DE19820952A1

DE19820952A1 - Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ mit veränderlicher Wärmeerzeugung

Info

Publication number: DE19820952A1
Application number: DE19820952A
Authority: DE
Inventors: Takahiro Moroi; Takashi Ban; Fumihiko Kitani; Tsutomu Sato; Hidefumi Mori; Tatsuyuki Hoshino
Original assignee: Toyoda Jidoshokki Seisakusho KK; Toyoda Automatic Loom Works Ltd
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 1997-05-16
Filing date: 1998-05-11
Publication date: 1998-11-19
Also published as: SE9801618L; KR100305534B1; US5901670A; KR19980086872A; SE9801618D0

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ mit veränderlicher Wärmeerzeugung, der zur Verwendung als Heizquelle geeignet ist, die in ein Heizsy stem zur Erwärmung eines bestimmten Bereichs eingebaut ist. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen Wär megenerator vom Viskosfluid-Typ mit veränderlicher Wärmeer zeugung, der zum Einbau in ein Fahrzeug-Heizsystem zur Er wärmung eines Fahrgastraumes des Fahrzeuges geeignet ist.

Die japanische Veröffentlichung des ungeprüften Gebrauchs musters Nr. 3-98107 (JU-A-3-98107) offenbart einen Wärmege nerator vom Viskosfluid-Typ, der zum Einbau in ein Kraft fahrzeug-Heizsystem als eine zusätzliche Wärmequelle geeig net ist. Der Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ nach der JU-A-3-98107 ist als ein Wärmegenerator ausgebildet, der mit einer Vorrichtung zur Änderung der Wärmeerzeugungslei stung versehen ist. Der Wärmegenerator nach der JU-A-3-98107 umfaßt vordere und hintere Gehäuse, die miteinander verbunden sind, um eine Gehäuseanordnung zu bilden, in wel cher eine Wärmeerzeugungskammer und eine benachbart zur Wärmeerzeugungskammer angeordnete Wärmeaufnahmekammer aus gebildet sind, um einem viskosen Fluid die Erzeugung von Wärme zu ermöglichen und um einer Wärmetauschflüssigkeit zu ermöglichen, Wärme aus der Wärmeerzeugungskammer aufzuneh men. Die Wärmeaufnahmekammer in der Gehäuseanordnung ge stattet der Wärmetauschflüssigkeit, durch sie hindurch von einer Flüssigkeitseinlaßöffnung zu einer Flüssigkeitsaus laßöffnung zu fließen, welche in einem Teil der Gehäusean ordnung ausgebildet sind. Die Wärmetauschflüssigkeit zirku liert durch die Wärmeaufnahmekammer und einen gesonderten Heizkreislauf des Kraftfahrzeug-Heizsystems derart, daß während des Betriebes des Heizsystems Wärme einem bestimm ten Bereich zugeführt wird, z. B. einem Fahrgastraum in ei nem Kraftfahrzeug. Die Wärmetauschflüssigkeit strömt durch die Flüssigkeitseinlaßöffnung in die Wärmeaufnahmekammer hinein und durch die Flüssigkeitsauslaßöffnung aus ihr her aus. Der Wärmegenerator nach der JU-A-3-98107 weist ferner eine Antriebswelle auf, die von Lagern drehbar gelagert wird, welche im vorderen und im hinteren Gehäuse der Gehäu seanordnung angeordnet sind. Ein Rotorelement ist auf der Antriebswelle derart angebracht, daß es zusammen mit der Antriebswelle innerhalb der Wärmeerzeugungskammer gedreht wird. Die innere Wandfläche der Wärmeerzeugungskammer und die Außenflächen des Rotorelementes definieren Labyrinth- Rillen, in welchen ein viskoses Fluid, wie beispielsweise Silikonöl, das eine kettenförmige Molekularstruktur auf weist, enthalten ist, um als Reaktion auf die Drehung des Rotorelementes einer Schwerwirkung unterworfen zu werden, um Wärme zu erzeugen.

Der Wärmegenerator nach der JU-A-3-98107 hat eine derartige Anordnung, daß obere und untere Gehäuse an einem unteren Teil der Gehäuseanordnung angebracht sind, um darin eine Wärmeerzeugungs-Steuer- oder -Regelkammer zu bilden. Die Wärmeerzeugungs-Regelkammer ist als Kammer mit veränderli chem Volumen mit einer Wand ausgebildet, die aus einer Mem bran, beispielsweise einem Diaphragma, besteht.

Die Wärmeerzeugungskammer steht mit der Umgebungsluft über ein Durchgangsloch, welches in einen oberen Teil des vorde ren und des hinteren Gehäuses der Gehäuseanordnung gebohrt ist, und mit der Wärmeerzeugungs-Regelkammer über einen Verbindungskanal, welcher zwischen der Wärmeerzeugungs- Regelkammer und der Wärmeerzeugungskammer angeordnet ist, in Verbindung. Das Volumen der Wärmeerzeugungs-Regelkammer wird einstellbar geändert durch die Bewegung des Diaphrag mas, die von einem Federelement mit einer vorbestimmten Fe derkonstante oder von einem von außen zugeführten Signal hervorgerufen wird, beispielsweise einem Drucksignal, das von einer Motoransaugleitung eines Kraftfahrzeuges zur Ver fügung gestellt wird.

Wenn der Wärmegenerator nach der JU-A-3-98107 in ein Kraft fahrzeug-Heizsystem eingebaut ist und die Antriebswelle von einem Kraftfahrzeugmotor angetrieben wird, dann wird das Rotorelement innerhalb der Wärmeerzeugungskammer gedreht, so daß Wärme durch das viskose Fluid erzeugt wird, welches zwischen der inneren Wandfläche der Wärmeerzeugungskammer und den Außenflächen des Rotorelementes einer Scherwirkung unterworfen wird. Die durch das viskose Fluid erzeugte Wär me wird von der Wärmeerzeugungskammer auf die Wärme tauschflüssigkeit, d. h. auf Motorkühlwasser, welches durch die Wärmeaufnahmekammer und das Heizsystem zirkuliert, übertragen, damit es von dem Wasser zu einem Heizkreislauf des Heizsystems befördert wird, um einen bestimmten beheiz ten Bereich, wie beispielsweise einen Fahrgastraum, zu er wärmen.

Wenn übermäßig viel Wärme vom Fahrzeug-Heizsystem auf den bestimmten beheizten Bereich übertragen wird, dann wird ein Unterdruck von der Motoransaugleitung dem Diaphragma aufer legt, und folglich wird das Volumen der Wärmeerzeugungs- Regelkammer aufgrund der Bewegung des Diaphragmas vergrö ßert. Dadurch wird das viskose Fluid von der Wärmeerzeu gungskammer in die Wärmeerzeugungs-Regelkammer zurückge führt, um die Wärmeerzeugung durch das viskose Fluid in der Wärmeerzeugungskammer zu verringern. Dadurch verringert sich die Abgabe von Wärme durch den Wärmegenerator vom Vis kosfluid-Typ an das Fahrzeug-Heizsystem, was zu einer Ver ringerung der Wärme führt, die an den bestimmten beheizten Bereich abgegeben wird.

Andererseits, wenn die vom Fahrzeug-Heizsystem an den be stimmten beheizten Bereich abgegebene Wärme zu gering ist, dann wird das Diaphragma durch eine Kombination der Feder kraft des Federelementes und des Luftdruckes bewegt, um das Volumen der Wärmeerzeugungs-Regelkammer zu verringern. Da durch wird das viskose Fluid von der Wärmeerzeugungs- Regelkammer der Wärmeerzeugungskammer zugeführt, um die Wärmeerzeugung durch das viskose Fluid in der Wärmeerzeu gungskammer zu steigern. So nimmt die Abgabe von Wärme von dem Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ an das Fahrzeug-Heiz system zu, was zu einem Anstieg der Wärme führt, die dem bestimmten beheizten Bereich zugeführt wird.

Bei dem in ein Fahrzeug-Heizsystem eingebauten Wärmegenera tor vom Viskosfluid-Typ nach der JU-A-3-98107 ist die Wär meerzeugungs-Regelkammer unterhalb der Wärmeerzeugungskam mer angeordnet, so daß das viskose Fluid aufgrund seines eigenen Gewichtes von der Wärmeerzeugungskammer in die Wär meerzeugungs-Regelkammer zurückgeführt werden kann, wenn die Wärmeerzeugung durch den Wärmegenerator verringert wer den soll. Jedoch kann das Zurückführen des viskosen Fluids von der Wärmeerzeugungskammer in die Wärmeerzeugungs- Regelkammer nicht auf sanfte Weise erreicht werden, wenn das Rotorelement in der Wärmeerzeugungskammer gedreht wird. insbesondere ist es, da die Wärmeerzeugungskammer des Wär megenerators vom Viskosfluid-Typ nach der JU-A-3-98107 eine Labyrinth-Anordnung aufweist, die zwischen der Außenfläche des Rotorelementes und der inneren Wandfläche der Wärmeer zeugungskammer ausgebildet ist, sehr schwierig für das vis kose Fluid, von der Wärmeerzeugungskammer über die Laby rinth-Anordnung in die Wärmeerzeugungs-Regelkammer zurück geführt zu werden. Daher kann keine rasche Verringerung der Wärmeerzeugungsleistung des Wärmegenerators vom Viskos fluid-Typ erreicht werden. Ferner gelangt, wenn das viskose Fluid von der Wärmeerzeugungskammer in die Wärmeerzeugungs- Regelkammer zurückgeführt wird, frische Luft durch eine of fene Öffnung, die in der Gehäuseanordnung des Wärmegenera tors ausgebildet ist, in die Wärmeerzeugungskammer, um so einen Unterdruck auszugleichen, der in der Wärmeerzeugungs kammer auftritt. Daher neigt das viskose Fluid dazu, mit Feuchtigkeit in Kontakt zu kommen, die in der frischen Luft enthalten ist, wenn die Verringerung der Wärmeerzeugungs leistung des Wärmegenerators vorgenommen wird. Folglich wird das viskose Fluid ziemlich rasch durch die Feuchtig keit degradiert oder verschlechtert, was die Leistungsfä higkeit der Wärmeerzeugung durch das viskose Fluid verrin gert und die Betriebsdauer des Wärmegenerators vom Viskos fluid-Typ verkürzt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ mit veränderlicher Wär meerzeugung zur. Verfügung zu stellen, der Mittel zum ra schen und sicheren Verringern der Wärmeerzeugungsleistung aufweist, ohne eine Verringerung der Leistungsfähigkeit während der Betriebsdauer des Wärmegenerators vom Viskos fluid-Typ hervorzurufen.

Der Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ mit veränderlicher Wärmeerzeugung soll dazu geeignet sein, in ein Fahrzeug- Heizsystem eingebaut zu werden, und in der Lage sein, die Wärmeerzeugung als Reaktion auf eine Anforderung des Fahr zeug-Heizsystems hin rasch zu verringern.

Ferner soll der Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ mit ver änderlicher Wärmeerzeugung in der Lage sein, die Wärmeer zeugungsleistung als Reaktion auf ein externes Steuersignal zu steuern oder zu regeln.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Wär megenerator vom Viskosfluid-Typ Typ mit veränderlicher Wär meerzeugung, der folgendes umfaßt:
eine Gehäuseanordnung mit einer Wärmeerzeugungskammer, in welcher Wärme erzeugt wird, und einer Wärmeaufnahmekammer, welche benachbart zu der Wärmeerzeugungskammer angeordnet ist und einem Wärmetauschfluid ermöglicht, durch sie hin durch zu zirkulieren und dabei Wärme von der Wärmeerzeu gungskammer aufzunehmen, wobei die Wärmeerzeugungskammer eine innere Wandfläche aufweist;
eine Antriebswelle, welche von der Gehäuseanordnung mittels einer Lageranordnung um eine Drehachse drehbar gelagert ist;
ein Rotorelement, welches mittels der Antriebswelle zusam men mit derselben zu einer Drehung innerhalb der Wärmeer zeugungskammer antreibbar angeordnet ist, wobei das Rotor element eine Außenfläche aufweist, die der inneren Wandflä che der Wärmeerzeugungskammer über einen vorgegebenen, fluidgefüllten Spalt gegenüberliegt;
ein viskoses Fluid, welches den vorgegebenen, fluidgefüll ten Spalt zwischen der inneren Wandfläche der Wärmeerzeu gungskammer und der Außenfläche des Rotorelementes füllt, zur Wärmeerzeugung während der Drehung des Rotorelementes,
wobei die Gehäuseanordnung einen axial begrenzten Bereich definiert, in welchem die Wärmeerzeugungskammer mit einer bestimmten axialen Länge ausgebildet ist, und wobei die Ge häuseanordnung eine Anordnung von Plattenelementen umfaßt, um die Wärmeaufnahmekammer von der Wärmeerzeugungskammer zu trennen, wobei die innere Wandfläche der Wärmeerzeugungs kammer zur einstellbaren Änderung der axialen Länge der Wärmeerzeugungskammer versetzbar ist.

Der vorstehend beschriebene Wärmegenerator vom Viskosfluid- Typ mit veränderlicher Wärmeerzeugung ist dazu in der Lage, einstellbar die axiale Länge der Wärmeerzeugungskammer zu ändern, in welcher die Außenfläche des Rotorelementes und die innere Wandfläche der Wärmeerzeugungskammer den vorge gebenen fluidgefüllten Spalt definieren, der mit dem visko sen Fluid, wie beispielsweise Silikonöl, gefüllt ist, indem die innere Wandfläche axial versetzt wird. Dadurch kann die Spaltbreite des fluidgefüllten Spaltes direkt und rasch eingestellt werden, indem die axiale Versetzung der inneren Wandfläche der Wärmeerzeugungskammer genau eingestellt wird. Es sei angemerkt, daß eine Änderung der Spaltbreite der fluidgefüllten Spalte der Wärmeerzeugungskammer eine Änderung der Wärmeerzeugung des viskosen Fluids in den fluidgefüllten Spalten hervorrufen kann, und zwar im umge kehrt proportionalen Verhältnis zur Änderung der Spaltbrei te.

Ferner kann bei dem Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ mit veränderlicher Wärmeerzeugung, wenn der fluidgefüllte Spalt vergrößert wird (d. h. das innere Volumen der Wärmeerzeu gungskammer ansteigt), um die Wärmeerzeugungsleistung des Wärmegenerators zu verringern, ein Unterdruck, der durch den Anstieg des inneren Volumens der Wärmeerzeugungskammer erzeugt wird, ausgeglichen werden durch eine thermische Ausdehnung der Luft, die während des Zusammenbaus des Wär megenerators unvermeidbar in die Wärmeerzeugungskammer ge langt. So kann das viskose Fluid in dem fluidgefüllten Spalt der Wärmeerzeugungskammer davor bewahrt werden, mit frischer Luft und mit in der frischen Luft enthaltener Feuchtigkeit in Kontakt zu kommen, und zwar während der langen Betriebsdauer des Wärmegenerators vom Viskosfluid- Typ. Dadurch wird die Degradation oder Verschlechterung der Wärmeerzeugungs-Eigenschaften des viskosen Fluids durch die Luft und die Feuchtigkeit nicht beschleunigt.

Vorzugsweise umfaßt die Anordnung von Plattenelementen min destens ein axial bewegliches Plattenelement mit einer Flä che, die einen Teil der inneren Wandfläche der Wärmeerzeu gungskammer bildet. Ferner kann die Anordnung von Plat tenelementen ein festes Plattenelement umfassen, um die Wärmeaufnahmekammer von der Wärmeerzeugungskammer zu tren nen. Dann definiert das axial bewegliche Plattenelement die Wärmeerzeugungskammer in dem axial begrenzten Bereich der Gehäuseanordnung.

Da das axial bewegliche Plattenelement der Anordnung von Plattenelementen vorzugsweise angeordnet ist, um eine axia le Bewegung von geringem Ausmaß durchzuführen, um die axia le Länge der Wärmeerzeugungskammer einstellbar zu ändern, kann die Spaltbreite des fluidgefüllten Spaltes zwischen der Außenfläche des Rotorelementes und der inneren Wandflä che der Wärmeerzeugungskammer, die im umgekehrt proportio nalen Verhältnis zur Größe der Wärmeerzeugung im viskosen Fluid innerhalb des fluidgefüllten Spaltes steht, direkt und rasch eingestellt werden.

Da ferner das feste Plattenelement der Anordnung von Plat tenelementen angeordnet ist, um die Wärmeaufnahmekammer von der Wärmeerzeugungskammer zu trennen, tritt keine nennens werte Änderung des inneren Volumens der Wärmeaufnahmekammer auf, selbst wenn die axiale Länge der Wärmeerzeugungskammer durch die Verschiebung des beweglichen Plattenelementes ge ändert wird. So kann die Wärmetauschflüssigkeit, die durch die Wärmeaufnahmekammer fließt, ständig eine stabile Fließ geschwindigkeit aufrechterhalten. So können während des Wärmeerzeugungs-Betriebes des Wärmegenerators vom Viskos fluid-Typ mögliche Vibrationen und Geräusche aufgrund einer Änderung der Fließgeschwindigkeit der Wärmetauschflüssig keit verhindert werden. Dies hat einen ruhigen Betrieb des Wärmegenerators vom Viskosfluid-Typ zur Folge.

Vorzugsweise umfaßt der Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ ferner eine Bewege-Einheit, um das bewegliche Plattenele ment mit einer axialen Bewegung zu versehen, um dabei die axiale Länge der Wärmeerzeugungskammer einstellbar zu än dern.

Vorteilhafterweise ist die vorstehend genannte Bewege- Einheit in einem vorgegebenen, beschränkten Bereich ange ordnet, in welchem das axial bewegliche Plattenelement ei nem stationären Teil der Gehäuseanordnung in axialer Rich tung gegenüberliegt.

Der vorgegebene, beschränkte Bereich ist vorzugsweise als Wärmeerzeugungs-Steuer- oder -Regelkammer ausgebildet, die bevorzugt als luftdichte Kammer ausgebildet ist.

Das Bewege-Mittel kann ein elastisches Element umfassen, um das axial bewegliche Plattenelement in eine axiale Richtung zu drängen zur Verringerung der axialen Länge der Wärmeer zeugungskammer, sowie ein Gaseinlaßmittel, um der luftdich ten Wärmeerzeugungs-Regelkammer als Reaktion auf ein exter nes Steuersignal einen Unterdruck aufzuerlegen. Der Unter druck wirkt auf das axial bewegliche Plattenelement, um ei ne Kraft entgegen der elastischen Kraft des elastischen Elementes zu erzeugen.

Alternativ kann das Bewege-Mittel ein elastisches Element umfassen, um das axial bewegliche Plattenelement mit einer konstanten elastischen Kraft zu versehen zur Bewegung des axial beweglichen Plattenelements in eine axiale Richtung, um die axiale Länge der Wärmeerzeugungskammer zu ändern, sowie ein Magnet-Betätigungselement umfassen, das ein Mag netkern-Element aufweist, welches an dem axial beweglichen Plattenelement angebracht ist, sowie einen Elektromagneten, welcher um den Magnetkern herum angeordnet ist, um den Mag netkern als Reaktion auf ein externes Steuersignal anzuzie hen zur Bewegung des axial beweglichen Plattenelements ent gegen der konstanten elastischen Kraft des elastischen Ele mentes.

Das externe Steuersignal ist vorzugsweise ein Temperatur meßsignal, durch welches die Notwendigkeit für eine Zufuhr von Wärme durch den Wärmegenerator festgestellt wird.

Das Rotorelement kann so auf der Antriebswelle angeordnet sein, daß es frei beweglich entlang der Drehachse der An triebswelle ist. Alternativ kann das Rotorelement axial un verschieblich auf der Antriebswelle gehalten sein.

Wenn das Rotorelement axial unverschieblich auf der An triebswelle gehalten ist, kann das axial bewegliche Plat tenelement so angeordnet sein, daß es durch ein elastisches Element elastisch in eine axiale Richtung gedrängt wird, um die axiale Länge der Wärmeerzeugungskammer zu verringern, und die Außenfläche des Rotorelementes und/oder eine Fläche des axial beweglichen Plattenelementes, welche der Außen fläche des Rotorelementes gegenüberliegt, kann ein Fluid druck-Steigerungsmittel umfassen, um den Fluiddruck in dem fluidgefüllten Spalt als Reaktion auf die Drehung des Roto relementes zu erhöhen, um dabei das axial bewegliche Plat tenelement entgegen der konstanten elastischen Kraft des elastischen Elementes in eine Richtung zu bewegen, zur Ver größerung der axialen Länge der Wärmeerzeugungskammer.

Das Fluiddruck-Steigerungsmittel umfaßt vorzugsweise eine geneigte Fläche, die in der Außenfläche des Rotorelementes oder in der gegenüberliegenden Stirnfläche des axial beweg lichen Plattenelementes ausgebildet ist und die als Reakti on auf die Drehung des Rotorelementes den fluidgefüllten Spalt zwischen dem Rotorelement und dem axial beweglichen Plattenelement mit einer kontinuierlichen Änderung der Spaltbreite versieht.

Alternativ kann das Fluiddruck-Steigerungsmittel vertiefte Bereiche und erhöhte Bereiche umfassen, die in der Außen fläche des Rotorelementes und/oder der gegenüberliegenden Stirnfläche des axial beweglichen Plattenelementes in Um fangsrichtung abwechselnd angeordnet sind. Dann sind die vertieften Bereiche und die erhöhten Bereiche so ausgebil det, daß sie sich in einer zur Umfangsrichtung um die An triebswelle unterschiedlichen Richtung erstrecken.

Die Gehäuseanordnung ist vorzugsweise so ausgebildet, daß sie einen sich im wesentlichen in axialer Richtung erstreckenden, zylindrischen Bereich aufweist, der eine zylindri sche Kammer definiert zur Aufnahme der Anordnung von Plat tenelementen. Die zylindrische Kammer weist ein weites, of fenes Ende auf, durch welches die Anordnung von Plattenele menten einbaubar ist und welches durch einen deckelartigen Gehäuseteil verschlossen wird, so daß die zylindrische Kam mer gegen die Umgebungsluft abgedichtet ist.

Vorzugsweise umfaßt der Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ mit veränderlicher Wärmeerzeugung ferner eine Begrenzungs einheit zur Begrenzung einer axialen Bewegung des axial be weglichen Plattenelementes, das gegen einen stationären Teil der Gehäuseanordnung versetzt wird. So wird eine ein stellbare Begrenzung der axialen Länge der Wärmeerzeugungs kammer durch die Begrenzungseinheit definiert.

Alternativ kann der Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ mit veränderlicher Wärmeerzeugung so ausgebildet sein, daß er ein Zwangsmittel aufweist, um das axial bewegliche Plat tenelement der Anordnung von Plattenelementen ständig zu einer Bewegung in axialer Richtung zu drängen zur Verringe rung der axialen Länge der Wärmeerzeugungskammer, wobei das Zwangsmittel in einem vorgegebenen, begrenzten Bereich an geordnet ist, in welchem das axial bewegliche Plattenele ment in axialer Richtung einem stationären Teil der Gehäu seanordnung gegenüberliegt. Dann umfaßt das Zwangsmittel vorzugsweise eine Schraubenfeder, die in dem vorgegebenen, begrenzten Bereich angeordnet ist.

Die obigen und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vor liegenden Erfindung werden in der nachfolgenden Beschrei bung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeich nungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt eines Wärmegenerators vom Viskosfluid-Typ mit veränderlicher Wärmeerzeu gung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Ansicht einer Anordnung von Plattenelemen ten, die insbesondere ein bewegliches Plat tenelement der Anordnung von Plattenelementen zeigt;

Fig. 3 einen Längsschnitt eines Wärmegenerators vom Viskosfluid-Typ mit veränderlicher Wärmeerzeu gung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 einen Längsschnitt eines Wärmegenerators vom Viskosfluid-Typ mit veränderlicher Wärmeerzeu gung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 einen Längsschnitt eines Wärmegenerators vom Viskosfluid-Typ mit veränderlicher Wärmeerzeu gung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 eine Seitenansicht eines Rotorelementes, das in den Wärmegenerator des vierten Ausführungsbei spiels der vorliegenden Erfindung eingebaut ist;

Fig. 7 eine Ansicht eines Rotorelementes, das in einen Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ mit veränder licher Wärmeerzeugung gemäß einem fünften Aus führungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ein gebaut ist;

Fig. 8 einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 7;

Fig. 9 eine Ansicht eines Rotorelementes, das in einen Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ mit veränder licher Wärmeerzeugung gemäß einem sechsten Aus führungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ein gebaut ist;

Fig. 10 einen Schnitt entlang der Linie B-B in Fig. 9;

Fig. 11 eine Ansicht eines Rotorelementes, das in einen Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ mit veränder licher Wärmeerzeugung gemäß einem siebten Aus führungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ein gebaut ist;

Fig. 12 einen ausschnittsweise dargestellten Schnitt durch das Rotorelement entlang der Linie C-C in Fig. 11; und

Fig. 13 einen Längsschnitt eines Wärmegenerators vom Viskosfluid-Typ mit veränderlicher Wärmeerzeu gung gemäß einem achten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Bezugnehmend auf die Fig. 1 und 2 ist ein Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ mit veränderlicher Wärmeerzeugung mit einer Gehäuseanordnung versehen, die einen äußeren Rahmen des Wärmegenerators bildet, um darin eine Wärmeerzeugungs- Einheit und eine Wärmetausch-Einheit aufzunehmen. Die Ge häuseanordnung weist ein vorderes Gehäuse 1 in Form einer Glocke auf, um darin eine zylindrische Kammer zu definie ren, die die Wärmeerzeugungs-Einheit und die Wärmetausch- Einheit aufnimmt. Das vordere Gehäuse 1 weist eine sich in Längsrichtung erstreckende, zentrale Achse auf und ist mit einem hohlen Nabenbereich Ia versehen, der sich nach vorne erstreckt, ausgehend von einem kreisförmigen Bodenbereich 1b, welcher sich von der zentralen Achse des vorderen Ge häuses 1 aus in radialer Richtung erstreckt. Das vordere Gehäuse 1 ist außerdem mit einem hohlen, zylindrischen Be reich 1c versehen, der sich von dem Bodenbereich 1b aus nach hinten erstreckt und der einen Außendurchmesser auf weist, welcher größer ist als derjenige des hohlen Nabenbe reichs 1a. Der zylindrische Bereich 1c weist ein axiales Ende auf, welches als große, offene Mündung ausgebildet ist, durch welche ein vorderes Plattenelement 2 und ein be wegliches Plattenelement 3 in die zylindrische Kammer des vorderen Gehäuses 1 eingebaut werden. Die offene Mündung des zylindrischen Bereichs 1c des vorderen Gehäuses 1 wird durch ein hinteres Gehäuse 4 verschlossen, welches mit ei nem hinteren Ende des zylindrischen Bereichs 1c mittels mehrerer Schrauben verbunden ist, wie in Fig. 1 darge stellt.

Das vordere Plattenelement 2 ist fest in der zylindrischen Kammer des vorderen Gehäuses 1 angeordnet und weist einen scheibenförmigen Bodenplattenbereich 2a sowie einen zylin drischen Randbereich 2b auf, welcher einstückig mit einem äußeren Umfang des Bodenplattenbereichs 2a ausgebildet ist. Der zylindrische Randbereich 2b des vorderen Plattenele ments 2 ist in den gesamten Bereich einer zylindrischen, inneren Wandfläche des zylindrischen Bereichs 1c eingepaßt und steht in Kontakt sowohl mit einer sich in Umfangsrich tung erstreckenden inneren Wandfläche des vorderen Gehäuses 1 als auch mit einer sich in Umfangsrichtung erstreckenden inneren Wandfläche des hinteren Gehäuses 4. Das vordere Plattenelement 2 ist ferner mit einer nachfolgend beschrie benen, ringförmigen Stufe 2c, welche in einem inneren Wand bereich des zylindrischen Randbereichs 2b ausgebildet ist, und mit einer Mehrzahl von zylindrischen Kühlrippen 2d, welche in einer vorderen Fläche des Bodenplattenbereichs 2a des vorderen Plattenelementes 2 ausgebildet sind, versehen.

Das bewegliche Plattenelement 3 weist einen scheibenförmi gen Bodenplattenbereich 3a auf, der mit einem äußeren Um fang versehen ist, welcher gleitend in eine zylindrische Bohrung eingepaßt ist, die durch einen hinteren Bereich des zylindrischen Randbereichs 2b des vorderen Plattenelementes 2 gebildet wird. Der Außenumfang des vorstehend genannten Bodenplattenbereichs 3a steht axial verschiebbar in Kontakt mit der Bohrungswand, ist aber mittels einer geeigneten Dichtung, z. B. einem O-Ring S₄, abgedichtet. Das bewegliche Plattenelement 3 weist außerdem eine Mehrzahl von nachfol gend beschriebenen, kreisbogenförmigen Kühlrippen 3d auf.

Der Bodenplattenbereich 2a des vorderen Plattenelementes 2 und der Bodenplattenbereich 3a des beweglichen Plattenele mentes 3 liegen in axialer Richtung einander gegenüber und bilden einen vorgegebenen, zylindrischen Bereich, der in axialer Richtung begrenzt wird durch eine kreisförmige in nere Wandfläche des Bodenplattenbereichs 2a und durch eine im wesentlichen ebene, kreisförmige innere Wandfläche einer zylindrischen Vertiefung, die im Bodenplattenbereich 3a des beweglichen Plattenelementes 3 ausgebildet ist. Der vorge gebene zylindrische Bereich ist als eine fluiddichte Wärme erzeugungskammer 5 ausgebildet, die eine Länge aufweist, welche genau definiert ist als der Abstand zwischen der kreisförmigen inneren Wandfläche des Bodenplattenbereichs 2a und der ebenen, kreisförmigen inneren Wandfläche des Bo denplattenbereichs 3a.

Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel bilden das vordere Gehäuse 1, das vordere Plattenelement 2 und das hintere Ge häuse 4 einen stationären Teil der Gehäuseanordnung, und das bewegliche Plattenelement 3 bildet einen beweglichen Teil der Gehäuseanordnung.

Innerhalb der zylindrischen Kammer des vorderen Gehäuses 1 ist ein zentraler Bereich des vorderen Plattenelementes 2 in axialer Richtung in einen zentralen Bohrungsbereich ein gepaßt, welcher innerhalb des kreisförmigen Bodenbereichs 1b des vorderen Gehäuses 1 ausgebildet ist, um einen sich in axialer Richtung erstreckenden, vorderen Eingriffsbe reich 6 zu bilden, der mittels einer geeigneten Dichtung, beispielsweise einem O-Ring S₂, abgedichtet ist. In glei cher Weise bilden ein zentraler Bereich des beweglichen Plattenelementes 3 und ein zentraler Bereich des hinteren Gehäuses 4 einen sich in axialer Richtung erstreckenden, hinteren Eingriffsbereich 7, der mittels einer geeigneten Dichtung, beispielsweise einem O-Ring S₃, abgedichtet ist. Der vordere Eingriffsbereich 6 und ein vorderer Teil des zylindrischen Randbereichs 2b des vorderen Plattenelementes 2 definieren einen sich ringförmig erstreckenden Bereich, der als eine vordere Wärmeaufnahmekammer FW ausgebildet ist, welche benachbart zu einem vorderen Teil der Wärmeer zeugungskammer 5 angeordnet ist. Der hintere Eingriffsbe reich 7 und ein hinterer Teil des zylindrischen Randbe reichs 2b des vorderen Plattenelementes 2 definieren einen sich ringförmig erstreckenden Bereich, der als eine hintere Wärmeaufnahmekammer RW ausgebildet ist, welche benachbart zu einem hinteren Teil der Wärmeerzeugungskammer 5 angeord net ist. Die vordere und die hintere Wärmeaufnahmekammer FW bzw. RW sind durch eine Dichtung (den O-Ring S₁) gegen die Umgebungsluft abgedichtet. Ebenso sind die vordere und die hintere Wärmeaufnahmekammer FW bzw. RW durch die oben ge nannten O-Ringe S₂ und S₃ fluiddicht gegen radiale Bereiche der Gehäuseanordnung abgedichtet. Der O-Ring S₄ dichtet den Kontaktbereich des zylindrischen Randbereichs 2b des vorde ren Plattenelementes 2 und des äußeren Umfangs des Boden plattenbereichs 3a des beweglichen Plattenelementes 3 ab, erlaubt aber eine geringe axiale Bewegung des beweglichen Plattenelementes 3 gegenüber dem zylindrischen Randbereich 2b des vorderen Plattenelementes 2. Die ringförmige Stufe 2c, die in dem Bodenplattenbereich 2a des vorderen Plat tenelementes 2 ausgebildet ist, ist vorgesehen, um einen axialen Anschlag für das bewegliche Plattenelement 3 bezüg lich des vorderen Plattenelementes 2 zu bestimmen. Daher bestimmt die ringförmige Stufe 2c des vorderen Plattenele mentes 2 die kleinste axiale Länge der Wärmeerzeugungskam mer 5.

Eine Antriebswelle 8 ist in den Nabenbereich 1a des vorde ren Gehäuses 1 eingeführt und wird drehbar gelagert durch axial beabstandete Wälzlager 9 und 10, die in dem Nabenbe reich 1a und dem Bodenbereich 1b des vorderen Gehäuses 1 eingesetzt sind. Ein innerstes Ende (hinteres Ende) der An triebswelle 8 erstreckt sich in die Wärmeerzeugungskammer 5 und trägt ein Rotorelement 11, welches innerhalb der Wärme erzeugungskammer 5 angeordnet ist. Das Rotorelement 11 ist auf dem hinteren Ende der Antriebswelle 8 mittels einer Nut-Feder-Verbindung befestigt. Daher kann das Rotorelement 11 zusammen mit der Antriebswelle 8 gedreht werden, und es ist auf der Antriebswelle 8 axial beweglich.

Eine Öldichtung 12 ist um einen Teil der Antriebswelle 8 herum angebracht und benachbart zu dem vorderen Teil der Wärmeerzeugungskammer 5 angeordnet. Die Öldichtung 12 wird gleichzeitig von dem zentralen Bereich des vorderen Plat tenelementes 2 aufgenommen und ist innerhalb des oben ge nannten Eingriffsbereich 6 angeordnet. Dabei ist die Öl dichtung 12 vorgesehen, um ein weiter unten beschriebenes viskoses Fluid, z. B. Silikonöl, daran zu hindern, aus der Wärmeerzeugungskammer 5 auszulaufen.

Die kreisbogenförmigen Kühlrippen 2d und 3d sind in den Stirnflächen der Bodenplattenbereiche 2a bzw. 3a des vorde ren bzw. beweglichen Plattenelementes 2 bzw. 3 ausgebildet, so daß die Kühlrippen 2d und 3d in die vordere bzw. hintere Wärmeaufnahmekammer FW bzw. RW ragen. Die Kühlrippen 2d der vorderen Wärmeaufnahmekammer FW sind koaxial zueinander an geordnet, und in gleicher Weise sind die Kühlrippen 3d der hinteren Wärmeaufnahmekammer RW koaxial zueinander angeord net, wie am besten in Fig. 2 dargestellt ist. Ferner ist, die aus Fig. 2 ersichtlich ist, die hintere Wärmeaufnahme kammer RW mit einer Trennwand 13 versehen, welche als eine sich in radialer Richtung erstreckende Wand ausgebildet ist, die im beweglichen Plattenelement 3 vorgesehen ist. Dadurch ist die hintere Wärmeaufnahmekammer RW durch die Trennwand 13 getrennt und ferner durch die kreisbogenförmi gen Kühlrippen 3d unterteilt in eine Mehrzahl von Strö mungskanälen "a" bis "c". Eine ähnliche Ausgestaltung und Anordnung ist auch in der vorderen Wärmeaufnahmekammer FW vorgesehen, indem eine Trennwand (nicht dargestellt in Fig. 2) und die kreisbogenförmigen Kühlrippen 2d (in Fig. 1 dar gestellt) vorgesehen sind. Die vordere und die hintere Wär meaufnahmekammer FW bzw. RW sind mit Einlaßöffnungen 14 bzw. Auslaßöffnungen 15 versehen, welche in dem zylindri schen Randbereich 2b des vorderen Plattenelementes 2 ausge bildet sind. Die Einlaß- und Auslaßöffnungen 14 bzw. 15 stehen in Verbindung mit Leitungen (nicht dargestellt in Fig. 1 und 2), durch welche eine Wärmetauschflüssigkeit ständig über die vordere und die hintere Wärmeaufnahmekam mer FW bzw. RW zirkuliert. Es sei angemerkt, daß die Strö mungskanäle "a" bis "c" so ausgebildet sind, daß die ent sprechenden Breiten der Strömungskanäle "a" bis "c" von ra dial innen nach radial außen allmählich ansteigen. Die Un terschiede in den radialen Breiten der Strömungskanäle "a" bis "c" tragen nämlich dazu bei, daß sich eine gleiche Fließgeschwindigkeit der Wärmetauschflüssigkeit innerhalb der entsprechenden Strömungskanäle "a" bis "c" der vorderen und der hinteren Wärmeaufnahmekammer FW bzw. RW ausbildet.

Es sollte verständlich sein, daß die vorstehend genannten Trennwände 13, die in den entsprechenden Bodenplattenberei chen 2a und 3a des vorderen bzw. des beweglichen Plat tenelementes 2 bzw. 3 ausgebildet sind, so angeordnet sind, daß sie in Eingriff mit geeigneten Schulterpartien 16 ste hen, welche in dem vorderen und dem hinteren Gehäuse 1 bzw. 4 ausgebildet sind, um die zwei Plattenelemente 2 bzw. 3 daran zu hindern, sich während des Betriebes des Wärmegene rators vom Viskosfluid-Typ zu verdrehen.

Es sollte ferner verständlich sein, daß die inneren Wand flächen der vorderen und der hinteren Wärmeaufnahmekammer FW bzw. RW, welche durch das vordere bzw. durch das beweg liche Plattenelement 2 bzw. 3 gebildet werden, mit einer rauhen Oberfläche ausgebildet sind. Da nämlich das vordere bzw. das bewegliche Plattenelement 2 bzw. 3 üblicherweise aus einem metallischen Material mittels eines Gießverfah rens hergestellt werden, werden die Bereiche der Plat tenelemente 2 und 3, welche die inneren Wandflächen der vorderen und der hinteren Wärmeaufnahmekammer FW bzw. RW bilden, nicht spanabhebend bearbeitet und verbleiben als Guß zum Zwecke der Steigerung der Wärmetauschleistung durch die Wandflächen der vorderen und der hinteren Wärmeaufnah mekammer FW bzw. RW hindurch.

Ein viskoses Fluid, wie beispielsweise Silikonöl, wird in einen fluidgefüllten Spalt eingefüllt, der zwischen der ge samten inneren Wandfläche der Wärmeerzeugungskammer 5, wel che durch den O-Ring S₄ abgedichtet ist, und der gesamten Außenfläche des Rotorelementes 11 vorgesehen ist. Dadurch wird das viskose Fluid im fluidgefüllten Spalt in der Wär meerzeugungskammer 5 aufgrund der Drehung des Rotorelemen tes 11 innerhalb der Wärmeerzeugungskammer 5 einer Scher wirkung unterworfen.

Der Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ ist mit einem luft dichten Hohlraumbereich 17 versehen, der zwischen dem zen tralen Bereich des beweglichen Plattenelementes 3 und dem zentralen Bereich des hinteren Gehäuses 4 definiert ist und der radial innerhalb des hinteren Eingriffsbereichs 7 ange ordnet ist. Der luftdichte Hohlraumbereich 17 wird als Wär meerzeugungs-Steuer- oder -Regelkammer genutzt, innerhalb der eine Bewege-Einheit angeordnet ist, um eine einstellba re, axiale Verschiebung des beweglichen Plattenelementes 3, bezogen auf das fest angeordnete vordere Plattenelement 2, hervorzurufen.

Beim ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfaßt die Bewege-Einheit ein elastisches Element, z. B. ei ne Druck-Schraubenfeder 18, welche das bewegliche Plat tenelement 3 in axialer Richtung auf das vordere Plat tenelement 2 zu in der Weise vorspannt, daß die Länge der Wärmeerzeugungskammer 5 verringert wird. Die Bewege-Einheit umfaßt auch ein Unterdruck-Zufuhrmittel, um der Wärmeerzeu gungs-Regelkammer 17 einen Unterdruck aus einer externen Unterdruckquelle aufzuerlegen. Das Unterdruck-Zufuhrmittel umfaßt eine Gasleitung 19, die mit einem Ende abgedichtet an dem hinteren Gehäuse 4 angebracht ist und in Fluidver bindung mit der Wärmeerzeugungs-Regelkammer 17 steht und mit dem anderen Ende (nicht dargestellt) mittels eines Ma gnetventils (nicht dargestellt) an die Unterdruckquelle an schließbar ist, z. B. an eine Motoransaugleitung eines Fahr zeuges, in das ein Fahrzeug-Heizsystem eingebaut ist. Das Magnetventil ist so vorgesehen, daß es als Reaktion auf ein Steuersignal hin betätigt wird, beispielsweise auf ein Tem peraturmeßsignal hin, das entweder die Temperatur der Wär metauschflüssigkeit, welche durch die Wärmeaufnahmekammern FW und RW des Wärmegenerators zirkuliert, oder die Umge bungstemperatur in einem bestimmten beheizten Bereich, wel cher durch das Heizsystem erwärmt wird, angibt. Wenn das Magnetventil betätigt wird und über die Gasleitung 19 eine Verbindung zwischen der Motoransaugleitung und der Wärmeer zeugungs-Regelkammer 17 zur Verfügung steht, dann wird der Wärmeerzeugungs-Regelkammer 17 Unterdruck auferlegt, um so das Druckniveau in der Wärmeerzeugungs-Regelkammer 17 von dem Umgebungsluftdruck aus abzusenken, welcher zuvor in der Wärmeerzeugungs-Regelkammer 17 geherrscht hat. Dadurch wird es dem beweglichen Plattenelement 3 ermöglicht, sich entge gen der elastischen Kraft der Druckfeder 18 von dem vorde ren Plattenelement 2 wegzubewegen. Dadurch ist es durch Steuerung oder Regelung der Auferlegung von Unterdruck in die Wärmeerzeugungs-Regelkammer 17 möglich, die axiale Be wegung des beweglichen Plattenelementes 3, bezogen auf das feste vordere Plattenelement 2, einzustellen. Folglich kann die axiale Länge der Wärmeerzeugungskammer 5 einstellbar geändert werden. Die axiale Bewegung des beweglichen Plat tenelementes 3 in die Richtung weg von dem festen vorderen Plattenelement 2 wird beschränkt durch ein inneres Ende 4a einer zylindrischen Nabe, welche den Eingriffsbereich 7 des beweglichen Plattenelementes 2 im zentralen Bereich des hinteren Gehäuses 4 bildet. Wenn nämlich der Bodenplatten bereich 3a des beweglichen Plattenelementes 3 während sei ner Bewegung weg vom vorderen Plattenelement 2 an dem inne ren Ende 4a der zylindrischen Nabe des hinteren Gehäuses 4 zur Anlage gelangt, dann wird das bewegliche Plattenelement 3 angehalten, um eine maximale axiale Länge der Wärmeerzeu gungskammer 5 einzustellen.

Wenn der Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ des ersten Aus führungsbeispiels in das Fahrzeug-Heizsystem eingebaut wird, und wenn die Antriebswelle 8 durch den Fahrzeugmotor über einen Riemen-Riemenscheiben-Mechanismus und/oder eine Magnetkupplung angetrieben wird, dann wird das auf der An triebswelle 8 angebrachte Rotorelement 11 innerhalb der Wärmeerzeugungskammer 5 gedreht. Dadurch wird das viskose Fluid (das Silikonöl) in dem fluidgefüllten Spalt zwischen der Außenfläche des Rotorelementes 11 und der inneren Wand fläche der Wärmeerzeugungskammer 5 aufgrund der Drehung des Rotorelementes 11 einer Scherwirkung unterworfen, und folg lich wird in dem viskosen Fluid Wärme erzeugt. Die Wärme wird auf die Wärmetauschflüssigkeit übertragen, die durch die vordere und durch die hintere Wärmeaufnahmekammer FW bzw. RW fließt, und wird zu dem Heizsystem gebracht, durch das die Wärme in den bestimmten beheizten Bereich, wie bei spielsweise den Fahrgastraum des Fahrzeuges, abgegeben wird.

In der Ausgestaltung des Wärmegenerators vom Viskosfluid-Typ des ersten Ausführungsbeispiels werden das vordere und das bewegliche Plattenelement 2 bzw. 3, welche die Wärmeer zeugungskammer 5 und die vordere und die hintere Wärmeauf nahmekammer FW bzw. RW in Zusammenwirkung mit dem vorderen und dem hinteren Gehäuse 1 bzw. 4 definieren, eingeschlos sen durch den zylindrischen Bereich 1c des vorderen Gehäu ses 1, lediglich mit Ausnahme des offenen Endes des zylin drischen Bereichs 1c des vorderen Gehäuses 1, und das offe ne Ende des zylindrischen Bereichs 1c ist über den O-Ring S₁ fluiddicht verschlossen durch das hintere Gehäuse 4. Da durch ist das Innere des Wärmegenerators vom Viskosfluid- Typ vollständig gegenüber der Umgebungsluft abgedichtet. So kann eine Leckage der Wärmetauschflüssigkeit aus der vorde ren und/oder der hinteren Wärmeaufnahmekammer FW bzw. RW verhindert werden. Ferner kann der Wärmegenerator vom Vis kosfluid-Typ gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel sehr ein fach und effizient hergestellt und zusammengebaut werden, und zwar aufgrund der Verwendung des zylindrischen, vorde ren Gehäuses 1 und des scheibenförmigen, hinteren Gehäuses 4 und der einfachen Dichtungselemente, bestehend aus den O-Rin gen S₁ bis S₄.

Bei dem beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel der vor liegenden Erfindung sind das vordere und das hintere Plat tenelement 2 bzw. 3, welche die vordere und die hintere Wärmeaufnahmekammer FW bzw. RW definieren, mit Kühlrippen 2d bzw. 3d versehen, und diese im Gießverfahren hergestell ten Plattenelemente 2 und 3 weisen eine rauhe Gußoberfläche auf. Dadurch kann der Oberflächenbereich der vorderen und der hinteren Wärmeaufnahmekammer FW bzw. RW groß genug sein, um die Wärmetauschleistung zwischen dem viskosen Fluid und der Wärmetauschflüssigkeit durch die Wandflächen der vorderen und der hinteren Wärmeaufnahmekammer FW bzw. RW hindurch zu steigern.

Das vordere und das bewegliche Plattenelement 2 bzw. 3 sind in ihren radial zentralen Bereichen mit den sich in axialer Richtung erstreckenden Eingriffsbereichen 6 bzw. 7 verse hen, welche die radial inneren Bereiche der vorderen bzw. der hinteren Wärmeaufnahmekammer FW bzw. RW bilden. Ferner ist der Eingriffsbereich 7 durch den O-Ring S₃ derart abge dichtet, daß eine Relativbewegung zwischen dem beweglichen Plattenelement 3 und dem hinteren Gehäuse 4 möglich ist. Der O-Ring S₂ ist so angeordnet, daß er die zylindrischen Kontaktflächen des Eingriffsbereichs 6 des vorderen Plat tenelementes 2 und des vorderen Gehäuses 1 abdichtet. Selbst wenn eine axiale Relativbewegung zwischen den Plat tenelementen 2 und 3 und dem vorderen und dem hinteren Ge häuse 1 bzw. 4 aufgrund thermischer Verformung dieser vier Teile und während eines nachfolgend beschriebenen Wechsels der Wärmeerzeugungsleistung auftritt, kann dadurch die Ab dichtung des Inneren des Wärmegenerators sicher aufrecht erhalten werden. Dadurch kann eine Leckage der Wärme tauschflüssigkeit aus der vorderen und/oder der hinteren Wärmeaufnahmekammer FW bzw. RW sicher verhindert werden, selbst wenn irgendeine Bewegung der Plattenelemente 2 und 3 gegenüber dem vorderen und dem hinteren Gehäuse 1 bzw. 4 auftritt.

Wenn die Wärmetauschflüssigkeit über eine mit dem vorderen Gehäuse 1 verbundene Leitung (nicht dargestellt in den Fig. 1 und 2) dem Wärmegenerator zugeführt wird, wird die Wärme tauschflüssigkeit in die vordere und in die hintere Wärme aufnahmekammer FW und RW über die Einlaßöffnungen 14 (siehe Fig. 2) eingeleitet. Die Wärmetauschflüssigkeit zirkuliert dann durch die abgetrennten Strömungskanäle "a" bis "c" in der vorderen und der hinteren Wärmeaufnahmekammer FW und RW. Dann gelangt die Wärmetauschflüssigkeit durch die Aus laßöffnungen 15, die zu den Einlaßöffnungen 14 symmetrisch bezüglich der radialen Trennwände 13 angeordnet sind, aus den beiden Wärmeaufnahmekammern FW und RW heraus, so daß die Wärmetauschflüssigkeit, welche die Wärme aus der Wärme erzeugungskammer 5 aufgenommen hat, in die Umlaufleitung des Heizsystems abgegeben wird.

Es sei angemerkt, daß, wie zuvor beschrieben, die getrenn ten Strömungskanäle "a" bis "c" der vorderen und der hinte ren Wärmeaufnahmekammer FW bzw. RW so ausgebildet sind, daß sie radiale Breiten aufweisen, welche in den Wärmeaufnahme kammern FW und RW von radial innen nach radial außen all mählich ansteigen, wie in Fig. 2 gezeigt. Dadurch werden die Fließgeschwindigkeiten der Wärmetauschflüssigkeit ange glichen, welche in den entsprechenden kreisbogenförmigen Strömungskanälen "a" bis "c" innerhalb der vorderen und der hinteren Wärmeaufnahmekammer FW bzw. RW fließt. Folglich fließt die Wärmetauschflüssigkeit mit gleicher Fließge schwindigkeit durch alle Teile der vorderen und der hinte ren Wärmeaufnahmekammer FW bzw. RW, um so einen wirkungs vollen Wärmetauschvorgang durchzuführen, durch die Wandflä chen der vorderen und der hinteren Wärmeaufnahmekammer FW bzw. RW hindurch, welche durch das vordere und das bewegli che Plattenelement 2 bzw. 3 definiert sind. Dadurch kann die Wärmeübertragung von dem viskosen Fluid in der Wärmeer zeugungskammer 5 auf die Wärmetauschflüssigkeit, welche durch die vordere und die hintere Wärmeaufnahmekammer FW bzw. RW fließt, mit einer hohen Wärmetauscheffizienz er reicht werden.

Wenn die Wärmezufuhr vom Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ in das externe Heizsystem, d. h. das Fahrzeug-Heizsystem, verringert oder eingestellt werden soll, wird ein Steuersi gnal, das die Verringerung oder die Einstellung der Wärme zufuhr angibt, an das Magnetventil gegeben, welches in der mit der Motoransaugleitung verbundenen Gasleitung 19 ange ordnet ist. Das Steuersignal kann ein Befehlssignal sein, welches von einer Bedienungsperson, d. h. dem Fahrer des Fahrzeuges, ausgelöst wird, oder ein automatisches Tempera turmeßsignal sein, welches die Temperatur der Wärme tauschflüssigkeit oder diejenige im Fahrgastraum wieder gibt. So wird die Gasleitung 19 derart geschaltet, daß Un terdruck von der Motoransaugleitung der Wärmeerzeugungs- Regelkammer 17 auferlegt wird, welche mit Luft gefüllt wor den ist. Dadurch wird das bewegliche Plattenelement 3 von dem vorderen Plattenelement 2 entgegen der elastischen Kraft der Druckfeder 18 wegbewegt, bis das bewegliche Plat tenelement 3 durch das innere Ende 4a der Nabe des hinteren Gehäuses 4 angehalten wird. Folglich wird die axiale Länge der Wärmeerzeugungskammer 5 und dadurch die axiale Spalt breite des fluidgefüllten Spaltes zwischen der inneren Wandfläche der Wärmeerzeugungskammer 5 und der Außenfläche des Rotorelementes 11 vergrößert, so daß die Wärmeerzeugung in dem viskosen Fluid, welches in dem fluidgefüllten Spalt enthalten ist, verringert wird. Während der Vergrößerung der axialen Länge der Wärmeerzeugungskammer 5 wird die Luft, die unvermeidbar in der Wärmeerzeugungskammer 5 ent halten ist, thermisch expandiert, um so einen Unterdruck auszugleichen, der in der Wärmeerzeugungskammer 5 während der Vergrößerung der axialen Länge der Wärmeerzeugungskam mer 5 erzeugt wird. Dadurch kommt das viskose Fluid, d. h. das Silikonöl, nicht in Kontakt mit frischer Luft, und folglich wird das viskose Fluid nicht degradiert, thermisch zersetzt oder sonstwie verschlechtert.

Wenn die Wärmezufuhr vom Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ in das externe Heizsystem, d. h. das Fahrzeug-Heizsystem, erhöht werden muß, wird das vorstehend genannte Steuersig nal an das Magnetventil gegeben, welches so schaltet, daß die Gasleitung 19 mit der Umgebungsluft verbunden wird. Da durch wird der Umgebungsluftdruck durch die Gasleitung 19 der Wärmeerzeugungs-Regelkammer 17 zugefährt, und folglich wird das bewegliche Plattenelement 3 aufgrund der elasti schen Kraft der Druckfeder 18 auf das vordere Plattenele ment 2 zubewegt, bis der Bodenplattenbereich 3a des beweg lichen Plattenelementes 3 durch die ringförmige Stufe 2c des vorderen Plattenelementes 2, welche als Begrenzungsmit tel für die axiale Bewegung des beweglichen Plattenelemen tes 3 dient, angehalten wird. So wird die axiale Länge der Wärmeerzeugungskammer 5 verringert, um dadurch die Spalt breite des fluidgefüllten Spaltes in der Wärmeerzeugungs kammer 5 zu verringern. Folglich wird die Wärmeerzeugung in dem viskosen Fluid erhöht, um die Wärmezufuhr vom Wärmege nerator an das Fahrzeug-Heizsystem zu steigern.

Es sollte verständlich sein, daß bei dem Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel die Wärmeerzeugungsleistung mittels der Magnetkupplung ein stellbar geändert werden kann, ohne das Aufnehmen oder Ein stellen des Betriebes des Wärmegenerator per se zu steuern oder zu regeln.

Bei dem beschriebenen Wärmegenerator gemäß dem ersten Aus führungsbeispiel ist das Rotorelement 11 mit dem Endab schnitt der Antriebswelle 8 über eine Nut-Feder-Verbindung verbunden. Dadurch kann das Rotorelement 11 innerhalb der Wärmeerzeugungskammer 5 axial verschoben werden. Dadurch wird während des vorstehend beschriebenen Vergrößerns und Verringerns der axialen Länge der Wärmeerzeugungskammer 5 das Rotorelement 11 in eine im wesentlichen mittlere Stel lung in der Wärmeerzeugungskammer 5 verschoben, um so aus geglichene Fluiddrücke über das Rotorelement 11 hinweg zu erhalten. So kann der fluidgefüllte Spalt ständig auf bei den Seiten des Rotorelementes 11 im wesentlichen die glei che Menge an Reibungswärme im viskosen Fluid erzeugen.

In der abgewandelten Ausgestaltung des ersten Ausführungs beispiels kann das Rotorelement 11 an der Antriebswelle 8 axial fest (unverschieblich) angebracht sein. Bei einer derart abgewandelten Ausgestaltung werden die Spaltbreiten der fluidgefüllten Spalte auf beiden Seiten des Rotorele mentes 11, abhängig von der axialen Bewegung des bewegli chen Plattenelementes 3, voneinander unterschiedlich sein.

So wird zum Beispiel, wenn das bewegliche Plattenelement 3 von dem vorderen Plattenelement 2 wegbewegt wird, um die axiale Länge der Wärmeerzeugungskammer 5 zu vergrößern, der fluidgefüllte Spalt vergrößert, der zwischen der Stirnflä che des beweglichen Plattenelementes 3 und der Außenfläche des Rotorelementes 11 gebildet wird, so daß die Spaltbreite dieses fluidgefüllten Spaltes größer wird als diejenige des fluidgefüllten Spaltes zwischen der Stirnfläche des vorde ren Plattenelementes 2 und der Außenfläche des Rotorelemen tes 11. So wird die Wärmeerzeugung in dem erstgenannten fluidgefüllten Spalt kleiner als diejenige in dem letztge nannten fluidgefüllten Spalt. Folglich tritt ein Unter schied in der Menge der erzeugten Wärme zwischen den gegen überliegenden fluidgefüllten Spalten auf. Wenn das bewegli che Plattenelement 3 von dem vorderen Plattenelement 2 weg bewegt wird, dann wird jedoch das innere Volumen der hinte ren Wärmeaufnahmekammer RW verringert, und dadurch wird der Oberflächenbereich für den Wärmeaustausch der hinteren Wär meaufnahmekammer RW verringert. So kann die Verringerung der Wärmeerzeugung gut ausgeglichen werden durch die ent sprechende Verringerung des Oberflächenbereichs für den Wärmeaustausch in der hinteren Wärmeaufnahmekammer RW.

Es sollte verständlich sein, daß bei dem Wärmegenerator ge mäß dem ersten Ausführungsbeispiel ein großer Spalt, der zwischen der Öldichtung 12 und der vorderen Außenfläche des Rotorelementes 11 erzeugt wird, nicht zur Wärmeerzeugung durch das viskose Fluid beiträgt.

Fig. 3 zeigt einen Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ mit veränderlicher Wärmeerzeugung gemäß einem zweiten Ausfüh rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Der Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ des zweiten Ausfüh rungsbeispiels unterscheidet sich von demjenigen des ersten Ausführungsbeispiels in der Anordnung des vorderen und des beweglichen Plattenelementes. Beim zweiten Ausführungsbei spiel ist nämlich das bewegliche Plattenelement 3B auf der Vorderseite des festen Plattenelementes 2B im Inneren der Gehäuseanordnung des Wärmegenerators angeordnet. Das beweg liche Plattenelement 3B ist mit einem Bodenplattenbereich 3Ba, einer zentralen Nabe, die einstückig mit dem Boden plattenbereich 3Ba ausgebildet ist und sich von einem zen tralen Bereich des Bodenplattenbereichs 3Ba aus nach vorne erstreckt, und einer Mehrzahl von Kühlrippen versehen, die den Kühlrippen 3d des beweglichen Plattenelementes 3 des ersten Ausführungsbeispiels gleichen. Ein Außenumfang des Bodenplattenbereichs 3Ba ist gleitend in eine zylindrische Bohrung eingepaßt, welche durch eine innere, zylindrische Wand eines ringförmigen Randbereichs 2Bb des festen Plat tenelementes 2B definiert wird. So kann das bewegliche Plattenelement 3B axial vorwärts und rückwärts bewegt wer den, bezogen auf den ringförmigen Randbereich 2Bb des fe sten Plattenelementes 2B. Der Kontaktbereich des Außenum fangs des beweglichen Plattenelementes 3B mit der inneren, zylindrischen Wand des Randbereichs 2Bb des festen Plat tenelementes 2B wird abgedichtet durch eine geeignete Dich tung, wie beispielsweise einen O-Ring, der dem O-Ring S₄ des ersten Ausführungsbeispiels gleicht.

Eine Wärmeerzeugungs-Regelkammer 17B ist in dem vorgegebe nen Bereich vorgesehen, der durch die vorstehend genannte zentrale Nabe des beweglichen Plattenelementes 3B und dem inneren Nabenbereich begrenzt wird, welcher in einem zen tralen Bereich eines vorderen Gehäuses 1B gleich dem vorde ren Gehäuse 1 des ersten Ausführungsbeispiels ausgebildet ist. Die Wärmeerzeugungs-Regelkammer 17B ist als eine luft dichte Kammer ausgebildet, die durch ein Wälzlager 10B vom abgedichteten Typ abgedichtet ist, welches in einem Boden bereich einer zentralen Nabe 1Ba des vorderen Gehäuses 1B eingesetzt ist.

Der Wärmegenerator vom Viskösfluid-Typ des zweiten Ausfüh rungsbeispiels ist mit einer Bewege-Einheit in der vorste hend genannten Wärmeerzeugungs-Regelkammer 17B versehen, um das bewegliche Plattenelement 3B in einer axialen Richtung bezüglich des festen Plattenelementes 2B zu bewegen. Die Bewege-Einheit umfaßt eine Druck-Schraubenfeder 18B, die der Druck-Schraubenfeder 18 des ersten Ausführungsbeispiels gleicht. Die Schraubenfeder 18B ist zwischen der Innenflä che des vorderen Gehäuses 1B und einer Stirnfläche des Bo denplattenbereichs 3Ba des beweglichen Plattenelementes 3B angeordnet und drängt das bewegliche Plattenelement 3B ständig zu einem Bodenplattenbereich 2Ba des festen Plat tenelementes 2B hin. Die Bewege-Einheit umfaßt ferner ein Unterdruck-Zufuhrmittel mit einer Gasleitung 19B, welche der Wärmeerzeugungs-Regelkammer 17B einen Unterdruck aufer legt. Das Unterdruck-Zufuhrmittel ist das gleiche wie das jenige im ersten Ausführungsbeispiel, und wenn der Wärmeer zeugungs-Regelkammer 17B ein Unterdruck auferlegt wird, ist es dem beweglichen Plattenelement 3B möglich, sich entgegen der Federkraft der Druck-Schraubenfeder 18B von dem Boden plattenbereich 2Ba des festen Plattenelementes 2B wegzube wegen. Die Gasleitung 19B des Unterdruck-Zufuhrmittels ist mit einer externen Unterdruckquelle verbunden, z. B. einer Motoransaugleitung eines Fahrzeugmotors, und zwar über ein geeignetes Magnetventil, das dem in Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen Magnetventil gleicht.

Die weitere innere Ausgestaltung und Funktionsweise des Wärmegenerators vom Viskosfluid-Typ des zweiten Ausfüh rungsbeispiels ist im wesentlichen die gleiche wie im er sten Ausführungsbeispiel, so daß eine ausführliche Be schreibung desselben der Einfachheit halber hier entfällt.

Es sollte verständlich sein, daß unter dem Gesichtspunkt der Herstellung und des Zusammenbaus der Gehäuseanordnung das feste vordere Plattenelement 2 des ersten Ausführungs beispiels und das feste Plattenelement 2B des zweiten Aus führungsbeispiels einstückig mit dem vorderen Gehäuse 1 bzw. 1B oder dem hinteren Gehäuse 4 der beiden Ausführungs beispiele ausgebildet sein können. Dann kann eine einzelne Wärmeaufnahmekammer zwischen dem beweglichen Plattenelement 3 oder 3B und der Gehäuseanordnung angeordnet sein. In ei nem abgewandelten Fall kann das bewegliche Plattenelement 3 oder 3B benutzt werden, um die axiale Länge der Wärmeerzeu gungskammer 5 des Wärmegenerators in der gleichen Weise wie im ersten und zweiten Ausführungsbeispiel einstellbar zu ändern.

Ferner kann in einer weiteren, abgewandelten Ausführung des ersten und des zweiten Ausführungsbeispiels die Bewege- Einheit für die axiale Bewegung des beweglichen Plattenele mentes 3 oder 3B lediglich ein Zwangsmittel umfassen, wel ches durch eine Druckfeder gebildet werden kann. Das Zwangsmittel wird dafür verwendet werden, das bewegliche Plattenelement 3 oder 3B in eine einzige Richtung zu zwin gen, um die axiale Länge der Wärmeerzeugungskammer 5 zu verringern. Ein Unterdruck-Zufuhrmittel mit einer Gaslei tung 19 oder 19B kann dann entfallen. Dann wird die Rück kehr des beweglichen Plattenelementes 3 oder 3B aus der er zwungenen Stellung in eine Stellung mit vergrößerter axia ler Länge der Wärmeerzeugungskammer 5 durch einen Anstieg des Druckes des viskosen Fluids in der Wärmeerzeugungskam mer 5 erreicht, der durch einen Anstieg der Temperatur des viskosen Fluids während des Wärmeerzeugungs-Betriebs des Wärmegenerators hervorgerufen wird. Der Anstieg des Fluid druckes in der Wärmeerzeugungskammer 5 wird das bewegliche Plattenelementes 3 oder 3B entgegen der von dem Zwangsmit tel ausgeübten Kraft in eine Richtung bewegen, in welcher die axiale Länge der Wärmeerzeugungskammer 5 größer wird. So wird die Wärmeerzeugung verringert werden. Folglich kann eine thermische Degradation des viskosen Fluids verhindert werden.

Fig. 4 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegen den Erfindung.

Durch Vergleich von Fig. 4 mit Fig. 1 wird verständlich, daß der Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ des dritten Aus führungsbeispiels mit einer Wärmeerzeugungskammer 5 und ei nem Paar vorderer und hinterer Wärmeaufnahmekammern FW und RW versehen ist, die in gleicher Weise wie diejenigen des Wärmegenerators vom Viskosfluid-Typ des ersten Ausführungs beispiels ausgebildet sind. Der Wärmegenerator vom Viskos fluid-Typ des dritten Ausführungsbeispiels umfaßt eine Ge häuseanordnung, die mit einem vorderen Gehäuse 1, einem hinteren Gehäuse 4A, einem festen Plattenelement 2 und ei nem beweglichen Plattenelement 3A versehen ist. So ist die Wärmeerzeugungskammer 5 in einem Bereich angeordnet, der in axialer Richtung durch das feste Plattenelement 2 und das bewegliche Plattenelement 3A begrenzt ist. Das Paar vorde rer und hinterer Wärmeaufnahmekammern FW und RW ist benach bart zu dem vorderen bzw. hinteren Teil der Wärmeerzeu gungskammer 5 angeordnet, in welcher ein Rotorelement 11 drehbar von einer Antriebswelle 8 getragen wird. Jedoch un terscheidet sich die Bewege-Einheit zum axialen Bewegen des beweglichen Plattenelementes 3A bezüglich des festen Plat tenelementes 2 von der Bewege-Einheit zum axialen Bewegen des beweglichen Plattenelementes 3 des Wärmegenerators vom Viskosfluid-Typ des ersten Ausführungsbeispiels. Die Be schreibung der Bewege-Einheit des Wärmegenerators des drit ten Ausführungsbeispiels erfolgt nachfolgend.

Bei dem Wärmegenerators vom Viskosfluid-Typ von Fig. 4 ist eine Wärmeerzeugungs-Regelkammer 17A als eine ringförmige Kammer ausgebildet, die zwischen einem zentralen Bereich einer Rückseite des beweglichen Plattenelementes 3A und ei nem zentralen Bereich des hinteren Gehäuses 4A definiert ist. Der zentrale Bereich der Rückseite des beweglichen Plattenelementes 3A weist einen zylindrischen Nabenbereich 20 auf, der nach hinten in die Wärmeerzeugungs-Regelkammer 17A ragt, um darin einen hutförmigen Eisenkern 21 aufzuneh men, welcher in die Bohrung der zylindrischen Nabe 20 ein gepreßt ist. Der zentrale Bereich des hinteren Gehäuses 4A weist einen zylindrischen Vorsprung 4Aa auf, der mit einer darin ausgebildeten axialen Bohrung versehen ist. Eine Druck-Schraubenfeder 18A ist zwischen der Unterseite der axialen Bohrung des zylindrischen Vorsprungs 4Aa des hinte ren Gehäuses 4A und der Unterseite des hutförmigen Eisen kerns 21 angeordnet, so daß die Druck-Schraubenfeder 18A ständig das bewegliche Plattenelement 3A in eine axiale Richtung zwingt, um die axiale Länge der Wärmeerzeugungs kammer 5 zu verringern. Ein Elektromagnet 22 ist in die axiale Bohrung des zylindrischen Vorsprungs 4Aa des hinte ren Gehäuses 4A eingesetzt, um so mit dem am beweglichen Plattenelement 3A befestigten Eisenkern 21 elektromagne tisch zusammenzuwirken. Wenn der Elektromagnet 22 elek trisch erregt wird, übt er in axialer Richtung eine magne tische Anziehungskraft über den Eisenkern 21 auf das beweg liche Plattenelement 3A aus, um das bewegliche Plattenele ment 3A entgegen der elastischen Kraft der Druck-Schrau benfeder 18A zu bewegen, d. h. in einer axialen Rich tung zur Vergrößerung der axialen Länge der Wärmeerzeu gungskammer 5. Der Elektromagnet 22 ist elektrisch verbun den mit einem externen elektrischen Schaltkreis, um ein ex ternes Steuersignal zu empfangen, durch welches das Erregen und Abschalten des Elektromagneten 22 gesteuert oder gere gelt wird. Das externe Steuersignal kann entweder ein Si gnal sein, das von einer Bedienungsperson (z. B. dem Fahr zeugführer) über einen geeigneten Schalter im Armaturen brett des Fahrzeuges ausgelöst wird, oder es kann ein auto matisches Signal sein, das als Reaktion auf ein Temperatur meßsignal erzeugt wird, welches die Temperatur der Wärme tauschflüssigkeit in der vorderen und in der hinteren Wär meaufnahmekammer FW bzw. RW oder die Temperatur in dem be stimmten beheizten Bereich, wie beispielsweise dem Fahr gastraum des Fahrzeuges, wiedergibt. Das externe Steuersi gnal kann ferner entweder ein Temperaturmeßsignal, das die Temperatur des viskosen Fluids in der Wärmeerzeugungskammer 5 wiedergibt, oder ein Rotationsmeßsignal sein, das eine bestimmte Rotationsgeschwindigkeit des Rotorelementes 11 wiedergibt. Die bestimmte Rotationsgeschwindigkeit des Ro torelementes 11 wird beispielsweise ermittelt, indem be rücksichtigt wird, daß die thermische Verschlechterung des physikalischen Eigenschaften des viskosen Fluids verhindert werden soll.

Beim Wärmegenerator des dritten Ausführungsbeispiels wird, wenn der Elektromagnet 22 der Bewege-Einheit abgeschaltet wird, das bewegliche Plattenelement 3A durch die Druck- Schraubenfeder 18A zu einer Stelle gezwungen, wo die axiale Länge der Wärmeerzeugungskammer 5 auf ihren minimalen Wert verringert wird. Folglich wird der fluidgefüllte Spalt zwi schen der inneren Wandfläche der Wärmeerzeugungskammer 5 und der Außenfläche des Rotorelementes 11 auf der kleinsten Spaltbreite gehalten, welche eine maximale Wärmeerzeugungs leistung zeigt. Wenn die Wärmezufuhr von dem Wärmegenerator in das angeschlossene Heizsystem verringert werden soll, wird der Elektromagnet 22 als Reaktion auf die Anwendung des externen Steuersignals erregt, um über den Eisenkern 21 das bewegliche Plattenelement 3A in eine Richtung entgegen der elastischen Kraft der Druck-Schraubenfeder 18A magne tisch anzuziehen, um die Spaltbreite des fluidgefüllten Spaltes in der Wärmeerzeugungskammer 5 zu vergrößern. Da durch wird die Wärmeerzeugung in dem viskosen Fluid, das in dem fluidgefüllten Spalt enthalten ist, auf das gewünschte Niveau abgesenkt. Die vom Elektromagneten 22 bewirkte axia le Bewegung des beweglichen Plattenelementes 3A wird dann begrenzt, wenn der zylindrische Nabenbereich 20 des beweg lichen Plattenelementes 3A an dem zylindrischen Vorsprung 4Aa des hinteren Gehäuses 4A zur Anlage gelangt.

Die Fig. 5 und 6 zeigen einen Wärmegenerator vom Viskos fluid-Typ mit veränderlicher Wärmeerzeugung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Bei dem Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ des vierten Aus führungsbeispiels umfaßt die Gehäuseanordnung ein vorderes Gehäuse 1 und ein hinteres Gehäuse 4, welche dem vorderen Gehäuses 1 und dem hinteren Gehäuse 4 des ersten Ausfüh rungsbeispiels gleichen. So weist das vordere Gehäuse 1 ei nen zylindrischen Bereich 1c auf, der in sich einen zylin drischen Hohlraum definiert, welcher durch das hintere Ge häuse 4 dicht verschlossen wird. Von dem Hohlraum des zylindrischen Bereichs 1c des vorderen Gehäuses 1 werden ein vorderes festes Plattenelement 2 und ein hinteres festes Plattenelement 23 fest aufgenommen, so daß äußere zylindri sche Randbereiche 2b und 23b der Plattenelemente 2 bzw. 23 gut sitzend in die Hohlraumwand des zylindrischen Bereichs 1c eingepaßt sind. Das vordere und das hintere feste Plat tenelement 2 bzw. 23 sind mit kreisbogenförmigen Kühlrippen 2d bzw. 3d versehen, welche in vordere bzw. hintere Wärme aufnahmekammern FW bzw. RW ragen.

Das hintere feste Plattenelement 23 ist in seinem zentralen Bereich mit einer in axialer Richtung gebohrten, zentralen Bohrung 23c versehen, in welche ein axialer Vorsprung des hinteren Gehäuses 4 dicht eingepaßt ist, um einen Ein griffsbereich 7 zu bilden, der durch einen O-Ring S₃ abge dichtet ist.

Das hintere feste Plattenelement 23 umfaßt einen kreisför migen Bodenplattenbereich 23a mit einer großen kreisförmi gen Vertiefung, die in einer Stirnseite gegenüberliegend zu der Stirnseite, von der die Kühlrippen 3d abstehen, ausge bildet ist. In der großen kreisförmigen Vertiefung ist ein bewegliches Plattenelement 24 angeordnet, um koaxial mit der Drehachse eines auf einer Antriebswelle 8 drehbar ge tragenen Rotorelementes 11 beweglich zu sein. Das bewegli che Plattenelement 23 weist einen Bodenplattenbereich 24a auf, welcher so angeordnet ist, daß er einem Bodenplatten bereich 2a des vorderen festen Plattenelementes 2 über ei nen axial begrenzten, zylindrischen Bereich, welcher eine Wärmeerzeugungskammer 5 bildet, gegenüberliegt.

Das bewegliche Plattenelement 24 weist auch in seinem zen tralen Bereich einen hohlen, zylindrischen Bereich 24b auf, der sich zum hinteren Gehäuse 4 hin erstreckt. Der hohle, zylindrische Bereich 24b nimmt ein Wälzlager 25 an der in nersten Stelle des zylindrischen Bereichs 24b auf. Das La ger 25 ist in die Bohrung des zylindrischen Bereichs 24b fest eingepaßt, ist aber auf das innerste Ende der An triebswelle 8 mit Spiel aufgebracht, so daß das Lager 25 zusammen mit dem beweglichen Plattenelement 24 bezüglich der Antriebswelle 8 axial beweglich ist. Eine Druck-Schrau benfeder 26 ist zwischen dem Ende des Lagers 25 und dem zentralen Bereich des hinteren Gehäuses 4 so angeord net, daß sie das bewegliche Plattenelement 24 in eine Rich tung zwingt, um die axiale Länge der Wärmeerzeugungskammer 5 zu verringern.

Der Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ ist mit einer Fluidspeicherkammer 27 versehen, welche innerhalb des Ein griffsbereichs 7 des hinteren festen Plattenelementes 23 und des hinteren Gehäuses 4 ausgebildet ist. Die Fluidspei cherkammer 27 steht in Fluidverbindung mit der Wärmeerzeu gungskammer 5 über eine Fluidrückfuhr-Bohrung 24c und eine Fluidzufuhr-Bohrung 24d, welche in dem beweglichen Plat tenelement 24 ausgebildet sind.

Bei dem beschriebenen Wärmegenerator gemäß dem vierten Aus führungsbeispiel ist das Rotorelement 11 fest auf der An triebswelle 8 angebracht, aber bezogen auf eine Ebene senk recht zur Drehachse der Antriebswelle 8 geneigt um einen durch Maßtoleranzen bestimmten Winkel "Θ" (siehe Fig. 6), zur Drehung des Rotorelementes 11 innerhalb der Wärmeerzeu gungskammer 5, wie in Fig. 6 dargestellt. So wirken die ge genüberliegenden Außenflächen 11a des Rotorelementes 11 als Druck-Steigerungsmittel, wenn das Rotorelement 11 sich in nerhalb der mit dem viskosem Fluid gefüllten Wärmeerzeu gungskammer 5 dreht. Der Neigungswinkel "Θ" des Rotorele mentes 11 wird als ein Winkel zwischen 1° und 5° ausge wählt. Die weitere interne Ausgestaltung des Wärmegenera tors vom Viskosfluid-Typ gleicht im wesentlichen derjenigen des Wärmegenerators vom Viskosfluid-Typ des ersten Ausfüh rungsbeispiels.

Bei dem Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ des vierten Aus führungsbeispiels sollte verständlich sein, daß jeder Spalt, der sich zwischen jeder geneigten Außenfläche 11a des Rotorelementes 11 und der inneren Wandfläche der Wärme erzeugungskammer 5 erstreckt, nicht konstant ist und sich ständig in Umfangsrichtung um die Drehachse der Antriebs welle 8 herum ändert. Dadurch ändert sich, wenn das Rotore lement 11 innerhalb der Wärmeerzeugungskammer 5 gedreht wird, der Druck des viskosen Fluids, das in dem fluidge füllten Spalt der Wärmeerzeugungskammer 5 enthalten ist, allmählich in einer Weise, daß der Fluiddruck in einem en geren Spaltbereich größer ist als derjenige in einem brei teren Spaltbereich. Diese allmähliche Änderung des Fluid druckes im fluidgefüllten Spalt der Wärmeerzeugungskammer 5 hat die Wirkung wie ein Keil, der zwischen das Rotorelement 11 und das bewegliche Plattenelement 24 getrieben wird, und der Keileffekt wird als Reaktion auf einen Anstieg der Drehgeschwindigkeit des Rotorelementes 11 gesteigert. Der Keileffekt aufgrund der vorstehend genannten Fluiddruckän derung erzeugt eine auf das bewegliche Plattenelement 24 wirkende Schubkraft, die das bewegliche Plattenelement 24 zwingt, sich von dem an der Antriebswelle 8 befestigten Ro torelement 11 aus axial in eine Richtung wegzubewegen, in der die axiale Länge der Wärmeerzeugungskammer 5 größer wird. Da der durch die Fluiddruckänderung bewirkte Keilef fekt als Reaktion auf einen Anstieg der Drehgeschwindigkeit des geneigten Rotorelementes 11 ansteigt, vergrößert sich die axiale Bewegung des beweglichen Plattenelementes 24 als Reaktion auf einen Anstieg der Drehgeschwindigkeit des Ro torelementes 11. Folglich erhöht sich die Spaltbreite des fluidgefüllten Spaltes zwischen dem Rotorelement 11 und der inneren Wandfläche der Wärmeerzeugungskammer 5, so daß die Wärmeerzeugung im Verhältnis dazu sinkt. So kann, wenn das Rotorelement 11 zusammen mit der Antriebswelle 8 mit einer hohen Geschwindigkeit gedreht wird, die Wärmeerzeugung ver ringert werden. Folglich kann eine thermische Degradation des viskosen Fluids aufgrund übermäßiger Erwärmung wir kungsvoll unterdrückt werden.

Wenn das Rotorelement 11 mit einer geringen Geschwindigkeit gedreht wird, dann erfolgt nur ein begrenzter Anstieg des Fluiddruckes in dem fluidgefüllten Spalt aufgrund der ge neigten Anordnung des Rotorelementes 11 bezüglich der Dreh achse der Antriebswelle 8. Dies führt zur Erzeugung eines kleinen Keileffektes. Daher wird das bewegliche Plattenele ment 24 durch die elastische Kraft der Druck-Schraubenfeder 26 in eine Richtung bewegt, in der die axiale Länge der Wärmeerzeugungskammer 5 und als Folge davon die Spaltbreite des fluidgefüllten Spaltes zwischen dem Rotorelement 11 und der inneren Wandfläche der Wärmeerzeugungskammer 5 verrin gert wird. So wird eine große Menge an Wärme in dem visko sen Fluid erzeugt, das in dem fluidgefüllten Spalt enthal ten ist.

Bei dem beschriebenen Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel ist die hintere Wär meaufnahmekammer RW definiert als eine Kammer mit festem Volumen, die von dem hinteren festen Plattenelement 23 und dem hinteren Gehäuse 4 eingeschlossen wird. Folglich ruft eine axiale Bewegung des beweglichen Plattenelementes 24 keine Änderung des Volumens oder des gesamten Oberflächen bereichs der hinteren Wärmeaufnahmekammer RW hervor. So kann während des Betriebes des Wärmegenerators vom Viskos fluid-Typ eine konstante Fließgeschwindigkeit der durch die hintere Wärmeaufnahmekammer RW fließenden Wärmetauschflüs sigkeit aufrechterhalten werden. Dadurch werden keine Ge räusche oder Vibrationen erzeugt, die durch eine Änderung der Fließgeschwindigkeit der Wärmetauschflüssigkeit entste hen könnten.

Ferner ist die Fluidspeicherkammer 27 des Wärmegenerators vom Viskosfluid-Typ gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel angeordnet, um das viskose Fluid zu speichern, dessen Menge größer ist als das gesamte Volumen des fluidgefüllten Spal tes der Wärmeerzeugungskammer 5. Ferner kann das viskose Fluid von der Wärmeerzeugungskammer 5 über die Fluidrück fuhr-Bohrung 24c in die Fluidspeicherkammer 27 zurückge führt werden und von der Fluidspeicherkammer 27 über die Fluidzufuhr-Bohrung 24d der Wärmeerzeugungskammer 5 zuge führt werden. So findet während des Betriebes des Wärmege nerators vom Viskosfluid-Typ ein Ersetzen des viskosen Fluids in der Wärmeerzeugungskammer 5 durch dasjenige in der Fluidspeicherkammer 27 statt. Dadurch kann eine Degra dation des viskosen Fluids über eine lange Betriebsdauer des Wärmegenerators hinweg vermieden werden. Ferner kann eine ausreichende Menge an viskosem Fluid, die notwendig ist, um eine ausreichende Menge an Wärme zu erzeugen, im Inneren des Wärmegenerators gespeichert werden. Dadurch kann eine zuverlässige Wärmeerzeugungsleistung des Wärmege nerators durch den Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel erreicht werden. Da die Wärmeerzeugungskammer 5 durch die Anordnung der Fluidspei cherkammer 27 davor bewahrt werden kann, daß sie einem übermäßig hohen Fluiddruck ausgesetzt wird, kann außerdem ein beliebiger, ungünstiger Einfluß auf die Wellenabdicht vorrichtung 12 durch den Fluiddruck in der Wärmeerzeugungs kammer 5 verhindert werden. Folglich kann eine zuverlässige Abdichtwirkung der Wellenabdichtvorrichtung 12 gewährlei stet werden.

Die Fig. 7 und 8 zeigen einen Wärmegenerator vom Viskos fluid-Typ mit veränderlicher Wärmeerzeugung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Bei dem Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ mit veränderli cher Wärmeerzeugung gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel ist ein genauer beschriebenes Rotorelement 11A eingebaut, um ein Fluiddruck-Steigerungsmittel zur Verfügung zu stel len, mit dem ein Keileffekt gleich demjenigen, der in Bezug auf das vierte Ausführungsbeispiel der Fig. 5 und 6 be schrieben wurde, erzeugt werden kann. Es sollte verständ lich sein, das die übrige innere Ausgestaltung des Wärmege nerators im wesentlichen die gleiche ist wie diejenige des vierten Ausführungsbeispiels in Fig. 5. Daher werden alle Elemente und Teile, mit Ausnahme des genauer beschriebenen Rotorelementes 11A, unter Verwendung der gleichen Bezugs zeichen wie in Fig. 5 bezeichnet.

Das genauer beschriebene Rotorelement 11A des fünften Aus führungsbeispiels ist mit einer Mehrzahl von identischen, in Umfangsrichtung geneigten Flächen 28 versehen, die in Umfangsrichtung um dessen zentrale Achse herum angeordnet sind. Wie am besten in Fig. 8 zu sehen ist, ist jede ge neigte Fläche 28 des Rotorelementes 11A zwischen einem vor stehenden Bereich 29, im folgenden als Oberkante bezeich net, und einem zurückgesetzten Bereich 30, im folgenden als Unterkante bezeichnet, angeordnet und so ausgebildet, daß sie von der Unterkante 30 zur Oberkante 29 in einer Rich tung entgegen der Drehrichtung "P" (siehe Fig. 7) des Roto relementes 11A ansteigt. Die entsprechenden geneigten Flä chen 28, die Oberkanten 29 und die Unterkanten 30 erstrec ken sich in einer radialen Richtung bezüglich der zentralen Achse des Rotorelementes 11A, wie aus der Darstellung von Fig. 7 verständlich wird. Daher erzeugt, wenn das Rotorele ment 11A in der Wärmeerzeugungskammer 5 gedreht wird, das viskose Fluid, das in einem fluidgefüllten Spalt zwischen dem Rotorelement 11A und einer inneren Wandfläche der Wär meerzeugungskammer 5 enthalten ist, eine Änderung des Fluiddruckes. Der Fluiddruck, der in einem Bereich zwischen jeder geneigten Fläche 28 und der gegenüberliegenden inne ren Wandfläche der Wärmeerzeugungskammer 5 vorherrscht, ist nämlich am niedrigsten an der Unterkante 30 und am höchsten an der Oberkante 29, während er sich entlang der geneigten Fläche 28 allmählich vom höchsten Wert zum niedrigsten Wert ändert. Dadurch wirkt sich die Änderung des Fluiddruckes im fluidgefüllten Spalt so aus, als ob ein Keil in den fluid gefüllten Spalt getrieben würde. Folglich wird ein Keilef fekt gleich dem Keileffekt, der unter Bezug auf das vierte Ausführungsbeispiel beschrieben ist, erzeugt. Aufgrund des Keileffektes wird nämlich eine Schubkraft auf das bewegli che Plattenelement 24 ausgeübt, und dadurch wird das beweg liche Plattenelement 24 von dem an der Antriebswelle 8 an gebrachten Rotorelement 11A wegbewegt, so daß die axiale Länge der Wärmeerzeugungskammer 5 bezüglich des Rotorele mentes 11A geändert wird. Folglich wird, wie zuvor be schrieben, wenn das Rotorelement 11A mit hoher Geschwindig keit gedreht wird, die axiale Länge der Wärmeerzeugungskam mer 5 durch die axiale Bewegung des bewegl 13330 00070 552 001000280000000200012000285911321900040 0002019820952 00004 13211ichen Plattenele mentes 24 vergrößert, um wirksam die Erzeugung einer über mäßigen Menge an Wärme zu verhindern. Folglich kann eine thermische Degradation des viskosen Fluids während einer langen Betriebsdauer des Wärmegenerators vom Viskosfluid- Typ wirkungsvoll verhindert werden.

Ferner wird beim Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel das näher beschriebene Ro torelement 11A mit den geneigten Flächen 28, den Oberkanten 29 und den Unterkanten 30 in der Wärmeerzeugungskammer 5 so gedreht, daß es das darin eingefüllte viskose Fluid einer Scherwirkung unterwirft. Daher können die Oberkanten 29 und die Unterkanten 30 des Rotorelementes 11A als Mittel zur Steigerung der Scherwirkung dienen, der das viskose Fluid unterworfen wird, verglichen mit einem Rotorelement mit ebenen Außenflächen. Insbesondere ändert das Vorhandensein der Oberkanten 29 und der Unterkanten 30 des Rotorelementes 11A die Spaltbreite des fluidgefüllten Spaltes in Umfangs richtung um die Drehachse des Rotorelementes 11A herum. So zeigt aufgrund der Änderung der Spaltbreite des fluidge füllten Spaltes das viskose Fluid mit einer kettenförmigen Molekularstruktur einen großen Widerstand im fluidgefüllten Spalt. Folglich wird das viskose Fluid durch das sich dre hende Rotorelement 11A einer großen Scherwirkung unterwor fen. So wird die Wärmeerzeugungsleistung des Wärmegenera tors vom Viskosfluid-Typ gesteigert.

Die Fig. 9 und 10 zeigen einen Wärmegenerator vom Viskos fluid-Typ mit veränderlicher Wärmeerzeugung gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Bei dem Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ mit veränderli cher Wärmeerzeugung gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel ist ein näher beschriebenes Rotorelement 11B eingebaut. Das näher beschriebene Rotorelement 11B ist auf seiner einen Seite mit einer Mehrzahl von Vertiefungen 30a versehen, die in gleichen Winkelabständen in Umfangsrichtung um die zen trale Achse des Rotorelementes 11B herum angeordnet sind. Die Vertiefungen 30a bilden eine Mehrzahl von erhöhten Be reichen 29a, so daß jeder erhöhte Bereich 29a zwischen zwei benachbarten Vertiefungen 30a angeordnet ist. So ist eine abwechselnde Anordnung der Vertiefungen 30a und der erhöh ten Bereichen 29a in einer der gegenüberliegenden Stirnflä chen, d. h. der hinteren Stirnfläche, des Rotorelementes 11B vorgesehen. Ferner erstrecken sich die Vertiefungen 30a und die erhöhten Bereiche 29a in einer radialen Richtung bezüg lich der zentralen Achse des Rotorelementes 11B und wirken als Druck-Steigerungsmittel, vom Grundsatz her gleich wie die Druck-Steigerungsmittel des Rotorelementes 11A des fünften Ausführungsbeispiels.

Es sollte verständlich sein, daß die übrige Ausgestaltung des Wärmegenerators vom Viskosfluid-Typ gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel im wesentlich gleich wie im vierten Ausführungsbeispiel von Fig. 5 ist.

Bei dem Rotorelement 11B des Wärmegenerators des sechsten Ausführungsbeispiels bilden die erhöhten Bereiche 29a und die gegenüberliegende Fläche des beweglichen Plattenelemen tes 24 einen fluidgefüllten Spalt, dessen Spaltbreite klei ner ist als diejenige des fluidgefüllten Spaltes, der durch die Vertiefungen 30a und die gegenüberliegende Fläche des beweglichen Plattenelementes 24 gebildet wird. Dadurch wird, wenn das Rotorelement 11B sich in der Richtung "P" (siehe Fig. 9) dreht, das viskose Fluid in dem fluidgefüll ten Spalt durch Reibung in die gleiche Richtung wie die Drehrichtung des Rotorelementes 11B gezogen. Nichtsdestowe niger ist die Bewegung des viskosen Fluids nicht synchron zur Drehung des Rotorelementes 11B. Folglich bewegt sich das viskose Fluid so, daß es abwechselnd an den Vertiefun gen 30a und den erhöhten Bereichen 29a des Rotorelementes 11B vorbeifließt. In diesem Zustand steigt der Druck des viskosen Fluids, wenn das viskose Fluid sich von einer Ver tiefung 30a zu einem benachbarten, erhöhten Bereich 29a be wegt. So übt der Anstieg des Fluiddruckes des viskosen Fluids eine Schubkraft auf das bewegliche Plattenelement 24 aus. Dadurch wird das bewegliche Plattenelement 24 von dem Rotorelement 11B wegbewegt, um so die axiale Länge der Wär meerzeugungskammer 5 zu vergrößern. Die Vertiefungen 30a und die erhöhten Bereiche 29a des Rotorelementes 11B können zu einem Anstieg der Scherwirkung beitragen, der das visko se Fluid unterworfen wird, wenn das Rotorelement 11B in der Wärmeerzeugungskammer 5 gedreht wird. So kann die Wärmeer zeugungsleistung des Wärmegenerators vom Viskosfluid-Typ verbessert werden.

Die Fig. 11 und 12 zeigen einen Wärmegenerator vom Viskos fluid-Typ mit veränderlicher Wärmeerzeugung gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Bei dem Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ mit veränderli cher Wärmeerzeugung gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel ist ein näher beschriebenes Rotorelement 11C eingebaut, um ein Fluiddruck-Steigerungsmittel in einer Wärmeerzeugungs kammer zur Verfügung zu stellen.

Es sollte verständlich sein, daß die übrige Ausgestaltung des Wärmegenerators vom Viskosfluid-Typ gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel im wesentlich gleich wie beim vierten Ausführungsbeispiel von Fig. 5 ist.

Das Rotorelement 11C des Wärmegenerators vom Viskosfluid- Typ des siebten Ausführungsbeispiels ist mit einer Mehrzahl von sich spiralförmig erstreckenden Vertiefungen 30b verse hen, die in einer der gegenüberliegenden Stirnflächen des Rotorelementes 11C ausgebildet sind und die in gleichen Winkelabständen in Umfangsrichtung um die zentrale Achse des Rotorelementes 11C herum angeordnet sind. Das Vorsehen der sich spiralförmig erstreckenden Vertiefungen 30b er laubt einer Mehrzahl von spiralförmigen erhöhten Bereichen 29b in der gleichen Stirnfläche des Rotorelementes 11C, in gleichen Winkelabständen in Umfangsrichtung um die zentrale Achse des Rotorelementes 11C herum angeordnet zu sein. Wie am besten in Fig. 12 zu sehen ist, sind die spiralförmigen Vertiefungen 30b und die spiralförmigen erhöhten Bereiche 29b abwechselnd angeordnet. Ferner sind die spiralförmigen Vertiefungen 30b und die spiralförmigen erhöhten Bereiche 29b von einer radialen Richtung des Rotorelementes 11C aus in eine Richtung gebogen, die der Drehrichtung "P" des Ro torelementes 11C entspricht. Es wird verständlich sein, das die spiralförmigen Vertiefungen 30b und die spiralförmigen erhöhten Bereiche 29b des Rotorelementes 11C des siebten Ausführungsbeispiels die gleiche Fluiddruck-Steigerungs funktion und Scherwirkungs-Steigerungsfunktion zur Verfü gung stellen kann, wie die durch das Rotorelement 11B des sechsten Ausführungsbeispiels zur Verfügung gestellten.

In der vorstehenden Beschreibung des fünften bis siebten Ausführungsbeispiels sind die Vertiefungen 30, 30a, 30b und die erhöhten Bereiche 29, 29a bzw. 29b in einer der gegen überliegenden Stirnseiten des Rotorelementes 11A, 11B bzw. 11C angeordnet, speziell in der Rückseite des entsprechen den Rotorelementes 11A bis 11C, und sie sind dem bewegli chen Plattenelement 24 zugewandt. Jedoch kann eine alterna tive Anordnung verwendet werden, bei der die Vertiefungen 30, 30a, 30b und die erhöhten Bereiche 29, 29a bzw. 29b in der Stirnseite des beweglichen Plattenelementes 24, der Wärmeerzeugungskammer 5 zugewandt, angeordnet sind, falls erforderlich.

Fig. 13 zeigt einen Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ mit veränderlicher Wärmeerzeugung gemäß einem achten Ausfüh rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Wärmegenera tor vom Viskosfluid-Typ des achten Ausführungsbeispiels un terscheidet sich von demjenigen des in Fig. 5 dargestell ten, vierten Ausführungsbeispiels darin, daß das Wälzlager 25 entfällt, das in dem hohlen, zylindrischen Bereich 24b des beweglichen Plattenelementes 24 befestigt ist und be weglich auf dem inneren Ende der Antriebswelle 8 mit Spiel angeordnet ist. Ferner ist das bewegliche Plattenelement 24 des achten Ausführungsbeispiels mit einem zentralen Wandbe reich 24e versehen, der als Bodenplatte des hohlen, zylin drischen Bereichs 24b ausgebildet ist. So ist die Druck- Schraubenfeder 26, die als Zwangsmittel wirkt, um das be wegliche Plattenelement 24 zu dem Rotorelement 11 hin zu zwingen oder vorzuspannen, zwischen dem zentralen Wandbe reich 24e des beweglichen Plattenelementes 24 um dem zen tralen Bereich des hinteren Gehäuses 4 angeordnet. Das be wegliche Plattenelement 24 des achten Ausführungsbeispiels wird axial beweglich aufgenommen von der großen Vertiefung, die in der Vorderseite des hinteren festen Plattenelementes 23 ausgebildet ist. Die übrige innere Ausgestaltung des Wärmegenerators vom Viskosfluid-Typ des achten Ausführungs beispiels ist die gleiche wie die innere Ausgestaltung des Wärmegenerators vom Viskosfluid-Typ des vierten Ausfüh rungsbeispiels von Fig. 5. Daher ist der Grundbetrieb des Wärmegenerators des achten Ausführungsbeispiels ganz ähn lich wie derjenige des vierten Ausführungsbeispiels.

Aus der vorstehenden Beschreibung der verschiedenen, bevor zugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung wird verständlich werden, daß der Wärmegenerator vom Viskos fluid-Typ mit veränderlicher Wärmeerzeugung gemäß der vor liegenden Erfindung rasch und einstellbar seine Wärmeerzeu gungsleistung durch Anwendung einer Anordnung ändern kann, bei der ein bewegliches Plattenelement einen beweglichen Teil der inneren Wandfläche der Wärmeerzeugungskammer defi niert und axial in Richtung auf einen festen Teil der inne ren Wandfläche der Wärmeerzeugungskammer und von diesem weg beweglich ist, um dabei einstellbar die axiale Länge der Wärmeerzeugungskammer und, als Folge davon, die Spaltbreite des fluidgefüllten Spaltes zwischen dem Rotorelement und der inneren Wandfläche der Wärmeerzeugungskammer zu ändern. Ferner bewirkt bei einem der Ausführungsbeispiele, da das in der Gehäuseanordnung angeordnete feste Plattenelement eine Wärmeaufnahmekammer definiert, in welche die Wärme tauschflüssigkeit fließt, um Wärme aus der Wärmeerzeugungs kammer aufzunehmen, und da die Kammer ein konstantes, fe stes Volumen aufweist, die Bewegung des beweglichen Plat tenelementes zum einstellbaren Ändern des fluidgefüllten Spaltes in der Wärmeerzeugungskammer keine Änderung des Vo lumens der Wärmeaufnahmekammer. So kann die Wärme tauschflüssigkeit, die in der Wärmeaufnahmekammer fließt, ständig einen stabilen Durchfluß aufrecht erhalten, ohne Vibrationen und Geräusche zu erzeugen. Daher kann der Be trieb des Wärmegenerators vom Viskosfluid-Typ ständig ruhig gehalten werden.

Ferner ist der Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ mit ver änderlicher Wärmeerzeugung gemäß der vorliegenden Erfindung in der Lage, eine Verschlechterung der Wärmeerzeugungs- Eigenschaften des viskosen Fluids über eine lange Betriebs dauer des Wärmegenerators hinweg sicher zu verhindern.

Da der Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ mit veränderli cher Wärmeerzeugung gemäß der vorliegenden Erfindung seine Wärmeerzeugungsleistung ändern kann, indem ein externes Steuersignal, z. B. ein Temperaturmeßsignal, das die Tempe ratur der Wärmetauschflüssigkeit oder des bestimmten be heizten Bereichs wiedergibt, an die Bewege-Einheit zum Be wegen des beweglichen Plattenelementes abgegeben wird, ist es möglich, den Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ in ein Heizsystem einzubauen, so daß die Wärmeerzeugungsleistung automatisch geregelt wird.

Es sollte beachtet werden, daß viele weitere Änderungen und Abwandlungen des beschriebenen Wärmegenerators vom Viskos fluid-Typ dem Fachmann in den Sinn kommen werden, ohne da bei die in den beigefügten Ansprüchen niedergelegte Idee oder den Gedanken der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Claims

1. Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ mit veränderlicher Wärmeerzeugung, der folgendes umfaßt:
eine Gehäuseanordnung (1, 2, 3, 4; 1B, 2B, 3B; 3A, 4A; 23, 24) mit einer Wärmeerzeugungskammer (5), in wel cher Wärme erzeugt wird, und einer Wärmeaufnahmekammer (FW, RW), welche benachbart zu der Wärmeerzeugungskam mer (5) angeordnet ist und einem Wärmetauschfluid er möglicht, durch sie hindurch zu zirkulieren und dabei Wärme von der Wärmeerzeugungskammer (5) aufzunehmen, wobei die Wärmeerzeugungskammer (5) eine innere Wand fläche aufweist;
eine Antriebswelle (8), welche von der Gehäuseanord nung (1, 2, 3, 4; 1B, 2B, 3B; 3A, 4A; 23, 24) mittels einer Lageranordnung (9, 10) um eine Drehachse drehbar gelagert ist;
ein Rotorelement (11; 11A; 11B; 11C), welches mittels der Antriebswelle (8) zusammen mit derselben zu einer Drehung innerhalb der Wärmeerzeugungskammer (5) an treibbar angeordnet ist, wobei das Rotorelement (11; 11A; 11B; 11C) eine Außenfläche aufweist, die der in neren Wandfläche der Wärmeerzeugungskammer (5) über einen vorgegebenen, fluidgefüllten Spalt gegenüber liegt;
ein viskoses Fluid, welches den vorgegebenen, fluidge füllten Spalt zwischen der inneren Wandfläche der Wär meerzeugungskammer (5) und der Außenfläche des Rotor elementes (11; 11A; 11B; 11C) füllt, zur Wärmeerzeu gung während der Drehung des Rotorelementes (11; 11A; 11B; 11C),
wobei die Gehäuseanordnung (1, 2, 3, 4; 1B, 2B, 3B; 3A, 4A; 23, 24) einen axial begrenzten Bereich defi niert, in welchem die Wärmeerzeugungskammer (5) mit einer bestimmten Länge ausgebildet ist, und wobei die Gehäuseanordnung (1, 2, 3, 4; 1B, 2B, 3B; 3A, 4A; 23, 24) eine Anordnung von Plattenelementen (2, 3; 2B, 3B; 3A; 23, 24) umfaßt, um die Wärmeaufnahmekammer (FW, RW) von der Wärmeerzeugungskammer (5) zu trennen, wo bei die innere Wandfläche der Wärmeerzeugungskammer (5) zur einstellbaren Änderung der axialen Länge der Wärmeerzeugungskammer (5) versetzbar ist.

2. Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ mit veränderlicher Wärmeerzeugung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Anordnung von Plattenelementen (2, 3; 2B, 3B; 3A; 23, 24) mindestens ein axial bewegliches Plat tenelement (3; 3B; 3A; 24) umfaßt, wobei das axial be wegliche Plattenelement (3; 3B; 3A; 24) eine Fläche aufweist, die einen Teil der inneren Wandfläche der Wärmeerzeugungskammer (5) bildet.

3. Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ mit veränderlicher Wärmeerzeugung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß die Anordnung von Plattenelementen (2, 3; 2B, 3B; 3A; 23, 24) ferner ein festes Plattenelement (2; 2B; 23) umfaßt, um die Wärmeaufnahmekammer (FW, RW) von der Wärmeerzeugungskammer (5) zu trennen, wobei das axial bewegliche Plattenelement (3; 3B; 3A; 24) die Wärmeerzeugungskammer (5) in dem axial begrenzten Bereich definiert.

4. Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ mit veränderlicher Wärmeerzeugung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn zeichnet, daß der Wärmegenerator ferner ein Bewege- Mittel umfaßt, um das bewegliche Plattenelement (3; 3B; 3A; 24) mit einer axialen Bewegung zu versehen, um dabei die axiale Länge der Wärmeerzeugungskammer (5) einstellbar zu ändern.

5. Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ mit veränderlicher Wärmeerzeugung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich net, daß das Bewege-Mittel in einem vorgegebenen, be schränkten Bereich angeordnet ist, in welchem das axial bewegliche Plattenelement (3; 3B; 3A; 24) einem stationären Teil der Gehäuseanordnung (1, 2, 3, 4; 1B, 2B, 3B; 3A, 4A; 23, 24) in axialer Richtung gegenüber liegt.

6. Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ mit veränderlicher Wärmeerzeugung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich net, daß der vorgegebene, beschränkte Bereich als Wär meerzeugungs-Steuer- oder -Regelkammer (17) ausgebil det ist.

7. Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ mit veränderlicher Wärmeerzeugung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich net, daß die Wärmeerzeugungs-Steuer- oder -Regelkammer (17) als luftdichte Kammer ausgebildet ist und daß das Bewege-Mittel folgendes umfaßt:
ein elastisches Element (18), um das axial bewegliche Plattenelement (3) in eine axiale Richtung zu drängen zur Verringerung der axialen Länge der Wärmeerzeu gungskammer (5); und
ein Gaseinlaßmittel (19), um der luftdichten Wärmeer zeugungs-Steuer- oder -Regelkammer (17) als Reaktion auf ein externes Steuersignal einen Unterdruck aufzu erlegen, wobei der Unterdruck auf das axial bewegliche Plattenelement (3) einwirkt, um eine Kraft entgegen der elastischen Kraft des elastischen Elementes (18) zu erzeugen.

8. Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ mit veränderlicher Wärmeerzeugung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich net, daß das Bewege-Mittel folgendes umfaßt:
ein elastisches Element (18A), um das axial bewegliche Plattenelement (3A) mit einer konstanten elastischen Kraft zu versehen zur Bewegung des axial beweglichen Plattenelements (3A) in eine axiale Richtung, um die axiale Länge der Wärmeerzeugungskammer (5) zu verän dern; und ein Magnet-Betätigungselement (21, 22), das ein Ma gnetkern-Element (21), welches an dem axial bewegli chen Plattenelement (3A) angebracht ist, und einen Elektromagneten (22) umfaßt, welcher um den Magnetkern (21) herum angeordnet ist, um den Magnetkern (21) als Reaktion auf ein externes Steuersignal anzuziehen, zur Bewegung des axial beweglichen Plattenelements (3A) entgegen der konstanten elastischen Kraft des elasti schen Elementes (18A).

9. Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ mit veränderlicher Wärmeerzeugung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn zeichnet, daß das externe Steuersignal ein Temperatur meßsignal umfaßt, durch welches die Notwendigkeit für eine Zufuhr von Wärme durch den Wärmegenerator festge stellt wird.

10. Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ mit veränderlicher Wärmeerzeugung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da durch gekennzeichnet, daß das Rotorelement (11; 11A; 11B; 11C) entlang der Drehachse der Antriebswelle (8) frei beweglich auf der Antriebswelle (8) gehalten ist.

11. Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ mit veränderlicher Wärmeerzeugung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da durch gekennzeichnet, daß das Rotorelement (11; 11A; 11B; 11C) axial unverschieblich auf der Antriebswelle (8) gehalten ist.

12. Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ mit veränderlicher Wärmeerzeugung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, da durch gekennzeichnet, daß das Rotorelement (11; 11A; 11B; 11C) axial unverschieblich auf der Antriebswelle (8) gehalten ist,
wobei das axial bewegliche Plattenelement (24) durch ein elastisches Element (26) elastisch in eine axiale Richtung gedrängt wird, um die axiale Länge der Wärme erzeugungskammer (5) zu verringern; und
wobei die Außenfläche des Rotorelementes (11; 11A; 11B; 11C) und/oder die Stirnfläche des axial bewegli chen Plattenelementes (24), welche der Außenfläche des Rotorelementes (11; 11A; 11B; 11C) gegenüberliegt, ein Fluiddruck-Steigerungsmittel umfaßt, um den Fluiddruck in dem fluidgefüllten Spalt als Reaktion auf die Dre hung des Rotorelementes (11; 11A; 11B; 11C) zu erhö hen, um dabei das axial bewegliche Plattenelement (24) entgegen der konstanten elastischen Kraft des elasti schen Elementes (26) in eine Richtung zu bewegen zur Vergrößerung der axialen Länge der Wärmeerzeugungskam mer.

13. Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ mit veränderlicher Wärmeerzeugung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich net, daß das Fluiddruck-Steigerungsmittel eine geneig te Fläche (11a; 28) umfaßt, die in der Außenfläche des Rotorelementes (11; 11A; 11B; 11C) oder in der gegen überliegenden Stirnfläche des axial beweglichen Plat tenelementes (24) ausgebildet ist und die als Reaktion auf die Drehung des Rotorelementes (11; 11A; 11B; 11C) den fluidgefüllten Spalt zwischen dem Rotorelement (11; 11A; 11B; 11C) und dem axial beweglichen Plat tenelement (24) mit einer kontinuierlichen Änderung der Spaltbreite versieht.

14. Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ mit veränderlicher Wärmeerzeugung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich net, daß die geneigte Fläche (11a; 28) in der Außen fläche des Rotorelementes (11; 11A; 11B; 11C) ausge bildet ist, welches axial an der Antriebswelle (8) an gebracht ist und innerhalb einer vorgegebenen Winkel toleranz einen Neigungswinkel (Θ) aufweist bezüglich einer Ebene, die senkrecht zur Achse der Antriebswelle (8) ausgerichtet ist.

15. Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ mit veränderlicher Wärmeerzeugung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich net, daß die vorgegebenen Winkeltoleranz der Neigung 1° bis 5° beträgt.

16. Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ mit veränderlicher Wärmeerzeugung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, da durch gekennzeichnet, daß das Fluiddruck-Stei gerungsmittel vertiefte Bereiche (30; 30a; 30b) und erhöhte Bereiche (29; 29a; 29b) umfaßt, die in der Außenfläche des Rotorelementes (11A; 11B; 11C) und/oder der gegenüberliegenden Stirnfläche des axial be weglichen Plattenelementes (24) in Umfangsrichtung ab wechselnd angeordnet sind, wobei die vertieften Berei che (30; 30a; 30b) und die erhöhten Bereiche (29; 29a; 29b) sich in einer zur Umfangsrichtung um die An triebswelle (8) unterschiedlichen Richtung erstrecken.

17. Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ mit veränderlicher Wärmeerzeugung nach einem der Ansprüche 2 bis 16, ge kennzeichnet durch ein Begrenzungsmittel (2c, 4a; 4Aa) zur Begrenzung einer axialen Bewegung des axial beweg lichen Plattenelementes (3; 3B; 3A; 24), das gegen ei nen stationären Teil der Gehäuseanordnung (1, 2, 3, 4; 1B, 2B, 3B; 3A, 4A; 23, 24) versetzt wird, wobei eine einstellbare Begrenzung der axialen Länge der Wärmeer zeugungskammer (5) durch das Begrenzungsmittel (2c; 4a; 4Aa) definiert wird.

18. Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ mit veränderlicher Wärmeerzeugung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, da durch gekennzeichnet, daß die Gehäuseanordnung (1, 2, 3, 4; 1B, 2B, 3B; 3A, 4A; 23, 24) einen sich im we sentlichen in axialer Richtung erstreckenden, zylin drischen Bereich (1c) aufweist, der eine zylindrische Kammer definiert zur Aufnahme der Anordnung von Plat tenelementen (2, 3; 2B, 3B; 3A; 23, 24), wobei die zy lindrische Kammer (1c) ein weites, offenes Ende auf weist, durch welches die Anordnung von Plattenelemen ten (2, 3; 2B, 3B; 3A; 23, 24) einbaubar ist.

19. Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ mit veränderlicher Wärmeerzeugung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeich net, daß die zylindrische Kammer (1c) der Gehäusean ordnung (1, 2, 3, 4; 1B, 2B, 3B; 3A, 4A; 23, 24) gegen die Umgebungsluft abgedichtet ist durch Verschließen des weiten, offenen Endes mit einem einzelnen, deckel artigen Gehäuse (4; 4A).

20. Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ mit veränderlicher Wärmeerzeugung nach einem der Ansprüche 2 bis 19, ge kennzeichnet durch ein Zwangsmittel (18; 18B; 18A; 26), um das axial bewegliche Plattenelement (3; 3B; 3A; 24) der Anordnung von Plattenelementen (2, 3; 2B, 3B; 3A; 23, 24) ständig zu einer Bewegung in axiale Richtung zu drängen zur Verringerung der axialen Länge der Wärmeerzeugungskammer (5), wobei das Zwangsmittel (18; 18B; 18A; 26) in einem vorgegebenen, begrenzten Bereich (17) angeordnet ist, in welchem das axial be wegliche Plattenelement (3; 3B; 3A; 24) in axialer Richtung einem stationären Teil der Gehäuseanordnung (1, 2, 3, 4; 1B, 2B, 3B; 3A, 4A; 23, 24) gegenüber liegt.

21. Wärmegenerator vom Viskosfluid-Typ mit veränderlicher Wärmeerzeugung nach Anspruch 20 , dadurch gekennzeich net, daß das Zwangsmittel (18; 18B; 18A; 26) eine Schraubenfeder umfaßt, die in dem vorgegebenen, be grenzten Bereich (17) angeordnet ist.