DE3608233C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Regenerator gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und insbesondere auf einen Wärmegenerator, wie er zwischen den Expansionsraum und dem Kontaktionsraum einer Wärmekraftmaschine, z. B. einer Sterlingmaschine, zur Erzielung der thermischen Regenera­ tion angeordnet ist.

Um einen Regenerator mit hoher Leistung zu betreiben, ist es nicht nur notwendig, daß die verwendeten Materialien eine hohe Wärmekapazität aufweisen, sondern auch, daß der Regenerator eine große spezifische Oberfläche, für eine gute Wärmeübertragung, im Inneren des Regenerators ein geringeres Totvolumen und einen geringen Strömungswiderstand aufweist. In der US-PS 34 45 910 ist ein Aufbau eines Regenerators beschrieben, der ein zylindrisches Gehäuse und mehrere Drahtsiebe aufweist, die in dem zylindrischen Gehäuse übereinanderliegend gestapelt sind und aus mehre­ ren mit einander verwebten Drähten bestehen. Die Fig. 1 und 2 zeigen einen Abschnitt eines derartigen Drahtsiebes. Aus der Seitenansicht der Fig. 2 ist ersichtlich, daß die längs- und querverlaufenden Drähte 1 a und 1 b, die das Drahtsieb 1 bilden, sich gegenseitig überlappen, und daß der Abstand zwischen den Mittelachsen der Drähte 1 a und 1 b an der Überlappungsstelle in Stapelrichtung 1 ₁ beträgt.

Bei der Verwendung derartiger Drahtsiebe in einem Regene­ rator werden die Wärmekapazität, die spezifische Oberflä­ che, das Totvolumen und der Strömungswiderstand durch die Anzahl der im Regenerator getapelten Drahtsiebe, das Drahtmaterial, die Anzahl der Maschen und den Drahtdurch­ messer bestimmt. Eine Möglichkeit zur Erhöhung der Wärme­ kapazität und der spezifischen Fläche besteht darin, die Abmessungen der Drahtsiebe zu vergrößern und die Anzahl der gestapelten Drahtsiebe zu erhöhen, und eine weitere darin, den Drahtdurchmesser zu vermindern und die Anzahl der Maschen zu erhöhen. Die erste Lösungsmöglichkeit führt zu einem Anwachsen des Totvolumens und die letztere erhöht aufgrund der Verminderung des Lochöffnungsmaßes der Ma­ schen den Strömungswiderstand. In beiden Fällen ist es nicht möglich, die Leistungsfähigkeit des Regenerators zu ver­ bessern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Regenera­ tor zu schaffen, dessen Leistungsfähigkeit durch die Ver­ ringerung des Totvolumens und die Vergrößerung der spezi­ fischen Oberfläche ohne Anstieg des Strömungswiderstandes verbessert ist.

Diese Aufgabe wird durch den Regenerator gemäß Patentan­ spruch 1 gelöst.

Erfindungsgemäß wird ein Drahtsiebstapel in dem Regenera­ tor aus unterschiedlichen Typen von Drahtsieben aufgebaut. Erste Drahtsiebe entsprechen im wesentlichen den bekannten Drahtsieben und weisen längs und querverlaufende Drähte auf, die im wesentlichen Kreisquerschnitt besitzen und maschenartig verwebt sind, wobei sich diese Drähte an ihren Kreuzungspunkten überlappen. Zweite Drahtsiebe wei­ sen ebenfalls längs- und querverlaufende Drähte auf, die im wesentlichen Kreisquerschnitt besitzen und in Maschen gewebt sind. Die Drähte überlappen sich einander an ihren Kreuzungspunkten, wobei die sich überlappenden Abschnitte der Drähte in Stapelrichtung zusammengedrückt sind, so daß der Kreisquerschnitt an den Kreuzungspunkten örtlich abge­ flacht ist. Die ersten und zweiten Drahtsiebe sind so in dem zylindrischen Gehäuse gestapelt, daß ein oder zwei zweite Drahtsiebe zwischen den einander benachbarten er­ sten Drahtsieben angeordnet sind.

Bei einem derartigen Aufbau des Regenerators können die zweiten Drahtsiebe aufgrund ihrer zusammengedrückten Kreu­ zungspunkte das Totvolumen verringern und die spezifische Oberfläche bei gleichzeitiger Verringerung des Strömungswider­ standes vergrößern. Aufgrund der aneinander angrenzenden Stapelung dieser ersten und zweiten Drahtsiebe stoßen diese entweder in Punkt- oder Linienkontakt aneinander, wodurch ein entscheidender Verlust bei der thermischen Übertragung des Regenerators vermieden ist. Diese Anord­ nung erlaubt es ebenfalls, ein Anwachsen der Strömungs­ verluste durch die Verhinderung des Verschließens der Lochöffnungen zwischen den Drahtsieben zu vermeiden, und es kann die Anzahl der Drahtsiebe in dem Stapel bei einem Regenerator gleichen Volumens erhöht werden. Dabei ist es wesentlich einfacher, den Regenerator herzustellen und es ist möglich, die Hohlräume bzw. Abstände in dem Regenera­ tor in Abhängigkeit von dem Grad des Zusammendrückens der Kreuzungspunkte der Drahtsiebe zu steuern.

Fig. 1 zeigt ausschnittsweise einen Grundriß eines Drahtsiebes, wie es in einem Regenerator gemäß der US-PS 34 45 910 Verwendung findet.

Fig. 2 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Drahtsiebes gemäß Fig. 1.

Fig. 3 ist ein ausschnittsweiser Grundriß eines Draht­ siebes, wie es in einem erfindungsgemäßen Rege­ nerator Verwendung findet.

Fig. 4 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Drahtsiebes gemäß Fig. 3.

Fig. 5 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht und zeigt eine Kombination von ersten und zwei­ ten Drahtsieben und

Fig. 6 zeigt einen Regenerator in perspektivischer Darstellung.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Fig. 3, 4, 5 und 6 dargestellt.

Ein zweites Drahtsieb 10, von dem mehrere in einem zylin­ drischen Gehäuse 20 in nachstehend beschriebener Weise gestapelt sind, weist längs- und querverlaufende Drähte 10 a und 10 b auf, die im wesentlichen Kreisquerschnitt haben und maschenartig verwebt sind. Die Drähte 10 a und 10 b überlappen einander an den Kreuzungspunkten der Ma­ schen, wie es in Fig. 3 dargestellt ist. Die sich über­ lappenden Abschnitte der Drähte 10 a und 10 b sind mittels einer von einer Rolle ausgeübten Druckkraft in Stapel­ richtung zusammengedrückt, wobei sie von ihrem im wesent­ lichen kreisförmigen Querschnitt zu einem im wesentlichen rechteckigen Querschnitt verformt sind, wie es in Fig. 4 dargestellt ist. Die so verformten, sich überlappenden Abschnitte der Drähte 10 a und 10 b weisen abgeflachte Ober­ flächen 30 auf. Dadurch ist der in Fig. 4 dargestellte Abstand 1 ₂ zwischen den Mittelachsen der sich überlappen­ den Drähte 10 a und 10 b gegenüber dem aus Fig. 2 ersicht­ lichen Abstand 1 ₁ bei den ersten Drahtsieben 1 verringert.

Wie aus Fig. 3 zu entnehmen ist, hat das Zusammendrücken der sich überlappenden Abschnitte der Drähte 10 a und10 b sowie die Ausbildung der abgeflachten Oberflächen 30 keine Auswirkung auf die Größe der Lochöffnung und erhöht daher nicht den Fließwiderstand.

Das zweite Drahtsieb 10 mit den zusammengedrückten, sich überlappenden Drahtabschnitten und das erste Drahtsieb 1, dessen sich überlappende Drahtabschnitte nicht zusammenge­ drückt sind, werden miteinander kombiniert bzw. aufeinan­ der gestapelt, wie es in Fig. 5 dargestellt ist. Mehrere dieser Kombinationen sind in das in Fig. 6 dargestellte zylindrische Gehäuse 20 eingesetzt, wodurch ein Regenera­ tor gebildet ist. Aus Fig. 5 ist ersichtlich, daß die zweiten Drahtsiebe 10 das Totvolumen verringern und die spezifische Oberfläche bei gleichzeitiger Verringerung des Strömungswiderstandes vergrößern können. Des weiteren stoßen die zweiten Drahtsiebe 10 und die ersten Drahtsiebe 1 aufgrund der Stapelung, bei der sie abwechselnd aneinan­ derliegen, nicht nur an Berührungspunkten, sondern durch den Kontakt zwischen den abgeflachten Oberflächen 30 und dem Drahtsieb 1 auch an Berührungslinien aneinander, wodurch ein entscheidender Verlust bei der thermischen Übertragung des Regenerators vermieden wird. Die gestapel­ te Anordnung gemäß Fig. 5 vermeidet im Gegensatz zu der herkömmlichen Anordnung, bei der nur erste Drahtsiebe 1 gestapelt sind und bei der eine Verringerung der Größe der Lochöffnungen zwischen aneinander anliegenden Drahtsieben 1 auftritt, auch ein Anwachsen der Strömungsverluste, indem ein Verschließen der Lochöffnungen zwischen den Drahtsieben 1 bzw. 10 verhindert ist.

In der Anordnung gemäß Fig. 5 werden zwei zweite Draht­ siebe 10 mit einem ersten Drahtsieb 1 kombiniert. Es kann aber auch ein weiteres zweites Drahtsieb 10 zu der Kombi­ nation hinzugefügt werden.

Claims (2)

1. Regenerator, mit einem zylindrischen Gehäuse, in dem mehrere Draht­ siebe gestapelt sind, von denen jedes mehrere verwebte Drähte aufweist, die einander in Kreuzungspunkten überlap­ pen, dadurch gekennzeichnet, daß diese ersten Drahtsiebe (1) zwischen einander benachbarten zweiten Drahtsieben (10) angeordnet sind, bei denen die sich überlappenden Drähte (10 a, 10 b) an ihren Kreuzungspunkten in die Richtung, in der die Drahtsiebe (1 bzw. 10) gestapelt sind, zusammengepreßt sind.

2. Regenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß zwei zweite Drahtsiebe (10) zwischen einander benachbarten ersten Drahtsieben (1) angeordnet sind.