DE3934545C2

DE3934545C2 -

Info

Publication number: DE3934545C2
Application number: DE19893934545
Authority: DE
Inventors: Eitel Fritz 4740 Oelde De Haver; Stig G. Malmoe Se Carlquist
Original assignee: Haver and Boecker OHG
Current assignee: Haver and Boecker OHG
Priority date: 1989-10-17
Filing date: 1989-10-17
Publication date: 1992-11-12
Also published as: DE3934545A1; JPH03136728A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Speicherwärmetauscher mit einer Vielzahl von Lagen aus Metalldrahtgewebe, die von einem gasförmigen oder flüssigen Medium durchströmbar sind. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen dieses Speicherwärmetauschers.

Aus der der DE-OS 35 34 607 ist ein Speicherwärmetauscher mit einem zylindrischen Gehäuse bekannt. In dem Gehäuse ist eine Vielzahl von Maschendrahtsieben übereinander angeordnet. Jedes Maschendrahtsieb besteht aus einer Anzahl von miteinander verwebten Drähten, die sich an den Kreuzungspunkten überlappen und derart zusammengepreßt sind, daß der Abstand zwischen den Mittelachsen der sich überlappenden Drähten an den Kreuzungspunkten in Preßrichtung verkürzt ist.

Dieser Speicherwärmetauscher kann von dem durchströmenden Medium nur in axialer Richtung durchströmt werden. Dabei ist die Wirkung immer gleich, ganz egal ob der Regenerator von unten nach oben oder in umgekehrter Richtung durchströmt wird. Der vorbekannte Speicherwärmetauscher ist beispielsweise für den Einsatz in einem nach dem Stirling-Prinzip arbeitenden Heißgasmotor oder für Kältemaschinen mit geschlossenem Helium-Gas-Kreislauf nicht geeignet. Ferner sind die von dem Medium angeströmten Kontaktflächen noch relativ klein, so daß die Temperaturdifferenz des durchströmenden Mediums zwischen den Eingangs- und der Ausgangsseite entsprechend gering ist. Außerdem ist die Speicherkapazität entsprechend klein.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Speicherwärmetauscher der eingangs genannten Art mit einem extrem hohen Füllfaktor zu entwickeln, so daß eine wesentlich höhere Temperaturdifferenz zwischen der Ein- und der Ausströmseite bzw. auch umgekehrt zu erreichen ist. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein wirtschaftliches Verfahren zum Herstellen dieses Wärmespeichertauschers zu entwickeln.

Die auf den Speicherwärmetauscher gerichtete Aufgabe wird gelöst, indem der Speicherwärmetauscher ringförmig ist, mit einer Innenlage und einer Außenlage aus Metalldrahtgewebe und mit einer zwischen der Innenlage und der Außenlage angeordneten Zwischenlage aus einer Vielzahl von unter Spannung gewickelten und fixierten Lagen eines oder mehrer Streifen aus Metalldrahtgewebe mit gleichen oder unterschiedlichen Maschenweiten. Durch die ringförmige Gestaltung des Speicherwärmetauschers wird erreicht, daß das durchströmende Medium sowohl von innen nach außen als auch in umgekehrter Richtung strömen kann. Ein aufzuheizendes Medium durchströmt den Speicherwärmetauscher von innen nach außen, ein abzukühlendes Medium von außen nach innen. Durch diese Gestaltung ist also eine Doppelfunktion möglich. Außerdem ist der Füllfaktor extrem hoch, da er beispielsweise zwischen 20 und 60% liegt. Der Füllfaktor wird nach dem Gewicht des Gewebes des Speicherwärmetauschers im Verhältnis zum Gewicht eines massiven Ringes ermittelt. Durch die radiale Durchströmung werden die Kontaktflächen wesentlich erhöht. Der Füllfaktor wird besonders groß, wenn die Innenlage und die Außenlage aus einem stärkeren Drahtgewebe gebildet sind als die gewickelte Zwischenlage. Die Innen- und Außenlage wirken dann besonders stabilisierend, während durch das feinere Drahtgewebe die Kontaktflächen erhöht werden.

Die auf das Verfahren gerichtete Aufgabe wird gelöst, indem zunächst die Innenlage aus mindestens einem Metalldrahtgewebestreifen ein- oder mehrlagig hergestellt wird, daß nachfolgend eine Vielzahl von Bahnen eines oder mehrerer Metalldrahtgewebestreifen unter gleichmäßiger oder wechselnder Spannung gewickelt werden und abschließend als Außenlage ein Metalldrahtgewebestreifen ein- oder mehrlagig gewickelt werden und der Wickel durch Sintern fixiert wird. Dieses Verfahren ist besonders wirtschaftlich und erlaubt es außerdem, daß die Fertigung von ringförmigen Speicherwärmetauschern gleicher Bauhöhe, jedoch mit unterschiedlichen Innen- und Außendurchmessern gefertigt werden können, da Drahtgewebstreifen oder Drahtgewebebahnen mit gleichen Außenabmessungen benutzt werden können. Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen ringförmigen Speicherwärmetauschers ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 den ringförmigen Speicherwärmetauscher in einem Ver tikalschnitt,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung eines Teils der Fig. 1,

Fig. 3 und 4 Ausführungsbeispiele für Stütz- oder Schutzgewebe, die als Innen- oder Außenlage des Drahtgewebekörpers verwendet wer den können, und

Fig. 5 ein Feindrahtgewebe, das als Wärmespeichergewebe einsetzbar ist.

Der ringförmige Speicherwärmetauscher nach der Fig. 1 wird aus Metalldrahtgewebestreifen gewickelt und durch Sinterung zu einem formstabilen Körper fixiert.

Der ringförmige Körper weist eine Innenlage 1 und eine Außenlage 2 auf. Diese Innenlage und Außenlage werden aus Metalldrahtgeweben hergestellt, wie sie in den Fig. 3 oder 4 aufgezeigt sind.

Das Gewebe nach der Fig. 3 ist ein starkes Drahtgewebe, und zwar eine RPD-Panzertresse 50×14 Drähte je cm.

Die Außenlage 2 ist in der Fig. 4 dargestellt. Es handelt sich um das starke Drahtgewebe mit einfachen Kettdrähten.

Zwischen der Innenlage 1 und der Außenlage 2 ist ein Wickel 3 aus einer Vielzahl von gewickelten Lagen eines oder mehrerer Feindrahtgewebestrei fen oder -bahnen gleicher oder unterschiedlicher Maschenweiten angeord net. Bei der Erstellung des Wickels 3 kann ein Feindrahtgewebe 4 ver wendet werden, wie es in der Fig. 5 aufgezeigt ist. Hierbei handelt es sich um ein Quadrat- oder Langmaschen-Feindrahtgewebe mit etwa 40 bis 100 Drähten je cm, Drahtdurchmesser 0,10 bis 0,04 mm.

Die Anzahl der Lagen bzw. der Wicklungen richtet sich nach der Draht gewebesorte und dem Füllfaktor.

Der Füllfaktor wird nach dem Gewicht des Wärmespeichergewebes im Ver hältnis zum Gewicht eines massiven Ringes ermittelt. Der Füllfaktor beträgt zwanzig bis sechzig Prozent.

Bei dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Stirnseiten 5 und 6 des Wickels mit im Querschnitt U-förmigen Rin gen 7 eingefaßt.

Der Außendurchmesser Da des Speicherwärmetauschers liegt im allgemeinen in einem Bereich von 50 bis 250 mm. Der Innen durchmesser Di beträgt fünfzig bis fünfundsiebzig Prozent vom Außen durchmesser.

Der Speicherwärmetauscher kann in Richtung der in die Fig. 1 eingefügten Pfeile, also von innen nach außen oder von außen nach innen radial von einem Medium durchströmt werden. Ein erwärmtes Gas wird von außen nach innen durch den Wärmespeicher geführt, so daß die Temperatur des Mediums von z. B. 600°C auf 90°C reduziert wird. Am äußeren Umfang steht dem ausströmenden Gas eine größere Drahtgewebeoberfläche zur Ver fügung als bei der Ausströmung, die bei heruntergekühlten Temperaturen stattfindet. Der Speicherwärmetauscher gibt dann die vom gasförmigen Medium aufgenommene Wärme beim nächsten Zyklus wieder ab oder konserviert die Wärme für einen berechenbaren Zeit raum. Ein aufzuheizendes Medium wird von innen nach außen durch den Speicherwärmespeicher geführt.

Die erfindungsgemäßen Speicherwärmetauscher werden bei Maschinen eingesetzt, die nach dem Stirling-Prinzip arbeiten. Sie werden ferner in Kälte maschinen mit geschlossenem Heliumgas-Kreislauf statt des umweltschäd lichen Freon verwendet.

Claims

1. Speicherwärmetauscher mit einer Vielzahl von Lagen aus Metalldrahtgewebe, die von einem gasförmigen oder flüssigen Medium durchströmbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherwärmetauscher ringförmig ist, mit einer Innenlage (1) und einer Außenlage (2) aus Metalldrahtgewebe und mit einer zwischen der Innenlage (1) und der Außenlage (2) angeordneten Zwischenlage aus einer Vielzahl von unter Spannung gewickelten und fixierten Lagen eines oder mehrerer Streifen aus Metalldrahtgewebe mit gleichen oder unterschiedlichen Maschenweiten.

2. Speicherwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalldrahtgewebestreifen für die Zwischenlage Quadrat- oder Langmaschen aufweisen.

3. Speicherwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenlage (1) und die Außenlage (2) aus einem stärkeren Drahtgewebe gebildet sind als die gewickelte Zwischenlage.

4. Speicherwärmetauscher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnseiten (5, 6) des Wickels (3) mit im Querschnitt U-förmigen Ringen (7) eingefaßt sind.

5. Verfahren zum Herstellen eines Speicherwärmetauschers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenlage (1) aus mindestens ein Metalldrahtgewebestreifen ein- oder mehrlagig hergestellt wird, daß nachfolgend eine Vielzahl von Bahnen eines oder mehrerer Metalldrahtgewebestreifen unter gleichmäßiger oder wechselnder Spannung gewickelt werden und abschließend als Außenlage (2) ein Metalldrahtgewebestreifen ein- oder mehrlagig gewickelt werden und der Wickel (3) durch Sintern fixiert wird.