Thermoakustische Vorrichtung

Abstract

 Eine thermoakustische Vorrichtung mit einem Einbauten aufweisenden Schwingungsraum (10). Als Einbauten sind stabartige Elemente (22) vorgesehen.

Beschreibung

Thermoakustische Vorrichtung

[0001] Die Erfindung betrifft eine thermoakustische Vorrichtung mit einem Einbauten aufweisenden Schwingungsraum.

[0002] Eine solche Vorrichtung ist z.B. in der Dissertation von Ulrich A. Müller, "Thermoakustische Gasschwingungen: Definition und Optimierung eines Wirkungsgrades", Diss. ETH Nr. 7014, 1982, Seiten 171 bis 173 offenbart. Dabei dienen als Einbauten Zwischenwände, durch welche Kanäle oder Taschen gebildet werden.

[0003] Diese bekannte Vorrichtung weist jedoch den Nachteil eines verhältnismässig geringen Wirkungsgrades auf. Gemäss theoretischen Ueberlegungen und Berechnungen ist dies darauf zurückzuführen, dass die als Einbauten dienenden Zwischenwände im wesentlichen flach bzw. ungekrümmt sind.

[0004] Aufgabe der Erfindung ist es, die eingangs genannte thermoakustische Vorrichtung so zu gestalten, dass der Wirkungsgrad wesentlich verbessert wird.

[0005] Zur Lösung dieser Aufgabe dient die Massnahme, dass als Einbauten stabartige Elemente vorgesehen sind.

[0006] Hierdurch lässt sich durch entsprechende Krümmung der Oberfläche der Einbauten eine entsprechende Erhöhung des Wirkungsgrades erzielen.

[0007] Nach einer besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung können die stabartigen Elemente eine konvex gekrümmte Oberfläche aufweisen. Durch diese Stabstruktur kann der Wirkungsgrad und/oder die Leistungsdichte weiter erhöht werden.

[0008] Als stabartige Elemente können Drähte vorgesehen sein. Hierdurch kann eine besonders grosse Zahl von Einbauten im Schwingungsraum untergebracht werden.

[0009] Die stabartigen Elemente können in einer Ausbuchtung des Schwingungsraums angeordnet sein. Hierdurch wird ein besonders geringer Strömungswiderstand erreicht.

[0010] Dabei können die stabartigen Elemente direkt in der Wand des Schwingungsraums befestigt sein. Dies ergibt eine besonders einfache Befestigung.

[0011] Die stabartigen Elemente können auch in einer Einschnürung des Schwingungsraums angeordnet sein und an in Ausbuchtungen des Schwingungsraums abgestützten Haltekörpern befestigt sein. Dies hat den Vorteil, dass ganze Stabbündel auf einfache Weise im Schwingungsraum montiert werden können.

[0012] Die stabartigen Elemente können auch in wenigstens einem perforierten Boden befestigt sein. Hierdurch lässt sich das Volumen der Einbauten zusätzlich reduzieren.

[0013] Dabei können die stabartigen Elemente durch Erweiterungen abgestützt sein. Dies ergibt eine einfache Montage der stabartigen Elemente.

[0014] Schliesslich kann der perforierte Boden netzartig ausgebildet sein. Hierbei lässt sich der Strömungswiderstand zusätzlich verringern.

[0015] Die nähere Erläuterung der Erfindung erfolgt anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit nachfolgender Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Erfindung im Längsschnitt,

Fig. 2 den Schnitt nach Linie II-II gemäss Fig. l,

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 4, 4a den Schnitt nach Linie IV-IV gemäss Fig. 3, wobei Fig. 4a eine Detailvergrösserung darstellt,

Fig. 5 eine dritte Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 6, 6a den Schnitt nach Linie VI-VI gemäss Fig. 5, wobei Fig. 6a eine Detailvergrösserung darstellt, und

Fig. 7, 8 Ausführungsbeispiele für die Befestigung der stabartigen Elemente.

[0016] Ein in einem als Schwingungsraum dienenden Zylinder 10 (Fig. l) auf- und abbewegter Kolben 12 ist über eine Kolbenstange 14 mit einem nicht dargestellten Kurbeltrieb verbunden. Der mittlere Teil des Zylinders weist eine Ausbuchtung 16 mit einem Strömungskörper 18 auf. Im Ringraum 20 sind stabartige Elemente 22 vorgesehen, welche direkt in der Behälterwand 24 z.B. durch Schweissen befestigt sind. Der Strömungskörper 18 ist mittels Sprossen 26 an der Behälterwand 24 abgestützt. Im oberen Teil des Zylinders ist eine Wärmequelle 28 und im unteren Teil eine Wärmesenke 30 vorgesehen. Beim Betrieb werden thermoakustische Schwingungen im Zylinder 10 angefacht, wobei der Kolben 12 in eine oszillierende Bewegung versetzt wird.

[0017] Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 weist der Zylinder 10 eine Einschnürung 32 auf. Zur Befestigung der stabartigen Elemente 22 dienen in diesem Falle zwei Haltkörper 34, 36, welche in Ausbuchtungen 17 abgestützt sind. Die konvex gekrümmte Oberfläche der stabartigen Elemente 22 ist in Fig. 4a mit 23 bezeichnet. Der Betrieb entspricht dem Beispiel nach Fig. 1.

[0018] Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 sind die stabartigen Elemente 22 unten an einem netzartigen Boden 38 abgestützt und oben an einem Lochboden 40 nach Fig. 7 befestigt. Die stabartigen Elemente weisen an beiden Enden Erweiterungen 42 auf. Nach Fig. 8 können auch nietkopfartige Erweiterungen 44 vorgesehen sein.

Ansprüche

1. Thermoakustische Vorrichtung mit einem Einbauten aufweisenden Schwingungsraum, dem eine Wärmequelle und eine Wärmesenke zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet , dass als Einbauten stabartige Elemente (22) vorgesehen sind.

2. Thermoakustische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die stabartigen Elemente (22) eine konvex gekrümmte Oberfläche (23) aufweisen.

3. Thermoakustische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als stabartige Elemente (22) Drähte vorgesehen sind.

4. Thermoakustische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die stabartigen Elemente (22) in einer Ausbuchtung (16) des Schwingungsraums (10, 11) angeordnet sind.

5. Thermoakustische Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die stabartigen Elemente (22) in der Wand (24) des Schwingungsraums (10) befestigt sind.

6. Thermoakustische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die stabartigen Elemente (22) in einer Einschnürung (32) des Schwingungsraums (10) angeordnet sind und an in Ausbuchtungen (17) des Schwingungsraums (10) abgestützten Haltekörpern (34, 36) befestigt sind.

7. Thermoakustische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die stabartigen Elemente (22) in wenigstens einem perforierten Boden (40) befestigt sind.

8. Thermoakustische Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die stabartigen Elemente (22) durch Erweiterungen (42, 44) an wenigstens einem Ende im perforierten Boden (40) abgestützt sind.

9. Thermoakustische Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der perforierte Boden (38) netzartig ausgebildet ist.

Zeichnung