DE1216955B - Thermoelektrischer Generator - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

HOIm

Deutsche Kl,: 21b-27/02

Nummer: 1 216 955

Aktenzeichen: M 47477 VIII c/21 b

Anmeldetag: 22. Dezember 1960

Auslegetag: 18. Mai 1966

Die Erfindung bezieht sich auf einen thermoelektrischen Generator mit einem in der Nähe einer Wärmequelle angeordneten, auf hoher Temperatur gehaltenen Wärmesammei- und einem Wärmeableitangsteil sowie mit zwischen diesen Teilen angeordneten und in gutem thermischem Kontakt mit diesen Teilen stehenden Thermoelementschenkeln.

Bei den bisher gebräuchlichen Generatoren dieser Art sind die Thermoelementschenkel am Umfang des beispielsweise rohrförmig ausgebildeten Wärmesammelteils angebracht und stehen mit ihren Innenflächen in gutem thermischem Kontakt mit der Umfangsfläche dieses Rohrteils. Die Außenflächen dieser Thermoelementschenkel stehen dabei unmittelbar mit der Atmosphäre in Verbindung. Diese am Umfang des Wärmesammeiteils angeordneten Thermoelementschenkel werden dabei entweder durch Schrauben oder dergleichen Befestigungsmittel oder gemäß einer bekannten Anordnung durch Federn gehalten, welche die Thermoelementschenkel kettenartig verbinden und in Umfangsrichtung wirken. Diese bekannten Generatoren besitzen jedoch infolge der außen unmittelbar mit der Atmosphäre in Verbindung stehenden Thermoelementschenkel einen relativ schlechten Wirkungsgrad. Auch ist ihr Aufbau relativ kompliziert und störanfällig.

Es ist zwar schon ein thermoelektrischer Generator dieser Art bekannt, bei dem zusätzlich noch ein das Wärmesammeiteil im Abstand ringförmig umgebendes Wärmeableitungsteil in Form eines zur Kühlung dienenden Rohrringes vorgesehen ist, wobei zwischen diesen beiden Teilen die Thermoelementschenkel angeordnet sind. Bei dieser bekannten Anordnung sind jedoch keine Maßnahmen getroffen, um die einzelnen Thermoelementschenkel jeweils mit dem Wärmesammeiteil bzw. dem Wärmeableitungsteil in gutem thermischem Kontakt auch während des Betriebes zu halten, und es besteht lediglich eine einfache Flächenberührung zwischen diesen einzelnen Teilen. Aus letzterem Grunde ist auch bei diesem bekannten Generator der Wirkungsgrad noch nicht im gewünschten Maße optimal.

Es ist ferner bei einfachen rohrförmigen Thermoelementen beispielsweise zum Messen von hohen Temperaturen bereits bekannt, die beiden Thermoelementschenkel durch Federkraft aneinanderzudrükken. Dabei erfolgt allerdings die Wärmeübertragung stets über diese relativ dünnen Federelemente.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen thermoelektrischen Generator zu schaffen, der einen optimalen Wirkungsgrad besitzt, im Aufbau sehr einfach und gedrungen ist und der vor allem die Verwendung von Thermoelektrischer Generator

Anmelder:

Minnesota Mining and Manufacturing Company, Saint Paul, Minn. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Puls und Dr. rer. nat. E. Frhr. v. Pechmann, Patentanwälte, München 9, Schweigerstr. 2

Als Erfinder benannt:

Robert Alphonse EIm,

William George Krasczak,

Delmar Duane Schley,

Evert Johnson Levin, Saint Paul, Minn.

(V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 22. Dezember 1959 (861328)

Thermoelementmaterialien erlaubt, die sehr spröde und zerbrechlich sind und dazu neigen, bei höheren Temperaturen zu oxydieren und zu sublimieren.

Diese Aufgabe wird bei einem thermoelektrischen Generator mit einem in der Nähe einer Wärmequelle angeordneten, auf höherer Temperatur gehaltenen Wärmesammeiteil und einem Wärmeableitungsteil sowie mit zwischen diesen Teilen angeordneten, in gutem thermischem Kontakt mit diesen Teilen stehenden Thermoelementschenkeln erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Wärmeableitungsteil mit der Anzahl der Thermoelementschenkel entsprechenden zylindrischen Bohrungen versehen ist, in die jeweils elektrisch isoliert, jedoch gut wärmeleitend zylindrische Teile mit Gleitsitz verschiebbar eingesetzt sind, welche z.B. über an den äußeren Schenkelenden angebrachte Kontaktteile od. dgl. mit den fluchtend zu diesen Bohrungen zwischen dem Wärmesammelteil und diesen Zylinderteilen angeordneten Thermoelementschenkeln zusammenwirken, und daß mittels zwischen dem Wärmeableitungsteil und diesen gleitenden Zylinderteilen wirksamer Spanneinrichtungen eine Kraft in axialer Richtung auf die

609 569/167

zylindrischen Thermoelementschenkel ausgeübt wird. Das Wärmeableitungsteil ist dabei vorzugsweise in an sich bekannter Weise ausgebildet und umgibt das Wärmeübertragungsteil konzentrisch. Zur Verbesserung der Wärmeableitung zwischen den Zylinderteilen und den Bohrungswänden und/oder den Kontaktteilen der Schenkelenden kann eine Schicht aus wärmeleitender Paste eingebracht, sein. Ein sehr einfacher und zweckmäßiger Aufbau ergibt sich, wenn in die Bohrungsenden Stellschraubennippel eingeschraubt sind und zwischen diesen Nippeln und den verschiebbaren Zylinderteilen Federn eingesetzt sind. Das Wärmesammeiteil kann ein wärmeleitendes Rohr mit einer konischen Innenbohrung umfassen, in welchem eine währmeleitende kegelstumpfförmige Kapsel eingesetzt ist, die aus einem Material mit einem höheren thermischen Ausdehnungskoeffizienten als das Rohr besteht. Um einen direkten Wärmefluß zwischen dem Wärmesammeiteil und dem Wänneableitungsteil zu unterbinden, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, zwischen diesen Teilen einen Reflektor und/oder eine entsprechende Wärmeisolierschicht vorzusehen, wobei in letzterem Fall beispielsweise die Isolierung aus Teilen zusammengesetzt ist, die jeweils die beste Wärmeisolierung in verschiedenen Temperaturbereichen besitzt, und das Material für diese Teile so gewählt ist, daß die optimale Wärmeisolierung für den Bereich des Temperaturgefälles erreicht wird, in dem das Teil angeordnet ist. Schließlich können dabei die Thermoelementschenkel in dem Isoliermaterial eingebettet sein.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Generatoranordnung besitzt den Vorteil, daß die Wärmeübertragung ausschließlich über die mit Gleitsitz in die Bohrungen eingesetzte Zylinderteile erfolgt. Damit wird ein optimaler Wirkungsgrad erzielt, wie er mit keiner der bisher bekannten Anordnungen möglich war. Durch die Zusammenschaltung eines gelenkkugelartigen Kontaktteiles am Ende der Thermoelementschenkel mit diesen axial verschiebbaren Zylinderteilen wird außerdem eine bruchsichere Verspannung der Schenkel bei gleichzeitiger Erhöhung der Wärmeübertragung ermöglicht, so daß auch sehr spröde und zerbrechliche Thermoelementschenkel verwendet werden können. Auch der Zusammenbau der erfindungsgemäßen Generatoranordnung ist dadurch wesentlich vereinfacht, und es sind keine besonderen Unterstützungsmittel für die eigentliche Wärmequelle erforderlich, da diese allein durch die Thermoelementschenkel gehalten wird. Auch hierdurch wird eine wesentliche Verbesserung des Wirkungsgrades erzielt.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert.

F i g. 1 ist eine zum Teil als Schnitt längs der Linie I-I nach F i g. 2 dargestellte Vorderansicht eines erfindungsgemäßen thermoelektrischen Generators;

F i g. 2 ist eine Draufsicht auf den in der F i g. 1 dargestellten Generator, wobei die Abdeckung und ein Teil der thermischen Isolierung sowie einige Teile weggeschnitten oder als Schnitt dargestellt sind;

Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen thermoelektrischen Generators.

Die in der F i g. 1 dargestelle Ausführungsform des Generators nach der Erfindung weist eine hermetisch abgeschlossene metallische Umhüllung 5 mit guter Wärmeleitfähigkeit auf, deren zylindrischer Mittelabschnitt 6 an den verstärkten Enden 7 und 8 mit Nuten versehen ist, in denen die allgemein halbkugelförmigen Kappen 9 und 10 durch Löten befestigt sind. In die Umhüllung 6 ist koaxial ein zylindrisches Wärmeableitungs- und Tragglied 11 mit guter thermischer Leitfähigkeit eingesetzt. Koaxial zum ringförmigen Glied 11 ist mit Abstand von diesem eine heiße Elektrode angeordnet, die aus einer Metallhülse 12 mit guter thermischer Leitfähigkeit besteht und am Umfang mehrere axial verlaufende rechteckige Nuten 13 aufweist. In der F i g. 2 sind neun solcher Nuten dargestellt. Die Hülse 12 hat ferner eine Anzahl von Kontaktelektroden oder Schuhen 14, von denen jede Elektrode in die zugehörige Nut 13 wärmeleitend genau eingepaßt ist.

Bei der in der F i g. 1 dargestellten Ausführungsform des Wandlers sind in jede Nut 13 drei Kontaktelektroden 14 eingesetzt. Um die Elektroden 14 gegen die Hülse 12 elektrisch zu isolieren, jedoch andererseits zwischen diesen Elementen eine gute thermische Verbindung herzustellen, sind die den Flächen der Nuten 13 gegenüberliegenden Flächen der Elektroden 14 mit einer dünnen Schicht aus Isoliermaterial überzogen, die beispielsweise aus einem aufgedampften Überzug aus Aluminiumoxyd bestehen kann. Andererseits kann zwischen den einander gegenüberstehenden Flächen der Elektroden 14 und der Nuten 13 eine dünne Schicht Glimmer angeordnet werden. Die Kontaktelektroden 14 werden vorzugsweise aus Eisen hergestellt, wobei an der Außenseite jeder Elektrode zwei auf Abstand stehende und axial aufeinander ausgerichtete zylindrische Ausnehmungen 15 und 16 mit flachem Boden vorgesehen sind. Die Achsen der Ausnehmungen 15 und 16 liegen in parallelen Ebenen und werden bei einer gegebenen Elektrode 14 vorzugsweise schräg zueinander und symmetrisch um eine radiale Ebene angeordnet, die längs der axialen Mittellinie der Elektrode verläuft.

Die innenliegenden Enden einer Anzahl von allgemein radial verlaufenden zylindrischen Thermoschenkeln 17 einer bestimmten Leitfähigkeit, beispielsweise der Leitfähigkeit N, sind koaxial in den betreffenden Ausnehmungen 15 der Elektroden 14 angeordnet und sind vorzugsweise von einer genau passenden Hülse 18 aus Glimmer oder aus einem anderen geeigneten Material umgeben, welche Hülse in die betreffende Ausnehmung 15 genau eingepaßt ist. In die entsprechenden Ausnehmungen 16 sind die innenliegenden Enden einer Anzahl von allgemein radial verlaufenden zylindrischen Thermoschenkeln 19 der entgegengesetzten Leitfähigkeit, beispielsweise der Leitfähigkeit P, koaxial eingesetzt und sind vorzugsweise von koaxialen Hülsen 20 aus Glimmer oder einem anderen geeigneten Material umgeben. Die Hülse ist ihrerseits in die entsprechende Ausnehmung 16 genau eingepaßt.

Die Thermoschenkel 17 und 19 können aus jedem geeigneten thermoelektrischen Material bestehen, das eine hohe thermoelektrische Leistung, einen geringen elektrischen Widerstand und eine geringe thermische Leitfähigkeit aufweist. Für diesen Zweck zu bevorzugende Materialien sind in der USA.-Patentschrift 2 811571 von Robert W. Fritts und Sebastian Karr er angeführt.

Wie aus den F i g. 1 und 2 zu ersehen ist, ist das ringförmige wärmeableitende Tragglied 11 mit einer besonderen radial verlaufenden Bohrung 21 versehen, die koaxial auf jeden Thermoschenkel 17 ausgerichtet ist, sowie mit einer besonderen radial verlaufenden

Bohrung 22, die koaxial auf jedes Thermoelement 19 ausgerichtet ist. Die Herstellung eines elektrischen Kontaktes mit den Thermoschenkeln 17 erfolgt durch Kontaktelektroden 23, die beispielsweise aus Kupfer hergestellt sind. Alle Elektroden 23 sind mit einer zylindrischen Ausnehmung 24 versehen, in der das außenliegende Ende des zugehörigen Thermoschenkels 17 beispielsweise durch Löten befestigt ist. Die Herstellung eines elektrischen Kontaktes mit den Thermoschenkeln 19 erfolgt durch Kontaktelektroden 25, die den Elektroden 23 gleichen und in der gleichen Weise an den außenliegenden Enden der Thermoschenkel 19 befestigt sind. Wie dargestellt, befinden sich die Kontaktelektroden 23 und 25 innerhalb der innenliegenden Enden der Bohrungen 21 bzw. 22.

Es sind Mittel vorgesehen, die die Thermoschenkel 17 und 19 unter Längsdruck setzen und auf diese Weise einen Druckkontakt geringen elektrischen Widerstandes mit den zugehörigen Kontaktelektroden oder Schuhen 14 herstellen und außerdem die Thermoelemente im wesentlichen stoßfest machen. Zu diesem Zweck sind die Kontaktelektroden 23 und 25 außen allgemein halbkugelförmig ausgebildet. In jeder radialen Bohrung 21 und 22 ist ein zylindrisches Druckausübungsglied 26 angeordnet, das am innenliegenden Ende eine allgemein sphärische Fläche aufweist, die sich der Außenseite der zugehörigen Kontaktelektrode 23 oder 25 anpaßt. Die druckausübenden Glieder 26 sind am außenliegenden Ende mit einer Ausnehmung 27 versehen, in der eine schraubenförmige Druckfeder angeordnet ist, die.außen an einer Einstellschraube 29 anliegt, die in das außenliegende Ende der zugehörigen Bohrung 21 oder 22 eingeschraubt ist. Die Druckfedern 28 üben über die Druckglieder 26 auf die Kontaktelektroden 23 und 25 und damit auf die Thermoschenkel 17 und 19 einen radial nach innen gerichteten Druck aus und bringen die innenliegenden Enden der Thermoelemente in einen niederohmigen elektrischen Kontakt mit den Kontaktelektroden 14 am heißen Ende der Schenkel in den Ausnehmungen 15 und 16. Dabei werden die Kontaktelektroden 14 gegen die Basis der zugehörigen Nuten 13 der Hülse 12 gedrückt, wobei eine gute thermische Verbindung zwischen der genannten Hülse und den Thermoelementen hergestellt wird,

Die Verbindung zwischen den Kontaktelektroden 23 und 25 und den zugehörigen Druckgliedem 26 wird durch ein Kugelgelenk hergestellt, das besondere Vorzüge aufweist. Mechanisch wird gesichert, daß die Ausübung des Längsdruckes auf die Thermoelemente in einer Weise erfolgt, bei der alle Biegemomente in den Thermoelementen gering gehalten werden. Ferner läßt die Kugelgelenkverbindung eine relative Bewegung der Teile während des Erwärmens und Abkühlens zu und schützt die Thermoelemente gegen eine Biegebeanspruchung, die möglicherweise erfolgen kann. Weiterhin wird durch die verhältnismäßig große Berührungsfläche zwischen den Kontaktelektroden 23 und 25 und den Druckgliedem 26 eine gute Wärmeübertragung von den Thermoelementen aus zu den Druckgliedern gesichert, während die verhältnismäßig große Berührungsfläche zwischen den Druckgliedem und dem Wärmeableitungsglied 11 eine gute Wärmeübertragung zum Glied 11 sichert, von dem aus die Wärme zu der Umhüllung 5 strömt und in die Umgebung geleitet wird. Die Schrauben 29 ermöglichen eine Einzeleinstellung der auf die Thermoelemente von den Federn 28 ausgeübten Kraft, so daß weniger genaue Toleranzen erforderlich sind, als bei Fehlen dieser Einstellmöglichkeit zwecks Erzielung der gleichen thermischen Übertragung vorgesehen werden müßten.

Jede Kontaktelektrode 14 bildet mit den zugehörigen besonderen Thermoschenkeln 17 und 19 ein Thermoelement, wobei bei der dargestellten Ausführungsform drei übereinanderliegende radiale Anordnungen von je neun Thermoelementen vorgesehen sind. Wie in der F i g. 2 dargestellt, sind die Thermoelemente jeder radialen Anordnung durch die Leiter 30 in Reihe geschaltet, die die kalte Kontaktelektrode 23 des einen Thermoelements mit der kalten Kontaktelektrode 25 eines benachbarten Thermoelements derselben Anordnung verbinden. Die Leiter 31 stellen eine Reihenverbindung zwischen den übereinanderliegenden radialen Anordnungen her und verbinden eine Kontaktelektrode 25 der einen Anordnung mit einer Kontaktelektrode 23 der darunterliegenden radialen Anordnung.

Die Ausgangsverbindungen zur Abnahme der Leistung des alle in Reihe geschalteten Thermoelemente umfassenden thermoelektrischen Generators werden von einem Leiter 32 hergestellt, der an eine kalte Kontaktelektrode 25 der untersten Anordnung, die das eine Ende der Reihenschaltung bildet, angeschlossen ist und durch eine hermetische Abdichtung 33 an der Umhüllung 5 hindurchgeführt ist. Ein weiterer Leiter 34 (F i g. 2) ist an eine das andere Ende der Reihenschaltung bildende kalte Kontaktelektrode 23 der obersten Anordnung angeschlossen und durch eine an der Umhüllung 5 vorgesehene (nicht dargestellte) Abdichtung hinausgeführt. An die Leiter 32 und 34 kann eine geeignete Last angeschlossen werden, deren elektrischer Widerstand dem des dargestellten Generators angepaßt ist.

Um einen elektrischen Kurzschluß zwischen den Thermoelementen und dem Wärmeableitungs- und Tragglied 11 zu verhindern, sind alle Flächen der Druckglieder 26 mit Ausnahme der an den Kontaktelektroden 23 oder 25 anliegenden konkaven Fläche mit einem dünnen Überzug aus Aluminiumoxyd versehen. Ein solcher Aluminiumüberzug bildet eine elektrische Isolationsschicht, die jedoch zugleich eine gute thermische Leitfähigkeit besitzt, durch die eine wirksame Wärmeübertragung zwischen den zylindrischen Außenseiten der Glieder 26 und den gegenüberstehenden Flächen der Bohrungen des Gliedes 11 ermöglicht wird. Die Wärmeübertragung von den kalten Kontaktelektroden 23 und 25 zum Glied 11 wird durch die Verwendung eines dünnen Films aus einem Hochvakuumschmiermittel mit guter thermischer Leitfähigkeit, beispielsweise auf Silikonbasis, an den einander gegenüberstehenden Flächen der Kontaktelektroden und den Druckgliedern 26 wie auch an den zylindrischen Flächen der Glieder 26 und den diese umgebenden Flächen der Bohrungen 21 und 22 gefördert.

Die Hülse 12 ist mit einer sich verengenden Bohrung 35 versehen, deren Schräge beispielsweise 4° beträgt. In die Bohrung ist eine Kapsel oder ein becherförmiges Glied 36 eingesetzt, dessen kegelstumpfförmige Außenseite sich der Bohrung genau anpaßt. Die Kapsel 36 wird vorzugsweise aus einem Metall hergestellt, das einen höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist als das Metall, aus dem die Hülse 12 hergestellt ist. Beispielsweise kann die Kapsel 36 aus austenitischem nichtrostendem Stahl

Claims (1)

1. 7 8

   und die Hülse 16 aus ferritischem nichtrostendem Der Behälter 5 braucht nicht so kräftig ausgebildet Stahl hergestellt werden. Dadurch wird gesichert, daß zu werden, daß er wesentlichen Drücken widerstehen bei steigender Erwärmung der Kapsel 36 und der kann, da er mechanisch nur dadurch beansprucht Hülse 12 der Reibkontakt zwischen den beiden Teilen wird, daß die Thermoelemente unter Längsdruck geinniger und damit der Widerstand gegen die Wärme- 5 setzt werden. Diese Beanspruchung wird von der Umübertragung an der Zwischenfläche geringer wird. hüllung 5 dadurch ferngehalten, daß ein Trag- und Vor dem Einsetzen in die Hülse 12 wird die Kapsel 36 Wärmeableitungsglied 11 vorgesehen ist, das genüvorzugsweise abgekühlt. In der Kapsel 36 ist eine gend kräftig ist, um diesen Kräften ohne Deformation Wärmequelle angeordnet, die von beliebiger Ausfüh- widerstehen zu können.

   rung sein kann. Bei der dargestellten Ausführungs- io Die F i g. 3 zeigt eine andere Ausführungsform

   form besteht die Wärmequelle aus einer Menge 37 des erfindungsgemäßen thermoelektrischen Genera-

   eines radioaktiven Isotops, die in den konzentrischen tors und gleicht in vieler Hinsicht dem in den F i g. 1

   Zylindern 38 und 39 eingeschlossen ruht; der letzt- und 2 dargestellten Generator. In der F i g. 3 sind die

   genannte Zylinder ist in eine Bohrung 40 der Kapsel Elemente, die denen in den F i g. 1 und 2 dargestell-

   36 eingesetzt. 15 ten entsprechen oder gleichen, mit den gleichen Be-

   Um das Entweichen von Wärme aus der Wärme- Zugszeichen unter Zusatz eines Häkchens versehen, quelle mit Ausnahme der Übertragung durch die Nach der F i g. 3 ist die thermische Isolation 41 und Thermoschenkel 17 und 19 gering zu halten, ist der 42 des Generators nach den F i g. 1 und 2 durch einen gesamte unausgenutzte Raum in der Umhüllung 5 mit Reflektor in Form von zwei konzentrischen Reflektoreiner thermischen Isolation ausgefüllt. Bei der in den 20 schalen 45 und 46 ersetzt, deren metallische Innen-F i g. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform des und Außenseiten hochglanzpoliert sind. Der Reflek-Wandlers nach der Erfindung wird der Wirkungsgrad tor 45 besteht aus einem röhrenförmigen zylindrischen des Generators dadurch erhöht, daß konzentrische Zwischenabschnitt 47 und den Kappen 48 und 49. Segmente 41 und 42 aus Isolierblöcken verwendet Der Abschnitt 47 ist mit Löchern für die Thermowerden, von denen jeder innerhalb eines anderen 25 schenkel 17' und 19' und den diese umgebenden Temperaturbereichs die günstigsten thermischen Iso- Glimmerhülsen versehen. Wie aus der F i g. 3 zu erlationseigenschaften aufweist. Beispielsweise kann das sehen ist, ist der Zwischenabschnitt 47 mit Abstand innere Segment oder der Mantel 41 aus kolloidaler von der Hülse 12' angeordnet. Der Reflektor 46 Kieselerde und der Außenmantel 42 aus faseriger besteht aus einem röhrenförmigen zylindrischen Kieselerde hergestellt werden. Die kolloidale Kiesel- 30 Zwischenabschnitt 50 und den einander gegenübererde isoliert thermisch am besten im höheren Tempe- stehenden Kappen 51 und 52. Der Zwischenabschnitt raturbereich an den heißen Thermokontakten, wäh- 50 ist gleichfalls mit Löchern für die Thermoschenkel rend die faserige Kieselerde thermisch am besten im 17' und 19' und den diese umgebenden Glimmer-Temperaturbereich an den kalten Thermokontakten hülsen versehen. Wie aus der F i g. 3 zu ersehen ist, isoliert. Es wird darauf hingewiesen, daß der untere 35 liegt der Reflektor 46 mit Abstand außerhalb des Teil des inneren Segments 41 am unteren Ende der Reflektors 45, während der Zwischenabstand 50 Hülse 12 anliegt, während das obere Teil am oberen zwischen dem Abschnitt 47 des Reflektors 45 und Ende der Kapsel 36 anliegt, so daß diese jederzeit in den kalten Kontaktelektroden der Thermoelemente der Bohrung 35 der Hülse 12 festgehalten wird. Die angeordnet ist.

   Wirksamkeit der thermischen Isolation 41 und 42 40 Die hochglanzpolierten Innenseiten der Reflekwird noch dadurch erhöht, daß die Luft aus der Um- toren 45 und 46 werfen die von den heißen Kontakthüllung 5 beispielsweise mittels der Stutzen 43 und 44 stellen und der Wärmequelle ausgestrahlte Wärme ausgepumpt und durch ein Gas mit größerem Mole- zurück, die die Thermoelemente zu umgehen sucht, kulargewicht, beispielsweise durch Argon, ersetzt Die hochglanzpolierten Außenseiten der Reflektoren wird, das Spuren eines reduzierenden Gases, beispiels- 45 45 und 46 verringern deren Abstrahlung,
   weise Methan, enthält, wonach die Stutzen 43 und 44 Wie aus der Fig. 3 zu ersehen ist, wird der geverschlossen werden. samte Innenaufbau mit der Wärmequelle, den heißen

   Das reduzierende Gas in der Umhüllung 5 sucht Thermokontaktmitteln unter Einschluß der Hülse 12'

   eine Oxydation der Thermoschenkel 17 und 19 be- sowie den heißen Kontaktelektroden 14' und den

   sonders an der Berührungsstelle mit den heißen Kon- 50 Reflektoren 45 und 46 von den Thermoschenkeln 17'

   taktelektröden 14 zu verhindern. An dieser Stelle und 19' getragen. Die Isolation durch die Reflektoren

   würde die Bildung von Öxydfilmen den elektrischen 45 und 46 wird noch dadurch gefördert, daß die

   Widerstand des Stromkreises erhöhen. Der genaue Umhüllung 5' vor dem Verschließen der Stutzen 43'

   Sitz derGlimmerröhrchen 18 und 20 auf den Thermo- und 44' evakuiert wird, wobei zugleich die Neigung

   schenkein 17 und 19 und in den Ausnehmungen 15 55 der Thermoschenkel, sich zu oxydieren, durch Ent-

   16 verhindert eine Sublimation des Materials der fernen von im wesentlichen des gesamten verfügbaren

   Thermoelemente am heißen Kontaktende oder Sauerstoffs aus der Umhüllung 5' vermindert wird, schränkt diese ein. Die Röhrchen 18 und 20 stützen

   weiterhin die Thermoschenkel gegen eine Deforma- Patentansprüche:

   tion bei einer Beschleunigung oder einem Stoß in der 60 1. Thermoelektrischer Generator mit einem in

   Querrichtung ab. der Nähe einer Wärmequelle angeordneten, auf

   Die Umhüllung 5 dient einerseits als hermetisch höherer Temperatur gehaltenen Wärmesammeiteil

   verschlossener Behälter für den thermoelektrischen und einem Wärmeableitungsteil sowie mit zwi-

   Generator und andererseits als wirksames, die Wärme sehen diesen Teilen angeordneten, in gutem ther-

   abstrahlendes und ableitendes Mittel. Wenn ge- 65 mischem Kontakt mit diesen Teilen stehenden

   wünscht, kann die Umhüllung 5 mit Kühlrippen oder Thermoelementschenkeln, dadurch gekenn-

   mit anderen an sich bekannten Wärmeableitungs- zeichnet, daß das Wärmeableitungsteil(11)

   mitteln versehen werden. mit der Anzahl der Thermoelementschenkel (17,

   19) entsprechenden zylindrischen Bohrungen (22) versehen ist, in die jeweils elektrisch isoliert, jedoch wärmeleitend zylindrische Teile (26) mit Gleitsitz verschiebbar eingesetzt sind, welche jeweils mit den fluchtend zu diesen Bohrungen (22) zwischen dem Wärmesammeiteil (12 bis 14,36) und diesen Zylinderteilen (26) angeordneten Thermoelementschenkeln (17,19) zusammenwirken, und daß mittels zwischen dem Wärmeableitungsteil (11) und diesen gleitenden Zylinderteilen (26) wirksamer Spanneinrichtungen (28) eine Kraft in axialer Richtung auf die zylindrischen Thermoelementschenkel (17,19) ausgeübt wird.

   2. Thermoelektrischer Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeableitungsteil (11) ringförmig ausgebildet ist und das Wärmeübertragungsteil konzentrisch umgibt.

   3. Thermoelektrischer Generator nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet daß zur Verbesserung der Wärmeleitung zwischen den Zylinderteilen (26) und den Bohrungswänden (22) und/oder den Kontaktteilen (23, 25) der Thermoelementschenkelenden eine Schicht aus wärmeleitender Paste eingebracht ist.

   4. Thermoelektrischer Generator nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die Bohrungsenden Stellschraubennippel (29) eingeschraubt sind und zwischen diesen Nippeln und den verschiebbaren Zylinderteilen (26) Federn (28) eingesetzt sind.

   5. Thermoelektrischer Generator nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmesammeiteil ein wärmeleitendes Rohr (12) mit einer konischen Innenbohrung umfaßt, in welchem eine wärmeleitende kegelstumpfförmige Kapsel (36) eingesetzt ist, die aus einem Material mit einem höheren thermischen Ausdehnungskoeffizienten als das Rohr (12) besteht.

   6. Thermoelektrischer Generator nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterbindung des direkten Wärmeflusses zwischen Wärmesammeiteil (12) und dem Wärmeableitungsteil (11) ein Reflektor (45,46) und/oder eine entsprechende Wärmeisolierschicht (41, 42) vorgesehen ist.

   7. Thermoelektrischer Generator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierung aus Teilen zusammengesetzt ist, die jeweils die beste Wärmeisolierung in verschiedenen Temperaturbereichen besitzen, und das Material für diese Teile so gewählt ist, daß die optimale Wärmeisolierung für den Bereich des Temperaturgefälles erreicht wird, in dem das Teil angeordnet ist.

   8. Thermoelektrischer Generator nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Thermoelementschenkel (17,19) in dem Isoliermaterial eingebettet sind.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschriften Nr. 99 149, 264 667,
   967, 283 451, 422407, 542430, 633 828;

   deutsche Auslegeschrift G 15839 Ia/17a (bekanntgemacht am 9. 8.1956);

   britische Patentschrift Nr. 154 454.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   609 569/167 5.66 ® Bundesdruckerei Berlin