DE1229266B

DE1229266B - Air heater for room heating with a thermoelectrically driven electric motor for the hot air fan

Info

Publication number: DE1229266B
Application number: DEH41558A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Ludwig Huber
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1961-01-27
Filing date: 1961-01-27
Publication date: 1966-11-24

Description

Lufterhitzer für Raumbeheizung mit thermoelektrisch angetriebenem Elektromotor für das Heizluftfördergebläse Die Erfindung befaßt sich mit einem Lufterhitzer für Raumbeheizung, bei dem in bekannter Weise ein Brenner als Wärmequelle dient und die Heizluft mittels eines elektromotorisch angetriebenen Gebläses gefördert wird, dessen Elektromotor mit einem Strom gespeist wird, der mit Hilfe von Thermoelementen erzeugt wird, deren heiße Verbindungsstellen mit dem Mantel des Verbrennungsraumes des Heizgerätes in Wärmeaustausch stehexi, aber elektrisch von ihm und voneinander isoliert sind, wogegen deren kalte Verbindungsstellen durch einen Kühlluftstroni gekühlt -sind, der auch die Leiterstücke zwischen den Verbindungsstellen teilweise bestreicht. Hierbei sind die kalten Verbindungsstellen mit einem über sie hinausragenden, im Kühlluftstrom liegenden, nach Art einer Fahne- ausgestalteten Leiterstück wärme-und elektrischleitend verbunden.Air heater for space heating with thermoelectrically driven Electric motor for the hot air delivery fan The invention relates to an air heater for space heating, in which a burner is used as a heat source in a known manner and the heating air is conveyed by means of an electric motor-driven fan whose electric motor is fed with a current generated with the help of thermocouples is generated whose hot junctions with the jacket of the combustion chamber of the heater in heat exchange stehexi, but electrically from him and from each other are insulated, whereas their cold joints are insulated by a cooling air stream are cooled, which is also partially the conductor pieces between the connection points coated. Here, the cold connection points are provided with a protruding, in the cooling air flow, designed in the manner of a flag-shaped conductor piece heat and electrically connected.

Bei Anordnungen dieser Art ist es üblich, denjenigen Leiter, welcher den höheren spezifischen elektrischen Widerstand hat, möglichst kurz zu machen. Damit rückt aber die kalte Verbindungsstelle in die Nähe der Wärmequelle. Es besteht also die Gefahr, daß der kalten Verbindungsstelle über den Leiter mit dem niedrigeren spezifischen elektrischen Widerstand zuviel Wärme zugeführt wird, daß also die Temperaturdifferenz zu klein wird. Durch die an der kalten Verbindungsstelle angebrachten Kühlfahnen kann man diesen Fehler nicht ohne weiteres beseitigen, da auch in diesem Fall die gesamte Wärrnemenge über die kalte Lötstelle fließen muß.In arrangements of this type, it is customary to use the conductor which has the higher specific electrical resistance, to make it as short as possible. However, this moves the cold connection point closer to the heat source. It exists so the risk of the cold junction over the conductor with the lower specific electrical resistance too much heat is supplied, so that the temperature difference becomes too small. Through the cooling tabs attached to the cold connection point you cannot eliminate this error without further ado, because in this case too the entire amount of heat must flow over the cold solder joint.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Mangel zu verringern und demgemäß die durch den Leiter mit dem spezifisch geringeren Widerstand zuströmende Wärme vor Erreichen der kalten Verbindungsstelle abzuführen.The invention is based on the object of reducing this deficiency and accordingly the one flowing through the conductor with the specifically lower resistance Dissipate heat before reaching the cold junction.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erzielt, daß die Kühlfahne mit dem Leiter mit dem spezifisch geringeren Widerstand elektrisch derart in Reihe geschaltet ist, daß das eine Ende der Kühlfahne unmittelbar an das Ende des genannten Leiters und das andere Ende der Kühlfahne an die kalte Verbindungsstelle angeschlossen ist, wobei Leiter und Kühlfahne derart aufeinander abgestimmt sind, daß sie beide zusammen etwa den für einen Leiter mit dem geringeren spezifischen Widerstand üblichen Gesamtwiderstand aufweisen.This is achieved according to the invention in that the cooling vane with electrically connected in series with the conductor with the specifically lower resistance is that one end of the cooling vane is directly attached to the end of said conductor and the other end of the cooling vane is connected to the cold junction, wherein the conductor and cooling vane are matched to one another in such a way that they are both together for example the total resistance usual for a conductor with the lower specific resistance exhibit.

Der die Kühlfahne umströmende Luftstrom hindert somit die Wärme daran, auf dem Wege über den Leiter mit dem spezifisch geringeren Widerstand zur kalten Verbindungsstelle zu fließen. Die kalte Verbindungsstelle wird also von dieser Seite aus nicht aufgeheizt. Darüber hinaus dient sogar die Kühlfahne, welche elektrisch einen Teil des Leiters mit dem geringeren elektrischen Widerstand bildet, nunmehr dazu, einen Teil der Wärme an die Umgebung abzugeben, welche der kalten Verbindungsstelle auf dem Wege über den Leiter mit dem größeren spezifischen Widerstand zugeführt wird.The air flow around the cooling vane prevents the heat from on the way over the conductor with the specifically lower resistance to the cold Junction to flow. So the cold junction is from this side off not heated up. In addition, even the cooling vane, which is electrical forms part of the conductor with the lower electrical resistance, now to give off some of the heat to the environment, which is the cold junction supplied on the way via the conductor with the greater specific resistance will.

Nach einer Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung ist vorgesehen, den Leiter mit dem geringeren spezifischen Widerstand, im Vergleich zum Leiter mit dem höheren spezifischen Widerstand in üblicher Weise länger und/oder mit geringerem Querschnitt auszubilden.According to one embodiment of the subject matter of the invention it is provided the conductor with the lower specific resistance compared to the conductor with the higher specific resistance is usually longer and / or less Train cross-section.

Nach einer anderen Ausführungsform sind die Kühlfahne und der Leiter mit dem spezifisch geringeren Widerstand aus dem gleichen Material hergestellt. Bei einer solchen Ausbildung wird der Leiter mit dem spezifisch geringeren Widerstand einfach zu einer über die Anordnung hinausstehenden Kühlfahne verlängert.According to another embodiment, the cooling vane and the conductor are made of the same material with the specific lower resistance. With such a design, the conductor with the specifically lower resistance becomes simply extended to a cooling vane that protrudes beyond the arrangement.

Ferner ist vorgesehen, daß der Brenner von einem Rohr oder einem ähnlichen geschlossenen Körper umschlossen ist und die Thermoelemente als Thermokette aneinandergeschlossen sind, wobei sie eine ein-oder mehrgängige Wendel bilden. Auf diese Weise ist es möglich, die gewünschte Spannung und die gewünschte Stromstärke zu erhalten.It is also provided that the burner of a pipe or the like closed body is enclosed and the thermocouples connected as a thermal chain are, whereby they form a single or multi-turn helix. That way it is possible to get the desired voltage and amperage.

Nach einer weiteren Ausführungsform wird der vom Gebläse erzeugte Kühlluftstrom durch einen Mantel zusammengehalten, der die ganze Anordnung umgibt. Hierbei wird zusätzlich der Kühlluftstrom durch eine Trennwand in einen bevorzugt die heißen Verbindungsstellen und die benachbarten Leiterteile sowie in einen bevorzugt die kalten Verbindungsstellen und die Kühlfahnen kühlenden Teilstrom unterteilt. Man sichert auf diese Weise eine hohe Temperaturdifferenz der Verbindungsstellen und damit eine große Spannungsdifferenz. Im Rahmen einer solchen Ausführung ist vorgesehen, die beiden Teilströme derart in Reihe zu sdhalten, daß die Luft zunächst die kalten Verbindungsstellen und erst anschließend die warmen Verbindungsstellen bestreicht. Auf diese Weise erhält man an den kalten Verbindungsstellen eine besonders intensive Kühlung, wogegen an den warmen Verbindungsstellen eine besonders intensive Aufheizung der Luft erfolgt, was für einen Lufterhitzer wesentlich ist. Das Gebläse wird hierbei zusätzlich zur Zuführung der 'Verbrennungsluft des Brenners verwendet.According to a further embodiment, the generated by the fan Cooling air flow held together by a jacket that surrounds the entire assembly. In this case, the cooling air flow through a partition wall into one is also preferred the hot connection points and the adjacent conductor parts as well as in one preferred the cold connection points and the cooling fins cooling partial flow divided. This ensures a high temperature difference between the joints and thus a large voltage difference. As part of such execution it is provided that the two partial flows are to be kept in series in such a way that the air first the cold joints and only then the warm joints coated. This way you get a special one at the cold joints intensive cooling, whereas particularly intensive cooling at the warm joints The air is heated, which is essential for an air heater. The blower is also used to supply the combustion air from the burner.

Wird der erfindungsgemäße Lufterhitzer bei fahrbaren Heizgeräten benutzt und der elektrische Stromkreis an das Stromnetz des Fahrzeuges angeschlossen, so trägt gemäß einer weiteren Ausführungsform der Verbrennungsraum und/oder die Abgasleitung die in Reihe geschalteten Thermoelemente, wobei dann die Thermoelemente nach Möglichkeit eine Spannung erzeugen, die im Arbeitsbereich der Netzspannung liegt. Da der Gebläsemotor erst dann -richtig arbeitet, wenn die Thermoelemente angeheizt sind, ist vorgesehen, bei kaltem Lufterhitzer das Gebläse durch Fremdstrom aus dem Fahrzeugnetz zu betreiben und es anschließend thermostatisch oder elektromagnetisch um uschalten, sobald der Heizmantel ausreichend aufgeheizt ist. Hierfür ist nach einer besonderen Ausführungsform ein Schaltrelais vorgesehen, an das sowohl die Fremdstromzuführung als auch die Stromzuführung von der Thermokette angeschlossen ist. Das Relais wird so eingestellt, daß nach dem Erreichen der gewünschten Temperatur oder Thermospannung die Stromzuführung von außen unterbrochen und die Stromzuführung von der Thermokette angeschlossen wird. Damit wird erreicht, daß nur beim Anlaufen des Lufterhitzers Fremdstrom verbraucht wird. Später arbeitet die Heizanlage selbständig.If the air heater according to the invention is used in mobile heaters and the electrical circuit is connected to the power supply of the vehicle, according to a further embodiment, the combustion chamber and / or the exhaust pipe carries the thermocouples connected in series, with the thermocouples then generating a voltage if possible, which in the Working range of the mains voltage. Since the blower motor only operates -Right when the thermocouples are fueled, is provided to operate the blower through the external power from the vehicle power in cold air heater and then heat or electromagnetically to uschalten as soon as the heating jacket is heated sufficiently. For this purpose, according to a special embodiment, a switching relay is provided to which both the external power supply and the power supply from the thermal chain are connected. The relay is set so that after reaching the desired temperature or thermal voltage, the power supply is interrupted from the outside and the power supply is connected from the thermal chain. This ensures that external electricity is only consumed when the air heater is started up. Later the heating system works independently.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel für den Gegenstand der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt Fig. 1 einen axialen Schnitt durch eine Anordnung von Thermoelementen gemäß der Linie 14 der Fig. 2 und F i g. 2 einen an sich radialen Schnitt gemäß der Linie II-II der F i g. 2, wobei jedoch aus Gründen der einfacheren Darstellung der Krümmungsradius des Brennermantels mit oo angenommen wurde.In the drawing, an embodiment for the subject matter of the invention is shown schematically. 1 shows an axial section through an arrangement of thermocouples according to the line 14 of FIGS. 2 and F i g. FIG. 2 shows a section which is radial in itself along the line II-II in FIG. 2, although the radius of curvature of the burner jacket was assumed to be oo for the sake of simplicity.

Auf dem zylindrischen Heizmantel 30 befindet sich eine Isolierschicht 31 aus Glimmer od. dgl. Auf diese Isolierschicht 31 sind gut wärmeleitende Leisten 32 aufgesetzt, die z. B. aus Kupfer bestehen. Diese Leisten sind die »heißen« Verbindungsstellen der Thermoelemente, die in üblicher Weise aus einem Leiter 34 mit niedrigerem spezifischem elektrischem Widerstand und einem Leiter 35 mit höherem spezifischem elektrischem Widerstand gebildet sind und die im vorliegenden Fall aus Eisen und Konstantan bestehen. Die Querschnitte der Leiter sind derart der elektrischen Leitfähigkeit angepaßt, daß die Widerstände der Leiter etwa gleich sind, d. h., daß die Eisenleiter wesentlich dünner als die Konstante anleiter ausgebildet sind. Die Leiter sind in dargestellter Weise an ihren Enden mittels einer hin-und hergeführten Kühlfahne 37 zwischen den Punkten 36 und 38 verbunden. Sowohl die Leiter als auch die Kühlfahnen sind beidseitig von dem zu beheizenden Medium, im vorliegenden Fall Luft, umströmt. Die Kühlfahne 37 kann aus Kupfer bestehen und ist dann bei 38 mif dem Leiter 34 mit dem niedrigeren spezifischen Widerstand verbunden. Wie durch die Art der Schraffierung aber angedeutet ist, können Kühlfahne und der Leiter mit dem geringeren spezifischen Widerstand auch aus einem Stück bestehen; diese Ausführungsform wird bevorzugt.On the cylindrical mantle 30 is like. In this insulating layer 31 is an insulating layer 31 od of mica. Good heat conducting strips 32 are placed, the z. B. made of copper. These bars are the "hot" connection points of the thermocouples, which are usually formed from a conductor 34 with a lower specific electrical resistance and a conductor 35 with a higher specific electrical resistance and which in the present case consist of iron and constantan. The cross-sections of the conductors are adapted to the electrical conductivity in such a way that the resistances of the conductors are approximately equal, i. This means that the iron conductors are made much thinner than the constant conductor. In the manner shown, the ends of the conductors are connected by means of a cooling lug 37 guided to and fro between points 36 and 38 . The medium to be heated, in the present case air, flows around both the conductors and the cooling lugs. The cooling tab 37 can consist of copper and is then connected at 38 to the conductor 34 with the lower specific resistance. As indicated by the type of hatching, the cooling tab and the conductor with the lower specific resistance can also consist of one piece; this embodiment is preferred.

Außen ist der Strömungsbereich des aufzuheizenden Mediums durch einen nicht dargestellten Mantel begrenzt. Wird eine starke Erwärmung des Mediums gewünscht, so sind die Bereiche in der Nähe des Außenmantels störend, weil hier nur wenig Wärme abgeführt wird. Zur Beseitigung dieser Schwierigkeit ist daher etwa im Bereich der kalten Lötstelle 36 ein ebenfalls nicht dargestelltes zylindrisches Luftführungsblech angeordnet, das den äußeren Bereich abtrennt. Das zu erwärmende Medium umströmt dann nur die heiße Verbindungsstelle 32 sowie die Leiter 34 und 35, während die äußere Kühlfahne 37 durch ein besonderes Kühlmedium gekühlt wird. Es ist aber auch möglich, dieses besondere Kühlmedium, das bereits im Bereich der Kühlfahne 37 eine gewisse Erwärmung erfahren hat, bei einem zweiten Durchgang durch den Bereich zwischen 36, 38 einerseits und 31 andererseits hindurchzuführen, so daß die von den Kühlfahnen abgegebene Wärmemenge nicht verlorengeht, sondern sich der von den übrigen Teilen abgegebenen Wärmemenge addiert.On the outside, the flow area of the medium to be heated is limited by a jacket (not shown). If strong heating of the medium is desired, the areas in the vicinity of the outer jacket are disruptive because only little heat is dissipated here. To eliminate this difficulty, a cylindrical air guide plate (also not shown) is therefore arranged approximately in the area of the cold solder joint 36, which separates the outer area. The medium to be heated then only flows around the hot connection point 32 and the conductors 34 and 35, while the outer cooling lug 37 is cooled by a special cooling medium. However, it is also possible to pass this special cooling medium, which has already experienced a certain warming in the area of the cooling lug 37 , during a second passage through the area between 36, 38 on the one hand and 31 on the other hand, so that the amount of heat given off by the cooling lugs is not lost , but is added to the amount of heat given off by the other parts.

Die als heiße- Verbindungsstellen dienenden Leisten 32 stehen, wie F i g. 1 erkennen läßt, in axialer Richtung etwas über die Leiter 35 über. Diese überstehenden Teile tragen isolierende Streifen 40, welche den 'gegenseitigen Abstand der Thermoelementenringe sind so bzw. bemessen, Thermoelementenwendeln daß sich die Leisten 32, festlegen. die auf der Sie Isolierschicht 31 aufliegen, nicht berühren können. Da außerdem zwischen den Leisten Luftspalte be# lassen sind, sind die Leisten vollständig voneinander isoliert. Durch ein Spannband 41, das über die Isolierringe 40 gelegt ist, werden die Leisten 32 gegen die Isolierschicht 31 und damit gegen den Heizmantel 30 gedrückt, welcher den Verbrennungsraum abgrenzt. Auf diese Weise werden mehrere um den Heizmantel gelegte Ringe von Thermoketten erhalten, die an ihren Enden stromführend verbunden sind. The strips 32 serving as hot connection points are, as shown in FIG. 1 can be seen in the axial direction something about the conductor 35 over. These protruding parts carry insulating strips 40, which the 'mutual spacing of the thermocouple rings are or dimensioned, thermocouple coils that the strips 32 fix. which you cannot touch the insulating layer 31 on. Since air gaps are also left between the strips, the strips are completely isolated from one another. The strips 32 are pressed against the insulating layer 31 and thus against the heating jacket 30 , which delimits the combustion chamber, by means of a tensioning band 41, which is placed over the insulating rings 40. In this way, several rings of thermal chains are obtained which are placed around the heating jacket and are connected in a current-carrying manner at their ends.

Die Kühlfahnen 37 können statt aus Blech auch aus Draht hergestellt sein. Zusätzlich kann man an der kalten Verbindungsstelle 36 den Leitungsquerschnitt verstärken, wie dies bei 39 angedeutet ist.The cooling tabs 37 can also be made of wire instead of sheet metal. In addition, the line cross-section can be reinforced at the cold junction 36 , as indicated at 39 .

Claims

Claims: 1. Air heater for space heating with a burner as a heat source and conveyance of the heating air by an electric motor driven fan, in which the current required to drive the electric motor is generated with the help of thermocouples, the hot connection points of which with the jacket of the combustion chamber of the heater in heat exchange stand, but are electrically insulated from it and from each other, and the cold connection points are cooled by a flow of cooling air, which also partially sweeps the conductor pieces between the connection points, the cold connection points being shaped like a flag with a protruding over them in the cooling air flow heat conductor piece and are electrically conductively connected, d a d u rch in that the cooling lug (37) connected to the conductor (34) with the lower resistivity electrically connected in series (38), such that one end of the cooling vane ( 37) un is connected indirectly to the end of the said conductor (34) and the other end of the cooling lug (37) to the cold junction (36) , the conductor (34) and cooling lug (37) being matched to one another in such a way that they both together approximately the have the usual total resistance for a conductor with the lower specific resistance.

2. Luftterbitzer according to claim 1, characterized in that the conductor (34) with the lower specific resistance is formed longer and / or with a smaller cross section than the conductor (35) with the higher specific resistance. 3. Air heater according to claim 1 or 2, characterized in that the cooling lug (37) and the conductor (34) with the specific lower resistance consist of the same material. 4. Air heater according to claim 1 or one of the following, characterized in that the Therino chain formed from the thermocouples is a single or multiple helix. 5. Air heater according to claim 1 or one of the following, characterized in that the cooling air flow through a partition in a preferably the hot connection points (32) and the adjacent conductor parts (34, 35) and in a preferably the cold connection points. (36) and the cooling vanes (37) cooling partial flow is divided. 6. An air heater according to claim 5, characterized in that the two partial air flows are connected in series, the cold connecting points (36) first lying over-n air flow. 7. Air heater according to claim 1 or one of the following, characterized in that the fan is also connected to the supply of combustion air. 8. Air heater according to claim 1 or one of the following, wherein the electrical circuit has a connection to the power supply of a vehicle to be heated, characterized in that the combustion chamber and / or the exhaust pipe carries the series-connected thermocouples which generate a voltage that is in the working range of the voltage of the network mentioned, and that a changeover switch is provided which switches the fan from mains operation to thermocouple operation. 9. Air heater according spoke 8, characterized in that the changeover switch is automatically controlled electromagnetically or thermally. Documents considered: German Patent No. 1023 548; USA. Patent Nos. 2,269,337, 2,390,578, 2,501,627th