
in Form von Blasen darin. Da jedoch die Durchgangsbohrung 3a
immer oberhalb des Fluidpegels des Silikonöls in der Wärmeer
zeugungs-Regelkammer CR liegt, unabhängig von einer Änderung
des Fluidpegels in der Kammer CR, kann die Luft leicht in die
Wärmeerzeugungs-Regelkammer CR fließen, wenn der Wärmeerzeu
gungsvorgang in der Wärmeerzeugungskammer 8 durchgeführt wird.
Ferner wird bei dem Wärmegenerator gemäß dem ersten Ausfüh
rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Bewegung des Sili
konöls zwischen der Wärmeerzeugungskammer 8 und der Wärmeerzeu
gungs-Regelkammer CR sanft durchgeführt aufgrund der auf das
Silikonöl als solches wirkenden Gravitation. Daher erfolgt ein
Ersetzen des Silikonöls in der Wärmeerzeugungskammer 8 durch
dasjenige in der Wärmeerzeugungs-Regelkammer CR auf einfache
Weise. Des weiteren kann bei dem beschriebenen Wärmegenerator
das Rotorelement 13 einfach das Silikonöl von der Wärmeerzeu
gungs-Regelkammer CR in die Wärmeerzeugungskammer 8 ziehen über
die Fluid-Zulaufleitung, d. h. die Durchgangsbohrung 3b, und
über den Neben-Fluidzulaufdurchgang, d. h. das Durchgangsloch
3d, aufgrund der Dehnungsviskosität des Silikonöls. Während des
Zuflusses von Silikonfluid von der Wärmeerzeugungs-Regelkammer
CR in die Wärmeerzeugungskammer 8, kann, da der Neben-Fluidzu
laufdurchgang, d. h. das Durchgangsloch 3d, unterhalb der Fluid-Zulaufleitung,
d. h. der Durchgangsbohrung 3b, angeordnet ist,
der Zufluß des Silikonöls über den Neben-Fluidzulaufdurchgang
sehr ruhig erfolgen. So wird ein Anstieg und eine Verringerung
der Wärmeerzeugungsleistung des Wärmegenerators rasch erreicht.
Bei dem beschriebenen Wärmegenerator gemäß dem ersten Ausfüh
rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann, wenn die Tempe
ratur des Silikonöls einen in Fig. 5 dargestellten Zwischenwert
"C" zwischen der hohen Temperatur "A" und der niedrigen Tempe
ratur "B" einnimmt, eine Leckage an Silikonöl von der Wärmeer
zeugungskammer 8 zur Wärmeerzeugungs-Regelkammer CR über die
Durchgangsbohrung 3a (die Fluid-Rücklaufleitung) auftreten.
Nichtsdestoweniger kann ein ständiger Zufluß von Silikonöl von
der Wärmeerzeugungs-Regelkammer CR in die Wärmeerzeugungskammer
8 über den Neben-Fluidzulaufdurchgang die Leckage des Silikon
öls ausgleichen. Wenn deshalb die Temperatur des Silikonöls,
die eine der Regelgrößen ist, ersetzt wird durch die Drehge
schwindigkeit der Antriebswelle 12, und die erzeugte Wärmemenge
ersetzt wird durch ein Drehmoment, zeigt der Zusammenhang zwi
schen der Drehzahl der Antriebswelle 12 und dem Drehmoment eine
Hysteresekurve a → b → d → e → a, wie in Fig. 3 dargestellt.
Die Kurve zeigt nämlich, daß, wenn das Heizsystem eine rasche
Wärmezufuhr vom Wärmegenerator verlangt aufgrund einer Verrin
gerung der Drehzahl der Antriebswelle 12, ein rascher Anstieg
der Wärmeerzeugung durch den Wärmegenerator erreicht werden
kann, da das Drehmoment rasch vom Punkt "d" ansteigt zum Punkt
"e", ohne dabei den Punkt "c" einzunehmen. So kann, verglichen
mit dem Wärmegenerator gemäß der vorstehend genannten, eben
falls anhängigen japanischen Patentanmeldung Nr. 7-285266, der
Wärmegenerator der ,vorliegenden Erfindung seine Wärmeerzeu
gungsleistung rasch steigern, wenn die Temperatur des viskosen
Fluids niedrig ist.
Deshalb ist der Wärmegenerator gemäß dem ersten Ausführungsbei
spiel der vorliegenden Erfindung im Stande, die Wärmeerzeu
gungsleistung desselben sowohl rasch zu steigern als auch rasch
abzusenken, als Reaktion auf eine Änderung eines Erfordernisses
zum Heizen. Ferner ist, da die Steigerung und Absenkung der
Wärmeerzeugungsleistung als Reaktion auf eine Temperaturände
rung des im Wärmegenerator enthaltenen viskosen Fluids (des Si
likonöls) ausgeführt wird, eine externe Vorrichtung zur Erzeu
gung von Heizsignalen nicht notwendig. Daher kann das Heizsy
stem mit dem Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ gemäß der vor
liegenden Erfindung als ein Heizsystem mit niedrigen Herstel
lungskosten ausgeführt werden.
Ferner ändert sich bei dem vorstehend beschriebenen Wärmegene
rator während des Rücklaufs von viskosem Fluid von der Wärmeer
zeugungskammer 8 in die Wärmeerzeugungs-Regelkammer CR und wäh
rend des Zulaufs von viskosem Fluid von der Wärmeerzeugungs-Regelkammer
CR in die Wärmeerzeugungskammer 8 das gesamte inne
re Volumen der Wärmeerzeugungskammer 8, der Durchgangsbohrung
3a (der Fluid-Rücklaufleitung), der Durchgangsbohrung 3b (der
Fluid-Zulaufleitung), der radialen als Ausnehmung ausgebildeten
Rinne 3c, des Durchgangsloches 3d (des Neben-Fluidzulauf
durchgangs) und der Wärmeerzeugungs-Regelkammer CR nicht. So
erzeugt die Bewegung des viskosen Fluids (des Silikonöls) kei
nen Unterdruck im Wärmegenerator. Daher kommt das viskose Fluid
nicht in Kontakt mit frischer Luft von außen oder irgendwelcher
Feuchtigkeit. Deshalb tritt keine Verschlechterung der Wärmeer
zeugungscharakteristik oder -eigenschaften des viskosen Fluids
auf.
Wenn der Drehantrieb der Antriebswelle 12 durch den Kraftfahr
zeugmotor abgestellt wird, bewegt sich das viskose Fluid, d. h.
das Silikonöl, in der Wärmeerzeugungskammer 8 und der Wärmeer
zeugungs-Regelkammer CR in einen Zustand, bei dem die Fluidpe
gel des Silikonöls in der Wärmeerzeugungs- und der Wärmeerzeu
gungs-Regelkammer 8 bzw. CR miteinander übereinstimmen aufgrund
der Bewegung der Luft und des Gewichtes des Silikonöls. Die Be
wegung der Luft erfordert keine speziellen Gasleitungen.
Ferner kann die Menge an viskosem Fluid, d. h. an Silikonöl,
leicht geregelt werden durch anfängliches Einfüllen von Sili
konöl in die Wärmeerzeugungs-Regelkammer CR derart, daß der Öl
pegel des Silikonöls höher ist als die Stelle der Öffnung der
Durchgangsbohrung 3b (der Fluid-Zulaufleitung).
Bezugnehmend auf Fig. 4 ist der Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ
gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er
findung mit solch einer Ausgestaltung im Inneren versehen, daß
ein Durchgangsloch 3f, welches als Neben-Fluidzulaufdurchgang
für eine konstante Zufuhr von viskosem Fluid von der Wärmeer
zeugungs-Regelkammer CR in die Wärmeerzeugungskammer 8 fun
giert, in dem Bimetall-Klappenventil 15 ausgebildet ist. Die
übrige Ausgestaltung im Inneren des Wärmegenerators ist die
gleiche wie im Wärmegenerator gemäß dem ersten Ausführungsbei
spiel der vorliegenden Erfindung, und deshalb ist es verständ
lich, daß die Elemente und Teile, ausgenommen das Durchgangs
loch 3f, mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und die
gleiche Aufgabe oder Funktionsweise wie diejenigen des ersten
Ausführungsbeispiels aufweisen.
Da der in Fig. 4 gezeigte Wärmegenerator gemäß dem zweiten Aus
führungsbeispiel mit dem in dem Klappenventil 15 ausgebildeten
Neben-Fluidzulaufdurchgang 3f versehen ist, kann die Herstel
lung des Neben-Fluidzulaufdurchgangs vereinfacht und mit gerin
geren Herstellungskosten erreicht werden.
Es ist aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich, daß gemäß
der vorliegenden Erfindung der Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ
rasch die Wärmeerzeugungsleistung desselben steigern und
verringern kann als Reaktion auf eine Änderung eines Erforder
nisses zum Erwärmen eines bestimmten zu beheizenden Bereichs.
Bei dem beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsbeispiel
können die zum Steuern des Öffnens und Schließens der Fluid-
Rücklauf- und Fluid-Zulaufleitungen verwendeten Bimetall-Klappenventile
ersetzt werden durch eine andere Ventilart, wie
beispielsweise ein Ventil aus einer formbezogenen Memory-
Metall-Legierung oder eine geeignete Art von Thermo-Stellglied.
Verschiedene Änderungen und Abwandlungen werden dem Fachmann
in den Sinn kommen, ohne dabei den in den Ansprüchen niederge
legten Erfindungsgedanken und Schutzbereich zu verlassen.
Claims (12)
1. Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ mit veränderlicher Wär
meerzeugungsleistung, der folgendes umfaßt:
eine Gehäuseanordnung (1, 2, 3, 4) mit einer fluiddichten Wärmeerzeugungskammer (8) darin, in welcher Wärme erzeugt wird, und einer Wärmeaufnahmekammer (FW, RW), welche be nachbart zu der fluiddichten Wärmeerzeugungskammer (8) an geordnet ist und durch welche ein Wärmetauschfluid zirku lieren kann, das dabei wärme von der fluiddichten Wärmeer zeugungskammer (8) aufnimmt, wobei die fluiddichte Wärme erzeugungskammer (8) innere Wandflächen aufweist;
eine Antriebswelle (12), welche in der Gehäuseanordnung (1, 2, 3, 4) um eine Drehachse drehbar gelagert ist und welche mit einer externen Drehantriebsquelle in Wirkver bindung steht;
ein Rotorelement (13), welches von der Antriebswelle (12) zu einer Drehbewegung mit derselben in der fluiddichten Wärmeerzeugungskammer (8) antreibbar angeordnet ist, wobei das Rotorelement (13) Außenflächen aufweist, die den inne ren Wandflächen der fluiddichten Wärmeerzeugungskammer (8) über einen Zwischenraum vorbestimmter Größe zugewandt sind;
ein viskoses Fluid, welches den Zwischenraum zwischen den inneren Wandflächen der fluiddichten Wärmeerzeugungskammer (8) der Gehäuseanordnung (1, 2, 3, 4) und den Außenflächen des Rotorelementes (13) füllt, zur Wärmeerzeugung während der Drehung des Rotorelementes (13),
wobei die Gehäuseanordnung (1, 2, 3, 4) ferner folgendes aufweist:
eine darin ausgebildete Wärmeerzeugungs-Regelkammer (CR), welche ein Volumen bestimmter Größe aufweist, um darin das viskose Fluid aufzunehmen;
eine Fluid-Rücklaufleitung (3a), um das viskose Fluid von der Wärmeerzeugungskammer (8) zu der Wärmeerzeugungs-Regelkammer (CR) zu leiten, um dabei zumindest einem Teil des viskosen Fluids in der Wärmeerzeugungskammer (8) zu ermöglichen, in die wärmeerzeugungs-Regelkammer (CR) zu rückzufließen, wobei die Fluid-Rücklaufleitung (3a) einan der gegenüberliegende offene Enden aufweist;
eine Fluid-Zulaufleitung (3b), um das viskose Fluid von der Wärmeerzeugungs-Regelkammer (CR) zu der Wärmeerzeu gungskammer (8) zu leiten, um dabei zumindest einem Teil des viskosen Fluids in der Wärmeerzeugungs-Regelkammer (CR) zu ermöglichen, in die Wärmeerzeugungskammer (8) zu zufließen, wobei die Fluid-Zulaufleitung (3b) einander ge genüberliegende offene Enden aufweist;
einen Neben-Fluidzulaufdurchgang (3d; 3f) zur Bereitstel lung einer vorbestimmten konstanten Fluidverbindung zwi schen der Wärmeerzeugungs-Regelkammer (CR) und der Wärme erzeugungskammer (8), wobei der Neben-Fluidzulaufdurchgang (3d; 3f) ständig eine vorgegebene Menge an viskosem Fluid von der Wärmeerzeugungs-Regelkammer (CR) zu der Wärmeer zeugungskammer (8) führt;
ein Fluidrücklauf-Steuerventil oder -Regelventil (14), um mindestens eines der einander gegenüberliegenden offenen Enden der Fluid-Rücklaufleitung (3a) aufmachbar zu ver schließen, wobei das Fluidrücklauf-Steuerventil oder -Regelventil (14) mindestens eines der einander gegenüber liegenden offenen Enden der Fluid-Rücklaufleitung (3a) öffnet, wenn das viskose Fluid aus der Wärmeerzeugungskam mer (8) zurückfließen soll, um die Wärmeerzeugungsleistung des Wärmegenerators zu verringern; und
ein Fluidzulauf-Steuerventil oder -Regelventil (15), um mindestens eines der einander gegenüberliegenden offenen Enden der Fluid-Zulaufleitung (3b) aufmachbar zu ver schließen, wobei das Fluidzulauf-Steuerventil oder -Regelventil (15) mindestens eines der einander gegenüber liegenden offenen Enden der Fluid-Zulaufleitung (3b) öff net, wenn das viskose Fluid aus der Wärmeerzeugungs-Regelkammer (CR) in die Wärmeerzeugungskammer (8) zuflie ßen soll, um die Wärmeerzeugungsleistung des Wärmegenera tors zu erhöhen.
eine Gehäuseanordnung (1, 2, 3, 4) mit einer fluiddichten Wärmeerzeugungskammer (8) darin, in welcher Wärme erzeugt wird, und einer Wärmeaufnahmekammer (FW, RW), welche be nachbart zu der fluiddichten Wärmeerzeugungskammer (8) an geordnet ist und durch welche ein Wärmetauschfluid zirku lieren kann, das dabei wärme von der fluiddichten Wärmeer zeugungskammer (8) aufnimmt, wobei die fluiddichte Wärme erzeugungskammer (8) innere Wandflächen aufweist;
eine Antriebswelle (12), welche in der Gehäuseanordnung (1, 2, 3, 4) um eine Drehachse drehbar gelagert ist und welche mit einer externen Drehantriebsquelle in Wirkver bindung steht;
ein Rotorelement (13), welches von der Antriebswelle (12) zu einer Drehbewegung mit derselben in der fluiddichten Wärmeerzeugungskammer (8) antreibbar angeordnet ist, wobei das Rotorelement (13) Außenflächen aufweist, die den inne ren Wandflächen der fluiddichten Wärmeerzeugungskammer (8) über einen Zwischenraum vorbestimmter Größe zugewandt sind;
ein viskoses Fluid, welches den Zwischenraum zwischen den inneren Wandflächen der fluiddichten Wärmeerzeugungskammer (8) der Gehäuseanordnung (1, 2, 3, 4) und den Außenflächen des Rotorelementes (13) füllt, zur Wärmeerzeugung während der Drehung des Rotorelementes (13),
wobei die Gehäuseanordnung (1, 2, 3, 4) ferner folgendes aufweist:
eine darin ausgebildete Wärmeerzeugungs-Regelkammer (CR), welche ein Volumen bestimmter Größe aufweist, um darin das viskose Fluid aufzunehmen;
eine Fluid-Rücklaufleitung (3a), um das viskose Fluid von der Wärmeerzeugungskammer (8) zu der Wärmeerzeugungs-Regelkammer (CR) zu leiten, um dabei zumindest einem Teil des viskosen Fluids in der Wärmeerzeugungskammer (8) zu ermöglichen, in die wärmeerzeugungs-Regelkammer (CR) zu rückzufließen, wobei die Fluid-Rücklaufleitung (3a) einan der gegenüberliegende offene Enden aufweist;
eine Fluid-Zulaufleitung (3b), um das viskose Fluid von der Wärmeerzeugungs-Regelkammer (CR) zu der Wärmeerzeu gungskammer (8) zu leiten, um dabei zumindest einem Teil des viskosen Fluids in der Wärmeerzeugungs-Regelkammer (CR) zu ermöglichen, in die Wärmeerzeugungskammer (8) zu zufließen, wobei die Fluid-Zulaufleitung (3b) einander ge genüberliegende offene Enden aufweist;
einen Neben-Fluidzulaufdurchgang (3d; 3f) zur Bereitstel lung einer vorbestimmten konstanten Fluidverbindung zwi schen der Wärmeerzeugungs-Regelkammer (CR) und der Wärme erzeugungskammer (8), wobei der Neben-Fluidzulaufdurchgang (3d; 3f) ständig eine vorgegebene Menge an viskosem Fluid von der Wärmeerzeugungs-Regelkammer (CR) zu der Wärmeer zeugungskammer (8) führt;
ein Fluidrücklauf-Steuerventil oder -Regelventil (14), um mindestens eines der einander gegenüberliegenden offenen Enden der Fluid-Rücklaufleitung (3a) aufmachbar zu ver schließen, wobei das Fluidrücklauf-Steuerventil oder -Regelventil (14) mindestens eines der einander gegenüber liegenden offenen Enden der Fluid-Rücklaufleitung (3a) öffnet, wenn das viskose Fluid aus der Wärmeerzeugungskam mer (8) zurückfließen soll, um die Wärmeerzeugungsleistung des Wärmegenerators zu verringern; und
ein Fluidzulauf-Steuerventil oder -Regelventil (15), um mindestens eines der einander gegenüberliegenden offenen Enden der Fluid-Zulaufleitung (3b) aufmachbar zu ver schließen, wobei das Fluidzulauf-Steuerventil oder -Regelventil (15) mindestens eines der einander gegenüber liegenden offenen Enden der Fluid-Zulaufleitung (3b) öff net, wenn das viskose Fluid aus der Wärmeerzeugungs-Regelkammer (CR) in die Wärmeerzeugungskammer (8) zuflie ßen soll, um die Wärmeerzeugungsleistung des Wärmegenera tors zu erhöhen.
2. Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ mit veränderlicher Wär
meerzeugungsleistung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß die Antriebswelle (12) und das Rotorelement (13)
so angeordnet sind, daß sie eine im wesentlichen horizon
tale gemeinsame Drehachse aufweisen, und die Fluid-Rück
laufleitung (3a) so ausgebildet ist, daß sie in Fluidver
bindung steht mit einem um die horizontale Drehachse des
Rotorelementes (13) herum angeordneten Mittelbereich der
Wärmeerzeugungskammer (8), so daß das viskose Fluid durch
die Fluid-Rücklaufleitung (3a) zurückfließt aufgrund des
Weissenberg-Effekts, der während des Wärmeerzeugungsvor
gangs durch den Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ auf das
viskose Fluid wirkt.
3. Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ mit veränderlicher Wär
meerzeugungsleistung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Neben-Fluidzulaufdurchgang (3d; 3f)
so ausgebildet ist, daß seine Querschnittsfläche kleiner
ist als diejenige der Fluid-Rücklaufleitung (3a).
4. Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ mit veränderlicher Wär
meerzeugungsleistung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da
durch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (12) und das
Rotorelement (13) so angeordnet sind, daß sie eine im we
sentlichen horizontale gemeinsame Drehachse aufweisen,
daß die Fluid-Rücklaufleitung (3a) so angeordnet ist, daß sie einander gegenüberliegende offene Enden aufweist, von denen eines sich zur wärmeerzeugungs-Regelkammer (CR) hin öffnet, in die eine vorgegebene Menge an viskosem Fluid anfänglich eingefüllt wird, um einen bestimmten Fluidpegel zu erreichen, und von denen das andere sich zur Wärmeer zeugungskammer (8) hin öffnet, wobei dieses offene Ende der Fluid-Rücklaufleitung (3a) so angeordnet ist, daß es ständig oberhalb des Fluidpegels des viskosen Fluids in der Wärmeerzeugungs-Regelkammer (CR) liegt, ungeachtet ei ner Änderung des Fluidpegels des viskosen Fluids,
daß die Fluid-Zulaufleitung (3b) so angeordnet ist, daß sie einander gegenüberliegende offene Enden aufweist, von denen eines sich in die Wärmeerzeugungs-Regelkammer (CR) öffnet und ständig unterhalb des Fluidpegels des viskosen Fluids liegt, ungeachtet einer Änderung des Fluidpegels des viskosen Fluids, und
daß der Neben-Fluidzulaufdurchgang (3d; 3f) so angeordnet ist, daß er einander gegenüberliegende offene Enden auf weist, von denen eines sich in die Wärmeerzeugungs-Regelkammer (CR) öffnet und unterhalb des offenen Endes der Fluid-Zulaufleitung (3b) angeordnet ist.
daß die Fluid-Rücklaufleitung (3a) so angeordnet ist, daß sie einander gegenüberliegende offene Enden aufweist, von denen eines sich zur wärmeerzeugungs-Regelkammer (CR) hin öffnet, in die eine vorgegebene Menge an viskosem Fluid anfänglich eingefüllt wird, um einen bestimmten Fluidpegel zu erreichen, und von denen das andere sich zur Wärmeer zeugungskammer (8) hin öffnet, wobei dieses offene Ende der Fluid-Rücklaufleitung (3a) so angeordnet ist, daß es ständig oberhalb des Fluidpegels des viskosen Fluids in der Wärmeerzeugungs-Regelkammer (CR) liegt, ungeachtet ei ner Änderung des Fluidpegels des viskosen Fluids,
daß die Fluid-Zulaufleitung (3b) so angeordnet ist, daß sie einander gegenüberliegende offene Enden aufweist, von denen eines sich in die Wärmeerzeugungs-Regelkammer (CR) öffnet und ständig unterhalb des Fluidpegels des viskosen Fluids liegt, ungeachtet einer Änderung des Fluidpegels des viskosen Fluids, und
daß der Neben-Fluidzulaufdurchgang (3d; 3f) so angeordnet ist, daß er einander gegenüberliegende offene Enden auf weist, von denen eines sich in die Wärmeerzeugungs-Regelkammer (CR) öffnet und unterhalb des offenen Endes der Fluid-Zulaufleitung (3b) angeordnet ist.
5. Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ mit veränderlicher Wär
meerzeugungsleistung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da
durch gekennzeichnet, daß die Fluid-Zulaufleitung (3b, 3c)
eine als Ausnehmung ausgebildete radiale Rinne (3c) um
faßt, die in einem Teil der inneren Wandflächen der Wärme
erzeugungskammer (8) an einer dem Rotorelement (13) gegen
überliegenden Stelle ausgebildet ist und sich radial in
Richtung auf eine Stelle erstreckt, welche benachbart zum
äußeren Rand des Rotorelementes (13) ist, wobei die als
Ausnehmung ausgebildete radiale Rinne (3c) der Fluid-Zulaufleitung
(3b, 3c) ein Ende aufweist, welches sich in
die Wärmeerzeugungs-Regelkammer (CR) öffnet, und
wobei der Neben-Fluidzulaufdurchgang (3d; 3f) so ausgebil det ist, daß er in Fluidverbindung mit der als Ausnehmung ausgebildeten radialen Rinne (3c) der Fluid-Zulaufleitung (3b) steht, so daß ein Teil des viskosen Fluids innerhalb der Wärmeerzeugungs-Regelkammer (CR) ständig über den Neben-Fluidzulaufdurchgang (3d; 3f) und die als Ausnehmung ausgebildete radiale Rinne (3c) der Fluid-Zulaufleitung (3b) in die Wärmeerzeugungskammer (8) zufließt.
wobei der Neben-Fluidzulaufdurchgang (3d; 3f) so ausgebil det ist, daß er in Fluidverbindung mit der als Ausnehmung ausgebildeten radialen Rinne (3c) der Fluid-Zulaufleitung (3b) steht, so daß ein Teil des viskosen Fluids innerhalb der Wärmeerzeugungs-Regelkammer (CR) ständig über den Neben-Fluidzulaufdurchgang (3d; 3f) und die als Ausnehmung ausgebildete radiale Rinne (3c) der Fluid-Zulaufleitung (3b) in die Wärmeerzeugungskammer (8) zufließt.
6. Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ mit veränderlicher Wär
meerzeugungsleistung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da
durch gekennzeichnet, daß das Fluidzulauf-Steuerventil
oder -Regelventil (15) des Wärmegenerators vom Viskos
fluid-Typ ein in der Wärmeerzeugungs-Regelkammer (CR) an
geordnetes Bimetall-Klappenventil (15) aufweist, wobei das
Bimetall-Klappenventil (15) in Reaktion auf einen Tempera
turanstieg des viskosen Fluids in der Wärmeerzeugungs-Regelkammer
(CR) mindestens eines der einander gegenüber
liegenden Enden der Fluid-Zulaufleitung (3b), die sich in
die Wärmeerzeugungs-Regelkammer (CR) öffnet, verschließt.
7. Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ mit veränderlicher Wär
meerzeugungsleistung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich
net, daß das Bimetall-Klappenventil (15) sich in Reaktion
auf einen Temperaturabfall des viskosen Fluids in der Wär
meerzeugungs-Regelkammer (CR) in eine Öffnungsstellung
desselben bewegt, wobei es mindestens eines der einander
gegenüberliegenden Enden der Fluid-Zulaufleitung (3b), die
sich in die Wärmeerzeugungs-Regelkammer (CR) öffnet, öff
net.
8. Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ mit veränderlicher Wär
meerzeugungsleistung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Neben-Fluidzulaufdurchgang (3f) so
angeordnet ist, daß er einen Teil des Bimetall-Klappen
ventils (15) des Fluidzulauf-Steuerventils oder
-Regelventils durchstößt.
9. Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ mit veränderlicher Wär
meerzeugungsleistung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da
durch gekennzeichnet, daß das Fluidrücklauf-Steuerventil
oder -Regelventil (14) des Wärmegenerators vom Viskos
fluid-Typ ein in der Wärmeerzeugungs-Regelkammer (CR) an
geordnetes Bimetall-Klappenventil (14) umfaßt, wobei das
Bimetall-Klappenventil (14) normalerweise so eingestellt
ist, daß es mindestens eines der einander gegenüberliegen
den offenen Enden der Fluid-Rücklaufleitung (3a), die sich
in die Wärmeerzeugungs-Regelkammer (CR) öffnet, ver
schließt, und sich von dieser Schließstellung wegbewegt in
Reaktion auf einen Temperaturanstieg des viskosen Fluids.
10. Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ mit veränderlicher Wär
meerzeugungsleistung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da
durch gekennzeichnet, daß das Rotorelement (8), welches
während der Drehung desselben das viskose Fluid einer
Scherwirkung unterwirft, eine ebene Drehscheibe umfaßt,
welche in ihrer Mitte auf der Antriebswelle (12) ange bracht ist, wobei sie einander gegenüberliegende, kreis förmige, ebene Flächen aufweist, welche den inneren Wand flächen der Wärmeerzeugungskammer (8) zugewandt sind.
welche in ihrer Mitte auf der Antriebswelle (12) ange bracht ist, wobei sie einander gegenüberliegende, kreis förmige, ebene Flächen aufweist, welche den inneren Wand flächen der Wärmeerzeugungskammer (8) zugewandt sind.
11. Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ mit veränderlicher Wär
meerzeugungsleistung nach Anspruch 10, dadurch gekenn
zeichnet, daß das viskose Fluid sich verteilt über die
einander gegenüberliegenden, kreisförmigen, ebenen Flächen
der ebenen Drehscheibe des Rotorelementes (13) senkrecht
zu der Drehachse des Rotorelementes (13).
12. Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ mit veränderlicher Wär
meerzeugungsleistung nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß das Rotorelement (13) mit min
destens einem Durchgangsloch (13a) versehen ist, das in
einem Mittelbereich desselben ausgebildet ist, um eine
Fluidverbindung zwischen fluidenthaltenden Zwischenräumen
auf einander gegenüberliegenden Seiten des Rotorelementes
(13) in der Wärmeerzeugungskammer (8) herzustellen, wobei
das Durchgangsloch (13a) des Rotorelementes (13) es dem
viskosen Fluid ermöglicht, von dem fluidenthaltenden Zwi
schenraum an einer vorderen inneren Wandfläche der Wärme
erzeugungskammer leicht durch das Durchgangsloch (13a) in
die Wärmeerzeugungs-Regelkammer (CR) zurückzufließen, wenn
die Wärmeerzeugungsleistung des Wärmegenerators verringert
werden soll.
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