DE409719C

DE409719C - Generator for air cooling machines

Info

Publication number: DE409719C
Application number: DEA39915D
Authority: DE
Original assignee: AUTOMATIC REFRIGERATING COMPAN
Current assignee: AUTOMATIC REFRIGERATING COMPAN
Priority date: 1922-05-22
Filing date: 1923-05-10
Publication date: 1925-02-10
Also published as: FR566036A; US1460677A

Description

Die Erfindung· bezieht sich auf Luftkältemaschinen, in denen eine als Arbeitsmittel dienende Luftmasse im geschlossenen Kreisgang abwechselnd einer Verdichtung und einer Ausdehnung unterworfen "wird. Eine derartige Maschine besitzt einen Raum, in dem die Luft verdichtet, und einen Raum, in dem die Luft ausgedehnt wird. Zwischen diesen beiden Räumen wird die Luft durch einen Wärmeaustauscher zum Übertragen der Wärme von der verdichteten Luft auf ein kühlendes Mittel und durch einen Regenerator zum Aufrechterhalten eines Temperaturunterschiedes zwischen der eintretenden und austretenden Luft und schließlich durch einen Wärmeaustauscher zum Übertragen der Wärme von dem zu kühlenden Mittel auf die ausgedehnte Luft hindurchgeführt.The invention relates to air cooling machines in which one is used as a working medium serving air mass in the closed cycle is alternately subjected to compression and expansion " Such a machine has a space in which the air is compressed and a space in to which the air is expanded. The air passes between these two spaces a heat exchanger for transferring the heat from the compressed air to a cooling means and by a regenerator to maintain a temperature difference between the incoming and outgoing air and finally through a heat exchanger for transferring the Heat passed from the medium to be cooled to the expanded air.

Da die Größe der Luftzwischenräume in den Wärmeaustauschern und dem Regene- so rator gleich bleibt, und da dieser Raum zwischen Kompressions- und Expansionsraum geschaltet ist, so stellt er gewissermaßen einen ι toten Raum dar, und es ist ersichtlich, daß dieser Raum, um eine starke Kältewirkung zu erzielen, klein im Vergleich zur Kolben-Since the size of the air gaps in the heat exchangers and the rain so rator remains the same, and since this space is switched between compression and expansion space is, it represents a ι dead space, so to speak, and it can be seen that this space, in order to achieve a strong cooling effect, is small compared to the piston

Verdrängung sein muß. Weiterhin muß der Luft eine große Fläche dargeboten werden, um große Wärmemengen zu übertragen. There must be repression. Furthermore, the air must present a large area to transfer large amounts of heat.

Da es die Aufgabe des Regenerators ist, das Arbeitsmittel möglichst nahe auf eine Temperatur entsprechend der in dem Raum zu bringen, in den sie gerade eintritt, gleichgiltig, ob es sich um den warmen Kompressionsraum oder den kalten Expansionsraum handelt, so ist es notwendig, daß er eine bestimmte Wärmemenge während eines Teiles jedes Kreisganges aufzunehmen imstande sein muß, die bei einem anderen Teil des Kreisganges wieder abzugeben ist. Um die Leistung an Kältewirkung hochzubringen, muß der Regenerator so ausgebildet sein, daß er soweit wie möglich die Leitung von Wärme von seinem heißen Ende zu seinem kalten Ende ausschließt. Die Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Regenerators,, der eine kleine Luftmenge enthält, der der Luftmenge eine große Oberfläche bietet, sehr leicht und billig herzustellen ist, der genügend Wärmeaufnahmefähigkeit besitzt, um sein heißes und kaltes Ende auf den entsprechenden geeigneten Temperaturen zu halten, der einen möglichst geringen Betrag von Wärme vom heißen zum kalten Ende leitet und der dem Durchtritt der Luft einen geringen Widerstand bietet.Since it is the task of the regenerator to keep the working fluid as close as possible to a To bring the temperature to that of the room in which she is entering, irrespective of whether it is the warm compression room or the cold expansion space, it is necessary that it be a certain Amount of heat during one part of each cycle must be able to absorb that in another part of the cycle is to be returned. In order to bring the power of cooling effect high, the regenerator must be designed so that it as much as possible the conduction of heat from its hot end to its cold end End excludes. The object of the invention is to create a regenerator, which contains a small amount of air, which offers a large surface area for the amount of air, very is easy and cheap to manufacture, which has sufficient heat absorption capacity to to keep its hot and cold ends at the appropriate appropriate temperatures, as little as possible conducts heat from the hot to the cold end and unifies the passage of air offers little resistance.

Die Aufgaben werden dadurch gelöst, daß der Regenerator als Kammer ausgebildet wird, deren Wandungen aus schlecht wärmeleiten dem Stoff bestehen, und die im Innern eine Vielzahl von Abteilungen aus einem Stoff besitzt, der die nötige Wärmekapazität, eine sehr große Oberfläche und eine Vielzahl von engen Lücken für den Durchtritt der Luft besitzt. Diese Abschnitte liegen quer im Wege des Flusses des vermittelnden Fluidums und sind voneinander so getrennt, daß sie nicht in wärmeleitender Verbindung stehen. Jeder Abschnitt kann z. B. aus einer Vielheit von Windungen dünner metallischer Bänder bestehen, die eng inelbeneinanderliegen und so angebracht sind, daß ihre Kanten, zur Richtung des Flusses des vermittelnden Fluidums zugekehrt sind.The objects are achieved in that the regenerator is designed as a chamber, the walls of which are made of poor thermal conductivity material, and the inside one Has a large number of compartments made of a material that has the necessary heat capacity, a very large surface area and a multitude of narrow gaps for the passage who owns air. These sections lie across the path of the flow of the mediating Fluidum and are separated from each other in such a way that they are not in a thermally conductive connection stand. Each section can e.g. B. from a plurality of turns of thinner metallic There are ribbons that lie tightly inside each other and are attached so that their edges to Facing the direction of flow of the mediating fluid.

Die Erfindung soll im folgenden an Hand der Zeichnungen beschrieben werden, die die Erfindung beispielsweise veranschaulichen. In den Zeichnungen istThe invention will be described below with reference to the drawings, which the Illustrate the invention for example. In the drawings is

AbIb. ι ein senkrechter Längsschnitt durch eine Luftkältemaschine, von der die Regeneratoren gemäß der vorliegenden Erfindung einen Teil bilden,Fig. ι a vertical longitudinal section through an air cooling machine, of which the regenerators form a part according to the present invention,

Abb. 2 ein senkrechter Querschnitt nach größerem Maßstab durch einen der Regeneratoren nach Abb. 1,Fig. 2 is a vertical cross-section on a larger scale through one of the regenerators according to Fig. 1,

Abb. 3 ein zugehöriger Grundriß, Abb. 4 ein senkrechter Querschnitt durch eine andere Ausführungsform der Erfindung, Abb. 5 ein Grundriß zu dieser Ausführungsform nach Abb. 4, welcher zum Teil die Me- tallstreifen veranschaulicht, die die Wärme aufspeichernden Elemente bilden.Fig. 3 is a corresponding plan, Fig. 4 is a vertical cross-section through Another embodiment of the invention, Fig. 5 is a plan view of this embodiment according to Fig. 4, which partly shows the me- Tall strips illustrated, which form the heat accumulating elements.

An Hand der Abb. 1 möge die Arbeit der Maschine während eines Kreisganges von Arbeiten entsprechend einem Umlauf der . Kurbel welle !betrachtet werden. Die Bewegungen der Kolben werden -durch das Triebwerk in dem Kurbelwallengiehäuse gesteuert. ! Die Luft wird in dem Raum zwischen dem Kompressionskolben 1 und dem Verdrängerkolben 2 durch Abwärtsbewegung des Kolbens ι verdichtet. Sie wird dann bei dem höheren. Druck durch den Ringdurchlaß 3, '■ die Lücken zwischen den blattförmigen Teij len 4 des Wärmeaustauschers 5, den Rege- ! nerator 6 und die Lücken zwischen den Blättem 7 des Wärmeaustauschers 8 zu dem Raum oberhalb des Verdrängerkolbens 2 ge-' führt. Sie wird dann im Raum oberhalb des , Kolbens 2 durch Abwärtsgang der beiden ■ Kolben 1 und 2 ausgedehnt. Schließlich wird S sie wieder bei der niedrigen Pressung in ! dem Raum zwischen den Kolben 1 und 2 ; durch den Wärmeaustauscher 8, Regenerator 6 und Wärmeaustauscher 5 zurückgeführt, go ι Auf diese Weise wird die Wärme vom System durch den Wärmeaustauscher 5 abgeleitet, und durch den Wärmeaustauscher 8 kann die Wärme aus irgendeinem beliebigen Mittel aufgenommen werden. Es wird ein Temperaturunterschied zwischen den beiden Wärmeaustauschern und entsprechend zwischen dem oberen und unteren Ende des Regenerators 6 hergestellt.On the basis of Fig. 1 may the work of the machine during a cycle of work corresponding to one cycle of the. Crankshaft! The movements of the pistons are controlled by the engine in the crankcase. ! The air is compressed in the space between the compression piston 1 and the displacement piston 2 by downward movement of the piston. It then becomes with the higher one. Pressure through the annular passage 3, '■ the gaps between the leaf-shaped parts 4 of the heat exchanger 5, the rule! Generator 6 and the gaps between the leaves 7 of the heat exchanger 8 lead to the space above the displacement piston 2. It is then expanded in the space above the piston 2 by the downward movement of the two pistons 1 and 2. Eventually, S will get them in again at the low pressure! the space between pistons 1 and 2; returned through heat exchanger 8, regenerator 6 and heat exchanger 5, go ι In this way, the heat from the system is dissipated through heat exchanger 5, and heat exchanger 8 can absorb the heat by any means. A temperature difference is established between the two heat exchangers and, accordingly, between the upper and lower ends of the regenerator 6.

Die in Abb. 1 dargestellte Maschine besitzt zwei Zylinder, und es sei bemerkt, daß beide Zylinder gleichartig ausgebildet sind. Der Regenerator 6 besitzt eine innere zylindrische Wandung 9 von wärmeisolierendem Stoff, wie Bakelit, und eine äußere zylindräsche Wandung von gleichfalls schlecht wärmeleitendem Stoff. Zwischen den beiden Wandungen wird ein Ringraum gebildet. Die Wandungen 9 und 10 ruhen mit ihren unteren Enden auf dem Wärmeaustauscher 5 und stützen an ihren oberen Enden den Wärmeaustauscher 8. Die Wandung 9 dient gleichfalls als Teil der Zylinderwandung, in dessen Innern der Kolben 2 hin und her geht. Es ist hieraus erkennbar, daß der Regenerator dazu dient, das heiße Maschinenende von dem kalten Ende zu isolieren, während er zu gleicher Zeit ails Regenerator für das vermittelnde Fluidum dient.The machine shown in Fig. 1 has two cylinders and it should be noted that both cylinders are designed in the same way. The regenerator 6 has an inner cylindrical Wall 9 of heat-insulating material, such as Bakelite, and an outer cylindrical Wall of likewise poorly thermally conductive material. An annular space is formed between the two walls. the Walls 9 and 10 rest with their lower ends on the heat exchanger 5 and support the heat exchanger 8 at their upper ends. The wall 9 is used also as part of the cylinder wall, in the interior of which the piston 2 reciprocates goes. It can be seen from this that the regenerator serves as the hot end of the machine from the cold end while at the same time acting as a regenerator for the mediating fluid serves.

Die in Abb. 2 und 3 veranschaulichte eine Ausführungsform der Erfindung besteht aus ι einer Mehrzahl von dünnen Metallbändern 11,An embodiment of the invention illustrated in Figs. 2 and 3 consists of ι a plurality of thin metal strips 11,

die spiralig auf die Wand 9 aufgewickelt sind, wobei jede Windung von der nächsten durch dünne Abstandstücke 12 aus schlecht !wärmeleitendem Stoff, z. B. Papier, getrennt ist. Die Abstandstücke 12 sind längs des Umfanges in Abständen, jedoch dicht genug, angeordnet, um die Metallstreifen in ihrer Lage zu halten, und erstrecken sich über die ganze Länge des Regenerators. Jedes der Metallbänder 11 bildet eine Spule von mehreren Windungen um den Zylinder 9, und jede Spule ist in der Richtung des Flusses der Arbeitsluft von der Nach'barspule getrennt, so daß eine Wärmeisolation zwischen je zwei Spulen vorhanden ist. Da jede einzelne Spule ungefähr die gleiche Wärme an allen ihren Punkten besitzt, so ist es von Wichtigkeit, die Länge des Isolators in so viele Spulen und isolierende Zwischenräumewhich are spirally wound on the wall 9, each turn from the next through thin spacers 12 made of poorly thermally conductive material, e.g. B. paper, is separated. The spacers 12 are arranged along the circumference at intervals, but close enough, to hold the metal strips in place and extend the full length of the regenerator. Each of the Metal strips 11 form a coil of several turns around the cylinder 9, and each coil is separated from the neighboring coil in the direction of the flow of the working air, so that there is thermal insulation between each two coils. Since every single Coil possesses roughly the same heat at all of its points, so it is important to keep the length of the insulator in that way lots of coils and insulating spaces

so zu unterteilen, daß eine verhältnismäßig sanfte Temperaturabstufung zwischen den beiden Enden vorhanden ist. Bei praktisch ausgeführten Regeneratoren, die ausgezeichnete Ergebnisse lieferten, wurden 19 Spulen von je 30 Windungen eines Messingbandes von etwa 3 mm Breite und 0,005 ^mm Dicke angew-endet. Die Abstandstücke zwischen den Wicklungen bestanden aus Papier von etwa 1,5 mm Breite und 0,015 ^mm Dicke, und die Lücke zwischen den Spulen in der Längsrichtung betrug 0,02 mm.to be subdivided so that there is a relatively gentle temperature gradation between the two ends. In the case of practically executed regenerators, which gave excellent results, 19 coils, each with 30 turns, of a brass ribbon about 3 mm wide and 0.005 ^mm thick were used. The spacers between the windings were made of paper about 1.5 mm wide and 0.015 ^mm thick, and the gap between the coils in the longitudinal direction was 0.02 mm.

Der Außendurchmesser der aus den Streifen 11 gebildeten Spulen ist derart, daß der Außenzylinder 10 sich gerade darüber schieben läßt. Da die Arbeitsluft durch die enge Lücke zwischen den Windungen hin und her strömt, so gibt sie ihre Wärme leicht an die Streifen ab und nimmt sie wieder von ihnen auf, während gleichzeitig der Luftraum des Regenerators sehr klein und die Wärmeleitung in der Längsrichtung auf ein Mindestmaß herabgesetzt ist.The outer diameter of the coils formed from the strips 11 is such that the Outer cylinder 10 can just be pushed over it. Since the working air through the tight If the gap flows back and forth between the coils, it gives off its warmth easily to the Strips off and picks them up again, while simultaneously removing the airspace of the Regenerator very small and the heat conduction in the longitudinal direction to a minimum is reduced.

In den Abb. 4 und 5 ist eine andere Ausführungsform, der Erfindung veranschaulicht.In Figs. 4 and 5 is another embodiment, of the invention.

Die dünnen Metallstreifen 11 sind spiralig um den Zylinder 9 gewickelt, und jede Windung ist von der vorhergehendeil durch metallische Wellblechstreifen 13 getrennt, wobei di,e Wellen sich in Richtung des Flusses der vermittelnden Luff erstrecken. Infolgedessen besteht jede Spule aus einer Anzahl von abwechselnden Lagen von flachem Metall und gewellten Metallstreifen, die zusammen auf den Zylinder 9 gewickelt sind.The thin metal strips 11 are spiral wrapped around the cylinder 9, and each turn is part of the previous one by metallic Corrugated iron strips 13 separated, with di, e waves extending in the direction of the river the mediating luff extend. As a result, each coil is made up of a number of alternating layers of flat metal and corrugated metal strips that come together are wound on the cylinder 9.

Jede Spule ist von der nächsten durch einen Luftraum getrennt, so daß eine Wärmeüberleitung von einer zur andern verhindert ist.Each coil is separated from the next by an air space, so that a heat transfer from one to the other is prevented.

Die Zahl der Spulen und ihr Abstand bestimmen sich nach der erforderlichen Wärmeaufnahmefähigkeit und der Rücksichtnahme auf die Leitfähigkeit in der Längsrichtung zwischen den beiden Regeneratorenden.The number of coils and their spacing are determined by the required heat absorption capacity and consideration of the conductivity in the longitudinal direction between the two regenerator ends.

Allgemein betrachtet, besteht die Erfindung in einem Regenerator mit einer Anzahl von Abschnitten, von denen jeder aus einer Vielzahl von im Abstand angeordneten Metallblättern besteht, welche der Arbeitsluft eine ausgedehnte Oberfläche darbieten und die in einem Körper von wärmeisolierendem Stoff im Wege der vermittelnden Luft angeordnet sind, wobei jeder einzelne Abschnitt gegen die Nachbarabschnitte so angeordnet ist, daß eine Wärmeüberleitung vermieden ist. Es ist ersichtlich, daß mannigfache Konstruktionsformen zur Anwendung gelangen können, ohne daß dabei der Rahmen der im vorstehenden erläuterten Erfindung verlassen wird.Generally speaking, the invention resides in a regenerator having a number of sections, each of which is made up of a plurality of spaced apart metal sheets consists, which offer the working air an extensive surface and which are arranged in a body of heat-insulating material by way of the conveying air are, with each individual section arranged against the neighboring sections is that heat transfer is avoided. It can be seen that there are many forms of construction can be used without departing from the scope of the invention explained above will.

Claims

Patent-to sayings:

1. Regenerator for in a closed circuit on a gaseous intermediary acting chillers, characterized by a number of thin strips of heat absorbing and releasing material, which are one behind the other by way of the gaseous working medium and are isolated from each other and from the outside in sections.

2. Regenerator according to claim 1, characterized in that the heat receiving and dispensing strips in the annular space between two cylinders made of poorly thermally conductive Fabric are arranged.

3. Regenerator according to claim 1 or 2, characterized in that the individual Compartments are formed by the spiral winding of metal strips and are separated from one another by narrow air spaces.

4. Regenerator according to claim 3, characterized in that the individual turns of the spirals "by spaced strips of paper or a other bad heat conductors are kept separate.

5. Regenerator according to claim 1, 3 and 4, characterized in that the the spiral winding separating intermediate layers, over the various units run through and thus separate the individual departments from each other in a heat-insulating manner keep.

1 sheet of drawings.