DE804147C

DE804147C - Aus einem oder mehreren Drahtstuecken bestehende Regeneratorfuellmasse

Info

Publication number: DE804147C
Application number: DEP19564D
Authority: DE
Inventors: Pieter Hajo Clay
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1944-11-03
Filing date: 1948-10-26
Publication date: 1951-04-16

Description

Aus einem oder mehreren Drahtstücken bestehende Regeneratorfüllmasse Zur Bildung von I#'egeiieratoren wird vielfach eine aus einem oder mehreren Drahtstücken besteliende Regeneratorfüllmasse verwendet. Die Drahtstücke werden zti Spulen gewunden, und die Spulen oder Teile davon \\ erden zu einer Regeneratorfüllniasse zusammengefügt. L-in in dieser Füllmasse das richtige Verli<iltnis z-,vischen der wärmeaufnehmenden Drahtoberfläche und der Durchströmungs-<iffnung für das durchströmende Gas festlegen zu können, ist es erforderlich, heim Wickeln solcher Spulen verschiedene Vorkehrungen zu treffen. Spulen für die bekannten Regeneratorfüllmassen werden auf einen Träger aufgewickelt, der auch in der Füllmasse verbleiben muß, um die erwähnten Allstände zwischen den Drähten untereinander zu sichern. Zu diesem Zweck sind auch Spulen bekannt, hei denen die Spulenpatrone mit sich kreuzenden Dr<iliteii :iiisgeli lclet ist. In diesem Fall erübrigt sich zwar ein Träger in der Regeneratorfüllmasse, aber die Herstellung solcher Spulen ist schwieriger als das Wickeln einfacher zylindrischer Spulen.
Nach der Erfindung weist das Drahtmaterial, atis der die Regeneratorfüllinasse besteht, wenigstens teilweise eine Verformung auf, deren Schritt höchstens (las ioofache der mittleren Drahtstärke beträgt. Dieser Schritt braucht nicht über die ganze verformte Länge des Drahtstückes *konstant zu sein, sondern kann unterhalb des gestellten Wertes veränderlich sein.
ach Zusammenfügen verschiedener auf diese Weise verformter Drähte verbleibt wegen der Form eines jeden Drahtstückes immer ein hinreichend großer Raum zur Durchströmung des Gases zwischen (lein Drahtmaterial. Zu diesem Zweck braucht nicht die ganze Drahtlänge ununterbrochen eine solche Verformung aufzuweisen. Die verformten Drahtteile können vielmehr mit Teilen abwechseln, deren Verformungen einen größeren Schritt als den vorerwähnten Wert haben, und sogar mit nicht verformten Teilen. In allen Fällen berührt infolge der Verformung ein bestimmter Drahtteil nur örtlich einen anderen anliegenden Drahtteil oder eine anliegende `Findung dieses Drahtes.
Die vorerwähnte Verformung ist vorzugsweise als periodische Verformung dadurch zu erzeugen, daß der Draht vor seiner Zusammensetzung zu einer Regeneratormasse durch eine Walz- oder Hammermaschine geführt wird, die die gewünschte Verformung bewirkt. Die gegebenenfalls nicht zu verformenden Teile entstehen dadurch, daß die Walz-oder Hammermaschine zeitweise ausgerückt wird. Da die Verformung höchstens das ioofache der mittleren Drahtstärke beträgt, wird die Steifheit des üblicherweise zu diesem Zweck verwendeten Drahtmaterials hinreichend groß sein, um die darin angebrachte Verformung auch nach Zusammenfügen der verschiedenen Drahtstücke zu erhalten. Verformungen von verhältnismäßig größeren Abmessungen unterliegen beim Zusammenfügen leicht Änderungen, wodurch die einzelnen Drahtabschnitte Tiber größere Längen aneinanderliegen würden und der örtliche Gasdurchgang gesperrt wäre.
Das "Zusammenfügen der verschiedenen Drahtstücke zu einer Regeneratorfüllmasse kann auf verschiedene Weise stattfinden, da die Form eines jeden Drahtstückes eine richtige Verteilung der Durchströmöffnungen für das Gas zwischen dem die Wärme aufnehmenden und die Wärme abgebenden Regeneratorwerkstoff verbürgt. Die Drahtstücke können z. B. zu zylindrischen Spulen gewickelt werden, die entweder unmittelbar oder nach Aufteilung in Segmente die Regeneratorkammer füllen. Auch können verschiedene Drahtstücke zu einem Bündel zusammengefügt werden und eins oder mehrere dieser Bündel zum Füllen der Regeneratorkammer dienen.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird das Drahtmaterial gemäß einer Zickzacklinie verformt. Diese Verformung kann unmittelbar vor dem Aufwickeln zu einer zylindrischen Spule, gegebenenfalls auf ein und derselben Maschine, stattfinden, indem der Draht zwischen zwei Rollen mit ineinandergreifenden gerändelten Oberflächen hindurchgeführt wird. Die Windungen einer solchen Spule werden zweckmäßig dadurch zusammengehalten, daß die Spule mit einem ebenfalls gemäß einer Zickzacklinie verformten Draht umwickelt wird. Ein solcher Draht ist nämlich nicht streckbar, so daß die Spule die Regeneratorkammer ganz ausfüllen kann.
Die Erfindung wird an Hand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Fig, i zeigt einen Teil des Zylinders eines Heißgasmotors, der von einem Regenerator umgeben ist; die Fig. 2 bis io zeigen einige Ausführungsbeispiele eines verformten Drahtes, der zur Herstellung einer IZegeneratorfiillrnasse geeignet ist. In Fig. i ist der obere Teil des .\rl>eitszvlinders des Heißgasmotors abgebildet, der Übersichtlichkeit halber jedoch ohne Kolben oder Verdränger, da diese Teile zum Verständnis der vorliegenden Erfindung entbehrlich sind.
Der eigentliche Zylinderraum ist von einer zylindrischen Buchse 13 umgeben, die an der oberen und unteren Seite die Verbindung des Zylinderraumes mit dem Erhitzer io und (lern Kühler 12 frei läßt. Zwischen diesem Erhitzer io und dem Kühler 12 befindet sich, ebenfalls konzentrisch zum Motorzylinder, die Regeneratorkammer 14, in der die Regeneratorfüllmasse untergebracht ist. Diese Regeneratorkammer ist zugänglich, nachdem die Verbindungen im Flansch 1 5 losgelöst und der Motorkopf 16 abgenommen worden ist; der Erhitzer io ist fest mit der `Tand des Kopfes 16 verbunden.
Beim Abnehmen des Kopfes gleitet die Innenwand des Erhitzers längs der Buchse 13, so daß der Raum rings ,um diese Buchse oberhalb der Regeneratorkammer 14 ganz leer wird. Der Regenerator i i ist ringförmig, so daß er nötigenfalls als Ganzes um die Buchse 13 aufwärts geschoben und entfernt werden kann. Das Einführen eines neuen Regenerators kann auf dem gleichen Wege erfolgen, so daß die Regeneratorfüllmasse in Form einer Ringspule herstellbar ist. Die Füllmasse kann aber auch aus mehreren Einzelteilen aufgebaut sein, die in der Kammer 1,4 in die richtige Form gebracht werden und zusammen diese Kammer ausfüllen.
In allen Fällen soll das Drahtmaterial, aus dem die Regeneratorfüllmasse hergestellt wird, derart angeordnet sein, daß in Richtung der :Mittellinie des Zylinders eine ausreichende Durchströmöffnung für das von dem Erhitzer io zum Kühler 12 und in umgekehrter Richtung strömende Gas zwischen den verschiedenen Drähten verbleibt. Nicht nur muß die gesamte Oberfläche dieser Öffnung hinreichend groß, sondern es inuß auch die Durchströmfläche regelmäßig zwischen den Drahtwindungen verteilt sein, um eine innige Berührung des durchströmenden Gases mit der Drahtoberfläche zu fördern. Diese regelmäßige Verteilung der Öffnungen zwischen den Drahtwindungen entsteht dadurch, daß die Regeneratormasse aus einem Draht gewickelt wird, der vorher eine Verformung entsprechend den Fig. 2 bis io erfahren hat.

Fig. 2 zeigt einen runden Draht 2o, der zickzackförmig gewunden ist. Der Schritt 21 dieser Zickzacklinie entspricht höchstens dem ioofachen des Drahtdurchmessers; die Breite der Zickzacklinie ist von der gleichen Größenordnung oder weniger. Unterhalb dieser Grenze ist die im Draht angebrachte Verformung auch bei einer weiteren Bearbeitung des Drahtes, z. B. beim Wickeln zu einer Spule, haltbar. Dies bedeutet, daß in der aus einem Draht nach Fig. 2, gewickelten Spule sämtliche nebeneinanderliegenden Drähte die Zickzackform beibehalten haben. Die riebeneinanderliegenden Drähte in einer solchen Spule werden sich also nur stellenweise, d. h. an den Spitzen der Zickz#tcklinien, berühren. Zwischen je zwei nebeneinanderliegenden Drähten verbleibt also im allgemeinen

ein freier, für deil Ga#durchgall' geeigneter hatttll.

und jede Durcligang@ötinung ist an vier Seiten von

Drahtmaterial umgelicn.

Uni zti verliiiten, dall zuf:illig zwei benachbarte

Drähte derart liegen, dal3 die zickzackförinig aus-

gebildeten Teile gerade ineinanderpassen, wodurch

die Durchgangsöffnung sehr klein lvürde, katitt der

Schritt auf einer Zickzacklinie allmählich zwischen

einem gröliten und cincin kleinsten Wert -,l-ecliseln,

welclic Werte aber ininier unterhalb der Grenze des

ioofachen Durchmessers bleiben. Zufälle auSge--

nonimen, werdest zwei so ausgebildete nebenein-

anderliegende Drähte gewöhnlich mit Teilen eines

verschiedenen Schrittes aneinandergrenzeti. Das

völlige Zusammenschließen zweier Drähte über eine

größere Länge wird also praktisch nicht vorkom-

nien. In der Figur ist ein zweiter Draht 23 dar-

gestellt, der in dieser Weise neben dein erstgenann-

ten Draht -20 liegt.

Da ins allgemeinen die 13ecliligungen für eine

regelmäßige Verteilttti- der Durcligatigsöfftiungen

über (las Dralitinaterial inir in einer bestimmten

Richtung gestellt werden, in der Strömungsrichtung

des Gases, wird vielfach eine Verformung des

Drahtmaterials in einer Ebene ausreichen. Es soll

aber beim Wickeln der Rcgeneratorspule dafür

gesorgt wurden, dal3 die l?bene, in der die Ver-

formung de: Dralitniaterials liegt, senkrecht zti der

zu erwartenden Strönitingirichtung des Gases stellt.

Uni diese Maßnalinie überflüssig zu machen oder

uni Regerieratoren herstellen zu können, die für

verschiedene Strönltltigsriclitungen geeignet sind,

kann der Draht entsprechend Fig. 3 verformt wer-

den. Der Draht 25 hat einen runden Querschnitt

und ist entsprechend einer Zickzacklinie verformt.

Die Ebene dieser Verformung dreht sich aber um

die Mittellinie 2` des verfortlltetl Drahtes. so daß

die Zickzacklinie ans der finit 26 bezeichneten La-e

allmählich in eine Lage senkrecht dazu übergelt

(in der Figur mit 2; bezeichnet) und von da an

allmählich \\eitci- bis zur ursprünglichen Form ver-

läuft. Eine solche Verformung kann dadurch

erzeugt werden, claß der Dralit nach Verformung

zu einer Zickzacklinie uni die Längsachse des ver-

formten Drahtes verwunden wird. Eine solche

Verformung kann gegebenenfalls mit einer perio-

dischem oder nichtperiodischen Änderung der

Schrittgröße kombiniert werden.

Die vorerwähnten Dralitfortnen sind dadurch

erzielbar, daß ein Draht mit rundem Querschnitt,

der vorher bis ztlin erforderlichen Dtirchnlesser

ausgezogen "\-or<len ist, vor dein Auf-,vickeln der

Regeneratorspule zwiscllen zwei Rollen mit gerän-

delter Oberfläche liinchirchgeführt wird. Die Rollen ,I

können gegebenenfalls auf cler Wickelmaschine zur

Herstellung der 1\'-e,<encratorspule angeordnet sein,

so daß das Verfornicn des Drahtes und das Zu-

sammensetzen der Regeneratorfüllmasse in einem

einzigen Arbeitsgang stattfinden. Die Schrittverän-

derung entsprechend Fig. 2 erfolgt dadurch, daß

man den Schritt der an den beiden Rollenober-

flächen vorgesehenen Rändehing, längs des Um=

fangs der Rollen gemessen, zunehmen und abrieb

tneil I<il.1t. Die auf diese Weise entstandene Schritt-

hat dann eitlen periodischen Charakter:

clie Änderung kehrt niiinlich je Umdrehung der

R<indclrollcn in clie gleiche Forni zurück. Das Ver-

winden des Drahtes nach der Zickzackverformung,

1l 1c in 1 ig. 3 dargestellt, erfolgt durch Drehen ent-

wct@er (Icr Vorratsspule und der l"ändelrolleil oder

der <tl,rtt@@-icl;cltt(lcti Regeneratorspule in einer

Ebene senkrecht zur Wickelrichtung des Drahtes.

Als Drahtmaterial wird für den geschilderten

Z«ecl< gewöhnlich ein \\ ickeldralit finit einem

Durcinnesscr von 5o --\likron verwendet. Der Schritt

des verformten Drahtes beträgt o.5 tnm oder wech-

selt zwiscIieli 0,2 und o,5 min.

In Fig. d ist eine Ausfiihrungsforin des Regene-

ratordralites dargestellt, der aus einer Zusammen-

fügung abgeplatteter Teile besteht, die abwechselnd

senkrecht zueinander stehen. Ein solcher Draht ent-

steht durch 11iininierli eines Drahtes von ursprüng-

lich rundete Querschnitt. Die Breite 30 einer jeden

.@l>platttnu; Querschnitt. 0,5 111111, die Stärke 3i ist

o. i 111111. 1)icscr 1)ralit ist aus eincin Dralit runden

Querschnittes finit einem Durchmesser voll 0,25 min

liergcitellt. Der Gesamtschritt 32 der angebrachten

Verforniting beträgt etwa to inni. In den Fig. 5

und 6 ist die Ouerschnittsforni des Drahtes nach

Fig. 4 ttt1 zwei verschiedenen Stellen abgebildet.

Fig. ; zeigt einen zur Zusatlltllct1setzuttg der

Regeneratorfüllnlasse geeigneten Draht. der aus

einem vci"wtni(leiiell Metallband besteht. Die Stärke

33 dieses Bandes betriigt 5o Mikron bei einer

Breite 34 voll 300 Mikron. Das Band ist aus einem

runden Dralit von i -lo mm Durchmesser ge-

walzt. In den Fig. 8 und c) ist ein Querschnitt dieses

Drahtes an verschiedenen Stellen abgebildet.

Fig. io zeigt einen verformten 1)ralit 36 eines

runden Querschnittes \on o.; niin Stärke, der

schraubcnlinienfiirinig gewunden ist. Der Durch-

messer 3; des l)rahtwicl<els beträgt 1o 111111. lind sein

\\ichelscliritt 38 ist 4 inne groß. Ans einem solchen

icliraultenlinicnf@irmig gewundenen Draht Herge-

stellte l"egener,itorfiillniasseli sind atil.>erordelitlicli

elastisch. Nachdem die Regeneratorspule ii ge-

wickelt worden ist, wird sie durch Ntidinittel,

z. B. durch Umwickeln mit einem Papierband, fest

ztisainniengelialten, derart, daß sämtliche schrauben-

linienfi>i-tliig ;-ewundenen Drähte mehr oder weniger

eingedrückt sind. Nach Einbringen in die Regene-

ratorkaininer 14 wird das Papierband entfernt, z. B.

durch Abbrennen, wonach die Regelieratormasse

sich atisl>rcitet und die Kammer i I ganz füllt. Statt

mittels eines Papicrhandes kann die Rcgenerator-

masse auch durch Umwickeln mit einem schrauben-

linienförmig oder zickzackförmig verformten Draht

zusammengehalten werden, der in Längsrichtung

elastisch ist. Die Füllmasse kann sich elann eben-

falls der Forin der 1"egciieratorkaninier anpassen,

ohne daß das Bindtnittel entfernt zu werden braucht.

Die verschiedenen voi-erivälillten Verformungen

l:ötinen "ewüniclitenfalls auch kombiniert werden,

und gegebenenfalls kann die gleiche Verformung

tnit einem anderen Schritt -%1-iederliolt werden. Es

ist aber itnnier Bedingung, dal3 die kleinste der

erzeugten Verformungen unterhalb des erwähnten Wertes liegt. Eine sehr gebräuchliche Verformung besteht z. ß. in einem zweifach schraubenlinienförmig gewundenen Draht mit einer Drahtstärke von 5o lfikron, einem ersten Schritt von 0,1 mm und einem ersten Wickeldurchmesser von 0,5 mm, einem zweiten Schritt von 2 mm bei einem Wickeldurchmesser von 5 mm.

Claims

PATENTANSPROCHE: i. Aus einem oder mehreren Drahtstücken bestehende Regeneratorfüllmasse, dadurch gekennzeichnet, daß das Drahtmaterial wenigstens teilweise eine Verformung von zweckmäßig periodischer Gestalt aufweist, deren gegebenenfalls veränderlicher Schritt höchstens das ioofache der mittleren Drahtstärke beträgt.
2. Regeneratorfüllmasse nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht gemäß einer Zickzacklinie verformt ist.
3. Regeneratorfüllmasse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt dieser Zickzacklinie verschiedene unterhalb der erwähnten Grenze liegende periodisch veränderliche Werte hat.
4. Regeneratorfüllmasse nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zickzacklinienförmig verformte Draht als Ganzes außerdem verwunden ist.
5. Regeneratorfüllmasse nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht aus aneinandergereihten, abwechselnd senkrecht zueinander stehenden, abgeplatteten Teilen besteht.
6. Regeneratorfüllmasse nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht ein abgeplattetes Profil aufweist und um seine Längsachse verwunden ist.
7. Regeneratorfüllmasse nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht schraubenlinienförmig aufgewickelt ist. B. Regeneratorfüllmasse nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht auf wenigstens zwei verschiedene in den vorangehenden Ansprüchen gekennzeichnete Weisen verformt ist. g. Regeneratorfüllmasse nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht gemäß zwei gleichen Formen, aber mit verschiedenem Schritt verformt und daß wenigstens einer der beiden Schritte kleiner als das ioofache der mittleren Drahtstärke ist.