DE102005022524B3 - Mit Reibungswärme unter Nutzung der Erdanziehung betriebenes Heizgerät - Google Patents

Abstract

Ein Heizgerät besteht aus einem elektrisch angetriebenen Rotor 1, der über die Innen- und Außentemperatur drehzahlgesteuert ist, einem Druckstößel 3 mit einem oben angeordneten Gewichtsblock 3.1 und einem unteren Flüssigkeitsbehälter 4, die zu einer Baueinheit verbunden sind, sowie einem Geräterahmen 6, in dem der Druckstößel 3 senkrecht geführt und gehalten ist sowie der Rotor 1 gelagert ist. DOLLAR A Diese Komponenten sind so angeordnet, dass die Masse des Druckstößels 3 mit der Erdanziehung auf den rotierenden, mit einem reibfesten Belag und einer Schwungmasse am Umfang versehenen Rotor 1 drückt, wobei über eine optimierte Materialpaarung Reibungswärme erzeugt und diese über eine Reibplatte 5 direkt an ein Heizmedium im Flüssigkeitsbehälter 4 für den Heizungskreislauf übertragen wird.

Description

• Die Erfindung betrifft ein mit Reibungswärme unter Nutzung der Erdanziehung betriebenes Heizgerät.
• Ein solches Heizgerät ist bereits der DE 32 26 405 A1 bekannt entnehmbar.
• Aus dieser Druckschrift ist die Nutzung der Erdanziehung bei einem Heizgerät zur Erzeugung von Reibungswärme in Verbindung mit einer Platte, die im Kontakt mit einer weiteren Platte eine translatorische Bewegung ausführt, bekannt. Auch kann dieser Druckschrift entnommen werden, dass Reibungswärme – ohne Nutzung der Erdanziehung – durch den Kontakt eines rotierenden Körpers mit einem feststehenden Körper gewonnen werden kann.
• Die Kombination eines rotierenden Körpers mit der Nutzung der Erdanziehung zur Erzeugung der für den Heizbetrieb nötigen Reibungswärme kann dieser Druckschrift nicht entnommen werden. Gerade diese Kombination ermöglicht aber, den Vorteil eines rotierenden Antriebs, der im Vergleich zu einem translatorischen Antrieb wesentlich einfacher aufgebaut sein kann, mit dem Vorteil einer höheren Energieeffizienz durch Nutzung der Erdanziehung zu verbinden. Hierdurch kann im Vergleich zu der in der DE 32 26 405 A1 beschriebenen Ausführungsvariante eines die Erdanziehung nutzenden Heizgeräts ein Heizgerät zur Verfügung gestellt werden, welches aufgrund eines einfacheren Aufbaus vielfältige Anwendungen vom Einsatz als Heizanlage bis hin zum Einsatz in Kühlgeräten und -anlagen ermöglicht.
• Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrund, ein auf der Basis der Erzeugung von Reibungswärme unter Nutzung der Erdanziehung arbeitendes Heizgerät zu schaffen, das bei einfacher Bauweise eine gute Wärmeausbeute ermöglicht.
• Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1.
• Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.
• Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung weiter erläutert.
• Eine Maschine, wie in der Zeichnung mit Längs- und Querschnitt dargestellt, dient als Heizgerät, und besteht aus einem Rotor 1 mit einem reibfesten Belag, kann zum Beispiel mit Keramik beschichtet sein. Der Rotor 1 kann an seinem Umfang zur besseren Überwindung des Reibungswiderstandes mit einer Schwungmasse versehen sein. Der Rotor 1 wird von einem Elektromotor 2 oder bei größeren Anlagen von zwei drehzahlgesteuerten Elektromotoren 2 angetrieben. Außerdem wird ein Druckstößel 3 bestehend aus einem oberen, variablen Gewichtsblock 3.1, der mit einem Flüssigkeitsbehälter 4 eine stabile Baueinheit bildet, in einem Geräterahmen 6 senkrecht geführt und in der Lage gehalten.
• Der sich nach unten verjüngende und quer ausgesteifte Flüssigkeitsbehälter 4, der zum Beispiel mit Wasser gefüllt ist, befindet sich unter dem Gewichtsblock 3.1. An der Unter- bzw. Bodenwand des Flüssigkeitsbehälters 4 befindet sich eine Reibplatte 5, welche mit einer bestimmten Fläche auf den Rotor 1 gedrückt wird.
• Zudem sind auf beiden Seiten des Flüssigkeitsbehälters 4 oder bei kleineren Anlagen an einer ein Rohr mit einer Umwälzpumpe 8 sowie ein Elastikglied 9 im Bodenbereich für den Vorlauf 10 und ein Rohr mit einem Elastikglied 9 für den Rücklauf 11 im oberen Bereich des Flüssigkeitsbehälters 4 – schraubbar – angebracht.
• Dies Anordnung der Komponenten ergibt ein Wärmeverfahren mit der Nutzung der Erdanziehung, wobei die Masse des Druckstößels 3 auf den über die Temperatur drehzahlgesteuerten Rotor 1 mit der Schwungmasse drückt, welcher zur Reduzierung der Reibung kugelgelagert ist und elektrisch angetrieben wird, wodurch Reibungswärme erzeugt wird, die über die Reibplatte 5 an das Heizmedium, z.B. Wasser für den Heizungskreislauf, abgegeben wird, sodass auf kurzem Weg. ein Wärmeübergang statt finden kann.
• Dieses Heizungssystem ist gegen Wärmeverluste mit einer Dämmung 7 voll eingekleidet und entlüftet und kann je nach Dimensionierung seiner Komponenten sowie der Auswahl von Materialien, Massen und der Drehzahl dem Wärmebedarf eines Hauses oder Betriebes angepasst und optimiert werden.
• Beim Einschalten und Anlauf des Systems wird der Rotor 1 zum Schwunghochlauf vom Gewicht des Druckstößels 3 durch ein mechanisches oder hydraulisches Anheben befreit, wobei der Druckstößel 3 zum Betrieb langsam auf den Rotor 1 gesetzt wird, damit Wärme erzeugt werden kann.
• Als Materialpaarung für die Flächen zwischen Rotor 1 und Reibplatte 5 ist eine mit hoher Wärmeentwicklung, wenig Abrieb und Widerstand sowie geringer Gasentwicklung und auch mit hilfreichem Gleitmittel auszuwählen.
• Vorteile dieses Heizgerät gegenüber dem Herkömmlichen bestehen in der Nutzung der Erdanziehung zur Erzeugung des Druckes des Druckstößels 3 auf seine Reibfläche und die des Rotors 1 sowie der Ausnutzung der Tangentialkraft der Schwungmasse als Antriebsenergie zur Erzeugung der Reibungswärme für Heizzwecke.

1

Rotor

2

Elektromotor

3

Druckstößel

3.1

Gewichtsblock

4

Flüssigkeitsbehälter

5

Reibplatte

6

Geräterahmen

7

Dämmung

8

Umwälzpumpe

9

Elastikglied

10

Vorlauf

11

Rücklauf

12

Heizkörper

13

Heizkörper

Claims (11)

1. Heizgerät zur Erzeugung von Heizungswärme, mit einem Rotor (1), mindestens einem drehzahlgesteuerten Elektromotor (2) zum Antrieb des Rotors (1), einem mit Queraussteifungen versehenen Flüssigkeitsbehälter (4), der über eine austauschbare, am unteren Behälterboden angeordnete Reibplatte (5) an dem Rotor (1) anliegt und eine Heizträgerflüssigkeit aufnimmt, einem in einem Geräterahmen (6) senkrecht geführten Druckstößel (3), bestehend aus einem variablen Gewichtsblock (3.1), der den Flüssigkeitsbehälter (4) gegen den Rotor (1) drückt, wobei der Gewichtsblock (3.1) und der Flüssigkeitsbehälter (4) eine stabile Baueinheit bilden, wobei die Materialpaarungen eine Reibungszahl von ca. 0,1 bis 0,01 aufweisen, mindestens einem Heizungskreislauf, an den der Flüssigkeitsbehälter (4) angeschlossen ist, wobei die Drehzahl des Rotors (1) dem Wärmebedarf der Heizung entsprechend über die Aussen- und Innentemperatur regelbar und/oder über das Gewicht des Druckstößels (3) der Druck auf den Rotor (1) hydraulisch oder mechanisch steuerbar ist.
2. Heizgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das sich der Flüssigkeitsbehälter (4) in Richtung Rotor (1) nach unten verjüngt.
3. Heizgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialpaarung zwischen Reibplatte (5) und Fläche des Rotors (1) eventuell auch bei Verwendung eines Kontaktmittels eine Reibungszahl von 0,1 bis 0,01 aufweist und die Reibplatte (5) in Abhängigkeit vom Gewicht des Druckstößels (3) und der Rotordrehzahl Reibungswärme bis ca. 100°C entwickelt.
4. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsbehälter (4) Queraussteifungen in Form von Rippen aufweist.
5. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4., dadurch gekennzeichnet, dass ein Vorlauf (10) unten im Boden- und ein Rücklauf (11) im Deckenbereich des Flüssigkeitsbehälters (4) angeordnet sind
6. Heizgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung von zwei Umlaufsystemen an beiden Seiten des Flüssigkeitsbehälters (4) ein Vorlauf (10) im Boden- und ein Rücklauf (11) im Deckenbereich vorgesehen sind, wobei für kleinere Anlagen nur ein Umlaufsystem benutzt wird.
7. Heizgerät nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass Vorlauf (10) und Rücklauf (11) geschraubt angebracht und zur Freihaltung des Druckstößels (3) Elastikglieder (9) vorhanden sind.
8. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (1) eine Schwungmasse aufweist und im Geräterahmen (6) auf Kugeln gelagert ist.
9. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennnzeichnet, dass der Rotor (1) abhängig von der Größe der Anlage von einem oder zwei an beiden Seiten seiner Achse angeordneten, drehzahlgesteuerten Elektromotoren (2) angetrieben wird und seine Oberfläche entsprechend beschichtet wird.
10. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewichtsblock (3.1) des Druckstößels (3) aus Beton besteht.
11. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizträgerflüssigkeit Wasser ist.