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Elektrisch beheizter Wärmespeicher Die Erfindung betrifft einen elektrisch beheizten Wärmespeicher mit Wärmeabgabe vorwiegend durch Konvektion, bei dem die Speicherkernplatten aus kalt abgebundenen keramischen Massen bestehen.
Elektrisch beheizte Wärmespeicher dieser Gattung sind bekannt, u. zw. werden dabei für den Aufbau der Speicherkörper einerseits Betonsteine und anderseits Platten oder Blöcke aus zerkleinertem Abfall von Talkstein, Topfstein, Giltstein, Lavezstein oder Serpentinstein verwendet. Die Betonsteine werden in bekannter Weise auf kaltem Wege hergestellt, während die Platten und Blöcke aus den genannten Mineralien dadurch hergestellt werden, dass diese Mineralien zunächst zerkleinert und mit einem Bindemittel vermischt, dann zu Platten oder Blöcken gegossen oder gestampft und schliesslich auf natürlichem Wege zum Erhärten gebracht werden.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass die bekannten Baukörper aus kalt abgebundenen keramischen Massen entweder nicht immer optimale technische Eigenschaften aufweisen oder aus so seltenen Rohstoffen hergestellt sind, dass sie einen ungerechtfertigten Aufwand darstellen.
Zur Erzielung optimaler Eigenschaften und zur Vermeidung des erwähnten Aufwandes sind Vorschläge bekanntgeworden, den üblichen Massen für die Speicherkörper Korundstaub durch Mischung beizufügen, u. zw. in Form von Abfallkorund, wie er beispielsweise beim Abdrehen von Schleifscheiben anfällt. Die Verwendung von Korund ist jedoch mit Schwierigkeiten verbunden, sobald der Anteil dieses Materials an der Masse ein gewisses Mass überschreiten soll.
Zwar lässt sich mit Korund ein hohes Raumgewicht für die Speicherkernplatten erzielen, was kleine Abmessungen der Platten und somit auch des gesamten Wärmespeichers zur Folge hat, jedoch haftet dem Korundstaub hinsichtlich seiner korngrössenmässigen Zusammensetzung ein derartiger Nachteil an, dass die Herstellung von Speicherkemplatten, die ausschliesslich aus Abfallkorund bestehen, unter normalen Bedingungen nicht durchführbar ist. Die Ursache für die Schwierigkeiten beim Herstellen von ausschliesslich aus Korund bestehenden Platten ist darin zu erblicken, dass der Abfallkorund beim Zerkleinern stets in Korngrössen anfällt, die untereinander weitgehend gleich sind und nicht in an sich normaler Weise die Gtössenbereiche von sehr feinen bis zu groben Körnern durchlaufen.
Mit zerkleinertem Abfallkorund, also mit gebrochenem Schleifscheibenausschuss sowie mit Schleifscheibenabrieb, lässt sich also nur schwer und unter grösserem Aufwand ein Haufwerk als Grundmasse für einen zu formenden keramischen Körper bilden, welches von sich aus für eine sogenannte dichteste Packung seiner Teilchen geeignet ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmespeicher der angegebenen Gattung zu schaffen, mit dem bei einfacher Bauweise der Wärmeübergang von den elektrischen Heizleitern auf das Speicherkernmaterial schnell und wirtschaftlich bewerkstelligt werden kann. Dies Ist deshalb von Wichtigkeit,
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von Kraftwerk oder Netz bedingten elektrischen Anschlusswert zur Verfügung zu stellen in der Lage ist.
Dieser muss so wirtschaftlich wie möglich ausgenutzt werden, und die Aufgabe lautet daher insbesondere, einen Wärmespeicher mit optimalen technischen Eigenschaften unter sehr geringem Aufwand erstellen zu können.
Die Lösung geschieht nach der Erfindung dadurch, dass die Platten des Speicherkerns aus einem Werkstoff bestehen, der als Bestandteil Hochofenschlacke aufweist. Die Speicherkernplatten können auch ganz aus Hochofenschlacke hergestellt sein. Die Hochofenschlacke, die bisher als Werkstoff für den Ofenbau bzw. für Temperaturbereiche über 2000 C keine Rolle gespielt hat, stellt ebenfalls einen Abfallstoff dar,
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so dass ihre Verwendung die damit verbundenen wirtschaftlichen Vorteile in sich birgt. Diese Vorteile sind Jedoch nur von untergeordneter Bedeutung gegenüber der Tatsache, dass die Hochofenschlacke beim Zerkleinern in solche Körnungen zerbricht, die der Forderung nach dichtester Packung der Teilchen weitgehend entsprechen.
Es lassen sich daher auf die erfindungsgemässe Weise auch sehr grosse Platten herstellen, die bis zu Temperaturen von 10000 C mechanisch fest, verzugs-und rissfrei sind.
Ausserdem ist mit der Verwendung von Hochofenschlacke der bedeutsame Vorteil verbunden, dass das Vormaterial der Schlacke, also der Hochofenmöller, durch den Schmelzprozess im Hochofen zu be- trächtlicher Reinheit und vor allem auch Gleichmässigkeit geführt worden ist. so dass die Möglichkeit besteht, den keramischen Speicherstoff, die Schlacke, ohne Vorbehandlung, z. B. Enteisen, Rösten usw., zum Angrenzen an blanke, unisoliert Heizleiterdrähte zu verwenden. Gegenüber andern keramischen Speicherstoffen weist die Hochofenschlacke auch den Vorteil auf, dass sie sich bei der Einwirkung von Wärme nicht interkristallin verändert, woraus eine grosse Masshaltigkeit der daraus hergestellten Speicherkernplatten resultiert.
Schliesslich wirkt es sich auch vorteilhaft aus, dass die Hochofenschlacke beim Zerkleinern zu splitterigen Körnern zerbricht, die sich beim Herstellen der Platten miteinander verzahnen und dadurch eine besonders gute Standfestigkeit der Platten bei hohen Temperaturen ergeben Andere keramische Stoffe, beispielsweise Quarzit und Abfallkorund, zerbrechen weitestgehend in kugelähnliche Stücke, wodurch der Zusammenhalt des geformten und abgebundenen Haufwerks geringer und somit auch die Standfestigkeit niedriger ist.
Bei Ausführungsformen der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die zur Wärmeabgabe an das stro" mende Medium bestimmte Oberfläche der Speicherkemplatten gewellt ist, ferner dass an der zur Wärmeabgabe an das strömende Medium bestimmten Oberfläche der Platten nur Körner aus den groben Siebfraktionen des zur Verwendung gelangenden, zerkleinerten Hochofenschlacke-Haufwerks angeordnet sind.
Mit diesen Massnahmen ist der Vorteil besonders guter Wärmeabgabe verbunden.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch, u. zw. insbesondere in Verbindung mit dem Merkmal der aus Hochofenschlacke hergestellten Speicherkernplatten, dadurch gelöst, dass gemäss der Erfindung die Heizleiter nahe der die Wärme abgebenden Ofenfläche der Platten fest in diese eingebettet
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gen. Insbesondere bilden auch die Heizwiderstände kein Hindernis hinsichtlich der unmittelbaren Wärme- übertragung zwischen keramischem Material und strömendem Medium. Somit können die Heizleitertemperaturen niedriger liegen, und die spezifische Belastung kann wesentlich erhöht und trotzdem Heizleitermaterial eingespart werden.
Es ist zwar bereits ein Wärmespeicherofen bekannt, dessen Speicherkem aus Formkästen von schubladenartiger Ausbildung besteht, die obenauf mit offenen Rinnen zum Einlegen der Heizwiderstände versehen sind. Damit werden jedochdie Vorteile der erfindungsgemässen vollständigen Einbettung nicht erreicht, da der Wärmeübergang bei dem bekannten Speicherofen nicht durch Leitung erfolgen kann.
Ein besonders geeignetes Verfahren zum Herstellen der erfindungsgemässen Speicherkernplatten besteht nach der Erfindung darin, dass vor dem Formen der Platten Bindemittel, die. bis zu Temperaturen von 10000 C beim fertigen Erzeugnis. beständig sind, wie an sich als Bindemittel für Ofenbauplatten bekanntes Wasserglas oder Tonerdeschmelzzement, zu der kalt abbindenden keramischen Masse hinzugefügt werden. Auf diese Weise wird die Gleitfähigkeit der zu bindenden, splitterigen Speichermaterialteilchen verbessert.
Bei der Durchführung des Verfahrens können dem Speichermaterial, wie an sich bekannt, Stoffe guter Wärmeleitfähigkeit, vorzugsweise kleine Eisenteilchen, beigemischt werden.
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sind ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Wärmespeicherofens und ferne :Ausführungsneispiele von erfindungsgemässen Speicherkernplatten bzw. von deren Oberfläche dargestellt, u. zw. zeigen:
Fig. 1 einen aus Platten aufgebauten Wärmespeicherkern, Fig. 2 einen lotrechten Schnitt durch einen Wärmespeicherofen mit eingebautem Lüfter zur Erzeugung der Konvektionswirkung, Fig. 3 eine Speicherkemplatte, die aus verschiedenen Schichten zusammengesetzt ist, Fig. 4 eine gewellte Spei : - cherkernplatte in schaubildlicher Darstellung, Fig. 5 einen Ausschnitt. aus einer Speicherkernplatte mit gerader Oberfläche, rechtwinklig zur Oberfläche geschnitten, Fig. 6 einen Ausschnitt aus einem senkrechten Schnitt durch eine gewellte Speicherkernplatte.
Zur eigentlichen Wärmespeicherung dienen die Speicherkemplatten 1, die auf ihrer einen Seite mit dicht unter der Oberfläche in das Plattenmaterial eingebetteten Heizleiterdrähten 2 versehen sind. Die Einbettung der Drähte 2 ist dabei so vorgenommen, dass ein linienförmiger Oberflächenabschnitt jedes
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Drahtes gerade noch aussen auf der Platte zu sehen ist. Die Speicherkemplatten l umschliessen Konvek- ticnskanäle3.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Wärmespeicherofen sind die an ihrer einen Breitseite mit eingebetteten Heizleitern 2 versehenen Speicherkernplatten 1 innerhalb der von einer Aussenhülle 4 umgebenen Wärmeisolationsschicht 5 so angeordnet, dass ein Konvektionskanal 3 In der Form eines umgekehrten U gebildet wird.
Unmittelbar hinter der Lufteintrittsöffnung 8 ist ein durch Elektromotor 6 betriebener Lüfter angeordnet, der die Aussenluft ansaugt und durch den Konvektionskanal 3 zur Luftaustrittsöffnung'1 drückt.
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und 10 zusammengesetzt Ist, wobei die Schicht 9 aus kalt abgebundenen keramischen Stoffen ohne Beimischungen zur Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit (Eisen) besteht, während die Schicht 10 aus solchen Stoffen hergestellt ist, denen Eisenfellspäne hinzugefügt wurden. Eine derartige Ausbildungsweise muss vorgesehen werden, um die Heizleiter 2 unter einwandfreier Isolierung zu halten und ein Ausglühen der E1senspänchen zu verhindern.
In den Fig. 4 und 6 sind gewellte Speicherkemplatten 11 und 15 zu erkennen, bei denen die Heizleiterdrähte 12 in den Wellenbergen angeordnet sind. Fig. 5 zeigt den Teil einer Speicherkemplatte mit Im ganzen ebener Oberfläche, u. zw. rechtwinklig zu dieser Oberfläche geschnitten, wobei die an der Oberfläche angeordnetengrossen Körner 13 eines Haufwerks 14 aus Hochofenschlacke erkennbar sind. Auf diese Weise erhält die Oberfläche eine ausserordentliche Rauhigkeit, die das Flächenmass der Platte auf den vielhundertfachen Betrag vergrössert. Die Anordnung der grossen Körner auf der Plattenoberfläche lässt sich beim Herstellen der Platten durch Formen und Einstampfen oder-pressen des Materials leicht bewerkstelligen, u. zw. sowohl maschinell als auch von Hand.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elektrisch beheizter Wärmespeicher mit Wärmeabgabe vorwiegend durch Konvektion, bei dem die Speicherkernplätten aus kalt abgebundenen keramischen Massen bestehen, dadurch gekennzeichnet, dass die Platten (1) des Speicherkems aus einem Werkstoff bestehen, der als Bestandteil Hochofenschlacke aufweist.