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Platte, Block oder Säule als Kernbestandteil für Elektro-Wärmespeicher
Die Erfindung betrifft eine Platte, einen Block oder eine Säule als Kernbestandteil für Elektro-Wärmespeicher, mit etwa wendelförmig gestalteten Heizleitern, die auf Füllkörper aufgewickelt sind, welche ihrerseits innerhalb der durch Stampfen oder Pressen verdichteten Platten, Blöcke od. dgl. eingebettet sind.
Elektro-Wärmespeicher bestehen im wesentlichen aus elektrischen Heizvorrichtungen, einem vorzugsweise keramischen oder metallischen Speicherkern sowie einer wärmedämmenden Umhüllung zur langfristigen Konservierung der Speicherwärme, die ihrerseits aus niedertariflicher Elektroenergie, also vorzugsweise nachts, gewonnen wird. Für die Anordnung der elektrischen Heizvorrichtung derart, dass ein guter Wärmeübergang in das Speichermaterial hinein garantiert ist, sind verschiedenartige Lösungen vorgeschlagen worden. Eine besonders zweckmässige Ausführungsform bekannter Art besteht darin, dass die elektrischen Heizwendeln innerhalb des Speichermaterials der Kernplatten eingebettet sind.
Hiebei ist also der Wärmeübergang zum Speichermaterial hin garantiert und zugleich ergibt sich infolge der Einbettung ein Schutz der Heizleiter gegen den Zutritt von Luft und Feuchtigkeit sowie gegen mechanische Einwirkungen.
Damit ist die bei elektrischen Heizvorrichtungen immer wieder störend auftretende und die Lebensdauer begrenzende Verzunderung vermieden, ohne dass irgendwelche zusätzliche Schutz-und Umhüllungsmassnahmen an den Heizvorrichtungen getroffen werden müssen, wie sie bei Rohrheizkörpern erforderlich wären.
Infolge der dabei nicht mehr auftretenden Verzunderung ist auch ausgeschlossen, dass die Heizwendeln in ihrem Leiterquerschnitt allmählich dünner werden. Somit kann von vornherein bei Anwendung des Einbettungsverfahrens ein relativ niedriger Querschnitt des Heizleitermaterials gewählt werden. Diese somit mechanisch nicht sehr stabilen wendelförmigen Heizleiter sind zwar nach der Einbettung fixiert und mechanisch geschützt, jedoch muss während des Einbettungsvorganges besondere Sorgfalt darauf gerichtet werden, dass die einzelnen Wendeln in ihrer vorhandenen Lage sowie in ihren Abständen zueinander unverändert bleiben.
Die Notwendigkeit einer solchen bei der Fertigung aufzuwendenden Sorgfalt ist hinderlich.
Obendrein ergibt sich daraus, dass der Wendeldurchmesser dieser Heizleiter nicht zu gross gewählt werden darf, weil sich damit die Labilität und somit die Verformungsempfindlichkeit während des Einbettens erhöhen würde. Dieser Nachteil ist besonders dann sehr störend, wenn bei grösseren Wärmespeichern auch die zugehörigen Einzelplatten (oder Blöcke) eine grössere Schichtdicke aufweisen sollen : Mit Rücksicht auf eine rasche und gleichmässige Wärmeverteilung müsste dann auch der Wendeldurchmesser der eingebetteten Heizleiter entsprechend grösser gewählt werden können.
Alle diese Schwierigkeiten verschärfen sich nochmals dann, wenn die mit eingebetteten Heizvorrichtungen zu versehenden Platten im Preys- odeur Stampfverfahren hergestellt und verdichtet werden sollen. In diesen Fällen war es bisher erforderlich, dass mit Rücksicht auf die unerwünschte
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Deformierbarkeit der eingefügten Heizwendeln der Pressdruck begrenzt bleiben musste. Damit blieb auch die Speicherfähigkeit je Raumeinheit bei einer solchen Platte unterhalb des bestmöglichen Wertes.
Es ist auch aus der österr. Patentschrift Nr. 86296 ein Wärmespeicherofen bekannt, dessen
Heizleiter auf einen doppelkreuzförmigen Tragkörper aufgewickelt ist. Die den Heizleiter unterstützenden Kanten des Tragkörpers sind mit in Wickelrichtung verlaufenden Rillen versehen, um den notwendigen Abstand zwischen den Heizleiterwindungen sicherzustellen. Dieses Heizelement wird in einen Tonzylinder eingesetzt und der verbleibende freie Raum mit feinem Kieselsand ausgefüllt. Die doppelkreuzförmige Ausgestaltung des Tragkörpers soll dabei bewirken, dass der Heizleiter nur an wenigen Punkten auf seiner Unterlage aufliegt, um am Heizleiter eine gleichmässige Wärmeverteilung zu erreichen.
Der freie Raum zwischen den Heizleiterwindungen und dem Tragkörper im Bereich des
Verbindungssteges zwischen den beiden kreuzförmigen Enden bleibt dabei jedoch frei, wodurch beim
Stampfen oder Pressen des Kieselsandes die Heizleiterwindungen in diesen freien Raum gedrückt und dabei an den Kanten abgeschert oder zumindest gedehnt werden können. Ist das Heizelement bei abgeschertem Heizleiter ohnehin unbrauchbar, so besteht bei gedehntem Heizleiter die Gefahr, dass einzelne Windungen zusammenstossen und die Heizleistung dadurch in unerwünschter Weise vergrössert wird. Zudem ist die Wärmeabgabe in diesem freien Raum hauptsächlich nur durch Strahlung möglich.
Wird jedoch dafür gesorgt, dass Sand in den Raum zwischen Tragkörper und Heizleiterwindungen gelangt, dann wird zwar die Wärmeabfuhr verbessert, jedoch sind bei Verwendung eines so ausgebildeten Heizelementes nicht die übrigen Nachteile vermieden, weil der Sand zwischen Tragkörper und Heizleiterwindungen keine feste Unterlage bildet, so dass die Heizleiterwindungen wieder durch
Stampfen und Pressen beim Herstellungsprozess am Tragkörper abgeschert bzw. ausgedehnt werden können.
Eine Verbesserung der Formbeständigkeit der einzubettenden Heizwendeln würde also zugleich auch den Vorteil bieten, dass Platten dieser Art bei der Herstellung stärker verdichtet werden können, so dass sich bei gleicher Speicherkapazität im Endeffekt Speichergeräte mit kleineren Abmessungen herstellen lassen würden.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäss dadurch gelöst worden, dass der von den Wendeln der Heizleiter umschlossene Innenraum durch den vor dem Einbetten eingefügten Füllkörper vollständig ausgefüllt ist. Infolge dieser Ausgestaltung werden die Heizleiter über ihre gesamte Länge durch den Füllkörper unterstützt, so dass sie während des rauhen Herstellungsprozesses weder gedehnt noch an irgendwelchen Kanten abgeschert werden können. Die Gefahr, dass fertige Platten, Blöcke oder Säulen sich nach Abschluss des Herstellungsprozesses als unbrauchbar erweisen, weil der Heizleiter beschädigt wurde, ist dadurch praktisch ausgeschlossen.
Ein solcher Füllkörper, der einerseits elektrisch nicht leitend sein soll, anderseits aber so druckstabil gewählt werden muss, dass der gesamte Heizeinsatz dem Pressdruck im Fertigungsprozess widersteht, könnte vorzugsweise aus dem gleichen, bereits gefestigten Material bestehen wie die zu fertigenden Platten (Blöcke, Säulen) im Endzustand. Auch ein ähnliches Material mit wärmeleitenden und möglichst auch guten wärmespeichernden Eigenschaften wäre hiefür geeignet.
Infolge dieser konstruktiven Massnahme ist einerseits ein gleichmässiger Wendelverlauf innerhalb der fertigen Platte garantiert und somit auch eine gleichmässige Erwärmung des Heizleiters und der Platte, wobei auch der elektrische Leistungswert nicht mehr durch das versehentliche Zusammendrücken und Kurzschliessen mehrerer Wendeln unkontrollierbar verändert werden kann.
Um diesen Effekt der exakten Lagesicherung der den Füllkörper umgebenden Wendeln zu erhöhen, schlägt die Erfindung beispielsweise ergänzend folgendes vor : Die Füllkörper sollen an ihrer Oberfläche wendelförmig umlaufende Rillen aufweisen, die zur axialen Lagesicherung der Wendeln über ihre gesamte Länge dienen, so dass Wendelverschiebungen oder Abscherungen auch in einem turbulenten Fertigungsprozess nicht auftreten können.
In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsbeispiele für die Erfindungsmerkmale dargestellt : Fig. 1 zeigt eine beispielsweise aufgebrochene Speicherkernplatte mit eingebetteter Heizvorrichtung, Fig. 2 zeigt in verbesserter Darstellung einen Teil der eingebetteten Heizvorrichtung und Fig. 3 zeigt eine konstruktive Variante zu Fig. 2.
Die in Fig. 1 perspektivisch und aufgebrochen dargestellte Speicherkernplatte --5-- enthält
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--1--,Wendel auch dann erhalten, wenn während des Fertigungsprozesses hohe Druck-, Rüttel-oder Stampfbelastungen auf das zunächst noch pulver-oder breiförmige Speichermaterial ausgeübt werden.
In Fig. 2 ist gezeigt, wie in der einfachsten Ausführungsform die Heizwendeln --2-- ohne
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zusätzliche seitliche Arretierungen an der Oberfläche des Füllkörpers--4-anliegen.
Gemäss Fig. 3 besteht eine weitergehende Ausführungsform darin, dass der Füllkörper --4-- mit aussen umlaufenden Rillen --6-- versehen ist, in denen die Heizwendeln --2-- untergebracht und somit auch bei besonders extremen Fertigungsbeanspruchungen gegen Lageverschiebung gesichert sind.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Platte, Block oder Säule als Kernbestandteil für Elektro-Wärmespeicher, mit etwa wendelförmig gestalteten Heizleitern, die auf Füllkörper aufgewickelt sind, welche ihrerseits innerhalb der durch Stampfen oder Pressen verdichteten Platten, Blöcke od. dgl. eingebettet sind,
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