DE3608233A1 - Regenerator - Google Patents

Description

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IHs f* C* Dipl.-lng. H.Tiedtke M

rt LLMANN - URAMS - OTRUIF 3ßQ8233 DiP'-'Chem. G. Bühling

Dipl.-lng. R. Kinne Dipl.-lng. R Grupe Dipl.-lng. B. Pellmann Dipl.-lng. K. Grams Dipl.-Chem. Dr. B. Struif

_3_ Bavariaring 4, Postfach 20 2403

8000 München 2

Tel.: 089-539653 Telex: 5-24845 tipat Telecopier: 0 89-537377 cable: Germaniapatent München

12. März 1986

DE5656 / case AS-86#

Aisin Seiki Kabushiki Kaisha Kariya-city / Japan

Regenerator

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmeregenerator des Typs, wie er zwischen dem Expansionsraum und dem Kontraktionsraum einer Wärmekraftmaschine, z.B. einer Sterlingmaschine, zur Erzielung der thermischen Regeneration angeordnet ist.

Um einen Regenerator mit hoher Leistung zu betreiben, ist es nicht nur notwendig, daß die verwendeten Materialien eine hohe Wärmekapazität aufweisen, sondern auch, daß der Regenerator eine große spezifische Oberfläche, insbesondere eine große Wärmeübertragungs- oder Konduktivoberfläche pro Volumeneinheit, im Inneren des Regenerators ein geringes Totvolumen und einen geringen Fließwiderstand aufweist. In dem Buch B, Band 248, Nr. 435 der technischen Veröffentlichung der "Japan Mechanics Society" vom November 1982 ist ein Aufbau eines Regenerators beschrieben, der ein zylindrisches Gehäuse und mehrere Drahtsiebe, die in dem zylindrischen Gehäuse gestapelt sind, aufweist und aus Drähten aus Kupfer oder einem Werkstoff mit der Norm-

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-4- DE 5656

, bezeichnung SUS-316 besteht.

Bei der Verwendung der Drahtsiebe in einem herkömmlichen Regenerator werden die Wärmekapazität, die spezifische c Oberfläche, das Totvolumen und der Fließwiderstand durch die Anzahl der Drahtsiebstapel in dem Regenerator, das Drahtmaschenmaterial, die Anzahl der Maschen und den Draht durchmesser bestimmt. Eine Möglichkeit zur Erhöhung der Wärmekapazität und der spezifischen Fläche besteht darin, die Abmessung der Drahtsiebe zu vergrößern und die Anzahl der Stapel zu erhöhen, und eine weitere darin, den Drahtdurchmesser zu vermindern und die Anzahl der Maschen zu erhöhen. Die erste Lösungsmöglichkeit führt zu einem Anwachsen des Totvolumens und die letztere erhöht aufgrund der Verminderung des Lochöffnungsmaßes der Maschen den

J. O

Fließwiderstand. In beiden Fällen ist es letztendlich nicht möglich, die Leistungsfähigkeit des Regenerators zu verbessern.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Regenerator vorzusehen, dessen Leistungsfähigkeit durch die Verringerung des Totvolumens und die Vergrößerung der spezifischen Oberfläche ohne Anstieg des FließWiderstandes verbessert ist.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Regenerator gemäß Patentanspruch 1 gelöst.

Erfindungsgemäß wird ein Regenerator vorgesehen, der ein

zylindrisches Gehäuse und eine Vielzahl erster und zweiter 30

Drahtsiebe, die im zylindrischen Gehäuse gestapelt sind, aufweist. Jedes erste Drahtsieb weist längs- und querverlaufende Drähte auf, die im wesentlichen Kreisquerschnitt besitzen und in Maschen gewebt sind. Die Drähte überlappen sich einander an den Kreuzungspunkten der Maschen, wobei

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, die sich überlappenden Abschnitte der Drähte in Stapelrichtung zusammengedrückt sind, um ihren Kreisquerschnitt an den Kreuzungspunkten örtlich abzuflachen. Jedes zweite Drahtsieb weist ebenfalls längs- und querverlaufende Drähc te auf, die im wesentlichen Kreisquerschnitt besitzen und maschenartig verwebt sind, wobei sich diese Drähte an den Kreuzungspunkten der Drahtsiebe überlappen, aber an diesen Kreuzungspunkten nicht zusammengedrückt sind. Die ersten und zweiten Drahtsiebe sind so in dem zylindrischen Gehäu- - _n se gestapelt, daß ein oder zwei erste Drahtsiebe zwischen den einander benachbarten zweiten Drahtsieben angeordnet sind.

Bei dem oben genannten, erfindungsgemäßen Aufbau des Ge-

... nerators können die ersten Drahtsiebe aufgrund ihrer zu-

sammengedrückten Kreuzungspunkte das Totvolumen verringern und die spezifische Oberfläche bei gleichzeitiger Verringerung des Fließwiderstandes vergrößern. Aufgrund der aneinander angrenzenden Stapelung dieser ersten und zweiten Drahtsiebe stoßen diese entweder in Punkt- oder Linienkontakt aneinander, wodurch ein entscheidender Verlust bei der thermischen Übertragung des Regenerators vermieden wird. Diese Anordnung erlaubt es ebenfalls, ein Anwachsen der Fluiditätsverluste durch die Verhinderung des Ver-

schließens der Lochöffnungen zwischen den Drahtsieben zu 25

vermeiden. Wenn die zweiten Drahtsiebe, die einen üblichen Aufbau aufweisen, mit den ersten Drahtsieben, die zusammengedrückte Kreuzungspunkte aufweisen, kombiniert werden, ist es wesentlich einfacher, den Regenerator herzustellen.

Desweiteren können die Hohlräume in dem zylindrischen 30

Gehäuse, das die Drahtsiebe aufnimmt, in Abhängigkeit von dem Grad des Zusammendrückens der Kreuzungspunkte der ersten Drahtsiebe gesteuert werden.

Weitere Ziele, Anwendungen und Vorteile der Erfindung

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^ werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen vollständig ersichtlich. Dabei bezeichnen gleiche Bezugszeichen in allen Figuren gleiche oder ähnliche Teile.

Figur 1 zeigt ausschnittsweise einen Grundriß eines herkömmlichen Drahtsiebes, wie es in einem Regenerator gemäß dem Stande der Technik Verwendung findet;

Q Figur 2 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht des herkömmlichen DrahtSiebes gemäß Figur 1;

Figur 3 ist ein ausschnittsweiser Grundriß eines Drahtsiebes, wie es in einem Regenerator gemäß der Erfindung f. Verwendung findet;

Figur 4 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Drahtsiebes aus Figur 3;

Figur 5 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht und

zeigt eine Kombination von Drahtsieben gemäß der Erfindung; und

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Figur 6 zeigt einen erfindungsgemäßen Regenerator in perspektivischer Ansicht.

Vor einer ausführlichen Beschreibung eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels ist es zum Verständnis des erfindungsgemäßen Grundgedankens nötig, den die Erfindung

betreffenden Stand der Technik unter Bezugnahme auf die 30

Figuren 1 und 2 darzustellen.

Die Figuren 1 und 2 zeigen einen Abschnitt eines herkömmlichen Drahtsiebes 1, von denen mehrere in einem zylindrischen Gehäuse gestapelt bzw. übereinanderliegend 35

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j angeordnet sind. Aus der Seitenansicht der Figur 2 ist ersichtlich, daß die längs- und die querverlaufenden Drähte Ia, Ib, die das Sieb 1 bilden, sich gegenseitig überlappen, und daß der Abstand zwischen den Mittelachsen der

j- Drähte la, Ib an der Überlappungsstelle in Stapelrichtung I₁ beträgt.

Der Größe des Abstandes I₁ wurde besondere Aufmerksamkeit gewidmet und es wurde festgestellt, daß eine Verkleinerung dieser Größe es ermöglicht, bei einem Regenerator des gleichen Volumens die Anzahl der Drahtsiebe in dem Stapel zu erhöhen, das Totvolumen zu verringern und die spezifische Oberfläche ohne Erhöhung des Fließwiderstandes zu vergrößern. Darauf basierend wurde ein Regenerator ent-

. _ wickelt, der eine Kombination der verbesserten und der herkömmlichen Drahtsiebe aufweist. Bei jedem verbesserten Drahtsieb sind die überlappenden Abschnitte der das Sieb bildenden Drähte in Stapelrichtung zusammengedrückt, um den Abstand zwischen ihren Mittelachsen in Stapelrichtung zu verringern. Die verbesserten Drahtsiebe sind in Kombination mit den herkömmlichen Drahtsieben, bei denen die sich überlappenden Abschnitte der Drähte nicht zusammengedrückt sind, gestapelt, um den Zusammenbau zu erleichtern und die Hohlräume bzw. Abstände in dem Regenerator zu

„_ steuern.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Verwendung des oben genannten Grundgedankens ist in den Figuren 3, 4 und 5 dargestellt. Ein Drahtsieb 10, von dem mehrere in einem zylindrischen Gehäuse 20 (Figur 5) in nachstehend be-

schriebener Weise gestapelt sind, weist längs- und querverlaufende Drähte 10a, 10b auf, die im wesentlichen Kreisquerschnitt haben und maschenartig verwebt sind. Die Drähte 10a, 10b überlappen einander an den Kreuzungspunkten der Maschen, wie aus Figur 3 zu sehen ist. Die sich 35

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■, überlappenden Abschnitte der Drähte 10a, 10b werden einer, von einer Rolle ausgeübten Druckkraft unterworfen, um sie in Stapelrichtung zusammenzudrücken, wobei jeder von ihnen vom im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt zu einem im

g wesentlichen rechteckigen Querschnitt verformt wird, wie in Figur 4 dargestellt ist. Die so verformten, sich überlappenden Abschnitte der Drähte 10a, 10b weisen abgeflachte Oberflächen 30 auf. Dadurch wird der Abstand zwischen den Mittelachsen der sich überlappenden Drähte 10a, 10b von I₁ (Figur 2) auf I₂ verringert, wie in Figur 4 dargestellt ist.

Wie aus Figur 3 zu entnehmen ist, hat das Zusammendrücken der sich überlappenden Abschnitte der Drähte 10a, 10b,

,_c wodurch die abgeflachten Oberflächen 30 gebildet sind, Ib

keine Auswirkung auf die Größe der Lochöffnung und erhöht daher nicht den Fließwiderstand.

Das verbesserte Drahtsieb 10 mit den zusammengedrückten,

sich überlappenden Drahtabschnitten und das übliche Draht-20

sieb 1, dessen sich überlappende Drahtabschnitte nicht zusammengedrückt sind, werden miteinander gestapelt, wie es in Figur 5 dargestellt ist. Mehrere dieser Kombinationen sind in das zylindrische Gehäuse 20, das in Figur 6

dargestellt ist, eingesetzt, wodurch ein Regenerator ge-25

bildet wird. Aus Figur 5 wird ersichtlich, daß die gestapelten Drahtsiebe 10 das Totvolumen verringern und die spezifische Oberfläche bei gleichzeitiger Verringerung des Fließwiderstandes vergrößern könnten. Desweiteren stoßen

die verbesserten Drahtsiebe 10 und die üblichen Drahtsiebe 30

1 aufgrund der Stapelung, bei der sie abwechselnd aneinan-

derliegen, nicht nur an Berührungspunkten sondern durch den Kontakt zwischen den abgeflachten Oberflächen 30 der Siebe 10 und dem Sieb 1 auch an Berührungslinien aneinander, wodurch ein entscheidender Verlust bei der thermi-35

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- sclien Übertragung des Regenerators vermieden wird. Die gestapelte Anordnung gemäß Figur 5 vermeidet auch ein Anwachsen der Fluiditätsverluste, indem ein Verschließen der Lochöffnungen zwischen den Drahtsieben 1, 10 verhin-

c dert wird, im Gegensatz zu der herkömmlichen Anordnung, bei der nur übliche Drahtsiebe 1 gestapelt werden und bei der eine Verringerung der Größe der Lochöffnungen zwischen aneinander anliegenden Sieben auftritt.

_n In der Anordnung gemäß Figur 5 werden zwei Drahtsiebe 10 mit einem Drahtsieb 1 kombiniert. Es kann aber auch ein drittes Drahtsieb 10 zu der Kombination hinzugefügt werden.

, _c Vorstehend sind nur einige Ausführungsbeispiele der Er-

findung erläutert worden. Es liegt jedoch für den Fachmann auf der Hand, daß zahlreiche Änderungen und Abwandlungen ausführbar sind, ohne den Rahmen und den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen.

Ein Regenerator weist ein zylindrisches Gehäuse und eine Vielzahl erster und zweiter Drahtsiebe auf, die im Inneren des zylindrischen Gehäuses gestapelt sind. Jedes erste Drahtsieb weist mehrere verwebte Drähte auf, die sich an

den Kreuzungspunkten des Drahtsiebes aneinander überlap-25

pen, wobei die sich überlappenden Drähte an den Kreuzungspunkten in die Richtung, in die die Drahtsiebe gestapelt sind, zusammengedrückt sind. Jedes zweite Drahtsieb weist mehrere verwebte Drähte auf, die einander an den Kreuzungspunkten des Drahtsiebes überlappen, wobei die sich überlappenden Drähte an diesen Kreuzungspunkten nicht zusammengedrückt sind. Die ersten und zweiten Drahtsiebe sind so in dem zylindrischen Gehäuse gestapelt, daß ein oder zwei der ersten Drahtsiebe zwischen den einander benachbarten zweiten Drahtsieben angeordnet sind.

Claims (12)

1. TD.. IS- ■ #** - Patentanwälte und ac ,. EDTKE - DUHLING - IVlHNE - VlRUPE Vertreter beim EPA *f»
2. Π /"* C¹ Dipl.-Ing. H.
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4. Hellmann - Urams - otruif 3608233 w-ch^n.αBühimg I
5. Dipl.-Ing. R.
6. Kinne
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   Dipl.-Ing. B.
8. Pellmann Dipl.-Ing. K.
9. Grams
   DipL-Chem. Dr. B. Struif
10. Bavariaring 4, Postfach 202403 8000 München 2
11. Tel.: 089-539653 Telex: 5-24845 tipat Telecopier: O 89-537377 cable: Germaniapatent München
12. 12. März 1986

    DE 5656 /case AS-868

    Patentansprüche

    1. Regenerator, gekennzeichnet durch
    ein zylindrisches Gehäuse (20)

    eine Vielzahl erster Drahtsiebe (10), die in dem zylindrischen Gehäuse (20) gestapelt sind und von denen jedes mehrere verwebte Drähte (10a, 10b) aufweist, die einander in den Kreuzungspunkten der Drahtsiebe (10) überlappen, wobei die sich überlappenden Drähte (10a, 10b) an den Kreuzungspunkten in die Richtung, in der die ersten Drahtsiebe (10) gestapelt sind, zusammengepreßt sind,

    eine Vielzahl zweiter Drahtsiebe (1), die in dem zylindrischen Gehäuse (20) gestapelt sind und von denen jedes mehrere verwebte Drähte (la, Ib) aufweist, die einander in den Kreuzungspunkten der Drahtsiebe (1) überlappen,

    wobei die sich überlappenden Drähte (la, Ib) nicht zusammengepreßt sind, und dadurch, daß

    die ersten und zweiten Drahtsiebe (1,10) so in dem zylindrischen Gehäuse (20) gestapelt sind, daß ein erstes Drahtsieb (10) zwischen einander benachbarten zweiten

    ■ Bant fVwrhe- ►•', 39Μ8·14 Deui.sche Bank (München) Kto 286 1060 Postscheckamt (München) Kto. 670-43-BOi

    E/27

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    , Drahtsieben angeordnet ist.

    2. Regenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei erste Drahtsiebe (10) zwischen einander benachp. barten zweiten Drahtsieben (1) angeordnet sind.

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