DE2007956A1 - Regenerator - Google Patents
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Description
Iq, 2. 1.970 Sm/kr
-Regenerator
j Die Erfindung betrifft einen Regenerator mit Horden aus zylin-
: ürisoh gewickelten und mindestens teilweise geriffelten Bleoh-
! streifen, welche entlang der Längsachse des Regenerators Bereiche
■■ unterschiedlicher Massendichte bilden, von denen einer ein Kon-
■ Jensationsbereich, vorzugsweise Waaserkondensationsbereich, ist.
I "s sind derartige Regeneratoren mit Horden bekannt,
ij die aus zylindrisch gewickelten Blechstreifen mit einer unter
U
lO
'
!j 45 zur Achse des Regenerators verlaufenden Riffelung aufgebaut
|] sind. Jede dieser Horden besteht hierbei aus zwei so ineinander
gewickelten Blechstreifen, daß sich die Riffelungen der beiden
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Blechstreifen unter einem rechten Winkel kreuzen. Öle entlang
der Längsachse solcher Regeneratoren angeordneten Bereiche unterschiedlicher
Massendichte werden durch Variation der Dicke und der geometrischen Struktur 1er Blechstreifen realisiert. HJerbei
wurde schon vorgeschlagen, die Bereiche so aneinander zu fügen, daß die Massendichte vom warmen zum kalten ^nde des Regenerators
zunimmt, Der Grund für diese Maßnahme ist in dem Umstand 2U sehen,
daß die spezifische Wärme des Hordenmaterials mit sinkender Temperatur abnimmt.
Diese Ausbildung von Regeneratoren mit einer Füllung
aus Horden steht jedoch in einem gewissen Gegensatz zu der bekannten Forderung bei Regeneratoren mit einem Kondensationsbereich,
beispielsweise einem Wasserkondensationsbereich, daß im Bereich der Kondensation besonders große Wärmespeichermassen benötigt
werden, um die latente Wärme ohne nachteilige Temperaturschwankungen
aufnehmen zu können. Die Bereitstellung dieser notwendigerweise großen Wärmespeichermassen kann auf zweierlei
Weise geschehen: Der eine Weg ist eine Erhöhung der Massendichte mit zwangsläufig damit verbundener Verkleinerung des wirksamen
Strömungsquerschnittes, der andere Weg ist eine Verlängerung des Kondensationsbereiches bei verhältnismäßig großem Strömungsquerschnitt.
Beide Lösungen sind jedoch durch Nachteile begrenzt, denn die Erhöhung der Massendichte führt zu unerwünscht großen
Oasgeschwindigkeiten und einem großen Druckabfall und die Verlängerung
des Kondensationsbereichee zu vergrößerten Schaltver-
BAD ORIGINAL
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lasten und ebenfalls zu einem erhöhten Druckabfall.
;;■ : er .Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen, mit
1I" -!orden ^efüllt^n Keper^era-tor zu entwickeln, der im Kondensa-
j' ti o".r he reich elr.orseits .3ie erforderlichen Wärmespeichermassen
'[[ b^.f-11:-1 ura E'.}r-:-^rsj\tv>
bei kleinen Gasgeschwindigkeiten und
|i 'Zevir.rzm "Th-^Itvcrrl"ri:«?r. ?i^er. hirireichen .' kleinen Druckabfall
r-io-se Ä\ir.nv>e wird dadurch gelöst, daß im Koniensationsbereieh
des Regenerators der Winkel zwischen der Längsachse
dee ^ffmeratcrr» uni der ;:iohtunß der "Rif feiung der Blechstreifen
kleiner ist als in den übrigen Bereichen.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Konden-
<%ntr-f o^ebereiches -i^s »Regenerators wird in vorteilhafter Weise
eine Herabsetzung uec- Druckabfalls im Bereich der Kondensation
erzielt," die es gesta-ttet, ohne Nachteile die Massendichte in
diesem Bereich des Regenerators, beispielsweise durch Verwendung
dickerer Blechstreifen, den Erfordernissen entsprechend ,
zu erhöhen. Γ-3 die Strönamgswege in dem erfindungsgemäß ausgestalteten
Kondensationsbereich im Vergleich zu denjenigen irv den anderen Bereichen der Gasströmung einen verhältnismäßig geringen
Widerstand-entgegensetzen," werden auch bei erhöhter Massendichte
günstige Gasgeschwindigkeiten erzielt. Eine übermäßige Verlange-
-I
rung des Ko:-iensationsbereiches ist· nicht erförderlich.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des
erflndungsgemäflen Regenerators verläuft die Richtung der Riffe-
BAD ORiGIiSiAL
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lung 1er Blechstreifen im Kondensationsbereieh parallel zur
Achse des Regenerators, während in den übrigen Bereichen der Kinkel der Riffelung zu dieser Achse 45 ° bis "60 ° beträgt. In
dieser, auf den Kondensationsbereich in Richtung zum kalten Ende folgenden Bereichen können die Horden in bekannter Weise jeweils
aus zwei geriffelten Blechstreifen mit sich kreuzender Riffelung gewickelt sein. Die erwähnten Vorteile des der Erfindung
zugrunde liegenden Gedankens können bei einem in dieser Weise ausgestalteten Regenerator besonders gut genutzt werden.
Die Massendichte des Kondensationsbereiches wird ohne störende Vergrößerung des Druckabfalls in besonders vorteilhafter
Weise bei einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens erhöht, bei der im Kondensationsbereich zwischen die geriffelten
Blechstreifen glatte Blechstreifen eingewickelt sind. Die Ausgestaltung
der so gebildeten Horden des Kondensationsbereiches ist im einzelnen in sehr verschiedener Weise möglich. Als besonders
günstig haben sich Horden erwiesen, bei denen die glatten Blechstreifen wesentlich breiter sind als die geriffelten.
Als Beispiel seien Horden genannt, bei denen die glatten Abschnitte
2- 15-mal so breit sind wie die geriffelten Blechstreifen, wobei die geriffelten Blechstreifen mit Vorteil durch auf
den glatten Blechstreifen angebrachte, kettenartig entlang deren Längsausdehnung angeordnete Rillen in einem Abstand voneinander
gehalten sind, der im Vergleich zur Breite der Blechstreifen
BAD ORIGINAL
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-ι-
• klein Is't, Die "Abstände dieser Hillenketten untereinander sind
in diesem Pail dann gerade so groß, daß die geriffelten Blechstreifen
dazwischenpassen. Die Rillen selbst erstrecken sich
parallel zur" Achse des Regenerators,
Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der
Horden im Plcridensatio-hsbereieh sind die glatten Blechstreifen ungefähr
um 1 'Z bis 10 't der Breite der geriffelten Blechstreifen
breiter als diese. Hierbei besitzt die überstehende Breite der in die geriffelten Blechstreifen eingewickelten glatten Blechstreifen
ebenfalls kettenartig angeordnete Rillen der bereits
beschriebenen Art. Bei dieser Ausführungsform dienen die Rillenketten
somit als Abstandhalter zwischen den einzelnen Korden, während sie bei der vorher beschriebenen Ausführungsform innerhalb
einer Horde die Abstände zwischen den einzelnen geriffelten Blechstreifen bestimmen. Bei-den Ausführungsformen ist gemeinsam,
daß der so ausgestaltete Kondensationsbereich bei stark erhöhter Massendichte-einen kleinen Druckabfall, günstige Oasgeschwindigkeiten
und verhältnismäßig geringe SchaltVerluste besitzt.
Besonders vorteilhaft ist ein unter Verwendung des erfindungsgemäS
ausgestalteten Kondensationsbereiches ausgestalteter Regenerator, bei dem die durch die Dicke und die geometrische
Struktur der Blechstreifen" gegebene Massendichte der Horden im Kondensationsbereich am größten, von dort in Richtung zum kalten
Ende des Regenerators zunächst am kleinsten und dann ansteigend
BAD ORiGfNAL
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ji:t. Bei einem nolchen Regenerator ist die Forderung nach
großer, durch die latente Wärme bedingter Massendichte im Kondensationsbereich
und nach einer durch die Abnahme der spezifischer Wärme der Blechstreifen bedingten Zunahme der Massendi..-hte
zuiu kalten "nde hin in einer Weise realisiert, die optimale Betriebsbedingungen
zuläßt, nie erfindungsgemäßen Regenerator or.
können av.Serdeir· kleiner und damit billiger ausgeführt werden und
v;niser. überraschend geringe £2haltverluste auf.
V/eitere ^iräelheiten der Erfindung werden anhand der
in den ?iguren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele beschrieben. Ss zeiger;
Fj r. I und v>: Anordnungsschemata von Blechstreifen
im Kondensationsbereich eines erfindungsgemäßen
Regenerators;
Fig. 2 und 4: Draufsichten auf Ausschnitte aus dem
Kondensationsbereich eines erfindungsgemäßen Regenerators;
Pig. 5:
Ein Oesamtschema eines erfindungsgemäflen
Regenerators.
In Figur 1 Bind zwei aus dem Kondenaationsbereioh, beispielsweise
Wasserkondensationsbereich, eines erfindungsgemMßen Regenera-
BAD ORiQiKAL
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tors herausgenommene zylindrische Wicklungsflächen ausschnittsweise schematisch dargestellt, wobei die beiden Wicklungsflächen
der Übersichtlichkeit wegen seitlich gegeneinander verschoben sind. ,
An eine Horde 1 schließen sich oben und unten weitere
Horden 2 und 3 an. Die Horde 1 enthält einen glatten Blechstreifen 4 und drei senkrecht geriffelte Blechstreifen 5. Der glatte
Blechstreifen 4 besitzt Ketten 6 aus Rillen 7. Die Richtung der Rillen 7 verläuft parallel zur Längsachse 8- des Regenerators.
Die ebenfalls parallel zur Längsachse 8 verlaufende Riffelung der Blechstreifen 5 ist durch die senkrechten Striche 9 angedeutet.
Die geriffelten Blechstreifen 5 liegen so auf dem glatten Blechstreifen 4, daß sie durch die Ketten 6 der Rillen
7 in einem der Rillenlänge entsprechenden Abstand voneinander gehalten werden. Die Ketten 6 der Rillen 7 erhöhen die Gesamtfeetigkeit der Horden. Unter dem glatten Blechstreifen 4 liegen
wiederum geriffelte Blechstreifen, die die nächsten Windungen |
der Blechstreifen 5 sind. Darunter liegt die nächste Windung des glatten Blechstreifens 4. Die gesamte Horde 1 ist somit durch
zylindrisches Ineinanderwickeln eines glatten Blechstreifens
mit drei geriffelten Blechstreifen gebildet. Im Kondensationsbereich des Regenerators können eine oder mehrere solcher Horden übereinander angeordnet sein.
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- BAD ORIGINAL
Als günstig haben sich in dieser Weise aufgebaute i' Horden erwiesen, bei denen die geriffelten Blechstreifen 0,3
1 bis 2,0 mm dick und 20 bis 50 mm breit sind, während die glatten
Blechstreifen eine Dicke von 0,1 bis 0,5 mm und eine Breite von
! ICO bis 3CO mm besitzen. Die Länge der Rillen und damit der Zwischenraum
zwischen den geriffelten Blechstreifen ist mit Vorteil 0,5 bis 5,0 mm.
^ ' Die Figur 2 zeigt in Draufsicht das Ende einer solchen
Horde im Ausschnitt. Der Ausschnitt umfaßt zwei Windungen eines
J1 geriffelten Blechstreifens 5 und zwei Windungen eines glatten
:i Blechstreifens 4, der an seinem Rand mit Rillen 7 versehen ist.
In Figur 3 ist im gleichen Schemaprinzip wie in Figur
[! 1 ein Ausschnitt des Kondensationsbereiches eines etwas anders
■ ausgebildeten Regenerators dargestellt. Die einzelnen Horden 10,
!: 11, 12 bestehen hier jeweils aus einem glatten Blechstreifen 13
I und einem mit diesem zusammengewickelten geriffelten Blechstrel-Ij
fen 14. Der glatte Blechstreifen 13 ist etwas breiter als der ge- W i1 riffelte Blechstreifen l4. Auf dem überstehenden Rand des glatten
BIeehetreifens 13 sind Ketten 15 aus Rillen 16 angebracht, die in
; ihrem Aussehen den Rillen 7 der Figur 1 entsprechen. Die senk-1
rechte Riffelung des Blechstreifens 14 ist durch die Striche 17 I angedeutet.
j Bei dieser Ausführungsform werden die Horden 10, 11,
j 12 durch die Ketten 15 der Rillen 16 in einem gewissen Abstand
gehalten. Mehrere solcher Horden bilden den Kondensationsbereich
BAD ORIGWA«
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. des Regenerators.
Sine Draufsicht auf eine Horde 13 von oben gibt.ausschnittsweise,
ebenfalls die Figur 2 wieder, während in Figur 4 ausschnittsweise eine Draufsicht von unten dargestellt ist. In
Figur 4 ist zwischen zwei Windungen des geriffelten Blechstreifens
14 Jeweils eine Windung des glatten Blechstreifens 13 zu erkennen. Selbstverständlich können insbesondere bei kleinen
Hordendurchmessern die aus Festigkeitsgründen vorgesehenen Ketten 6, 15 aus Rillen 7, lö weggelassen und gegebenenfalls auch die
j glatten Blechstreifen 4, 13 in einem ganzzahligen Mehrfachen der
Breite oder in der gleichen Breite wie die geriffelten Blechstreifen 5, 14 gewählt werden.
Die Figur 5 zeigt das Gesamtschema eines erfindungsgemäßen
Regenerators. Das kalte Ende ist mit 18 bezeichnet. Der
Kondensationsbereich 19» der beispielsweise ein Wasserkondensationsbereich
sein kann, ist aus Horden mit parallel zur Längsachse des Regenerators geriffelten Blechstrelfen gebildet. Vorzugsweise liegen zwischen den senkrecht geriffelten Blechstreifen glatte Blechstreifen, wobei die Anordnung der geriffelten zu
den glatten Blechstreifen mit besonderem Vorteil in der in den
Figuren 1 bis 4 dargestellten Welse erfolgt.
An den Kondensationsbereich 19 schließen sich weitere
Bereiche 20, 21, 22 an, in denen die Horden aus schräg zur Längsachse des Regenerators geriffelten Blechstreifen bestehen. Vorzugsweise sind hier in Jeder Horde zwei Blechstrelfen so ineinan-
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BAD ORlGfNAL /
40
- *>-
dergeviickelt, dafl sich ihre Riffelungen kreuzen.
Die Massendichte des Regenerators ist im Kondensationsbereich 19 am größten, im darauffolgenden Bereich 20 am
kleinsten und steigt dann in den Bereichen 21 und 22 an. Die Massendichte ist durch die Strichdichte in der Figur 5 angedeutet.
Tm Bereich 20 ist ein Winkel von 60 ° zwischen der Richtung der Riffelung uni der Längsachse des Regenerators und in den Bereichen
21 und 22 ein solcher von 45 oder 60 besonders günstig
Geeignete Dicken der Blechstreifen sind im Kondensationsbereich 19 für die geriffelten Blechstreifen 0,3 bis 2,0 mm und für die
glatten Blechstreifen 0,1 bis 2,0 mm, während die Dicke in den Übrigen Bereichen zweckmäfligerweise zwischen 0,1 und 0,5 mm
liegt.
BAD ORIGINAL
6 Patentansprüche
1 Blatt Zeichnung
109836/0702
Claims (6)
- LINDE AKTIENGESELLSCHAFTί· (H-51*0 ' H 70/10M ' 16. 2. 1970. ' Sm/krPa tentans prücheI.j Regenerator mit Horden aus zylindrisch gewickelten und mindestens teilweise geriffelten Blechstreifen, welche entlang ' der Längsachse des Regenerators Bereiche unterschiedlicher Massenitohte bilden, von denen einer ein Kondensationsbereich, insbesondere Wasserkondensetionsbereich, ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Kondensationsbereich der Winkel zwischen der Längsachse (8) des Regenerators und der Richtung der Riffelung (9) der Blechstreifen (5) kleiner ist als in den Übrigen Bereichen.
- 2. Regenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Kondensationsberei'ch die Richtung der Riffelung (9) parallel zur Längsachse (8) des Regenerators und in den übrigen Berei chen unter einem Winkel von 45 ° bis 60 ° zu dieser Achse verläuft.
- 3. Regenerator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Kondensationsbereich zwischen die geriffelten Blechstreifen .(5V-der Horden glatte Blechstreifen (4^ gewickelt sind.BAD ORIGfMAL 109836/0702LINDE AKTIENGESELLSCHAFT
- 4. Regenerator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die glatten Blechstreifen (4) 2 bis 15 mal so breit sind wie die geriffelten Blechstreifen (5) und parallel zu ihrer Längsausdehnung kettenartig angeordnete und parallel zur Längsachse (8) des Regenerators sich erstreckende Rillen (^-: aufweisen, welche im Vergleich zur Breite der glatten Blechstreifen (4) kurz sind und diese Rillenketten (6) einen parallel zur Längsachse (8) des Regenerators gemessenen Abstand voneinander besitzen, der gleich der Breite der geriffelten Blechstreifen (5) ist.
- 5. Regenerator nach Anspruch J>, dadurch gekennzeichnet, dasJ öle glatten Blechstreifen (Ij5) um j5 # bis 10 % der Breite der geriffelten Blechstreifen (l4) breiter sind als diese und entlang eines ihrer Ränder kettenartig angeordnete Rillen (l6) aufweisen, die sich parallel zur Längsachse (8) des Regenerators erstrecken und die höchstens gleichlang·sind wie die gegenüber der Breite der geriffelten Blechstreifen (l4) überschüssige Breite der glatten Blechstreifen (13).
- 6. Regenerator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Dicke und durch die geometrische Struktur der Blechstrelfen gegebene Massendichte der Horden im Kondensationsbereich (19) am größten, von dort in Richtung zum kalten Ende des Regenerators zunächst am kleinsten und dann ansteigend ist.109836/0702BAD
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