DE19752321C2 - Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ - Google Patents
Wärmegenerator vom Viskosfluid-TypInfo
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- DE19752321C2 DE19752321C2 DE19752321A DE19752321A DE19752321C2 DE 19752321 C2 DE19752321 C2 DE 19752321C2 DE 19752321 A DE19752321 A DE 19752321A DE 19752321 A DE19752321 A DE 19752321A DE 19752321 C2 DE19752321 C2 DE 19752321C2
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmegenerator vom
Viskosfluid-Typ, in welchem ein viskoses Fluid in einer Wärme
erzeugungskammer einer Scherwirkung unterworfen wird, um Wärme
zu erzeugen, die ihrerseits an ein Wärmetransfer- oder Wärme
tauschfluid übertragen wird, welches durch eine Würmeaufnahme
kammer zirkuliert, um von dem Wärmetransferfluid zu einem zu
beheizenden Bereich transportiert zu werden. Insbesondere be
trifft die vorliegende Erfindung einen Wärmegenerator vom Vis
kosfluid-Typ, der eine zusätzliche Kammer aufweist, die mit der
Wärmeerzeugungskammer in Verbindung steht, um ein viskoses
Fluid aufzunehmen, dessen Menge größer ist als das Fassungsver
mögen eines Fluid enthaltenden, in der Wärmeerzeugungskammer
definierten Spaltes. Die vorliegenden Erfindung kann beispiels
weise als zusätzliche Heizquelle ausgeführt werden, die in ein
Fahrzeug-Heizsystem integriert ist, um den Fahrgastraum eines
Fahrzeuges angenehm zu erwärmen.
Die japanische Veröffentlichung (Kokai) JP 3-98107 U der unge
prüften japanischen Gebrauchsmusteranmeldung mit dem Aktenzei
chen Nr. 2-7455 offenbart einen herkömmlichen Wärmegenerator
vom Viskosfluid-Typ, der in ein Fahrzeug-Heizsystem eingebaut
ist und der Mittel zur Einstellung der Wärmeerzeugungsleistung
des Wärmegenerators enthält. Der in der JP 3-98107 U offenbarte
Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ umfaßt ein Gehäuse mit vor
derem und hinterem Teil, die einander gegenseitig zugewandt
sind und die eine innere Wärmeerzeugungskammer und eine um die
Wärmeerzeugungskammer herum angeordnete Wärmeaufnahmekammer
festlegen. Die Wärmeerzeugungskammer ist
von der Wärmeaufnahmekammer durch eine Trennwand getrennt,
durch welche Wärme ausgetauscht wird zwischen einem viskosen
Fluid in der Wärmeerzeugungskammer und einem Wärmetauschfluid
in der Wärmeaufnahmekammer. Das Wärmetauschfluid wird von einem
externen Heizsystem in die Wärmeaufnahmekammer eingeleitet und
wird von der Wärmeaufnahmekammer an das Heizsystem abgegeben,
so daß es ständig durch den Wärmegenerator und das Heizsystem
zirkuliert.
Eine Antriebswelle ist durch Lager drehbar in dem vorderen und
dem hinteren Teil des Gehäuses gelagert, und ein Rotorelement
ist fest auf der Antriebswelle aufgebracht, um sich innerhalb
der Wärmeerzeugungskammer zusammen mit der Antriebswelle zu
drehen. Das Rotorelement umfaßt Außenflächen, die in Bezug auf
die inneren Wandflächen der Wärmeerzeugungskammer gegenüberlie
gend und diesen zugewandt angeordnet sind, um dazwischen enge
Spalte in der Gestalt von axialen Labyrinth-Kanälen zu definie
ren. Das viskose Fluid, im allgemeinen ein Polymermaterial, wie
beispielsweise Silikonöl, das eine hohe Viskosität aufweist,
wird in die Wärmeerzeugungskammer eingeleitet, um die engen
Spalte zwischen den Außenflächen des Rotorelementes und den in
neren Wandflächen der Wärmeerzeugungskammer zu füllen.
Der Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ gemäß der JP 3-98107 U
umfaßt auch einen Vorratsbehälter mit viskosem Fluid, dessen
Gehäuse fest am Boden des Generatorgehäuses angebracht ist. Ein
Diaphragma ist an der oberen inneren Wand des Vorratsbehälters
angebracht, um darin eine zusätzliche Kammer zu definieren, die
in Fluidverbindung mit der Wärmeerzeugungskammer steht, um das
freie Fließen des viskosen Fluids von einer Kammer in die ande
re zu ermöglichen. Die Wärmeerzeugungskammer steht mit der
Umgebungsluft über ein Loch in Verbindung, welches die obere
Wand des Generatorgehäuses durchdringt und dabei das freie
Fließen des viskosen Fluids ermöglicht. Das Diaphragma wird
wahlweise zwischen einer obersten und einer untersten Stellung
verschoben durch die Wechselwirkung zwischen einem Motoransaug-
Unterdruck und einer Federkraft, welche beide auf die Rückseite
des Diaphragmas einwirken, um das Fassungsvermögen der zusätz
lichen Kammer einzustellen.
Wenn die Antriebswelle des vorgenannten Wärmegenerators vom
Viskosfluid-Typ, der in das Fahrzeug-Heizsystem eingebaut ist,
vom Fahrzeugmotor angetrieben wird, dreht sich auch das Rotor
element innerhalb der Wärmeerzeugungskammer. Gleichzeitig, wenn
das Diaphragma sich in der obersten Stellung befindet, und so
das viskose Fluid vollständig die Wärmeerzeugungskammer füllt,
übt das sich drehende Rotorelement eine Schwerwirkung auf das
viskose Fluid aus, welches zwischen den inneren Wandflächen der
Wärmeerzeugungskammer und den Außenflächen des Rotorelementes
enthalten ist. Das viskose Fluid erzeugt dann Wärme aufgrund
der Scherwirkung, der es unterworfen wird. Die erzeugte Wärme
wird vom viskosen Fluid auf das Wärmetauschfluid übertragen,
welches durch die Wärmeaufnahmekammer zirkuliert, und das Wär
metauschfluid bringt die übertragene Wärme zum Heizkreislauf
des Fahrzeug-Heizsystems.
Im Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ gemäß der JP 3-98107 U
wird, wenn zu viel Wärme durch den Wärmegenerator erzeugt wird
und eine Verringerung oder ein Aussetzen der Wärmeerzeugung er
folgen sollte, das Diaphragma zu untersten Stellung hin bewegt
durch Einwirkung des Motoransaug-Unterdrucks auf die Rückseite
des Diaphragmas, wodurch das viskose Fluid von der Wärmeerzeu
gungskammer in die zusätzliche Kammer des Vorratsbehälters be
fördert wird. Folglich wird die Wärmeerzeugung aufgrund der
Scherwirkung, der das viskose Fluid unterworfen wird, verrin
gert oder eingestellt, und die Heizleistung des Fahrzeug-Heiz
systems wird verringert. Im Gegenzug wird, wenn die Wärmeer
zeugung des Wärmegenerators zu gering ist und gesteigert werden
sollte, das Diaphragma zur obersten Stellung hin bewegt durch
Einwirkung der Federkraft auf die Rückseite des Diaphragmas,
wodurch das viskose Fluid von der zusätzlichen Kammer des
Vorratsbehälters in die Wärmeerzeugungskammer befördert wird.
Folglich wird die Wärmeerzeugung aufgrund der Scherwirkung, der
das viskose Fluid unterworfen wird, erhöht, und die Heiz
leistung des Fahrzeug-Heizsystems wird gesteigert.
Bei dem oben genannten Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ wird
jedoch, wenn das viskose Fluid von der Wärmeerzeugungskammer in
die zusätzliche Kammer übertragen wird, frischt Umgebungsluft
durch das obere Loch des Gehäuses in die Wärmeerzeugungskammer
eingeleitet, um den Unterdruck in der Wärmeerzeugungskammer
auszugleichen, der aufgrund des Entfernens des viskosen Fluids
entsteht. Daher kommt das viskose Fluid jedesmal in Kontakt mit
der eingeleiteten frischen Luft, wenn das viskose Fluid in die
zusätzliche Kammer übertragen wird, d. h. jedesmal wenn die Wär
meerzeugung verringert werden soll. Dies ruft dahingehend Pro
bleme hervor, daß die Oxidation und die Degradation des visko
sen Fluids beschleunigt werden, und daß die Viskosität des vis
kosen Fluids beeinflußt oder verringert wird aufgrund der Auf
nahme von Wasser aus der Umgebungsluft.
Die oben genannten Probleme, die durch die in die Wärmeerzeu
gungskammer gelangende frische Luft hervorgerufen werden, kön
nen ausgeschlossen werden durch Ausbildung der Wärmeerzeugungs
kammer als fluiddichte Kammer. Wärmegeneratoren vom Viskos
fluid-Typ, die solch eine fluiddichte Wärmeerzeugungskammer
enthalten, sind aus dem Stand der Technik allgemein bekannt.
Ein Beispiel hierfür ist in der japanischen Patentanmeldung mit
dem Aktenzeichen Nr. 8-157134 beschrieben, die unter der JP 9-
123747 A veröffentlicht wurde und die die Priorität der in Japan
anhängigen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 7-217 035 in
Anspruch nimmt. Die fluiddichte Wärmeerzeugungskammer gestattet
der frischen Luft aus der Umgebung nicht, hinein zu gelangen,
und kann so verhindern, daß das darin enthaltene viskose Fluid
in Kontakt mit der frischen Luft kommt. Dadurch werden eine
Oxidation und/oder Degradation des viskosen Fluids verhindert,
und das
Aufnehmen von Wasser aus der Umgebungsluft durch das viskose
Fluid wird vermieden.
Bei diesem Typ von Wärmegenerator mit einer fluiddichten Wärme
erzeugungskammer neigt das viskose Fluid, wie beispielsweise
Silikonöl, dazu, wenn das Rotorelement sich in der Wärmeerzeu
gungskammer dreht, sich in dem radial inneren oder mittleren
Bereich der Wärmeerzeugungskammer anzusammeln, und zwar auf
grund des Weissenberg-Effekts als einem Normalspannungs-Effekt,
der durch die Drehung des Rotorelementes hervorgerufen wird,
das senkrecht zur Fluidoberfläche des viskosen Fluids angeord
net ist. Gleichzeitig wird das viskose Fluid in der Wärmeerzeu
gungskammer der Zentrifugalkraft unterworfen, die von dem mitt
leren Bereich radial nach außen wirkt.
Diesbezüglich wurde herausgefunden, daß, wenn das Rotorelement
sich mit einer Geschwindigkeit dreht, die niedriger als eine
bestimmte Drehgeschwindigkeit ist, der Weissenberg-Effekt sehr
viel stärker als die Zentrifugalkraft ist, und daher das vis
kose Fluid in der Wärmeerzeugungskammer im wesentlichen unter
dem Einfluß des Weissenberg-Effekts zirkuliert. Wenn die Ge
schwindigkeit des Rotorelementes von solch einer niedrigen
Geschwindigkeit aus erhöht wird, wird der Effekt der Zentri
fugalkraft gesteigert und der Weissenberg-Effekt verringert,
und so zirkuliert das viskose Fluid in der Wärmeerzeugungs
kammer unter dem Einfluß sowohl der Zentrifugalkraft als auch
des Weissenberg-Effekts. Dann, wenn die Geschwindigkeit des
Rotorelementes eine bestimmte hohe Drehgeschwindigkeit über
steigt, wird die Zentrifugalkraft viel stärker als der Weissen
berg-Effekt, und so zirkuliert das viskose Fluid in der Wärme
erzeugungskammer im wesentlichen unter dem Einfluß der Zentri
fugalkraft.
Jedoch hat der Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ mit der
fluiddichten Wärmeerzeugungskammer dahingehend ein Problem, daß
das viskose Fluid in sehr engen Spalten zwischen den inneren
Wandflächen der Wärmeerzeugungskammer und den Außenflächen des
Rotorelementes enthalten ist, um eine ausreichende Wärmeerzeu
gung sicherzustellen, und es so für das viskose Fluid schwierig
ist, sanft in den engen Spalten zu zirkulieren. Folglich steigt
die Temperatur des viskosen Fluids in der fluiddichten Wärme
erzeugungskammer, insbesondere in den radial äußeren Bereichen
der engen Spalte, wo das viskose Fluid einer höheren Umlauf
geschwindigkeit des Rotorelementes ausgesetzt ist, auf einen
bedeutenden Wert an, und das viskose Fluid wird degradiert,
wenn die Temperatur die Grenze der Wärmebeständigkeitseigen
schaften des viskosen Fluids übersteigt. Daher ist es bei die
sem Typ von Wärmegenerator schwierig, eine gute, stabile und
effiziente Wärmeerzeugung über eine lange Zeitdauer hinweg auf
recht zu erhalten.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,
einen Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ zur Verfügung zu stel
len, welcher die Probleme der Degradation des viskosen Fluids
im herkömmlichen Wärmegenerator mit einer Wärmeerzeugungskammer
vom offenen Typ ausschließt, und welcher das sanfte Zirkulieren
des viskosen Fluids ermöglicht oder erleichtert, das in den
engen Spalten enthalten ist, welche zur Sicherstellung einer
ausreichenden Wärmeerzeugung zwischen den inneren Wandflächen
der Wärmeerzeugungskammer und den Außenflächen des Rotorelemen
tes definiert sind, um dadurch die Degradation des viskosen
Fluids aufgrund eines extrem hohen Temperaturanstiegs in dem
selben zu verhindern.
Erfindungsgemäß wird ein Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ
vorgesehen, der folgendes umfaßt: eine Gehäuseanordnung mit ei
ner Wärmeerzeugungskammer, in der Wärme erzeugt wird, einer
Fluidspeicherkammer, die über eine Fluidleitungsanordnung mit
der Wärmeerzeugungskammer in Verbindung steht, und einer Wärme
aufnahmekammer, die getrennt von der Wärmeerzeugungskammer und
der Fluidspeicherkammer angeordnet ist, um einem Wärmetausch
fluid zu ermöglichen, durch die Wärmeaufnahmekammer zu zirku
lieren, um dabei Wärme von der Wärmeerzeugungskammer aufzuneh
men, wobei die Wärmeerzeugungskammer innere Wandflächen auf
weist, zu denen hin sich die Fluidleitungsanordnung öffnet, und
wobei die Wärmeerzeugungskammer zusammen mit der Fluidspei
cherkammer eine fluiddichte Kammer bildet; eine Antriebswelle,
welche in der Gehäuseanordnung um eine Drehachse der Antriebs
welle drehbar gelagert ist, wobei die Antriebswelle mit einer
externen Drehantriebsquelle in Wirkverbindung steht; ein Ro
torelement, welches von der Antriebswelle zu einer Drehbewegung
zusammen mit der Antriebswelle innerhalb der Wärmeerzeugungs
kammer antreibbar angeordnet ist, wobei das Rotorelement Außen
flächen aufweist, die den inneren Wandflächen der Wärmeerzeu
gungskammer über einen vorgegebenen, dazwischen definierten
Spalt gegenüberliegend zugewandt sind; und ein viskoses Fluid,
welches in dem Spalt enthalten ist, der zwischen den inneren
Wandflächen der Wärmeerzeugungskammer und den Außenflächen des
Rotorelementes definiert ist, zur Wärmeerzeugung durch die Dre
hung des Rotorelementes, und welches in der Fluidspeicherkammer
der Gehäuseanordnung gespeichert ist, wobei das viskose Fluid
zwischen der Wärmeerzeugungskammer und der Fluidspeicherkammer
durch die Fluidleitungsanordnung fließen kann; wobei die Fluid
leitungsanordnung eine Fluid-Rücklaufleitung für das Zurück
fließen des viskosen Fluids vom Spalt in der Wärmeerzeugungs
kammer in die Fluidspeicherkammer und eine Fluid-Zulaufleitung
für das Zufließen des viskosen Fluids von der Fluidspeicherkam
mer in den Spalt in der Wärmeerzeugungskammer aufweist; wobei
die Fluid-Rücklaufleitung und die Fluid-Zulaufleitung jeweils
als separate Leitungs- und/oder Kanalausgestaltung ausgebildet
sind; und wobei sich die Fluid-Rücklaufleitung an einem Ende zu
einem äußeren Randbereich der Wärmeerzeugungskammer hin öffnet,
um den äußeren Randbereich der Wärmeerzeugungskammer mit der
Fluidspeicherkammer zu verbinden, während sich die Fluid-Zu
laufleitung an einem Ende zu einem radial inneren Bereich
der Wärmeerzeugungskammer hin öffnet, um den radial inneren Be
reich der Wärmeerzeugungskammer mit der Fluidspeicherkammer zu
verbinden.
Bei diesem Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ ist es bevorzugt,
daß die Fluid-Rücklaufleitung sich zur Fluidspeicherkammer hin
an einer Stelle oberhalb des Fluidpegels des in der Fluidspei
cherkammer aufgenommenen viskosen Fluids öffnet, und daß die
Fluid-Zulaufleitung sich zur Fluidspeicherkammer hin an einer
Stelle unterhalb des Fluidpegels des in der Fluidspeicherkammer
aufgenommenen viskosen Fluids öffnet.
Es ist außerdem von Vorteil, wenn die Fluidleitungsanordnung
eine zweite Fluid-Rücklaufleitung umfaßt, die sich zu einem ra
dial inneren Bereich der Wärmeerzeugungskammer hin öffnet, wo
bei die zweite Fluid-Rücklaufleitung gesondert von der ersten
Fluid-Rücklaufleitung und der Fluid-Zulaufleitung ausgebildet
ist, um den radial inneren Bereich der Wärmeerzeugungskammer
mit der Fluidspeicherkammer zu verbinden.
Bei dieser Anordnung können die erste und die zweite Fluid-
Rücklaufleitung sich zur Fluidspeicherkammer hin an Stellen
oberhalb des Fluidpegels des in der Fluidspeicherkammer aufge
nommenen viskosen Fluids öffnen, und die Fluid-Zulaufleitung
kann sich zur Fluidspeicherkammer hin an einer Stelle unterhalb
des Fluidpegels des in der Fluidspeicherkammer aufgenommenen
viskosen Fluids öffnen.
Vorzugsweise definiert die Wärmeerzeugungskammer in einem äuße
ren Randbereich derselben einen ringförmigen Verbindungs-Spalt
bereich zwischen einer Umfangs-Wandfläche der Wärmeerzeugungs
kammer und einer Umfangsfläche des Rotorelementes, um die ent
gegengesetzt auf der Vorderseite und auf der Rückseite des
Rotorelementes angeordneten Spaltbereiche zu verbinden, wobei
die Fluid-Rücklaufleitung sich zum ringförmigen Verbindungs-
Spaltbereich hin öffnet und diesem gegenüberliegend angeordnet
ist.
Ein bevorzugter Wärmegenerator kann ferner eine Fluidführung
umfassen, die in der Wärmeerzeugungskammer vorgesehen ist, um
das in dem Spalt enthaltene viskose Fluid entlang der Fluidfüh
rung von dem radial inneren Bereich der Wärmeerzeugungskammer
zu dem äußeren Randbereich derselben infolge der Drehung des
Rotorelementes zu leiten.
Bei dieser Anordnung ist es bevorzugt, daß die Fluidführung
mindestens einen Kanal umfaßt, der in mindestens einer der in
neren Wandflächen der Wärmeerzeugungskammer ausgearbeitet ist,
um sich über im wesentlichen die gesamte Länge des Kanals hin
weg zur Wärmeerzeugungskammer hin zu öffnen, wobei der Kanal
sich von dem radial inneren Bereich der Wärmeerzeugungskammer
zum äußeren Randbereich derselben hin erstreckt.
Es ist ebenfalls bevorzugt, daß mindestens ein Kanal sich
linear entlang einer Mittellinie desselben erstreckt, die im
Winkel gegenüber einer radialen Linie der zugeordneten inneren
Wandfläche geneigt ist, so daß das radial innere Ende des
Kanals bezüglich der radialen Linie nach hinten in die Dreh
richtung des Rotorelementes verschoben ist.
Die Fluid-Rücklaufleitung kann sich an einem Ende zum Kanal hin
öffnen und in direkter Verbindung mit diesem stehen.
Ein bevorzugter Wärmegenerator kann ferner ein Teilungselement
zur Trennung der Wärmeerzeugungskammer von der Fluidspeicher
kammer umfassen, wobei die Fluid-Rücklaufleitung in dem Tei
lungselement ausgebildet ist.
Bei dieser Anordnung kann das Teilungselement mit einer Trenn
wand versehen sein, um eine Leitung für das Wärmetauschfluid in
der Wärmeaufnahmekammer festzulegen, wobei die Fluid-Rücklauf
leitung in der Trennwand ausgebildet ist.
Es ist auch bevorzugt, daß die Fluidspeicherkammer zum Aufneh
men von viskosem Fluid ausgebildet ist, dessen Menge größer ist
als das Fassungsvermögen des in der Wärmeerzeugungskammer defi
nierten Spaltes, und daß die Fluidspeicherkammer benachbart zur
Wärmeaufnahmekammer ausgebildet ist.
Die vorstehenden und weitere Gegenstände, Merkmale und Vorteile
der vorliegenden Erfindung werden durch die nachfolgende Be
schreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung
mit den beigefügten Zeichnungen offensichtlicher werden. Es
zeigen
Fig. 1 einen Längsschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels
eines Wärmegenerators vom Viskosfluid-Typ gemäß der
vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 einen Schnitt eines hinteren Plattenelementes des
Wärmegenerators entlang der Linie II-II in Fig. 1,
Fig. 3 eine Draufsicht auf die Vorderseite des hinteren
Plattenelementes des Wärmegenerators in Richtung der
Pfeile III in Fig. 1,
Fig. 4 eine Draufsicht auf die Rückseite eines vorderen
Plattenelementes des Wärmegenerators in Richtung der
Pfeile IV in Fig. 1,
Fig. 5A bis 5D schematische Darstellungen mehrerer Zirkula
tionsmoden eines viskosen Fluids in einer Wärme
erzeugungskammer des Wärmegenerators, und
Fig. 6 einen Längsschnitt eines zweiten Ausführungsbei
spiels eines Wärmegenerators vom Viskosfluid-Typ
gemäß der vorliegenden Erfindung, ähnlich wie Fig.
1, aber unter Auslassung des in Fig. 1 dargestellten
Kupplungsmechansismuses.
Nunmehr bezugnehmend auf die Zeichnungen, in denen gleiche oder
ähnliche Bestandteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen
sind, zeigen die Fig. 1 bis 4 ein erstes Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Wärmegenerators vom Viskosfluid-Typ,
der dazu geeignet ist, in ein Fahrzeug-Heizsystem integriert zu
werden.
Der Wärmegenerator des ersten Ausführungsbeispiels umfaßt ein
vorderes Gehäuse 1, ein vorderes Plattenelement 2, ein hinteres
Plattenelement 3 und ein hinteres Gehäuse 4, welche in der
nachfolgend beschriebenen Weise zusammengebaut sind, um eine
Gehäuseanordnung des Wärmegenerators zu bilden. Das vordere Ge
häuse 1 weist einen napfförmigen Bereich 1a, in welchem eine
napfförmige Vertiefung 1b definiert ist, und eine zentrale Nabe
1c auf, welche sich koaxial von dem mittleren Teil des napfför
migen Bereichs 1a nach vorne erstreckt, um darin eine zentrale
Durchgangsbohrung zu definieren. Das hintere Gehäuse 4 ist als
eine im wesentlichen ebene, ringförmige Platte ausgebildet. Das
vordere Gehäuse 1 wird am hinteren, offenen Ende seiner
napfförmigen Vertiefung 1b durch das hintere Gehäuse 4 unter
Einlage eines O-Ringes 6 verschlossen, der zwischen dem
napfförmigen Bereich 1a und dem hinteren Gehäuse 4 hermetisch
abdichtet. Das vordere Gehäuse 1 ist in axialer Richtung durch
eine Mehrzahl von Schrauben oder Gewindebolzen 7 mit dem hinte
ren Gehäuse 4 dicht zusammengefügt (in Fig. 1 sind nur zwei
Schrauben 7 dargestellt).
Das vordere und das hintere Plattenelement 2 bzw. 3 sind als
Teilungselemente der Erfindung aneinander gestapelt unter Ein
lage eines O-Ringes 5, der zwischen den äußeren Randbereichen
der einander gegenseitig zugewandten Oberflächen der Platten
elemente 2 und 3 hermetisch abdichtet. Die gegenseitig aneinan
der gestapelten Plattenelemente 2 und 3 sind in die napfförmige
Vertiefung 1b des vorderen Gehäuses 1 eingebracht und eingepaßt
und werden darin von den gegenseitig aneinander befestigten
vorderen und hinteren Gehäusen 1 und 4 fest abgestützt. Das
vordere und das hintere Plattenelement 2 und 3 können aus einem
beliebigen Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit beste
hen.
Das vordere Plattenelement 2 weist axial entgegengesetzte Vor
der- und Rückseiten auf und umfaßt einen radial äußeren ring
förmigen Teil 2a und einen zentralen zylindrischen Trägerteil
2b, der sich koaxial von dem Bereich des inneren Randes des
ringförmigen Teiles 2a nach vorne erstreckt. Der zylindrische
Trägerteil 2b ist innerhalb eines Absatzes eingepaßt, der zwi
schen dem napfförmigen Bereich 1a und der zentralen Nabe 1c des
vorderen Gehäuses 1 ausgebildet ist. Ein O-Ring 11a ist zum
hermetischen Abdichten zwischen dem Trägerteil 2b und dem vor
deren Gehäuse 1 angeordnet.
Das hintere Plattenelement 3 weist axial entgegengesetzte Vor
der- und Rückseiten auf und umfaßt einen radial äußeren ring
förmigen Teil 3a und einen mittleren ebenen Teil 3b. Das hin
tere Plattenelement 3 umfaßt auch einen zylindrischen Teil 3c,
der sich koaxial von der Rückseite nach hinten erstreckt und
der eine Grenze zwischen den Teilen 3a und 3b bildet. Anderer
seits umfaßt das hintere Gehäuse 4 ebenfalls einen zylindri
schen Trägerteil 4a, der sich koaxial von der inneren Wand
fläche desselben nach vorne ersteckt. Der zylindrische Teil 3c
des hinteren Plattenelementes 3 ist auf der Außenseite des
zylindrischen Trägerteils 4a des hinteren Gehäuses 4 passend
angebracht. Ein O-Ring 11b ist zum hermetischen Abdichten
zwischen dem zylindrischen Teil 3c und dem Trägerteil 4a ange
ordnet.
Die ebene Rückseite des vorderen Plattenelementes 2 ist mit ei
ner darin ausgebildeten ringförmigen Ausnehmung versehen. Eine
ebene ringförmige Grundfläche und eine zylindrische Mantel
fläche der in dem vorderen Plattenelement 2 ausgebildeten ring
förmigen Ausnehmung wirken mit der ebenen Vorderseite des hin
teren Plattenelementes 3 zusammen, um eine Wärmeerzeugungs
kammer 8 dazwischen zu definieren. Die Boden- und die Mantel
fläche der ringförmigen Ausnehmung des vorderen Plattenelemen
tes 2 bilden ebenso wie die Vorderseite des hinteren Platten
elementes 3 die inneren Wandflächen der Wärmeerzeugungskammer
8.
Die Vorderseite des ringförmigen Teiles 2a des vorderen Plat
tenelementes 2 ist auch mit einer Trennwand 2c versehen, die
von der Vorderseite axial nach vorne vorspringt und sich von
dem zylindrischen Trägerteil 2b radial nach außen erstreckt,
mit zwei C-förmigen Rippen 2d, die von der Vorderseite axial
nach vorne vorspringen und sich konzentrisch um den zylindri
schen Trägerteil 2b herum erstrecken, wobei die entgegengesetz
ten Enden jeder Rippe 2d von der Trennwand 2c getrennt sind,
und mit einer äußersten ringförmigen Rippe 2e, die von dem äu
ßeren Rand des ringförmigen Teiles 2a axial nach vorne vor
springt und sich konzentrisch um die C-förmigen Rippen 2d herum
erstreckt.
Die innere Wandfläche der napfförmigen Vertiefung 1b des vorde
ren Gehäuses 1 wirkt mit der Vorderseite des ringförmigen Tei
les 2a des vorderen Plattenelementes 2 unter Einbeziehung der
Flächen des Trägerteils 2b, der Trennwand 2c, der C-förmigen
Rippen 2d und der ringförmigen Rippe 2e zusammen, um eine C-
förmige vordere Wärmeaufnahmekammer 14 zu definieren, die in
unmittelbarer Nähe der Vorderseite der Wärmeerzeugungskammer 8
angeordnet ist. Die vorderen Ränder der Trennwand 2c und der
ringförmigen Rippe 2e stehen in Kontakt mit der inneren Wand
fläche des vorderen Gehäuses 1. Die vordere Wärmeaufnahmekammer
14 ist in einer fluiddichten Weise von der Wärmeerzeugungskam
mer 8 durch das dazwischen eingefügte vordere Plattenelement 2
getrennt.
Wie am besten in Fig. 2 zu sehen ist, ist die Rückseite des
ringförmigen Teiles 3a des hinteren Plattenelementes 3 mit ei
ner Trennwand 3d versehen, die von der Rückseite axial nach
hinten vorspringt und sich radial außerhalb des zylindrischen
Teiles 3c erstreckt, mit zwei C-förmigen Rippen 3e, die von der
Rückseite axial nach hinten vorspringen und sich konzentrisch
um den zylindrischen Teil 3c herum erstrecken, wobei die entge
gengesetzten Enden jeder Rippe 3e von der Trennwand 3d getrennt
sind, und mit einer äußersten ringförmigen Rippe 3f, die von
dem äußeren Rand des ringförmigen Teiles 3a axial nach hinten
vorspringt und sich konzentrisch um die C-förmigen Rippen 3e
herum erstreckt.
Die innere Wandfläche des hinteren Gehäuses 4 wirkt radial au
ßerhalb des zylindrischen Trägerteils 4a mit der Rückseite des
ringförmigen Teiles 3a des hinteren Plattenelementes 3 unter
Einbeziehung der Flächen des zylindrischen Teiles 3c, der
Trennwand 3d, der C-förmigen Rippen 3e und der ringförmigen
Rippe 3f zusammen, um eine C-förmige hintere Wärmeaufnahme
kammer 15 zu definieren, die in unmittelbarer Nähe der Rück
seite der Wärmeerzeugungskammer 8 angeordnet ist. Die hinteren
Rändern der Trennwand 3d und der ringförmigen Rippe 3f stehen
in Kontakt mit der inneren Wandfläche des hinteren Gehäuses 4.
Die hintere Wärmeaufnahmekammer 15 ist in einer fluiddichten
Weise von der Wärmeerzeugungskammer 8 durch das dazwischen ein
gefügte hintere Plattenelement 3 getrennt.
Eine Einlaß- und eine Auslaßöffnung (nicht dargestellt) sind im
äußeren Umfang des napfförmigen Bereiches 1a des vorderen Ge
häuses 1 an entsprechenden Stellen benachbart zu den voneinan
der abgewandten Seiten jeweils beider Trennwände 2c und 3d des
vorderen bzw. des hinteren Plattenelementes 2 bzw. 3 ausgebil
det. Das vordere Plattenelement 2 ist mit Öffnungen (nicht dar
gestellt) versehen, damit die Einlaß- und die Auslaßöffnung je
weils mit der Wärmeaufnahmekammer 14 in Verbindung stehen kön
nen. Auch das hintere Plattenelement 3 ist mit Öffnungen 3g und
3h versehen, damit die Einlaß- und die Auslaßöffnung jeweils
mit der Wärmeaufnahmekammer 15 in Verbindung stehen können.
Ein Wärmetauschfluid, das durch den Heizkreislauf (nicht darge
stellt) des Fahrzeug-Heizsystems zirkuliert, wird durch die
Einlaßöffnung und die Öffnungen (von denen nur die Öffnung 3g
dargestellt ist) in die Wärmeaufnahmekammern 14 und 15 einge
leitet und von den Wärmeaufnahmekammer 14 und 15 über die Öff
nungen (von denen nur die Öffnung 3h dargestellt ist) und die
Auslaßöffnung in den Heizkreislauf abgegeben. Das heißt, das
durch die Einlaßöffnung in die hintere Wärmeaufnahmekammer 15
eingefüllte Wärmetauschfluid fließt in einer Richtung entgegen
dem Uhrzeigersinn in Fig. 2 durch im wesentlichen kreisförmig
gebogene Kanäle, die durch die ringförmigen Rippen 3e in der
Wärmeaufnahmekammer 15 definiert werden, und wird schließlich
von der Wärmeaufnahmekammer 15 durch die Auslaßöffnung abgege
ben.
Die innere Wandfläche des hinteren Gehäuses 4 wirkt radial in
nerhalb des zylindrischen Trägerteils 4a mit der Rückseite des
mittleren Teiles 3b des hinteren Plattenelementes 3 zusammen,
um eine zylindrische Fluidspeicherkammer 16 zu definieren, die
in unmittelbarer Nähe der Rückseite der Wärmeerzeugungskammer 8
angeordnet ist. Die Fluidspeicherkammer 16 ist in einer fluid
dichten Weise von der hinteren Wärmeaufnahmekammer 15 getrennt.
Andererseits steht die Fluidspeicherkammer 16 mit der Wärmeer
zeugungskammer 8 über zwei im hinteren Plattenelement 3 ausge
bildeten Leitungen in Verbindung, wie später beschrieben. Eine
vorgegebene Menge eines viskosen Fluids, wie beispielsweise
Silikonöl, ist sowohl in die Wärmeerzeugungskammer 8 als auch
in die Fluidspeicherkammer 16 eingebracht.
Eine Antriebswelle 12, die typischerweise in einer im wesentli
chen horizontalen Lage angeordnet ist, wird von einem Lager 9,
welches innerhalb des zylindrischen Trägerteils 2b des vorderen
Plattenelementes 2 angebracht ist, und von einem Lager 10, wel
ches innerhalb der zentralen Nabe 1c des vorderen Gehäuses 1
angebracht ist, gelagert, um drehbar um eine im wesentlichen
horizontale Drehachse zu sein. Der hintere Endabschnitt der An
triebswelle 12 ist im Innenraum des zylindrischen Trägerteils
2b angeordnet, der direkt mit der Wärmeerzeugungskammer 8 in
Verbindung steht. Das Lager 9 umfaßt eine Abdichtvorrichtung,
wodurch die Wärmeerzeugungskammer 8 ebenso wie der Innenraum
des zylindrischen Trägerteils 2b in einer fluiddichten Weise
gegenüber dem Äußeren des Wärmegenerators abgedichtet sind.
Ein Rotorelement 13 in Form einer ebenen, kreisförmigen Scheibe
ist am hinteren Endabschnitt der Antriebswelle 12 angebracht
und fest eingepaßt. Das Rotorelement 13 ist innerhalb der Wär
meerzeugungskammer 8 in einer Weise angeordnet, daß es durch
die Antriebswelle 12 drehbar um eine im wesentlichen horizon
tale Drehachse desselben ist. Das Rotorelement 13 weist axial
einander gegenüberliegende, ebene, kreisförmige Flächen sowie
eine Umfangsfläche auf, welche die Außenflächen des Rotorele
mentes 13 bilden. Die Außenflächen des Rotorelementes 13 kommen
zu keiner Zeit in Kontakt mit den inneren Wandflächen der Wär
meerzeugungskammer 8, und definieren somit zwischen sich einen
relativ engen Spalt, um, wie später beschrieben, ein viskoses
Fluid zu enthalten.
Insbesondere umfaßt der enge Spalt einen ringförmigen Verbin
dungs-Spaltbereich 8a, der zwischen der inneren Umfangs-Wand
fläche der Wärmeerzeugungskammer 8 und der Umfangsfläche des
Rotorelementes 13 definiert ist, einen vorderen Spaltbereich,
der zwischen der vorderen inneren Wandfläche der Wärmeerzeu
gungskammer 8 und der Vorderseite des Rotorelementes 13 defi
niert ist, und einen hinteren Spaltbereich, der zwischen der
hinteren inneren Wandfläche der Wärmeerzeugungskammer 8 und der
Rückseite des Rotorelementes 13 definiert ist. Der vordere und
der hintere Spaltbereich werden zusammengefaßt und stehen mit
einander in Verbindung über den ringförmigen Verbindungs-Spalt
bereich 8a. In diesem Ausführungsbeispiel weist der ringförmi
gen Verbindungs-Spaltbereich 8a eine größere Spaltbreite auf
als vordere und der hintere Spaltbereich, um den Austausch des
in dem vorderen und dem hinteren Spaltbereich enthaltenen vis
kosen Fluids darüber zu erleichtern.
Das hintere Plattenelement 3 ist ferner mit einer Fluid-Rück
laufleitung 3i versehen, damit viskoses Fluid, das in dem in
der Wärmeerzeugungskammer 8 definierten engen Spalt enthalten
ist, in die Fluidspeicherkammer 16 zurückfließen kann, und mit
einer Fluid-Zulaufleitung 3j, damit viskoses Fluid, das in der
Fluidspeicherkammer 16 gespeichert ist, in die Wärmeerzeugungs
kammer 8 fließen kann. Die Fluid-Rücklaufleitung 3i und die
Fluid-Zulaufleitung 3j sind getrennt von einander in dem hinte
ren Plattenelement 3 ausgebildet.
Die Fluid-Rücklaufleitung 3i ist als gebogener Kanal oder Lei
tung ausgestaltet und durchdringt das hintere Plattenelement 3
im Bereich der Trennwand 3d desselben, um sich in der Trennwand
3d zwischen der Vorderseite des hinteren Plattenelementes 3 und
der radial inneren, oberen Seite des zylindrischen Teiles 3c
desselben zu erstrecken. Die Fluid-Rücklaufleitung 3i öffnet
sich an einem Ende zum oberen Teil des ringförmigen Verbin
dungs-Spaltbereichs 8a hin, welcher in der Wärmeerzeugungs
kammer 8 definiert ist, und am anderen Ende zum oberen Teil der
Fluidspeicherkammer 16 hin.
Die Fluid-Rücklaufleitung 3i steht mit einem offenen Ende von
ihr direkt in Verbindung mit einem Kanal 3k als Fluidführung,
der auf der Vorderseite des vorderen Plattenelementes 3 ausge
bildet ist. Der Kanal 3k ist zum oberen Teil des in der Wärme
erzeugungskammer 8 definierten hinteren Spaltbereichs hin über
im wesentlichen die gesamte Kanallänge hinweg offen und er
streckt sich linear in einer geneigten radialen Richtung an ei
ner Stelle oberhalb einer Drehachse O (siehe Fig. 3) des Rotor
elementes 13, welche mit der Drehachse der Antriebswelle 12 zu
sammenfällt. Das heißt, wie in Fig. 3 dargestellt, daß der Ka
nal 3k eine Mittellinie aufweist, die um einen Winkel gegenüber
einer radialen Linie des hinteren Plattenelementes 3 geneigt
ist, so daß das untere oder radial innere Ende des Kanals 3k,
welches sich zum mittleren Teil des hinteren Spaltbereichs hin
öffnet und diesem gegenüberliegt, gegenüber einer radialen Li
nie nach hinten bezüglich der Drehrichtung des Rotorelementes
13 (die durch einen Pfeil angedeutet ist) verschoben ist. Das
obere oder radial äußere Ende des Kanales 3k reicht bis zur in
neren Umfangs-Wandfläche der Wärmeerzeugungskammer 8, d. h.,
öffnet sich zum oberen Teil des ringförmigen Verbindungs-Spalt
bereichs 8a hin und liegt diesem gegenüber. Die Fluid-Rücklauf
leitung 3i öffnet sich an dem oberen, in der Drehrichtung des
Rotorelementes 13 vorderen Rand des Kanales 3k.
Die Fluid-Zulaufleitung 3j ist als gerader Kanal oder Leitung
ausgestaltet und durchdringt den mittleren Teil 3b des hinteren
Plattenelementes 3, wobei sie sich zwischen der Vorderseite und
der Rückseite des hinteren Plattenelementes 3 erstreckt. Der
Durchmesser der Fluid-Zulaufleitung 3j ist größer als derjenige
der Fluid-Rücklaufleitung 3i. Die Fluid-Zulaufleitung 3j öffnet
sich an einem Ende zum unteren Teil des hinteren Spaltbereichs
hin, welcher in der Wärmeerzeugungskammer 8 definiert ist, und
am anderen Ende zum unteren Teil der Fluidspeicherkammer 16
hin.
Das vordere Plattenelement 2 ist mit einem Kanal 2f versehen,
der auf der Grundfläche der ringförmigen Ausnehmung ausgebildet
ist, d. h. in der vorderen inneren Wandfläche der Wärmeerzeu
gungskammer 8. Der Kanal 2f ist zum oberen Teil des in der Wär
meerzeugungskammer 8 definierten vorderen Spaltbereichs hin
über im wesentlichen die gesamte Kanallänge hinweg offen und
erstreckt sich linear in einer geneigten radialen Richtung an
einer Stelle oberhalb einer Drehachse O (siehe Fig. 4) des
Rotorelementes 13. Das heißt, wie in Fig. 4 dargestellt, daß
der Kanal 2f eine Mittellinie aufweist, die um einen Winkel ge
genüber einer radialen Linie des vorderen Plattenelementes 2
geneigt ist, so daß das untere oder radial innere Ende des
Kanals 2f, welches sich zum mittleren Teil des vorderen Spalt
bereichs hin öffnet und diesem gegenüberliegt, gegenüber einer
radialen Linie nach hinten bezüglich der Drehrichtung des
Rotorelementes 13 (die durch einen Pfeil angedeutet ist) ver
schoben ist. Das obere oder radial äußere Ende des Kanales 2f
reicht bis zur inneren Umfangs-Wandfläche der Wärmeerzeugungs
kammer 8, d. h., öffnet sich zum oberen Teil des ringförmigen
Verbindungs-Spaltbereichs 8a hin und liegt diesem gegenüber.
Die Wärmeerzeugungskammer 8 und die mit der Wärmeerzeugungskam
mer 8 in Verbindung stehende Fluidspeicherkammer 16 bilden eine
fluiddichte Kammer, um ein viskoses Fluid aufzunehmen. Insbe
sondere sind der Spalt, der zwischen den inneren Wandflächen
der Wärmeerzeugungskammer 8 und den Außenflächen des Rotorele
mentes 13 definiert ist, ebenso wie die Fluidspeicherkammer 16
ständig mit dem viskosen Fluid, wie beispielsweise Silikonöl,
und einem gasförmigen Stoff gefüllt. Die Menge an viskosem
Fluid, das in der Wärmeerzeugungskammer 8 und in der Fluidspei
cherkammer 16 aufgenommen wird, ist vorzugsweise so gewählt,
daß, wenn die Antriebswelle 12 in einem im wesentlichen hori
zontalen Zustand angeordnet ist und das Rotorelement 13 sich
nicht dreht, der Fluidpegel des viskosen Fluids in der
Fluidspeicherkammer 16 zumindest oberhalb der Fluid-Zulauflei
tung 3j gehalten wird.
Im Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ des ersten Ausführungs
beipiels ist das Fassungsvermögen der Fluidspeicherkammer 16
größer ausgelegt als das Fassungsvermögen des in der Wärmeer
zeugungskammer 8 definierten, Fluid enthaltenden Spaltes. Daher
ist es möglich, die Menge an viskosem Fluid, das der fluiddich
ten Kammer zugeführt wird, in einem relativ breiten Bereich zu
wählen, d. h. in solch einer Weise, daß sie größer ist als das
Fassungsvermögen des Spaltes aber kleiner als das gesamte Fas
sungsvermögen des Spaltes zuzüglich der Fluidspeicherkammer 16,
was eine strenge Regelung oder eine genaue Bestimmung der Menge
an viskosem Fluid, das im Spalt enthalten sein soll, entbehr
lich macht.
Es sei angemerkt, daß im Wärmegenerator des ersten Ausführungs
beispiels der restliche Raum, der innerhalb des Trägerteils 2b
des vorderen Plattenelementes 2 definiert ist und benachbart
zur Wärmeerzeugungskammer 8 sowie vor dieser liegt, eine ge
wisse Menge an viskosem Fluid aufnehmen kann, aber er trägt
nicht zur Wärmeerzeugung durch das viskose Fluid bei und ist
deshalb in der vorstehenden und der nachfolgenden Beschreibung
zur Vereinfachung der Beschreibung nicht weiter beachtet.
Erneut bezugnehmend auf Fig. 1 ist die Antriebswelle 12 durch
eine elektromagnetische Kupplungsvorrichtung 20, die benachbart
zur zentralen Nabe 1c des vorderen Gehäuses 1 angeordnet ist,
an einen Fahrzeugmotor (nicht dargestellt) als Drehantriebs
quelle angeschlossen. Die elektromagnetische Kupplungsvorrich
tung 20 umfaßt eine Riemenscheibe 22, die für eine Drehung über
ein Lager 21 auf der zentralen Nabe 1c gelagert ist, einen zy
lindrischen Kern mit einer Spule 23, der auf dem vorderen Ge
häuse 1 so abgestützt ist, daß er in einer ringförmigen Ausneh
mung angeordnet ist, die in der Rückseite der Riemenscheibe 22
ausgebildet ist, eine Nabenplatte 26, die durch eine Schraube
24 und eine Nut-Feder-Verbindung 25 an dem vorderen Ende der
Antriebswelle 12 für eine Drehung zusammen mit der Antriebs
welle 12 befestigt ist, und einen Anker 29, der axial ver
schiebbar auf der Nabenplatte 26 über einen ringförmigen Gummi
27 und eine Flanschplatte 28 für eine Drehung zusammen mit der
Nabenplatte 26 gelagert ist. Die wirksame Fläche des Ankers 29
liegt der Vorderseite der Riemenscheibe 22 gegenüber, welche
die das Gegenstück bildende wirksame Fläche der Kupplungsvor
richtung 20 bildet. Die Riemenscheibe 22 steht über einen Rie
men (nicht dargestellt) in Wirkverbindung mit dem Fahrzeugmotor
(nicht dargestellt). Die Spule 23 übt durch die Vorderseite der
Riemenscheibe 22 hindurch eine elektromagnetische Kraft auf den
Anker 29 aus, um ihn an die Riemenscheibe 22 heranzuziehen.
Der derart aufgebaute Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ ist in
den Heizkreislauf eines Fahrzeug-Heizsystems eingebaut. Wenn
der Motor in Betrieb ist, wird das abgegebene Drehmoment des
Motors über den Riemen auf die Riemenscheibe 22 übertragen.
Wenn die Spule 23 der elektromagnetischen Kupplungsvorrichtung
20 während der Zeit erregt wird, in der die Riemenscheibe 22
für die Drehung angetrieben wird, wird der Anker 29 durch die
elektromagnetische Kraft angezogen und liegt an der Vorderseite
der Riemenscheibe 22 entgegen der vorwärts drückenden Kraft,
die von dem ringförmigen Gummi 27 ausgeübt wird, an. Dabei wird
die Drehung oder das Drehmoment der Riemenscheibe 22 durch den
Anker 29 und die Nabenplatte 26 auf die Antriebswelle 12 über
tragen.
Wenn die Antriebswelle 12 durch den Fahrzeugmotor angetrieben
wird, wird das Rotorelement 13 innerhalb der Wärmeerzeugungs
kammer 8 gedreht. Dadurch wird das viskose Fluid, wie bei
spielsweise Silikonöl, im großen und ganzen im gesamten Bereich
der Spaltes ausgebreitet, der zwischen den inneren Wandflächen
der Wärmeerzeugungskammer 8 und den Außenflächen des Rotorele
mentes 13 definiert ist, und einer Scherwirkung durch das sich
drehende Rotorelement 13 unterworfen. Folglich erzeugt das vis
kose Fluid Wärme, welche auf das Wärmetauschfluid, typischer
weise Wasser, übertragen wird, das durch die vordere und die
hintere Wärmeaufnahmekammer 14 und 15 fließt. Dann wird die
Wärme durch das Wärmetauschfluid zum Heizkreislauf des Heiz
systems gebracht, um einen bestimmten Bereich des Fahrzeuges zu
erwärmen, z. B. den Fahrgastraum.
Wenn der in der Wärmeerzeugungskammer 8 definierte Spalt rela
tiv breit ist, wie schematisch in den Fig. 5A bis 5D darge
stellt, ist, wenn das Rotorelement 13 sich mit einer Geschwin
digkeit unterhalb einer bestimmten Drehgeschwindigkeit dreht,
der Weissenberg-Effekt W sehr viel stärker als die Zentrifugal
kraft C, und so neigt das viskose Fluid, wie beispielsweise
Silikonöl, dazu, sich im radial inneren Bereich der Wärmeerzeu
gungskammer 8 anzusammeln, d. h., in dem im wesentlichen zentra
len Bereich des ebenen, scheibenförmigen Rotorelementes 13. Da
bei zirkuliert das viskose Fluid im Spalt im wesentlichen unter
dem Einfluß des Weissenberg-Effekts W (Fig. 5A). Wenn die Ge
schwindigkeit des Rotorelementes 13 von solch einer niedrigen
Geschwindigkeit aus ansteigt, erhöht sich der Effekt der Zen
trifugalkraft C graduell, und der Weissenberg-Effekt W verrin
gert sich graduell, so daß das viskose Fluid im Spalt sowohl
unter Einfluß der Zentrifugalkraft C als auch des Weissenberg-
Effekts W zirkuliert (Fig. 5B und 5C). Wenn dann die Geschwin
digkeit des Rotorelementes 13 eine bestimmte hohe Drehgeschwin
digkeit übersteigt, wird die Zentrifugalkraft C sehr viel stär
ker als der Weissenberg-Effekt, und so zirkuliert das viskose
Fluid im Spalt im wesentlichen unter dem Einfluß der Zentri
fugalkraft C (Fig. 5D).
In der Praxis weist der Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ der
vorliegenden Erfindung einen relativ engen, Fluid enthaltenden,
in der Wärmeerzeugungskammer 8 definierten Spalt auf, um eine
ausreichende Wärmeerzeugung sicherzustellen, und so kann das
viskose Fluid nur unter Schwierigkeiten sanft in dem engen
Spalt zirkulieren, was eine Degradation des viskosen Fluids
hervorrufen kann. Daher verwendet die vorliegende Erfindung
Mittel zur Beschleunigung der Zirkulation des in dem engen
Spalt enthaltenen viskosen Fluids, wobei diese Mittel im ersten
Ausführungsbeispiel die Fluidspeicherkammer 16, die Fluid-Rück
laufleitung 3i, die Fluid-Zulaufleitung 3j und die Kanäle 2f
und 3k umfassen.
Im Wärmegenerator des ersten Ausführungsbeipiels ist, wenn das
Rotorelement 13 sich in der Wärmeerzeugungskammer 8 dreht, der
Fluiddruck im radial äußeren Bereich der Wärmeerzeugungskammer
8 höher als derjenige im radial inneren Bereich derselben auf
grund des Unterschiedes der Umfangsgeschwindigkeiten zwischen
dem äußeren Randbereich und dem mittleren Bereich des Rotorele
mentes 13. Daher kann das viskose Fluid im radial äußeren Be
reich leicht durch die Fluid-Rücklaufleitung 3i, die zum radial
äußeren, einen höheren Druck aufweisenden, oberen Bereich der
Wärmeerzeugungskammer 8 hin geöffnet ist, in die Fluidspeicher
kammer 16 zurückfließen. Gleichzeitig kann das in der
Fluidspeicherkammer 16 gespeicherte viskose Fluid leicht durch
die Fluid-Zulaufleitung 3j, die zum radial inneren, einen nie
deren Druck aufweisenden Bereich der Wärmeerzeugungskammer 8
hin geöffnet ist, in die Wärmeerzeugungskammer 8 zufließen.
Auf diese Weise ermöglicht der Wärmegenerator des ersten Aus
führungsbeispiels es dem viskosen Fluid, welches in dem in der
Wärmeerzeugungskammer 8 definierten engen Spalt enthalten ist,
sanft von dem radial äußeren, oberen Bereich des Spaltes durch
die Fluidspeicherkammer 16 zu dem radial inneren Bereich des
Spaltes zu zirkulieren. Das heißt, daß dieser Wärmegenerator
ein automatisches Ersetzen des viskosen Fluids, welches einer
Scherwirkung in der Wärmeerzeugungskammer 8 unterworfen wird,
durch das viskose Fluid, das in der Fluidspeicherkammer 16 ge
speichert ist, in einer kontinuierlichen Weise während der
Drehung des Rotorelementes 13 bewirken kann. Folglich ist es
möglich zu verhindern, daß die Temperatur des viskosen Fluids,
insbesondere im radial äußeren Bereich des Spaltes, bis zu ei
nem bedeutenden Wert ansteigt, und zu verhindern, daß das vis
kose Fluid aufgrund eines übermäßigen Temperaturanstiegs des
selben degradiert wird. Daher kann der Wärmegenerator des er
sten Ausführungsbeispiels eine gute, stabile Effizienz der Wär
meerzeugung für eine lange Dauer aufrechterhalten.
Im ersten Ausführungsbeispiel ist auch der ringförmige Verbin
dungs-Spaltbereich 8a mit einer relativ großen Spaltbreite im
äußersten Randbereich der Wärmeerzeugungskammer 8 definiert, um
die darin definierten vorderen und hinteren Spaltbereiche in
Fluidverbindung miteinander zu bringen. Daher wird, insbeson
dere wenn das Rotorelement 13 sich mit einer relativ hohen Ge
schwindigkeit dreht, das in dem vordere und dem hinteren Spalt
bereich in der Wärmeerzeugungskammer 8 enthaltene viskose Fluid
leicht in dem ringförmigen Verbindungs-Spaltbereich 8a angesam
melt. Folglich steigt der Druck im Verbindungs-Spaltbereich 8a
an, und so fließt das viskose Fluid leicht durch die Fluid-
Rücklaufleitung 3i zur Fluidspeicherkammer 16 zurück. Da der
ringförmige Verbindungs-Spaltbereich 8a am äußersten Randbe
reich der Wärmeerzeugungskammer 8 vorgesehen ist, kann der
Druck im Verbindungs-Spaltbereich 8a leicht erhöht werden. Das
viskose Fluid im Verbindungs-Spaltbereich 8a wird einer relativ
kleinen Fluid-Reibung unterworfen, und dadurch wird das Zurück
fließen des viskosen Fluids aus dem Verbindungs-Spaltbereich 8a
beschleunigt. Der Verbindungs-Spaltbereich 8a ermöglicht auch
sowohl dem im vorderen also auch dem im hinteren Spaltbereich
enthaltenen viskosen Fluid, in die Fluidspeicherkammer 16
zurückzufließen, die zumindest auf der Vorderseite oder auf der
Rückseite der Wärmeerzeugungskammer 8 vorgesehen ist.
Insbesondere im ersten Ausführungsbeispiel wird, wenn das
Rotorelement 13 sich mit einer beliebigen Geschwindigkeit
dreht, das im radial inneren Bereich der Wärmeerzeugungskammer
8 angesammelte viskose Fluid so geführt, daß es durch die
Kanäle 2f und 3k, die in der vorderen bzw. in der hinteren in
neren Wandfläche der Wärmeerzeugungskammer 8 vorgesehen sind,
zum radial äußeren, oberen Bereich der Wärmeerzeugungskammer 8
strömt. Genauer gesagt, wird das im vorderen und im hinteren
Spaltbereich in der Wärmeerzeugungskammer 8 enthaltene viskose
Fluid leicht im oberen Bereich des ringförmigen Verbindungs-
Spaltbereichs 8a angesammelt, unabhängig von der Drehgeschwin
digkeit des Rotorelementes 13. Folglich erhöht sich der Druck
im ringförmigen Verbindungs-Spaltbereich 8a, und so fließt das
angesammelte viskose Fluid leicht durch die Fluid-Rücklauflei
tung 3i, welche sich direkt am oberen vorderen Rand des Kanales
3k öffnet, zu der Fluidspeicherkammer 16 zurück. Ferner kann,
da die Fluid-Rücklaufleitung 3i in der Trennwand 3d des hinte
ren Plattenelementes 3 ausgebildet ist, das die hintere Wärme
aufnahmekammer 15 definiert, die Wärme des durch die Fluid-
Rücklaufleitung 3i strömenden viskosen Fluids auch über die
Trennwand 3d auf das Wärmetauschfluid in der hinteren Wärmeauf
nahmekammer 15 übertragen werden.
Wie zuvor beschrieben, kann die Fluidspeicherkammer 16 eine
Menge an viskosem Fluid speichern, dessen Volumen größer ist
als das Fassungsvermögen des Fluid enthaltenden Spaltes, der in
der Wärmeerzeugungskammer 8 definiert ist. Das im Spalt enthal
tene viskose Fluid kann ständig ersetzt und aufgefrischt werden
durch das in der Fluidspeicherkammer 16 gespeicherte viskose
Fluid, so daß dasselbe viskose Fluid nicht immer einer Scher
wirkung innerhalb der Wärmeerzeugungskammer 8 unterworfen wird.
Folglich kann die thermische Degradation des viskosen Fluids
aufgrund fortlaufender Wärmeerzeugung unterdrückt werden.
Da das viskose Fluid, welches der Scherwirkung in der Wärme
erzeugungskammer 8 unterworfen wird, bestimmt und leicht durch
das viskose Fluid, welches in der Fluidspeicherkammer 16 ge
speichert ist, in einer kontinuierlichen Weise während der Dre
hung des Rotorelementes 13 ersetzt werden kann, kann auch eine
geeignete Menge an frischem viskosen Fluid in den Spalt in der
Wärmeerzeugungskammer 8 eingefüllt werden, um so eine ausrei
chende Menge an in der Wärmeerzeugungskammer zu erzeugender
Wärme zu ermöglichen. Ferner ermöglicht die Fluidspeicherkammer
16 mit einem relativ großen Fassungsvermögen die thermische
Ausdehnung des viskosen Fluids und des gasförmigen Stoffes,
welche in der durch die Wärmeerzeugungskammer 8 und die
Fluidspeicherkammer 16 gebildeten fluiddichten Kammer einge
schlossen sind, so daß eine ausreichende Abdichtungsfähigkeit
der Abdichtvorrichtung des Lagers 9 sichergestellt und auf
rechterhalten wird.
Ferner dient im Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ des ersten
Ausführungsbeispiels die fluiddichte Kammer, die durch die Wär
meerzeugungskammer 8 und die Fluidspeicherkammer 16 gebildet
wird, dazu, das viskose Fluid, wie beispielsweise Silikonöl,
das in beide Kammern 8 und 16 eingebracht ist, daran zu hin
dern, in Kontakt mit der frischen Umgebungsluft zu kommen, und
unterbindet so die Aufnahme von in der Umgebungsluft enthalte
nem Wasser durch das viskose Fluid. Folglich ist es möglich,
die Probleme der Degradation des viskosen Fluids aufgrund des
Kontaktes mit frischer Umgebungsluft zu lösen, die im allgemei
nen in den herkömmlichen Wärmegeneratoren mit einer Wärmeerzeu
gungskammer vom offenen Typ aufgetreten sind.
Fig. 6 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungs
gemäßen Wärmegenerators vom Viskosfluid-Typ mit einer elektro
magnetischen Kupplungsvorrichtung, die lediglich zur Vereinfa
chung der Zeichnung in Fig. 6 nicht dargestellt ist. Der Wärme
generator des zweiten Ausführungsbeispiels weist einen gleich
artigen Aufbau wie derjenige des ersten Ausführungsbeispiels
auf, mit Ausnahme der Ausbildung der Fluidleitungsanordnung zur
Verbindung der Wärmeerzeugungskammer mit der Fluidspeicherkam
mer. Die übrigen Strukturen sind im wesentlichen identisch zum
ersten Ausführungsbeispiel und sind daher mit den gleichen Be
zugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel gekennzeichnet
und nicht erneut im Detail beschrieben.
Der Wärmegenerator des zweiten Ausführungsbeispiels umfaßt ein
hinteres Plattenelement 3, das mit einer ersten Fluid-Rücklauf
leitung 3i und mit einer zweiten Fluid-Rücklaufleitung 3m ver
sehen ist, welche beide für ein Zurückfließen eines in dem in
einer Wärmeerzeugungskammer 8 definierten engen Spalt enthalte
nen, viskosen Fluids in eine Fluidspeicherkammer 16 vorgesehen
sind, und das mit einer Fluid-Zulaufleitung 3j versehen ist, um
ein in der Fluidspeicherkammer 16 gespeichertes viskoses Fluid
in die Wärmeerzeugungskammer 8 zufließen zu lassen. Die erste
Fluid-Rücklaufleitung 3i, die zweite Fluid-Rücklaufleitung 3m
und die Fluid-Zulaufleitung 3j sind getrennt voneinander im
hinteren Plattenelement 3 ausgebildet.
Die erste Fluid-Rücklaufleitung 3i ist, ähnlich wie die Fluid-
Rücklaufleitung 3i des ersten Ausführungsbeispiels, als geboge
ner Kanal ausgestaltet und durchdringt das hintere Plattenele
ment 3 im Bereich der Trennwand 3d desselben, wobei sie sich in
der Trennwand 3d zwischen der Vorderseite des hinteren Platten
elementes 3 und der radial inneren, oberen Seite des zylindri
schen Teiles 3c desselben erstreckt. Die erste Fluid-Rücklauf
leitung 3i öffnet sich an einem Ende zum oberen Teil eines
ringförmigen Verbindungs-Spaltbereichs 8a hin, welcher in der
Wärmeerzeugungskammer 8 definiert ist, und am anderen Ende zum
oberen Teil der Fluidspeicherkammer 16 hin.
Die zweite Fluid-Rücklaufleitung 3m ist als gerader Kanal aus
gestaltet und durchdringt den mittleren Teil 3b des hinteren
Plattenelementes 3, wobei sie sich zwischen der Vorderseite und
der Rückseite des hinteren Plattenelementes 3 erstreckt. Die
zweite Fluid-Rücklaufleitung 3m öffnet sich an einem Ende zum
radial inneren, oberen Bereich der Wärmeerzeugungskammer 8 und
am anderen Ende zum unteren Teil der Fluidspeicherkammer 16
hin.
Die Fluid-Zulaufleitung 3j ist, ähnlich wie die Fluid-Zulauf
leitung 3j des ersten Ausführungsbeispiels, als gerader Kanal
ausgestaltet und durchdringt den mittleren Teil 3b des hinteren
Plattenelementes 3, wobei sie sich zwischen der Vorderseite und
der Rückseite des hinteren Plattenelementes 3 erstreckt. Der
Durchmesser der Fluid-Zulaufleitung 3j ist größer sowohl als
derjenige der ersten als auch als derjenige der zweiten Fluid-
Rücklaufleitung 3i bzw. 3m. Die Fluid-Zulaufleitung 3j öffnet
sich an einem Ende zum radial inneren, unteren Teil des hinte
ren Spaltbereichs hin, welcher in der Wärmeerzeugungskammer 8
definiert ist, und am anderen Ende zum unteren Teil der
Fluidspeicherkammer 16 hin.
Beim Wärmegenerator des zweiten Ausführungsbeispiels ist die
Menge an viskosem Fluid vorzugsweise so gewählt, daß, wenn die
Antriebswelle 12 in einem im wesentlichen horizontalen Zustand
angeordnet ist und das Rotorelement 13 sich nicht dreht, der
Fluidpegel des viskosen Fluids in der Fluidspeicherkammer 16
oberhalb der Fluid-Zulaufleitung 3j und unterhalb der zweiten
Fluid-Rücklaufleitung 3m gehalten wird.
Im Wärmegenerator des zweiten Ausführungsbeispiels enthält die
Wärmeerzeugungskammer 8 keinen Kanal als Fluidführung, wie er
im ersten Ausführungsbeispiel in den inneren Wandflächen der
Wärmeerzeugungskammer 8 vorgesehen ist, um das in dem vorderen
und in dem hinteren Spaltbereich enthaltene viskose Fluid von
dem radial inneren Bereich der Wärmeerzeugungskammer 8 infolge
der Drehung des Rotorelementes 13 zum äußeren Randbereich der
selben zu führen.
Wenn der derart ausgebildete Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ
in den Heizkreislauf eines Fahrzeug-Heizsystems eingebaut ist
und der Motor des Fahrzeuges in Betrieb ist, wird das abgegebe
ne Drehmoment des Motors über die elektromagnetische Kupplungs
vorrichtung (nicht dargestellt) auf die Antriebswelle 12 über
tragen und so auf das Rotorelement 13. Wenn das Rotorelement 13
innerhalb der Wärmeerzeugungskammer 8 gedreht wird, wird das
viskose Fluid, wie z. B. Silikonöl, durch das sich drehende
Rotorelement 13 einer Scherwirkung unterworfen, um Wärme zu er
zeugen, welche ihrerseits auf das Wärmetauschfluid übertragen
wird, welches durch die vordere und die hintere Wärmeaufnahme
kammer 14 und 15 fließt, in der gleichen Weise wie in Zusammen
hang mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben.
Im Wärmegenerator des zweiten Ausführungsbeispiels ist, wenn
das Rotorelement 13 sich in der Wärmeerzeugungskammer 8 dreht,
der Fluiddruck im radial äußeren Bereich der Wärmeerzeugungs
kammer 8 höher als derjenige im radial inneren Bereich dersel
ben aufgrund des Unterschiedes der Umfangsgeschwindigkeiten
zwischen dem äußeren Randbereich und dem mittleren Bereich des
Rotorelementes 13. Daher kann das viskose Fluid im radial äuße
ren Bereich leicht durch die erste Fluid-Rücklaufleitung 3i,
die zum radial äußeren, einen höheren Druck aufweisenden, obe
ren Bereich der Wärmeerzeugungskammer 8 hin geöffnet ist, in
die Fluidspeicherkammer 16 zurückfließen. Gleichzeitig kann das
in der Fluidspeicherkammer 16 gespeicherte viskose Fluid leicht
durch die Fluid-Zulaufleitung 3j, die zum radial inneren, einen
niederen Druck aufweisenden Bereich der Wärmeerzeugungskammer 8
hin geöffnet ist, in die Wärmeerzeugungskammer 8 fließen.
Im zweiten Ausführungsbeispiel ist auch ein ringförmiger Ver
bindungs-Spaltbereich 8a mit einer relativ großen Spaltbreite
im äußersten Randbereich der Wärmeerzeugungskammer 8 definiert,
um die darin definierten vorderen und hinteren Spaltbereiche in
Fluidverbindung miteinander zu bringen. Daher wird, insbeson
dere wenn das Rotorelement 13 sich mit einer relativ hohen Ge
schwindigkeit dreht, das in dem vordere und dem hinteren Spalt
bereich in der Wärmeerzeugungskammer 8 enthaltene viskose Fluid
leicht in dem ringförmigen Verbindungs-Spaltbereich 8a angesam
melt. Folglich steigt der Druck im Verbindungs-Spaltbereich 8a
an, und so fließt das viskose Fluid leicht durch die erste
Fluid-Rücklaufleitung 3i zur Fluidspeicherkammer 16 zurück, in
der gleichen Weise wie in Zusammenhang mit dem ersten Ausfüh
rungsbeispiel beschrieben.
Insbesondere im zweiten Ausführungsbeispiel kann, wenn das
Rotorelement 13 sich mit einer relativ niedrigen Geschwindig
keit dreht, das in dem radial inneren Bereich der Wärmeerzeu
gungskammer 8 aufgrund des stärkeren Weissenberg-Effekts ange
sammelte viskose Fluid leicht durch die zweite Fluid-Rücklauf
leitung 3m, welche sich direkt zum radial inneren Bereich der
Wärmeerzeugungskammer 8 hin öffnet, zur Fluidspeicherkammer 16
zurückfließen.
Auf diese Weise ermöglicht der Wärmegenerator des zweiten Aus
führungsbeispiels es dem viskosen Fluid, welches in dem in der
Wärmeerzeugungskammer 8 definierten engen Spalt enthalten ist,
sanft von dem äußeren Randbereich und dem radial inneren Be
reich des Spaltes durch die Fluidspeicherkammer 16 zu dem ra
dial inneren Bereich des Spaltes zu zirkulieren, unabhängig von
der Drehgeschwindigkeit des Rotorelementes 13. Das heißt, daß
dieser Wärmegenerator ein automatisches Ersetzen des viskosen
Fluids, welches einer Scherwirkung in der Wärmeerzeugungskammer
8 unterworfen wird, durch das viskose Fluid, das in der
Fluidspeicherkammer 16 gespeichert ist, in einer kontinuier
lichen Weise während der Drehung des Rotorelementes 13 bewirken
kann. Folglich ist es möglich, zu verhindern, daß die Tempera
tur des viskosen Fluids, insbesondere im radial äußeren Bereich
des Spaltes, bis zu einem bedeutenden Wert ansteigt, und zu
verhindern, daß das viskose Fluid aufgrund eines übermäßigen
Temperaturanstiegs desselben degradiert wird. Daher kann der
Wärmegenerator des zweiten Ausführungsbeispiels auch eine gute,
stabile Effizienz der Wärmeerzeugung für eine lange Dauer auf
rechterhalten.
Es sei darauf hingewiesen, daß der Wärmegenerator vom Viskos
fluid-Typ gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel über weitere
Vorteile und charakteristische Effekte verfügt, die denjenigen
des Wärmegenerators des ersten Ausführungsbeispiels ähneln.
Während die Erfindung im einzelnen aufgezeigt und beschrieben
wurde anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele derselben, wird
es für den Fachmann verständlich sein, daß zahlreiche Ände
rungen und Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne den Er
findungsgedanken zu verlassen. Beispielsweise kann die Fluid
leitungsanordnung eine Mehrzahl von Fluid-Rücklaufleitungen um
fassen, die gesondert von einander ausgebildet sind, wobei
diese Fluid-Rücklaufleitungen getrennte Kanalausgestaltungen
aufweisen und sich an zu einander radial unterschiedlichen
Stellen zur Wärmeerzeugungskammer hin öffnen. Auch kann eine
Fluidführung, wie beispielsweise die Kanäle 2f und 3k des er
sten Ausführungsbeispiels, in einer der Außenflächen des Rotor
elementes vorgesehen sein, statt in den inneren Wandflächen der
Wärmeerzeugungskammer. Auf jeden Fall wird der Erfindungsge
danke nur durch die beigefügten Ansprüche bestimmt.
Claims (12)
1. Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ, der folgendes umfaßt:
eine Gehäuseanordnung (1, 2, 3, 4) mit einer Wärmeerzeu gungskammer (8), in der Wärme erzeugt wird, einer Fluid speicherkammer (16), die über eine Fluidleitungsanordnung (3i, 3j; 3m) mit der Wärmeerzeugungskammer (8) in Verbin dung steht, und einer Wärmeaufnahmekammer (14, 15), die getrennt von der Wärmeerzeugungskammer (8) und der Fluidspeicherkammer (16) angeordnet ist, um einem Wärme tauschfluid zu ermöglichen, durch die Wärmeaufnahmekammer (14, 15) zu zirkulieren, um dabei Wärme von der Wärmeer zeugungskammer (8) aufzunehmen, wobei die Wärmeerzeu gungskammer (8) innere Wandflächen aufweist, zu denen hin sich die Fluidleitungsanordnung (3i, 3j; 3m) öffnet, und wobei die Wärmeerzeugungskammer (8) zusammen mit der Fluidspeicherkammer (16) eine fluiddichte Kammer bildet;
eine Antriebswelle (12), welche in der Gehäuseanordnung (1, 2, 3, 4) um eine Drehachse der Antriebswelle (12) drehbar gelagert ist, wobei die Antriebswelle (12) mit ei ner externen Drehantriebsquelle in Wirkverbindung steht;
ein Rotorelement (13), welches von der Antriebswelle (12) zu einer Drehbewegung zusammen mit der Antriebswelle (12) innerhalb der Wärmeerzeugungskammer (8) antreibbar ange ordnet ist, wobei das Rotorelement (13) Außenflächen aufweist, die den inneren Wandflächen der Wärmeerzeugungs kammer (8) über einen dazwischen definierten Spalt gegen überliegend zugewandt sind;
und ein viskoses Fluid, welches in dem Spalt enthalten ist, der zwischen den inneren Wandflächen der Wärmeerzeu gungskammer (8) und den Außenflächen des Rotorelementes (13) definiert ist, zur Wärmeerzeugung durch die Drehung des Rotorelementes (13), und welches in der Fluidspeicher kammer (16) der Gehäuseanordnung (1, 2, 3, 4) gespeichert ist, wobei das viskose Fluid zwischen der Wärmeerzeugungs kammer (8) und der Fluidspeicherkammer (16) durch die Fluidleitungsanordnung (3i, 3j; 3m) fließen kann;
wobei die Fluidleitungsanordnung (3i, 3j; 3m) eine Fluid- Rücklaufleitung (3i; 3m) für das Zurückfließen des visko sen Fluids vom Spalt in der Wärmeerzeugungskammer (8) in die Fluidspeicherkammer (16) und eine Fluid-Zulaufleitung (3j) für das Zufließen des viskosen Fluids von der Fluid speicherkammer (16) in den Spalt in der Wärmeerzeugungs kammer (8) aufweist;
wobei die Fluid-Rücklaufleitung (3i) und die Fluid-Zulauf leitung (3j) jeweils als separate Leitungs- und/oder Ka nalausgestaltung ausgebildet sind;
und wobei sich die Fluid-Rücklaufleitung an einem Ende zu einem äußeren Randbereich der Wärmeerzeugungskammer (8) hin öffnet, um den äußeren Randbereich der Wärmeerzeu gungskammer (8) mit der Fluidspeicherkammer (16) zu ver binden, während sich die Fluid-Zulaufleitung (3j) an einem Ende zu einem radial inneren Bereich der Wärmeerzeugungs kammer (8) hin öffnet, um den radial inneren Bereich der Wärmeerzeugungskammer (8) mit der Fluidspeicherkammer (16) zu verbinden.
eine Gehäuseanordnung (1, 2, 3, 4) mit einer Wärmeerzeu gungskammer (8), in der Wärme erzeugt wird, einer Fluid speicherkammer (16), die über eine Fluidleitungsanordnung (3i, 3j; 3m) mit der Wärmeerzeugungskammer (8) in Verbin dung steht, und einer Wärmeaufnahmekammer (14, 15), die getrennt von der Wärmeerzeugungskammer (8) und der Fluidspeicherkammer (16) angeordnet ist, um einem Wärme tauschfluid zu ermöglichen, durch die Wärmeaufnahmekammer (14, 15) zu zirkulieren, um dabei Wärme von der Wärmeer zeugungskammer (8) aufzunehmen, wobei die Wärmeerzeu gungskammer (8) innere Wandflächen aufweist, zu denen hin sich die Fluidleitungsanordnung (3i, 3j; 3m) öffnet, und wobei die Wärmeerzeugungskammer (8) zusammen mit der Fluidspeicherkammer (16) eine fluiddichte Kammer bildet;
eine Antriebswelle (12), welche in der Gehäuseanordnung (1, 2, 3, 4) um eine Drehachse der Antriebswelle (12) drehbar gelagert ist, wobei die Antriebswelle (12) mit ei ner externen Drehantriebsquelle in Wirkverbindung steht;
ein Rotorelement (13), welches von der Antriebswelle (12) zu einer Drehbewegung zusammen mit der Antriebswelle (12) innerhalb der Wärmeerzeugungskammer (8) antreibbar ange ordnet ist, wobei das Rotorelement (13) Außenflächen aufweist, die den inneren Wandflächen der Wärmeerzeugungs kammer (8) über einen dazwischen definierten Spalt gegen überliegend zugewandt sind;
und ein viskoses Fluid, welches in dem Spalt enthalten ist, der zwischen den inneren Wandflächen der Wärmeerzeu gungskammer (8) und den Außenflächen des Rotorelementes (13) definiert ist, zur Wärmeerzeugung durch die Drehung des Rotorelementes (13), und welches in der Fluidspeicher kammer (16) der Gehäuseanordnung (1, 2, 3, 4) gespeichert ist, wobei das viskose Fluid zwischen der Wärmeerzeugungs kammer (8) und der Fluidspeicherkammer (16) durch die Fluidleitungsanordnung (3i, 3j; 3m) fließen kann;
wobei die Fluidleitungsanordnung (3i, 3j; 3m) eine Fluid- Rücklaufleitung (3i; 3m) für das Zurückfließen des visko sen Fluids vom Spalt in der Wärmeerzeugungskammer (8) in die Fluidspeicherkammer (16) und eine Fluid-Zulaufleitung (3j) für das Zufließen des viskosen Fluids von der Fluid speicherkammer (16) in den Spalt in der Wärmeerzeugungs kammer (8) aufweist;
wobei die Fluid-Rücklaufleitung (3i) und die Fluid-Zulauf leitung (3j) jeweils als separate Leitungs- und/oder Ka nalausgestaltung ausgebildet sind;
und wobei sich die Fluid-Rücklaufleitung an einem Ende zu einem äußeren Randbereich der Wärmeerzeugungskammer (8) hin öffnet, um den äußeren Randbereich der Wärmeerzeu gungskammer (8) mit der Fluidspeicherkammer (16) zu ver binden, während sich die Fluid-Zulaufleitung (3j) an einem Ende zu einem radial inneren Bereich der Wärmeerzeugungs kammer (8) hin öffnet, um den radial inneren Bereich der Wärmeerzeugungskammer (8) mit der Fluidspeicherkammer (16) zu verbinden.
2. Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ nach Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß die Fluid-Rücklaufleitung (3i)
sich zur Fluidspeicherkammer (16) hin an einer Stelle
oberhalb des Fluidpegels des in der Fluidspeicherkammer
(16) aufgenommenen viskosen Fluids öffnet, und daß die
Fluid-Zulaufleitung (3j) sich zur Fluidspeicherkammer (16)
hin an einer Stelle unterhalb des Fluidpegels des in der
Fluidspeicherkammer (16) aufgenommenen viskosen Fluids
öffnet.
3. Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidleitungsanordnung
(3i, 3j; 3m) eine zweite Fluid-Rücklaufleitung (3m) um
faßt, die sich zu einem radial inneren Bereich der Wärme
erzeugungskammer (8) hin öffnet, wobei die zweite Fluid-
Rücklaufleitung (3m) gesondert von der ersten Fluid-Rück
laufleitung (3i) und der Fluid-Zulaufleitung (3j) ausge
bildet ist, um den radial inneren Bereich der Wärmeerzeu
gungskammer (8) mit der Fluidspeicherkammer (16) zu ver
binden.
4. Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ nach Anspruch 3, da
durch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Fluid-
Rücklaufleitung (3i; 3m) sich zur Fluidspeicherkammer (16)
hin an Stellen oberhalb des Fluidpegels des in der
Fluidspeicherkammer (16) aufgenommenen viskosen Fluids
öffnen, und daß die Fluid-Zulaufleitung (3j) sich zur
Fluidspeicherkammer (16) hin an einer Stelle unterhalb des
Fluidpegels des in der Fluidspeicherkammer (16) aufgenom
menen viskosen Fluids öffnet.
5. Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ nach einem der Ansprü
che 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeerzeu
gungskammer (8) in einem äußeren Randbereich derselben ei
nen ringförmigen Verbindungs-Spaltbereich (8a) zwischen
einer Umfangs-Wandfläche der Wärmeerzeugungskammer (8) und
einer Umfangsfläche des Rotorelementes (13) definiert, um
die einander entgegengesetzt auf der Vorderseite und auf
der Rückseite des Rotorelementes (13) angeordneten Spalt
bereiche zu verbinden, wobei die Fluid-Rücklaufleitung
(3i) sich zum ringförmigen Verbindungs-Spaltbereich (8a)
hin öffnet und diesem gegenüberliegend angeordnet ist.
6. Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ nach einem der Ansprü
che 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Fluidführung (2f,
3k), die in der Wärmeerzeugungskammer (8) vorgesehen ist,
um das in dem Spalt enthaltene viskose Fluid entlang der
Fluidführung (2f, 3k) von dem radial inneren Bereich der
Wärmeerzeugungskammer (8) zu dem äußeren Randbereich der
selben infolge der Drehung des Rotorelementes (13) zu lei
ten.
7. Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ nach Anspruch 6, da
durch gekennzeichnet, daß die Fluidführung (2f, 3k) minde
stens einen Kanal (2f, 3k) umfaßt, der in mindestens einer
der inneren Wandflächen der Wärmeerzeugungskammer (8) als
Ausnehmung ausgebildet ist, um sich über im wesentlichen
die gesamte Länge des Kanals (2f, 3k) hinweg zur Wärmeer
zeugungskammer (8) hin zu öffnen, wobei der Kanal (2f, 3k)
sich von dem radial inneren Bereich der Wärmeerzeugungs
kammer (8) zum äußeren Randbereich derselben hin er
streckt.
8. Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ nach Anspruch 7, da
durch gekennzeichnet, daß mindestens ein Kanal (2f, 3k)
sich linear entlang einer Mittellinie desselben erstreckt,
die im Winkel gegenüber einer radialen Linie der zugeord
neten inneren Wandfläche so verdreht ist, daß das radial
innere Ende des Kanals (2f, 3k) bezüglich der radialen Li
nie in der Drehrichtung des Rotorelementes (13) nach hin
ten verschoben ist.
9. Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die Fluid-Rücklaufleitung (3i)
sich an einem Ende zum Kanal (3k) hin öffnet und in direk
ter Verbindung mit diesem steht.
10. Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ nach einem der Ansprü
che 1 bis 9, gekennzeichnet durch ein Teilungselement (3)
zur Trennung der Wärmeerzeugungskammer (8) von der
Fluidspeicherkammer (16), wobei die Fluid-Rücklaufleitung
(3i) in dem Teilungselement (3) ausgebildet ist.
11. Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ nach Anspruch 10, da
durch gekennzeichnet, daß das Teilungselement (3) mit ei
ner Trennwand (3d) versehen ist, um eine Leitung für das
Wärmetauschfluid in der Wärmeaufnahmekammer (15) festzule
gen, wobei die Fluid-Rücklaufleitung (3i) in der Trennwand
(3d) ausgebildet ist.
12. Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ nach einem der Ansprü
che 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidspei
cherkammer (16) zum Aufnehmen von viskosem Fluid ausgebil
det ist, dessen Menge größer ist als das Fassungsvermögen
des in der Wärmeerzeugungskammer (8) definierten Spaltes,
wobei die Fluidspeicherkammer (16) benachbart zur Wärme
aufnahmekammer (15) ausgebildet ist.
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