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Regenerator, insbesondere zur Verwendung in einem Heißgasmotor Es
ist bereits vorgeschlagen worden, in einem Heißluftmotor einen Regenerator zu verwenden.
Dieser Regenerator enthält eine aus drahtförmigem Material bestehende Füllmasse,
die in Form eines Drahtgewebes ausgebildet ist. Solche zwischen dem warmen und dem
kalten Teil des Motors angebrachte Regeneratoren haben den Zweck, das von der warmen
nach der kalten Seite des Motors strömende Mittel so viel wie möglich abzukühlen
und die aufgenommene Wärme an das in umgekehrter Richtung strömende Mittel wieder
abzugeben. Durch die Verwendung eines Regenerators wird die Nutzwirkung eines solchen
Motors gesteigert.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine verbesserte Regeneratorart,
die insbesondere zur Verwendung in einem Heißgasmotor geeignet ist. Unter einem
Heißgasmotor ist ein Motor mit einem warmen und einem kalten Teil zu verstehen,
die miteinander in Verbindung stehen. In diesem Motor befindet sich das arbeitende
Mittel abwechselnd im warmen und im kalten Teil, derart, daß das sich ausdehnende
Mittel in den Stand gesetzt wird, Arbeit auf einem Kolben zu verrichten. Ein Beispiel
eines Heißgasmotors ist der oben beschriebene Heißluftmotor, bei dem das arbeitende
Mittel von der Luft gebildet wird. Manchmal sind Heißgasmotore als Turbinen ausgebildet.
Man kann sich in einem solchen Motor den Fall vorstellen, daß sich immer die gleiche
,Luft am Kreislauf beteiligt, und in diesem Fall spricht man von einem Motor mit
geschlossenem Kreislauf. Es ist aber auch möglich, daß periodisch, z. B. nach jedem
Hub,
das Mittel, ganz oder- teilweise vom gleichen Mittel, aber z. B. mit einer anderen
Temperatur ersetzt wird; in diesem Fall spricht man von einem Motor mit offenem
Kreislauf: Der Regenerator nach der Erfindung hat das Kennzeichen, daß die Füllmasse
aus mehreren Elementen besteht, die aus einer Anzahl flach gewickelter Drahtspulen
oder aus Teilen von zylindrisch gewickelten Drahtspulen aufgebaut sind, wobei die
Drähte in jedem Element das beim Spulen erhaltene Wickelmuster beibehalten.
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Bei den bekannten Regeneratoren, bei denen die Regeneratorkammer mit
drahtförmigem Material gefüllt ist, liegen diese Drähte im allgemeinen ganz beliebig
im Regeneratorraum. Man verfährt bei diesen bekannten Regeneratoren meistens derart,
daß eine bestimmte Menge drahtförmigen Materials in die Regeneratorkammer eingeführt
wird, wobei es einerlei ist, wie das Drahtmaterial in der Kammer liegt. Dies hat
zur Folge, daß die Drahtmasse nicht regelmäßig über den Regeneratorraum verteilt
ist, so daß man in der Füllmasse an einer Stelle verhältnismäßig weite Kanäle und
an einer anderen Stelle große Anhäufungen von Drahtmaterial antreffen kann. Dies
kommt der Wirkungsweise des Regenerators nicht zugute. Im soeben beschriebenen Fall
wird der größte Teil des im Regenerator umlaufenden Mittels durch die verhältnismäßig
weiten Kanäle hindurchgehen, während die Teile der Füllmasse, wo große Drahtanhäufungen
vorkommen, praktisch unwirksam sind.
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Diese Nachteile werden beim erfindungsgemäßen Regenerator vermieden,
weil darin die Drähte in jedem der Elemente nach einem bestimmten Muster liegen
und man also dessen sicher ist, daß die Drahtmasse so regelmäßig wie möglich über
den Regeneratorraum verteilt ist.
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Es hat - sich gezeigt; daß es sich empfiehlt, als Wickelmuster für
die Spulen ein Honigwabenmuster zu wählen. Die Drahtstärke in jedem Element beträgt
vorzugsweise höchstens o,5 mm.
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Auch wegen der Tatsache, daß, falls man die Elemente der Füllmasse
auf die oben beschriebene Art und Weise ausbildet, diese sehr einfach herstellbar
sind, ist der erfindungsgemäße Regenerator vorteilhaft. Bei der Herstellung dieser
Füllmasse verfährt man nach der Erfindung vorzugsweise wie folgt. Man wickelt einen
Draht zu einer Spule, vorzugsweise zu einer Honigwabenspule, die z. B. eine ziemlich
große axiale Abmessung und in bezug auf den Durchmesser der Spule eine verhältnismäßig
geringe Stärke hat. Nachdem die Spule gewickelt worden ist, wird sie imprägniert,
um die Drähte in der richtigen Lage zu halten, und dann in einer Ebene abgewickelt,
z. B. dadurch, daß man sie gemäß einer Erzeugenden durchschneidet. Aus dieser Abwicklung
kann man nun die zum Aufbau der Füllmasse zu verwendenden Elemente herausschneiden.
Diese Elemente werden dann im Regeneratorraum zu einer Füllmasse der gewünschten
Form aufgebaut, worauf das Bindemittel entfernt wird. Wenn der Regeneratorraum zylindrisch
ist, . so schneidet man aus dem Ausschlag runde Scheibchen, die im Regeneratorravin
aufeinandergestapelt werden können. Wenn hingegen der Regeneratorraum z. B. einen
ringförmigen Querschnitt hat, so schneidet man aus der Abwicklung vorzugsweise ringsektorförmige
Plättchen, die dann im Raum aufgestapelt werden. Das Entfernen des z. B. aus Wachs
oder Paraffin bestehenden Bindemittels kann z. B. dadurch erfolgen, daß durch den
Regenerator ein geeignetes Lösungsmittel hindurchgeführt wird. Man kann auch aus
dem Draht eine platte Spule mif einer ziemlich großen Stärke wickeln und diese Spule
als solche, z. B. in einem ringförmigen Regenerator oder in Stücken, als Füllmasse
verwenden.
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In den Figuren ist die im erfindungsgemäßen Regenerator verwendete
Füllmasse dargestellt, und es sind darin auch einige Verfahren zur Herstellung dieser
Füllmasse veranschaulicht.
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Fig. i zeigt eine Abwicklung in der Ebene einer ringförmigen Spule,
auf welche das Drahtmaterial gewickelt ist, das die Füllmasse bilden soll. Mit A-A
ist in der Figur die \-littelachse angedeutet.
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Wenn D der Außendurchmesser der in Fig. 2 abgebildeten Spule ist,
so ist z D der Umfang dieser Spule. Aus Fig. i geht hervor, wie der Draht, der ini
vorliegenden Falle eine Stärke von 0,03 mm hat und aus Chromnickel besteht,
auf die Spule gewunden ist. In der Reihenfolge der in dieser Figur angegebenen Ziffern
ist der Draht auf die Spule gewunden. Aus der Figur geht hervor, daß durch diese
Wicklungsart ein Honigwabenmuster erhalten wird. Hierdurch entstehen zwischen den
Drähten verschiedene Öffnungen B, die im Verhältnis zum Durchmesser des verwendeten
Drahtes deutlichkeitshalber beträchtlich vergrößert dargestellt sind. Im allgemeinen
beträgt die Abmessung zwischen zwei benachbarten Windungen etwa das 3- bis 5fache
des Durchmessers des verwendeten Drahtes. Aus Fig. 2 geht hervor, wie die Abwicklung
nach Fig. i erhalten wird; nachdem die in Fig. 2' abgebildete Spule aus dem Drahtmaterial
gewickelt worden ist, wird sie mit einem Bindemittel, z. B. Wachs oder Paraffin,
imprägniert und dann gemäß der Fläche V durchgeschnitten und aufgeklappt. Man erhält
dann die Abwicklung nach Fig. i, die auch in Fig.3 dargestellt ist. Aus der Abwicklung
werden Stückchen der gewünschten Form herausgeschnitten, die in der Regeneratorkammer
angeordnet werden und auf diese Weise die Füllmasse bilden. In Fig. 3 sind die Umrisse
dreier Stückchen der Füllmasse dargestellt, die wie Ringsektoren ausgebildet sind.
Fig. 4 veranschaulicht, wie man aus solchen Stückchen eine ringförmige Füllmasse
in einem Regenerator aufbauen kann. Die erwähnten Stückchen werden wie die Steine
eines Schornsteins neben- und aufeinandergelegt, und zwar derart, daß die senkrechten
Fugen zwischen den Stückchen einer Schicht gegenüber den Fugen zwischen den Stückchen
in der darauffolgenden Schicht versetzt liegen. Nachdem die Stückchen in der Regeneratorkammer
aufgestapelt und angedrückt worden sind, wird das Imprägniermittel mittels eines
dazu geeigneten Lösungsmittels aus den Stückchen entfernt.
In Fig.
5 ist noch eine andere Möglichkeit zur Bildung eines spulenförmigen Körpers abgebildet,
der dazu geeignet ist, als solcher oder geteilt in der Regeneratorkammer als Füllmasse
zu dienen. Hierbei ist der Draht auf Stifte gewunden, und zwar derart, daß in der
Spulenmitte eine kreisförmige Öffnung verbleibt. Nachdem die Spule gewunden worden
ist, wird sie, wieder mit einem Bindemittel imprägniert, in der Regeneratorkammer
gegebenenfalls geteilt angeordnet und angedrückt; schließlich wird das Bindemittel
mittels eines Lösungsmittels entfernt.