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VakuumthermoelektrischerGenerator.
Die bis nun bekannten Systeme thermoelektriseher Batterien erfuhren in der technischen Praxis keine nennenswerte Verbreitung einesteils wegen des insgesamt niedrigen Wirkungsgrades, andernteils wegen der ungewöhnlichen Heiklichkeit wesentlicher Bestandteile und des grossen Eigengewichtes im Verhältnis zu der erzielten Stroinenergie. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein vakuumthermoelektrischer Generator von hoher Nutzleistung und unbedeutender Gesamtmasse. welcher eine billige Erzeugung der elektrischen Energie als voller Ersatz der mit mechanischen Mitteln betätigten maschinellen Aggregate ermöglicht.
Die Zeichnung veranschaulicht das Beispiel der Durchführung des Gegenstandes laut Erfindung auf beiliegenden Fig. 1-10,
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elektrisch wirksamen Stoffen durch Pressen, Guss oder nachträgliche Bearbeitung aus groben Stücken hergestellt in Form dünner Stäbe oder niedriger Säulen, an einer Seite kegelartig ausgehöhlt, der Länge nach durchgebohrt oder in andere zweckmässige Profile fassoniert. Die besagten Elektrodenkörper, positive und negative für sich, sind mit ihren Stirnflächen entweder einzeln oder in beliebig grösserer Anzahl in symmetrischer Aufstellung stets zwischen zwei kupferne Grundplättehen 2-2, 3-. 3 (Fig. 2.
Grundriss, Fig. 3, Durchschnitt gemäss x-x in Fig. 2) eingesetzt, die abwechselnd oben und unten durch biegsame metallene Brückeln 4 verbunden sind.
Zwischen die einzelnen Reihen so zusammengestellter Elemente, welche je nach Bedarf durch die angeführten Bröckeln 4 wieder serienweise oder parallel geschaltet sind, legen wir in beiden senkrechten Richtungen dünne Streifen aus Isolierstoff, z. B. Glimmer 5. ein, bedeckt auf einer oder beiden Seiten mit einer schwachen Schicht Spiegelsilber und stellen das Ganze auf einer rechteckigen gepressten Platte 6 aus Invarstahl (zirka 64% Fe und 36% Ni) mit erhöhten flachen Rändern auf (Fig. 4, Durchschnitt).
Diese Platte ist an der inneren Fläche mit einer Isolierschicht, z. B. aufgekittetem Asbestpapier 7, ver-
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ansieht). Die Poldrähte 11, 12 sind bei Serienschaltung mit dem ersten warmen und dem letzten kalten, bei Parallelschaltung aber mit dem warmen und dem ersten kalten Grundplättchen verbunden.
Der Ort für die Anbringung des Hohlstückes 10 wird zweckmässig in einer Ecke der Batterie an ihrer gekühlten Seite gewählt, um den luftdichten isolierenden Abschluss vor der schädlichen Wirkung der Hitze zu sichern. Schliesslich pumpen wir aus der so gebildeten hohlen Platte, darstellend eine vielelementige Batterie, durch das Ansatzrohr 9 restlos die Luft aus. Durch die Wirkung des hohen atmosphärischen Druckes legen sich hiebei die beiden Bleche 6, 8 fest und satt an die kupfernen Grund- plättchen 2, 3 an, klemmen gleichzeitig durch denselben starken gleichmässigen Druck sämtliche Elektroden fest und das Ganze erhält so die gehörige Zähigkeit und Widerstandsfähigkeit gegenüber äusseren, mechanischen Einflüssen.
Wenn die Elektrodenkörper von sich selbst keine genügende Druckfestigkeit besitzen, versteifen wir sie vorher, wie in Fig. 1 bei 1'" angedeutet, durch röhrenförmige Streben 13, z. B. aus Hartglas oder geschmolzenem Quarz.
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und eine leicht eingeschobene Walze 16 (Fig. 7).
Wenn wir wirksame thermoelektrische Stoffe von hohem Ohmwiderstand und niedriger thermischer Leitungsfähigkeit wählen, erhalten die bezügliche Elektroden die Form von entweder vollen, durchlochten oder in einzelne Teile zergliederten Platten, hergestellt z. B. durch die hydraulische Presse ans einem feinpulverisierten Material und auf beiden Sitzflächen galvanisiert, oder es wird der zermahlene wirksame Stoff gleichmässig auf dem metallenen Grundplättehen 2 in die Asbestrahmen 17 eingestampft. welche wir von oben durch das andere Grundplättechen 2 abschliessen.
Fig. 8 veranschaulicht im Durchschnitt diese Variation, wobei 18 die pulverförmige Elektrode, 19 die kompakte Plattenelektrode darstellt.
Bei der einfachsten Anordnung stellen wir jede der beiden Elektroden in ihrer zugehörigen Metallhülse getrennt auf, so dass das einzelne Element aus zwei für sich abgeschlossenen Ganzen besteht. In diesem Falle kann eines der beiden metallenen Grundplättchen samt der Isolation weggelassen werden (Fig. 9).
Für die positiven Elektroden 1 (Fig. 1-4) kommt praktisch als Material Silbermanganlegieruns : (z. B. 75% Ag, 25% Mn) in Betracht, u. zw. vorzugsweise in der in Fig. 1 unter 1 angeordneten Form,
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Den kompletten thermoelektrischen Generator (Fig. 10) erhalten wir durch die gemeinsame An- montierung der gegebenen Anzahl von Batterieplatten 20, umgeben am Umfang durch eine feuerfeste Isolation, in einheitliche Gruppen, welche nach Bedarf vertikal, horizontal oder in irgendeiner andern Lage angeordnet werden können. Durch die belassenen, an den Seiten gehörig abgedeuteten Zwischenräume 21 gehen die heissen Verbrenunngsgase, eventuell Heizflüssigkeit, durch, während durch die entsprechenden Zwischenräume 22 ein Kühlmittel entweder in der Querrichtung oder im Gegenstrom geleitet wird.
Durch Verwendung der Invar-Nickellegierung, deren thermischer Ausdehnungskoeffizient prakti-ch gleich Null ist, für die äusseren Mäntel der Batterien wird erzielt, dass in den verschiedenen gewärmten Konstruktionsteilen der Batterie keine schädlichen mechanischen Spannungen auftreten, welche uhne die angegebene Massnahme zur Zerstörung der Elektroden führen könnten.
Für den Nutzeffekt einer thermoelektrisehen Batterie ist es sehr wichtig, dass die heissen Verbindungsstellen der Elektroden dauernd auf solcher Temperatur erhalten werden, bei welcher die höchste
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und zugleich die Möglichkeit gegeben, rationell auch sehr erniedrigt Temperaturen des Heizmittels dadurch auszunutzen, dass wir nach und nach, je nachdem mit der Abnahme der Temperatur der heissen Verbindungen die elektromotorische Kraft in den Elementen sinkt, stets eine grössere Anzahl von
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Widerstand in den zugehörigen Elementengruppen dasselbe bleibt.
Das niedrige Temperaturgefälle zwischen den Berührungsflächen der Elektroden und dem Heizbzw. Kühlmittel ermöglicht in weiterer Folge im Vakuumsystem die gegenseitige Entfernung der heissen und kalten Enden der einzelnen Elektroden auf das äusserste Mass zu verringern und so bei unveränderter Leistung die Summe der notwendigen Elektrodenmassen im entsprechenden quadratischen Verhältnis herabzusetzen.
Da sodann durch Verwendung des Vakuums als integrierender Konstruktionskomponente auch die Massen sämtlicher andern Batteriebestandteile unbeschadet ihrer unbedingt erforderlichen technischen Eigenschaften sehr klein ausfallen, sind die beschriebenen Vakuumgeneratoren fähig, die gegebenen Arbeitsleistungen bei einem Gesamtgewicht zu erzielen, welches gleich ist einem Bruchteil gleichwertige mechanischer Aggregate.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Thermoelektrischer Generator, dessen Einzelelemente, hergestellt aus positiven und negativen wirksamen Stoffen in Form von Stäben oder verschiedenen profilierten Körpern von geringer Höhe, die in regelmässiger Anordnung mit ihren Stirnflächen stets zwischen ein Paar gegenüberliegender, auf der abgewendeten Seite isolierter Grundplätehen aus thermiseh besonders leitfähigem Metall eingebaut sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente in ihrem Ganzen zwischen zwei äusseren, am ganzen Umfange luftdicht miteinander verbundenen Verkleidungsplatten lagern, welche als gemeinsame Heiz-
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durch die angeführten Grundplättchen vermittelt wird.