DE3329759A1

DE3329759A1 - Vorrichtung zur hitzeerzeugung

Info

Publication number: DE3329759A1
Application number: DE19833329759
Authority: DE
Inventors: Nobuyoshi Miyamori Iwate Kuboyama
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-04-02
Filing date: 1983-08-17
Publication date: 1985-01-31

Description

Nobuyoshi KUBOYAMA, 28-9-1, Shimomiyamori, Aza, Miyamori-Mura, Kamihei-Gun, Iwate-Ken, Japan

60 P 80

Vorrichtung zur Bitzeerzeugung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Hitzeerzeugung unter Verwendung einer mehrstufigen Dreheinrichtung, bei der mehrere Rotationseinrichtungen in einer Mehrstufenbauweise in einem rohrförmigen Gehäuse angeordnet sind, wobei auf jeder Stufe ein Wärmeerzeugungseffekt erzielbar ist.

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Eine Basisanmeldung des Erfinders ist bereits unter dem Titel "Aufheizverfahren bei reduziertem Luftdruck innerhalb
einer Kammer auf einem Gleichgewichtsniveau und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens" gemäß der DE-OS 30 40
159.3. bekannt geworden. Weitere verwandte Erfindungen des selben Erfinders sind ebenfalls veröffentlicht worden.

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Die zugehörige US-Patentanmeldung ist bereits unter der Nr. 4 319 408 erteilt worden. Ferner ist vom gleichen Anmelder bereits ein Aufheizverfahren unter erhöhtem Luftdruck innerhalb einer Kammer auf einem Gleichgewichtsniveau gemaß der japanischen Patentanmeldung Nr. 127779/1982 vorgeschlagen worden.

Die oben erwähnten Erfindungen umfassen eine Dreheinrichtung zur Verminderung oder Erhöhung des Luftdruckes innerhalb einer Kammer und eine Ansaugöffnung, in der die Dreheinrichtung angeordnet ist, wobei der Luftdruck innerhalb der Kammer durch ständige Drehung der Dreheinrichtung vermindert oder erhöht wird. Dabei wird eine Differenz zwischen dem verminderten oder erhöhten Luftdruck innerhalb der Kammer und dem normalen Luftdruck außerhalb auf einem Gleichgewichtsniveau aufrecht erhalten. Unter diesen Verhältnissen wird eine Luftreibungshitze in dem Spalt zwischen der Ansaugöffnung und der Dreheinrichtung durch deren ständige Rotation erzeugt, die als Trocknungs- oder Aufheizwärme verwendet werden kann.

Da durch die Dreheinrichtung mit der Ansaugöffnung sowohl die Ansaug- als auch Abgabeeinrichtung in der Kammer für die Luft als auch die Einrichtung zur Erzeugung der Luftreibungshitze festgelegt sind, hängt der Trocknungs- oder Aufheizeffekt im wesentlichen davon ab, ob die Dreheinrichtung wirksam und effizient betrieben werden kann. Dies ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung.

In der zugrunde liegenden Hauptanmeldung, auf deren gesamten Offenbarungsinhalt hiermit Bezug genommen wird, ist deshalb bereits eine mehrstufige Rotationseinrichtung vorgeschlagen worden, bei der mehrere Ventilatoren auf einer Antriebswelle in Mehrstufenform angeordnet sind.

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Die vorliegende Erfindung löst die Aufgabe mittels einer Vorrichtung zur Hitzeerzeugung unter der Verwendung einer mehr stufigen Rotationseinrichtung, die eine hervorragende Luftansaug- und -abgabewirkung als auch einen hervorragenden Hitzeerzeugungseffekt aufweist, wobei zwei oder mehrere Rotationseinrichtungen in einer Mehrstufenbauweise in einem rohrförmigen Gehäuse angeordnet sind.

Ferner wird durch die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Hitzeerzeugung unter Verwendung einer mehrstufigen Rotationseinrichtung geschaffen, in der ein Luftreibungshitzebereich in einem dünnen Spalt des Rotationsbereiches der mehreren Rotationsflügel der Rotationseinrichtungen erzeugt wird, wobei auf jeder Stufe der Rotationseinrichtung ein Luftreibungshitzeeffekt erzeugt wird.

Ferner wird durch die Erfindung eine Vorrichtung zur Luftreibungshitze unter Verwendung einer mehrstufigen Rotationseinrichtung geschaffen, bei der in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Luftansaug- und -abgabeeffekt durch wahlweise Veränderung jeder Flügelgröße, der Zahl der Flügel, ihrer Neigung und des Abstandes zwischen zwei benachbarten Flügeln verändert werden kann.

Darüber hinaus wird in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung eine Vorrichtung zur Hitzeerzeugung unter Verwendung einer mehrstufigen Rotationseinrichtung vorgeschlagen, in der mehrere Luftansaug-Einlaßöffnungen in jeweils einem rohrförmigen Gehäuse auf jeder Stufe angeordnet sind, wobei aufgewärmte Luft auf jeder Stufe der Rotationseinrichtung abgesaugt wird.

In einer Weiterbildung der Erfindung wird ferner eine Vorrichtung zur Hitzeerzeugung unter Verwendung einer mehrstufigen Rotationseinrichtung entwickelt, in der jede Rota-

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tionseinrichtung eine separate Einheit darstellt, wobei mehrere solche separate Einheiten zusammengefügt und aneinander befestigt sind.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen im einzelnen:

Figur 1 : eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemä

ßen Ausführungsbeispieles einer Vorrichtung zur Hitzeerzeugung unter Verwendung einer mehrstufigen Rotationseinrichtung;

Figur 2 : eine Schnittdarstellung einer separaten Ein

heit einer Vorrichtung zur Hitzeerzeugung, die eine Rotationseinrichtung und ein rohrförmiges Gehäuse umfaßt;

Figur 3 : eine Schnittdarstellung eines Ausführungsbei

spieles, in der mehrere Einheiten senkrecht miteinander verbunden sind;

Figur 4 : eine Schnittdarstellung eines anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispieles;

Figur 5 : eine detailierte Längsschnittdarstellung eines Ausführungsbeispieles einer separaten Einheit, die eine Rotationseinrichtung und ein rohrförmiges Gehäuse umfaßt, und

Figur 6 : eine Schnittdarstellung längs der Linie VI-VI

nach Figur 5.

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In den Zeichnungen ist mit 1 eine Rotationseinrichtung benannt, die in einem rohrförmigen Gehäuse 2 angeordnet ist, wobei die Rotationseinrichtung 1 einen elektrischen Motor la und mehrere Drehflügel Ib umfaßt. Mit 3 ist ein Luftreibungshitze-Erzeugur.gsbereich benannt, der in einem Rotationsbereich R der Drehflügel Ib gebildet ist, in dem die Luftreibungshitze äußerst wirksam erzeugt wird. D.h., daß die Luftreibungshitze in einem schmalen Spalt g erzeugt wird, der zwischen dem rohrförmigen Gehäuse 2 und den Drehflügeln Ib gebildet ist.

Figur 1 zeigt ein Grundbeispiel der Erfindung, in der drei Dreheinrichtungfin 1 senkrecht untereinander in dem rohrförmigen Gehäuse 2 in einer dreistufigen Konstruktion angeordnet sind. Demgemäß erfolgt auch die Hitzeerzeugung dreistufig, wobei jeder Luftreibungshitze-Erzeugungsbereich 3 mit dem Spalt g in jedem Rotationsbereich R der Drehflügel Ib einer jeden Dreheinrichtung 1 gebildet ist.

Entsprechend dem erfindungsgemäßen dreistufigen Hitzeerzeugungs-Aufbau haben die Drehflügel Ib einer jeden Dreheinrichtung 1 die gleiche Größe, die gleiche Anzahl, den gleichen Neigungswinkel und den selben Abstand zwischen zwei benachbarten Drehflügel Ib, wobei aber die Größe, die Zahl, der Neigungswinkel unc'. der Abstand zweier benachbarter Drehflügel Ib, sofern c'.ies notwendig ist, wahlweise verändert werden kann. Verzugsweise ist die Abgabeleistung des an der ersten Stufe vorgesehenen Motores (d.h. des obersten Motores in Figur 1) die größte, wobei die Leistung des Motors auf der zweiten und dritten Stufe geringer als die des an der ersten Stufe vorgesehenen ist. Gleichwohl ist die Erfindung nicht auf eine derartige graduelle Verminderung der Motorabgabeleistung beschränkt.

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Gemäß des Ausführungsbeispieles sind die Drehflügel direkt mit dem Motor la verbunden, wobei aber ihre Drehzahl durch ein Gangwechselgetriebe verändert werden kann.

Ferner kann wahlweise ein Kopf der Rotationseinrichtung in einem rechten Winkel bezogen auf die Längsachse des rohrförmigen Gehäuses 2 vorgesehen sein. In diesem Fall ist natürlich die Form des rohrförmigen Gehäuses 2 verändert.

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Mit 4 ist eine Luftansaug-Einlaßöffnung benannt, die in einer Stirnseite des rohrförmigen Gehäuses 2 angeordnet ist, wobei eine mit 5 benannte Luftausströmöffnung an der rückwärtigen Stirnseite vorgesehen ist. Mit 6 ist ein in der Luftansaugöffnung 4 angeordnetes Ventil bezeichnet. Vorzugsweise ist die Rohrweite der Ansaugöffnung 4 und/oder der Ausströmöffnung 5 kleiner ausgeführt, so daß die Luftstrommenge geringer wird, wodurch die Verminderung oder Erhöhung des Luftdruckes innerhalb des rohrförmigen Gehäuses auf einem konstanten Gleichgewichtsniveau erleichtert wird.

Nachfolgend wird die Arbeitsweise des oben beschriebenen Ausführungsbeispieles erläutert.

Wenn jeder Motor la angeschaltet wird, laufen seine Drehflügel Ib in Pfeilrichtung um, wie dies in Figur 1 angezeigt ist. Wenn das Ventil 6 geöffnet wird, wird die Luft innerhalb des rohrförmigen Gehäuses 2 über die Luftausströmöffnung über die erste, zweite und dritte Stufe der Dreheinrichtung ausgegeben.

Da die Dreheinrichtung 1 mit hoher Geschwindigkeit in dem Luftreibungshitze-Erzeugungsbereich 3, der in der Lücke g

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innerhalb des Rotationsbereiches R gebildet ist, rotiert, steigt die Temperatur der in der Lücke g zurückgehaltenen Luft gemäß dem intensiven Luftreibungseffekt im höheren Maße, wodurch letztlich eine hohe Lufttemperatur erzeugt wird. Da der Luftdruck innerhalb des rohrförmigen Gehäuses 2 aufgrund der Luftansaug- und -abgabewirkung auf einem reduzierten Gleichgewichtsniveau gehalten wird, wird ein äußerst starker Hitzeerzeugungseffekt realisiert. Mit anderen Worten wird die Verminderung des Luftdruckes auf einem kontinuierlichen Gleichgewichtsniveau, insbesondere in einem dynamischen Zustand gehalten, wobei die Luft ständig angesaugt (wenn das Ventil 6 geöffnet ist) und abgegeben wird. Darüber hinaus wird, wenn man zu einer niedrigeren Stufe der Rotationseinrichtung 1 übergeht, der Hitzeerzeugungseffekt größer.

Nachfolgend wird der Zustand beschrieben, wenn das Ventil 6 abgedichtet ist. Wenn unter diesen Urrständen der Motor la betätigt wird und die Drehflügel Ib urr laufen, dann wird die Luft innerhalb des rohrförmigen Gehäuses 1 nach außen abgegeben, so daß der Luftdruck innerhalb des rohrförrrigen Gehäuses 2 allmählich gesenkt wird. Nach einer kurzen Zeit wird sich eine Differenz zwischen einem reduzierten Luftdruck innerhalb des Gehäuses 2 und einerr Normalluftdruck außerhalb auf einem Gleichgavichtsniveau einstellen.

Nachdem die Luft innerhalb des Gehäuses 2 durch die volle Ausnutzung des Luftreibungshitze-Erzeugungseffektes ein hohes Terrperaturnievau erreicht hat, ist es möglich, den Luftdruck innerhalb des Gehäuses 2 auf einerr minimierten Gleichgewichtsniveau sogar dann aufrecht zu erhalten, wenn das Ventil geöffnet und ferner die Luft rrit hoher Temperatur ständig über den Luftauslaß 5 abgegeben v/ird.

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Darüber hinaus wird die Temperaturverteilung der Luftreibungshitze größer, wenn man zu einer niedrigeren Stufe des Luftreibungshitze-Erzeugungsbereiches 3 übergeht.

Wenn folglich zum Zwecke der Hitzeerzeugung das rohrförmige Gehäuse 2 geschlossen ist, dann ist eine Ausnützung der Vorrichtung als Hitze quelle möglich (das geschlossene Gehäuse ist nicht gezeigt). Wenn ferner die Wärmeenergie wie in Figur 1 beschrieben abgegeben wird, dann kann die Vorrichtung für verschiedene Verwendungszwecke, wie beispielsweise als Raumheizung, zum Trocknen etc. verwendet werden.

Bezugnehmend auf die Figuren 2 und 3 wird ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Die Figuren zeigen ein Gebrauchsbeispiel eines einzelnen Bauelementes A. Wie aus Figur 2 hervorgeht, umfaßt das einzelne Bauelement A eine Einheit einer Rotationseinrichtung, die in einem Gehäuse 2a angeordnet ist und die mit einem Lufteinlaßbereich 7 und einem Luftabgabebereich 8 versehen ist. Das Gehäuse 2a weist ferner Verbindungselemente 9 an den Bereichen 7 und 8 auf. Indem somit drei Einheiten des Bauelementes A miteinander durch Befestigung benachbarter Verbindungselemente 9 mittels Schrauben 9a oder dergleichen zusammengefügt werden, dann erhält man eine Hitzeerzeugungsvorrichtung unter Verwendung einer mehrstufigen Rotationseinrichtung, wie in Figur 3 gezeigt. Da der Aufbau jeder Rotationseinrichtung 1 und jedes Gehäuses 2a wie vorstehend beschrieben gleich ausgebildet ist, wird auf deren Beschreibung nicht weiter eingegangen. Auf dem obersten Gehäuse 2a ist ein Lufteinlaßglied 10 fest aufgebaut, das eine Luftansaugöffnung 4 umfaßt, während an dem untersten Gehäuse ein Luftabgabeglied 11 mit einer Luftausströmöffnung 5 fest angebaut ist.

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Wenn alle Rotationseinrichtungen betätigt werden, dann wird demgemäß die Luftreibungshitze wie im ersten Ausführungsbeispiel erzeugt, wobei unterschiedlichste industrielle Ver-Wendungszwecke möglich sind.

Darüber hinaus kann eine ausreichende Wärmeenergie dann erzeugt werden, wenn nur eine Einheit des Bautyps A (wie in Figur 2 gezeigt) verwendet wird, welches die einfachste Konstruktion darstellt, vorausgesetzt, daß sowohl das Lufteinlaßglied 10 als auch das Luftabgabeglied 11 mit dem Bauelement A fest verbunden sind.

Ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Figur 4 erläutert. Wie daraus hervorgeht, weist das rohrförmige Gehäuse 2 eine Doppelwandung auf, wobei Wärmespeichermaterial 12 zwischen dem rohrförmigen Gehäuse 2 und einem kastenförmigen Gehäuse vorgesehen ist, um die in jedem Reibungshitze-Erzeugungsbereich 3 erzeugte Wärmeenergie zu speichern und um danr wirksam eine Hochtemperaturwärme zu erzeugen. Die Konstruktion der Dreheinrichtung 1, des Rotationsbereiches R, des Spaltes g und des Luftreibungshitze-Erzeugungsbereiches 3 ist gleich wie oben beschrieben, so daß auf deren weitere Beschreibung verzichtet werden kann.

In diesem Ausführungsbeispiel ist der Luftausströmauslaß 5 in einem unteren Teil des Gehäuses 2 angeordnet, wobei zwei Luftauslaßöffnungen bzw. -leitungen 13, 14 getrennt zwischen zwei benachbarten Rotationseinrichtungen angeordnet sind.

Diese beiden Luftabgabecffnungen 13, 14 sind mit Ansaugeinrichtungen 16 einer Rotationspumpe oder dergleichen über Ventile 15 verbunden, worüber die Wärmeenergie aus jeder Stufe entnommen werden kann.

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Da die in dem rohrförmigen Gehäuse 2 erzeugte Wärmeenergie auf jedem Stufenniveau eine unterschiedliche Temperatur aufweist, kann eine Verwendung für unterschiedliche Zwecke ermöglicht werden.

Ferner kann das Ventil 6 in der Ansaugöffnur.g 4 entfernt und in der Ausströmöffnung 5 angeordnet werden. In diesem in den Zeichnungen nicht dargestellten Fall kann der Luftdruck innerhalb des rohrförmigen Gehäuses 2 auf ein erhöhtes Gleichgewichtsniveau gebracht werden, indem das in der Ausströmöffnung 5 angeordnete Ventil 6 gesteuert und geregelt wird. In diesem Falle kann die erzeugte Wärmeenergie über die beiden Luftauslaßöffnungen J 3 und 14 zu einem bevorzugten Ort befördert werden, ohne daß Ansaugeinrichtungen 16 installiert werden müssen.

In Figur 5 ist eine detailierte Schnittdarstellung eines einzelnen Bauelementes A der vorstehenden Beispiele gezeigt. Das einzelne Bauelement A in Figur 5 umfaßt eine Einrichtung B zur Kühlung des Motors la, die aus Schutzeinrichtungen im Hinblick auf die Hitze des Motors la und aus Einlaßeinrichtungen zur Einführung äuße:rer Kühlluft besteht, wobei der Motor la in ständigem Normalbetrieb trotz Auftretens der auf hohe Temperatur erwärmten Luft betrieben werden kenn.

Mit 17 ist ein Abdeckkörper ausschließlich zum Abdecken und Abschirmen des Motors la und mit Bezugszeichen 18 ein Raum bezeichnet, in dem eine Leitung 19 zum Ansaugen der Kühlluft führt. Ein Ende der Leitung 19 ist zum Raum 18 und das andere Erde der Leitung 19 nech draußen außerhalb des rohrförmigen Gehäuses 2a gerichtet.

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Mit 20 ist ein kurzes Rohr zur Abgabe: der erhitzten Luft benannt, dessen eines Ende in den Raum 18 und das andere Ende in das Innere des rohrförmigen Gehäuses 2a gerichtet ist.
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Mit dem Bezugszeichem 21 ist ein Träger zur Abstützung des Motors la und zu dessen Befestigung an dem rohrförmigen Gehäuse 2a bezeichnet.

Ferner ist es möglich einen Warmluftventilator 23, (Sirocco-Ventilator) wie er durch die gestrichelten Linien gezeigt ist, anzuordnen, um die Überhitze des Motors la abzuleiten. Ein Mittelpunkt des Sirocco-Ventilators 23 ist mit einer Welle 22* des Motors la verbunden. Somit kann die aufgeheizte Luft des Motors la durch Rotations des Sirocco-Ventilators 23 leicht abgeleitet werden. Ferner kann das kurze Rohr 20 durch das rohrförmige Gehäuse 2a geführt sein, wie dies durch die gestrichelten Linien gezeigt ist. Die in den Raum 18 eingeführte Kühlluft kann durch Freongas oder andere Kühlmittel ersetzt werden.

Aufgrund der Kühleinrichtung B befindet sich der Motor la in der mehrstufigen Rotationseinrichtung immer während des Betriebes unter gekühlten Umgebungsbedingungen, wodurch er vor einem Überhitzen geschützt ist und für lange Zeit dauerhaft und beständig betätigt werden kann. Unter anderem weist erfindungsgemäß jede der Rotationseinrichtungen eine Antriebseinrichtung, wie einen elektrischen Motor und Drehflügel auf, wobei Luftreibungshitze in einem Spalt des Rotationsbereiches der Drehflügel erzeugt wird, wobei der Luftdruck innerhalb der Kammer auf einem kontinuierlichen Gleichgewichtsniveau gesenkt oder erhöht wird. Ferner kann die so erhitzte Luft auf jeder Stufe der Rotationseinrichtung entfernt werden.

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Darüber hinaus kann eine gewünschte Wärmeenergie durch Zusammenfügung einer bevorzugten Anzahl von einzelnen Bauelementen A erzeugt werden. Schließlich und endlich ist die so erzeugte Wärmeenergie sehr sauber und kann für unterschiedliche Verwendungszwecke eingesetzt werden.

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Claims

Nobuyoshi KUBOYAMA, 28-9-1, Shirnomiyamori, Aza, Miyamori-Mura, Kamihei-Gun, Iwate-Ken, Japan 60 P 80 Vorrichtung zur Hitzeerzeugung Ansprüche: 10

1.) Vorrichtung zur Hitzeerzeugung, gekennzeichnet durch ein rohrförmiges Gehäuse (2, 2a) mit einer Luftansaugöffnung (4) und einer Luftausströmöffnung (5), mit zwei oder mehreren Dreheinrichtungen (1), die in einer Mehrstufenbauweise in dem rohrförmigen Gehäuse (2, 2a) angeordnet sind, wobei ein Luftreibungshitze-Erzeugungsbereich (3) in einem schmalen Spalt (g) des Rotationsbereiches (R) einer jeden Dreheinrichtung (1) gebildet ist und angesaugte Luft auf jeder Stufe erwärmt wird, indem der Luftdruck innerhalb der Kammer auf einem kontinuierlichen Gleichgewichts-

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niveau vermindert oder erhöht wird.

2. Vorrichtung zur Hitzeerzeugung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der zwei oder mehreren Dreheinrichtung (1) einen elektrischen Motor (la) und eine bevorzugte Anzahl von Drehflügeln (Ib) umfaßt, wobei die zwei oder mehreren Dreheinrichtungen (1) jeweils senkrecht untereinander in dem rohrförmigen Gehäuse (2, 2a) angeordnet sind und jede der Rotationseinrichtungen (1) durch den Elektromotor (la) angetrieben wird.

3. Vorrichtung zur Hitzeerzeugung nach Anspruch

1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Luftauslaßöffnungen (13, 14) zwischen benachbarten Dreheinrichtungen

(1) angeordnet sind.

4. Vorrichtung zur Hitzeerzeugung nach Anspruch 1,

2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Gehäuse ( 2 a) mit zumindest einer Einheit einer Dreheinrichtung (1) als einzelnes Bauelement (A) ausgebildet ist und mehrere einzelne Bauelemente (A) miteinander verbunden sind.

5. . Vorrichtung zur Hitzeerzeugung nach einem der

Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Motor (la) durch einen Abschirmkörper (17) abgedeckt ist, wodurch ein Raum (18) zwischen der Außenumgebung des elektrischen Motors (la) und dem Abschirmkörper (17) gebildet ist, wobei eine Leitung (19) zum Ansaugen eines äußeren Kühlmediums und ein Rohr 20 zur Abgabe aufgewärmter Luft in den Raum 18 durch den Abschirmkörper (17) geleitet ist.

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