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Verfahren zur Herstellung eines Regenerators für Heißgaskolbenmaschinen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Regenerators
für Heißgaskolbenmaschinen, der aus einem Gehäuse und einer darin befindlichen Füllmasse
besteht. Unter dem Begriff Heißgaskolbenmaschine soll hier ein Heißgaskolbenmotor,
eine nach dem umgekehrten Heißgasmotorprinzip arbeitende Kühlmaschine oder eine
Wärmepumpe verstanden werden.
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Aus einem Gehäuse und einer darin befindlichen Füllmasse bestehende
Regeneratoren sind bekannt. Bei diesen bekannten Regeneratoren ist die Füllmasse
im allgemeinen aus Drahtmaterial, insbesondere aus Metallgaze, hergestellt. Dieses
Material bildet eine nachgiebige Masse, die beim Einbringen in das Regeneratorgehäuse
mit Spannung an der Gehäusewand anliegt. Bei diesen bekannten Regeneratoren war
also eine gute Verbindung zwischen der Füllmasse und der Gehäusewand gesichert.
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Bei Versuchen mit Heißgaskolbenmaschinen ergab sich nunmehr, daß der
durch einen vorerwähnten Regenerator erzielbare Wirkungsgrad niedriger war, als
auf Grund theoretischer Erwägungen erwartet werden durfte. Für diese Erscheinung
konnte bis vor kurzem keine endgültige Erklärung gegeben werden. Es wurde nun gefunden,
daß trotz der Tatsache, daß die Regeneratorfüllmasse mit einer gewissen Spannung
an der Wand des Regeneratorgehäuses
liegt, während der Strömung
des Gases durch den Regenerator die Füllmasse von der Gehäusewand abgeblasen wird.
Diese Erscheinung hat die vorerwähnte Erniedrigung des Wirkungsgrades zur Folge.
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Es wurde bereits vorgeschlagen, die Regeneratorfüllmasse z. B. durch
Kleben oder Löten an der Wand des Regeneratorgehäuses zu befestigen.
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Ein anderes Verfahren, durch das die vorstehend beschriebene Beeinträchtigung
behoben wird, ist jetzt entwickelt worden.
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Gemäß der Erfindung wird die Füllmasse bei der Herstellung wenigstens
einer. der Wände des Gehäuses in dieser Wand örtlich eingebettet. Dieses Verfahren
kann vorzugsweise bei einem Regenerator verwendet werden, der aus Metallgazeschichten
zusammengebaut ist.
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Ein durch dieses Verfahren hergestellter Regenerator hat das Merkmal,
daß eine Wand des Regeneratorgehäuses aus Elementen zusammengebaut ist, wobei die
Füllmasse des Regenerators örtlich zwischen den Zwischenwänden der aneinander befestigten
Elemente eingeschlossen ist.
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In Weiterbildung der Erfindung ist bei einem Regenerator, bei dem
die Füllmasse aus einer Anzahl quer zur Hauptdurchströmungsrichtung des den Regenerator
durchströmenden Mittels liegender Schichten besteht, die eine Stärke von maximal
Zoo pc haben, jede Schicht zwischen Ringen eingeschlossen, wobei die Ringe aneinandergeheftet
sind.
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Wenn ,die Wand des Regenerators aus Ringen besteht, sind diese Ringe
bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung aus Metall hergestellt und mittels
eines Kunstharzes aneinander befestigt. Sind hingegen die Ringe aus einem thermoplastischen
Stoff hergestellt, so ist es bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung möglich,
die Ringe durch Erhitzung aneinander zu befestigen. Bei einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung besteht das Regeneratorgehäuse aus einem erhärteten thermoplastischen
Stoff, in den die Füllmasse örtlich, d. h. am Umfang, eingebettet ist.
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In den Figuren sind schematisch einige Ausführungsformen der Erfindung
dargestellt.
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Fig. i stellt eine Heißgaskolbenmaschine dar, die mit einem Regenerator
nach der Erfindung versehen ist; Fig.2 stellt eine Ausführungsform dieses Regenerators
im Schnitt und Fig.3 eine zweite Ausführungsform in schaubildlicher Ansicht dar.
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Die Heißgaskolbenmaschine nach Fig. i, eine Kalbgaskühlmaschine, ist
bei diesem Ausführungsbeispiel als Verdrängermaschine ausgebildet. Im Zylinder r
bewegen sich ein Verdränger 2 und ein Kolben 3 mit einem konstanten Phasenunterschied
auf- und abwärts. Der Verdränger 2 ist durch einen Triebstan:genmechanismus q. mit
einer Kurbel einer Kurbelwelle 5 und der Kolben 3 mittels Triebstangen 6 mit Kurbeln
derselben Kurbelwelle 5 gekuppelt. Der Raum 7 oberhalb des Verdrängers 2 ist der
kalte Verdrängerraum, der durch einen Wärmeaustauscher 8, einen Regenerator g und
einen Kühler io mit dem Raum ii zwischen dem Verdränger 2 und dem Kolben 3 in Verbindung
steht. Letzterer Raum ist der sogenannte gekühlte Raum. Die Kühlmaschine wird von
einem Elektromotor 12 angetrieben.
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Der Regenerator g ist, wie vorstehend beschrieben, angeordnet, und
einige Ausführungsformen werden an Hand der Fig. 2 und 3 näher erläutert.
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DieAußenwand des Regenerators g ist bei derAusführung nach Fig. 2
aus einer Anzahl von Ringen 2 1 zusammengebaut, und die Innenwand besteht aus einer
Anzahl von Ringen 22, so daß bei dieser Ausführungsform, ähnlich wie bei der Ausführungsform
nach Fig. i, ein ringförmiger Regeneratorraum entsteht. Die Ringe 21 und 22 sind
aus einem thermoplastischen Stoff hergestellt und haben eine Stärke von 5o ,u. Zwischen
jedem Ring befindet sich ein ringförmiger Streifen 23 aus Gaze, der auch eine Stärke
von 5o ,u hat. Die Ringe aus thermoplastischem Stoff und die Gazeringe werden, wie
dies in Fig. 2 dargestellt ist, abwechselnd aufeinandergestapelt, worauf durch Erhitzung
die Ringe aus thermoplastischem Stoff aneinandergeheftet werden und gemeinsam die
Wand des Regenerators bilden. Wie aus der Figur ersichtlich ist, ist die Füllmasse
nur örtlich an ihrem Umfang in den Gehäusewänden eingebettet. Der auf diese Weise
ausgebildete Regenerator kann als Ganzes in einer Heißgaskolbenmasehine untergebracht
werden.
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Statt eines thermoplastischen Stoffes, z. B. Kunstharz, kann auch
Metall für die Ringe 2i und 22 verwendet werden. Diese Ringe können entweder durch
ein Schweißverfahren oder durch Kleben mittels eines Kunstharzes aneinander befestigt
werden.
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Fig. 3 stellt eine Ausführungsform dar, bei der der Regenerator um
einen Kern 3o gewickelt ist. Dieser Regenerator kann aus sogenanntem Krangeldraht
hergestellt sein. Nachdem die Regeneratorfüllmasse 3 1 spulenförmig aufgewickelt
worden ist, wird sie von den Drähten 32 und 33 zusammengehalten. Die auf diese Weise
hergestellte Spule wird über eine Schicht aus erwärmtem thermoplastischem Stoff
3q., z. B. einem thermoplastischen Kunstharz, derart gerollt, daß am Umfang der
Füllmasse eine Wand gebildet wird, in der die Drähte der Regeneratorfüllmasse eingebettet
sind. Auch am Innenumfang kann, nachdem der Kern 30 entfernt worden ist, eine Schicht
aus thermoplastischem Stoff angebracht weTden, so daß auch am Innenumfang die Füllmasse
beim Herstellen der Wand in diese eingebettet ist.
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Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen betreffen ringförmige
Regeneratoren. Das Verfahren nach der Erfindung kann jedoch auch bei in Form von
Zylindern ausgebildeten Regeneratoren durchgeführt werden, die z. B. dadurch entstehen
können, daß nach Fig.2 kreisförmige Gazestücke verwendet werden, die am Umfang eingebettet
sind, so daß dann die zylindrische Innenwand, die in Fig. 2 von den Ringen 22 gebildet
wird, in Fortfall kommt.