DE1275552B

DE1275552B - Thermoelektrisches Kaskaden-Kuehlsystem

Info

Publication number: DE1275552B
Application number: DEB72636A
Authority: DE
Inventors: Allen D Reich
Original assignee: Borg Warner Corp
Current assignee: Borg Warner Corp
Priority date: 1962-07-12
Filing date: 1963-07-11
Publication date: 1968-08-22
Also published as: DE1539276A1; US3125860A; SE306947B; GB1046427A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES ΑΊΑ PATENTAMT Int. α.:

F25b

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche Kl.: 17 a-20

Nummer: 1275 552

Aktenzeichen: P 12 75 552.1-13 (B 72636)

Anmeldetag: 11. Juli 1963

Auslegetag: 22. August 1968

Die Erfindung betrifft ein thermoelektrisches Kaskaden-Kühlsystem mit mehreren thermisch hintereinandergeschalteten Stufen, von denen jede aus einer Anzahl von elektrisch in Reihe geschalteten Thermoelementen besteht und mit Ausnahme der mit einer Stromquelle verbundenen wärmsten Stufe elektrisch an kalte Verbindungsstellen der jeweils benachbarten wärmeren Stufe angeschlossen ist.

Ein derartiges Kaskadensystem hat den Vorteil, daß besondere Zuleitungen zu den kälteren Stufen nicht, erforderlich sind, so daß die in diesen Zuleitungen zwangläufig auftretenden Verluste durch Wärmezufluß vermieden werden, überdies zeichnen sich thermoelektrische Kaskaden-Kühlsysteme durch einen höheren Wirkungsgrad aus. Wie schon 1911 von Altenkirch nachgewiesen wurde (E. A11 e nkirch, Physikalische Zeitschrift, 12, 920 [1911]), kann der Wirkungsgrad eines thermoelektrischen Kühlers durch Anwendung des Kaskadenprinzips verbessert werden; dieser Autor und spätere Forscher haben Formeln für den Wirkungsgrad von Kaskaden mit unendlich vielen Stufen abgeleitet. Um bei einer Kaskade mit unendlich vielen Stufen einen maximalen Wirkungsgrad zu erhalten, müssen die Stufen-Eingangsleitungen optimiert werden, und da man die Werte dafür aus der Theorie für Einzelstufen genau kennt, läßt sich die Optimierung für den Fall unendlich vieler Stufen vollständig durchführen. Bei endlicher Stufenzahl müssen jedoch auch noch die Temperaturen der Stufen optimiert werden, um einen maximalen Wirkungsgrad der Kaskade zu erhalten. Es ist schon vorgeschlagen worden, als Optimierungsvorschrift für die Temperaturen der einzelnen Stufen die Beziehung AT_a = const, zu verwenden, wobei ΔΤ_α die an irgendeiner Stufe herrschende Temperaturdifferenz ist (A. F. Ioffe, »Semi-Conductor Thermoelements and Thermoelectric Cooling«, Infosearch Ltd., London, England, 1957). Als gegenüber dieser Vorschrift verbesserte Optimierungsvorschrift wurde schon die Beziehung -=-£■ = const, verwendet,

wobei T_ca die Temperatur der kalten Verbindungsstelle der α-ten Stufe ist (E. S. R i 11 η e r, J. Appl. Phys., 30, 5 [1959]).

Die Optimierung von thermoelektrischen Kaskaden ist besonders dann bedeutsam, wenn verhältnismäßig große Gesamttemperaturdifferenzen erzeugt werden sollen; dabei ist der Wirkungsgrad von vornherein sehr klein, und die erreichbare Temperaturdifferenz hängt stark von der richtigen Auslegung der Kaskade ab.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, ein Thermoelektrisches Kaskaden-Kühlsystem

Anmelder:

Borg-Warner Corporation, Chicago, JH.

(V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. H. Negendank, Patentanwalt,
2000 Hamburg 36, Neuer Wall 41

Als Erfinder benannt:

Allen D. Reich, Des Piaines, JH. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 12. Juli 1962 (209 328)

thermoelektrisches Kaskaden-Kühlsystem der eingangs angegebenen Art so zu dimensionieren, daß sich gegenüber den bekannten Optimierungsvorschriften eine Erhöhung des Wirkungsgrades ergibt. Nach der Erfindung wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß in jeder Stufe das Verhältnis Länge zu Querschnitt der außerhalb der Anschlußpunkte für die benachbarte kältere Stufe liegenden äußeren Thermoelementschenkel sich zum Verhältnis Länge zu Querschnitt der innerhalb der Anschlußpunkte liegenden Schenkel im wesentlichen so verhält, daß die Spannungen an allen Schenkel der Stufe gleich sind und daß als Optimierungsvorschrift

die Gleichung -ψ$- = const, erfüllt ist, wobei AT„

lca

die Temperaturdifferenz der α-ten Stufe, T_ca die Temperatur der kalten Verbindungsstellen der α-ten Stufe und α die vom warmen Ende der Kaskade aus gezählte Nummer der Stufe bedeutet.

Es hat sich gezeigt, daß erfindungsgemäß ausgelegte thermoelektrische Kaskaden-Kühlsysteme besonders bei großen Gesamttemperaturdifferenzen und niedrigen Stufenzahlen eine deutliche Verbesserung des Wirkungsgrades im Vergleich zu Systemen zeigen, die nach früheren Vorschriften dimensioniert sind. Zum Beispiel betrug bei einem vierstufigen System die bei erfindungsgemäßer Dimensionierung erzielte Verbesserung des Wirkungsgrades gegenüber einem im übrigen gleichartigen System, das nach der

Vorschrift 4=-*- = const, dimensioniert war, nur

'ca

wenige Prozent im Fall einer Gesamttemperatur-

W9 Ϊ97/70

differenz von 100° K, jedoch etwa 30% bei einer Gesamttemperaturdifferenz von 150° K. Selbst bei einem fünfstufigen System beträgt die Verbesserung gegenüber einer Kaskade, die nach der Vorschrift

- = const, dimensioniert ist, noch etwa 15

wenn die Gesamttemperaturdifferenz 15O⁰K beträgt. Natürlich ist bei diesen großen Temperaturdifferenzen der Wirkungsgrad an sich sehr klein und liegt beispielsweise unter 0,5% bei ΔΤ= 100°K und unter 0,02% bei ΔΤ = 150°K. Mit größer werdender Stufenzahl nähert sich das Verhalten einer Kaskade dem theoretisch durchsichtigen Grenzfall einer unendlichen Stufenzahl, und die durch verschiedene Optimierungsvorschriften hervorgerufenen Unterschiede des Wirkungsgrades werden entsprechend kleinen Es ist jedoch in vielen Anwendungsfällen wichtig, mit einer möglichst kleinen Stufenzahl auszukommen, beispielsweise aus Kosten- und Platzgründen. Die Erfindung führt also gerade in den technisch interessanten Fällen, wo große Temperaturdifferenzen mit geringen Stufenzahlen erzeugt werden sollen, zu einem entscheidenden Fortschritt.

Bei der erfindungsgemäßen Kaskade werden nach Festlegung der durch die Optimierungsvorschrift gegebenen Temperaturverteilung in der gewählten Stufenzahl die noch freien Parameter so bestimmt, daß die Stufenströme und die Pumpleistungsverhältnisse benachbarter Stufen auf maximale Temperaturdifferenz optimiert werden. Dies kann in drei Schritten erfolgen:

1. Die Anzahl der Thermoelemente, die mit Elementen einer benachbarten Stufe in Reihe geschaltet sind, wird so gewählt, daß sich die optimale Schenkelspannung ergibt.

2. Die Querschnittsfläche der Elemente wird so gewählt, daß diese Spannungen sich in Gegenwart des zusätzlichen Stromflusses zu den anschließenden kälteren Stufen ergeben.

3. Die gesamte Querschnittsfläche der Elemente wird so gewählt, daß die Stufe die gewünschte Wärmepumpleistung aufweist.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben, die in den Zeichnungen dargestellt sind.

Fig. 1 erläutert schematisch ein erfindungsgemäßes Kaskaden-Kühlsystem;

Fig. 2 zeigt das elektrische Schaltbild der Kaskade nach Fig. 1, wobei die Thermoelemente als Widerstände dargestellt sind;

Fig. 3 zeigt in einer der Fig. 2 entsprechenden Darstellung eine andere Ausführungsform;

Fig. 4 ist eine Seitenansicht einer den Fig. 1 und 2 entsprechenden Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kaskade;

F i g. 5 ist ein Schnitt nach der Linie 5-5 der Fig. 4;

Fig. 6 ist ein Schnitt nach der Linie 6-6 der Fig. 4;

"* F i g. 7 ist ein Schnitt nach der Linie 7-7 der F i g. 4, und

F i g. 8 ist ein Schnitt nach der Linie 8-8 der F i g. 4.

Das in F i g. 1 erläuterte thermoelektrische Kaskaden-Kühlsystem umfaßt drei Stufen A, B und C. Stufe A ist die kälteste, Stufe B die Zwischenstufe und Stufe C die wärmste Stufe.

Die Stufe A enthält ein Thermoelement mit den Schenkeln 11 und 12. Die oberen Enden der Schenkel 11 und 12 sind durch einen elektrischen Leiter 13, der aus Kupfer bestehen kann, überbrückt.

Die Stufe B enthält zwei Thermoelemente mit den Schenkeln 14, 15, 16 und 17. Die oberen Enden der Schenkel 14 und 15 sind durch einen Leiter 18 und die oberen Enden der Schenkel 16 und 17 durch einen Leiter 19 überbrückt.

Die Stufe C enthält drei Thermoelemente mit den Schenkeln 20, 21, 22, 23, 24 und 25. Die oberen Enden der Schenkel 21 und 22 sind durch einen Leiter 26, die der Schenkel 23 und 24 durch einen Leiter 27 und die der Schenkel 20 und 25 durch einen Leiter 28 überbrückt. Das untere Ende des Schenkels 20 ist mit einem Leiter 29 und das untere Ende des . Schenkels 21 mit einem Leiter 30 verbunden. Die Leiter 29 und 30 sind elektrisch mit den Anschlüssen einer Gleichstromquelle 31 verbunden. Die unteren Enden der Schenkel 22 und 23 sind durch einen Leiter 32 und die unteren Enden der Schenkel 24 und 25 durch einen Leiter 33 überbrückt. Die Leiter 29, 30, 32 und 33 sind auf einer wärmeleitenden, aber elektrisch isolierenden Grundplatte 34 angeordnet.

In F i g. 2 sind die Thermoelemente bzw. Elementschenkel als elektrische Widerstände dargestellt. Die Elemente sind, wie man sieht, in Reihenparallelschaltung an eine Gleichstromquelle 31 angeschlossen. F i g. 3 zeigt ein Schema des elektrischen Leitungsnetzes einer thermoelektrischen Kaskade aus vier Stufen, die mit A', B', C und D' bezeichnet sind. Stufe Ä enthält die Schenkel 111 und 112, Stufe B' enthält die Schenkel 113 bis 118, Stufe C enthält die Schenkel 119 bis 126, und Stufe D' enthält die Schenkel 127 bis 136. Die Anordnung nach F i g. 3 macht deutlich, daß die Erfindung auch bei Kaskaden anwendbar ist, bei denen die kälteren Stufen jeweils nur mit ihren Enden an kalte Verbindungsstellen der benachbarten wärmeren Stufen angeschlossen sind.

Die nachstehend beschriebene Arbeitsweise ist auf beide Ausführungsformen anwendbar, wird jedoch hauptsächlich in Verbindung mit Fig. 3 erklärt. Die erste und wichtigste Bestimmungsgröße für die Auslegung der Stufenzahl, Pumpleistungen und Schenkelspannungen auf maximale Temperaturdifferenz wird erhalten, indem man die Gleichung für das kalte Ende des Gesamtsystems in Ausdrucken der Stufenströme und der Pumpleistungsverhältnisse benachbarter Stufen aufstellt. Daraus lassen sich der optimale Strom, die optimalen Pumpleistungsverhältnisse und die optimale Stufenzahl so bestimmen, daß die Temperaturdifferenz für ein gegebenes Verhältnis von Eingangs- und Ausgangsleistung maximal wird. Aus der thermischen Belastung des Systems können dann die Pumpleistungen bestimmt werden, und aus den Gleichungen für die einzelnen Stufen können deren Temperaturdifferenzen und Schenkelspannungen errechnet werden.

Zur Erzielung eines möglichst hohen Wirkungsgrades soll erfindungsgemäß in allen Stufen das Verhältnis der Temperaturdifferenz J T zum Quadrat der Temperatur T der kalten Verbindungsstelle gleich groß sein:

ΔΤ

= const.

(D

Dies führt zu einer optimalen Temperaturverteilung für das System, wie sie mit guter Näherung durch die Gleichung

7' __
ca —

1 +

AT_t-a

N-T

(Π)

gegeben ist, wobei T_h und T_e die Temperaturen des heißen (h) bzw. des kalten (c) Endes des Gesamtsystems, T_ca die Temperatur der kalten Verbindungsstellen der α-ten Stufe, JV die Gesamtzahl der Stufen, α die laufende Nummer der Stufe und Δ T_x die gesamte Temperaturdifferenz des Systems bedeuten (A T, = T_h — T_c). Je größer die Stufenzahl JV ist, um so besser ist der Wirkungsgrad. JV wird nachträglich so gewählt, daß ein günstiger Kompromiß zwischen dem Gesamtwirkungsgrad und den Abmessungen und Herstellungskosten erzielt wird. Bei einmal gewähltem JV lassen sich aus Gleichung (II) die Temperaturdifferenzen der einzelnen Stufen bestimmen. In gleicher Weise werden durch die Anwendung der Gleichungen für die einzelnen Stufen die Pumpleistungen und Schenkelspannungen für die einzelnen Stufen bestimmt.

Die für die Erzielung der gewünschten Kühlleistung bei dem angestrebten optimalen Wirkungsgrad erforderlichen optimalen Stufenpumpleistungen, Temperaturdifferenzen und Schenkelspannungen werden durch die Anzahl der Elemente sowie deren wirksame Schenkelquerschnitte bestimmt. Diese Größen werden so gewählt, daß sich die geforderten Spannungen und Pumpleistungen ergeben, während gleichzeitig der Betriebsstrom für die benachbarten kälteren Stufen abgegeben wird.

Um diese allgemeinen Überlegungen zu veranschaulichen, sei insbesondere auf die Stufe C" der Fi g. 3 verwiesen. Die Schenkel 119 und 126 bilden ein äußeres Element, und die Schenkel 120 bis 125 bilden innere Elemente. Damit den elektrischen Erfordernissen Rechnung getragen wird, sind im Vergleich zu den inneren Schenkeln die Querschnittsflächen der äußeren Schenkel größer, und zwar um so viel, daß beim Durchtritt des Betriebsstromes für die Stufen A' und B' alle Schenkel der Stufe C die gleiche Spannung aufweisen. Bei dieser Wahl der Querschnittsflächen erhalten die äußeren Schenkel einen niedrigeren und die inneren Schenkel einen höheren elektrischen Widerstand. Die wirksame Gesamtfläche der Stufe muß dabei so groß sein, daß sich die geforderte Pumpleistung für die Stufe C" ergibt. Ist dies erreicht, so pumpen alle Schenkel mit ihren optimalen Spannungswerten, und man erhält die optimale Gesamtpumpleistung für diese Stufe.

Die Widerstände der in F i g. 3 dargestellten Thermoelementschenkel hängen ab von der Länge des Schenkels, seiner Querschnittsfläche und seinem spezifischen Widerstand. Der spezifische Widerstand eines bestimmten thermoelektrischen Materials ist konstant. Der Widerstand eines jeden Schenkels kann daher durch Veränderung seiher Länge oder seiner Querschnittsfläche oder beider Werte geändert werden.

Die tatsächliche Größe der verwendeten Elemente wird im allgemeinen durch die verfügbare Leistung und den Anwendungszweck bestimmt oder begrenzt sowie durch Kosten- und Platzfragen.

In der Praxis hat sich herausgestellt, daß die optimale Form bequemer durch eine Veränderung der Querschnittsfläche erreicht werden kann als durch eine Änderung der Länge der Schenkel. Die nachstehend beschriebene Methode oder Arbeitsweise könnte so durchgeführt werden, daß die Längen der Schenkel konstant gehalten und die Querschnitte der' einzelnen Schenkel so variiert werden, daß den erwähnten Anforderungen. Rechnung getragen ist. Die hier beschriebene Methode ist jedoch allgemeingültig formuliert, und zwar dadurch, daß das Verhältnis der Länge zum Querschnitt als Variable benutzt wird, statt allein die Fläche als Variable anzusehen. Mathematisch ausgedrückt

R = pK, (1)

worin R den Widerstand eines Schenkels, ρ seinen spezifischen Widerstand und K das Verhältnis der Länge zum Querschnitt darstellt.

Eine allgemeine Methode zur Ermittlung der erforderlichen Größen ist folgende: die Betriebsspannungen der zum kalten Ende aufeinanderfolgenden Stufen werden von den kalten Verbindungsstellen der jeweils benachbarten wärmeren Stufen abgenommen. Die für die einzelnen Stufen geforderten Betriebsspannungen werden dadurch erzielt, daß man die Anzahl der zu der Stufe parallelliegenden Elemente entsprechend der Beziehung

wählt. Darin ist n_ia die Anzahl der inneren Thermoelemente der α-ten Stufe und w_r(«+i) die Gesamtanzahl der Thermoelemente der (a+l)-ten Stufe (nämlich der benachbarten kälteren Stufe). Zum Beispiel ergibt sich unter der Annahme, daß die Schenkelspannungen E_a = E₀, = 60 Millivolt und E_n+1 = E_c, = 30 Millivolt betragen sollen, für die Stufe D' der Fig. 3

E₀, E_c,

60
30

2_
1

"rcv

Das bedeutet, daß das Verhältnis der gesamten Anzahl der Elemente der Stufe C zur Anzahl der inneren Elemente der Stufe D' den geforderten Spannungen der entsprechenden Schenkel umgekehrt proportional ist. Wenn die gewünschten Spannungen nicht im Verhältnis kleiner ganzer Zahlen zueinander stehen, muß man sich entweder mit Näherungs-r werten zufriedengeben oder eine große Anzahl von Elementen verwenden. In der Schaltung (Fig. 3) ist n_TC, = 4 (Schenkel 119 bis 126) und n_iD, = 2 (Schenkel 130 bis 133) gewählt worden, um das Leitungsnetz für die Stufen W und A' herzustellen. Die Gleichung (2) muß anschließend für alle folgenden Stufen erfüllt werden.

Die zweite Forderung ist die Bestimmung der Querschnittsfläche eines jeden Schenkels in der Weise, daß die Gesamtfläche der Stufen die geforderte Wärmepumpleistung ergibt, aber gleichzeitig die Forderung erfüllt bleibt, daß die Spannungsabfälle aller Schenkel in der betreffenden Stufe gleich sind. K_ia und K_oa sollen für das Verhältnis der Länge zur Fläche [wie in Gleichung (1) definiert] eines inneren

bzw. äußeren Schenkels der α-ten Stufe stehen, und K_Ta soll das Verhältnis der Länge zur Fläche eines Schenkels eines gedachten Thermoelementes bedeuten, das die gleiche Pumpleistung wie die gesamte a-te Stufe hat. Ebenso sollen J₁₀ und J₀₀ für die Ströme in den inneren bzw. äußeren Schenkeln stehen. i_o(o+1) ist der von den äußeren Schenkeln zur benachbarten kälteren Stufe abgegebene Strom. Der Wert K_ia ist gegeben durch

K_ia —

IO

1 -

(4)

Das Produkt aus I_Qa und K₀₀ wird aus dem Spannungsabfall der Stufe und der Temperaturdifferenz ΔΤ_α der Stufe aus der Gleichung

τ κ - ^E«-^SAT°

(5)

20

ermittelt, worin ρ und S den spezifischen Widerstand bzw. die Seebeckspannung des verwendeten Materials darstellen. Bei der Durchführung des beschriebenen Rechenganges kann, ausgehend von der kalten Verbindungsstelle, der Wert I₀(_0+i) immer bestimmt werden. Die Anzahlen n_ia und n_oa der Elemente sind aus Gleichung (2) bekannt, und K_Ta ist das Verhältnis der Gesamtlänge zur Gesamtfläche eines Schenkels eines gedachten Thermoelements mit der Pumpleistung der α-ten Stufe. Daher kann K_ia errechnet werden. Anschließend kann K_aa ermittelt werden aus der Gleichung

«0_O

1 n,„

(6)

35

K-Ta K_ia

Die Schenkelströme können nun errechnet werden aus der Gleichung

_(E_a-SaT₁₁) ^Ιθα - pK

ha =

(7)

(8)

45

Die F i g. 4 bis 8 erläutern einen vorteilhaften praktischen Aufbau eines dem Schema der Fig. 1 und 2 entsprechenden dreistufigen Kaskaden-Kühlsystems. Dabei besteht z. B. das die Stufe A bildende Thermoelement aus zwei im wesentlichen halbzylindrisch geformten Schenkeln 11,12.

Die Unteransprüche sollen nur in Verbindung mit dem Hauptanspruch gelten.

Claims

Patentansprüche:

1. Thermoelektrische!} Kaskaden - Kühlsystem mit mehreren thermisch hintereinandergeschalteten Stufen, von denen jede aus einer Anzahl von elektrisch in Reihe geschalteten Thermoelementen besteht und mit Ausnahme der mit einer Stromquelle verbundenen wärmsten Stufe elektrisch an kalte Verbindungsstellen der jeweils benachbarten wärmeren Stufe angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder

Stufe (C) das Verhältnis Länge zu Querschnitt der außerhalb der Anschlußpunkte für die benachbarte kältere Stufe (B') liegenden äußeren Thermoelementschenkel (119,126) sich zum Verhältnis Länge zu Querschnitt der innerhalb der Anschlußpunkte liegenden Schenkel (120 bis 125) im wesentlichen so verhält, daß die Spannungen an allen Schenkeln (119 bis 126) der Stufe gleich sind, und daß als Optimierungsvorschrift die Gleichung

ΔΤ_α
-fr

^xca

= const.

erfüllt ist, wobei Δ T₀ die Temperaturdifferenz der α-ten Stufe, T_co die Temperatur der kalten Verbindungsstellen der α-ten Stufe und α die vom warmen Ende der Kaskade aus gezählte Nummer der Stufe bedeutet.

2. Thermoelektrisches Kaskaden - Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der inneren Schenkel einer Stufe und die Gesamtzahl der Schenkel der benachbarten kälteren Stufe sich umgekehrt zueinander verhalten wie die in den beiden Stufen vorhandenen Spannungen an den Schenkeln, nämlich nach der Gleichung

__ ⁿT(a+l)

n_ia

worin n_ia und n_T(a+1) die Anzahl der Elemente in den Stufen α bzw. a+1, E_a und E₀₊₁ die Spannungen an den Schenkeln in den Stufen α bzw. a+1 bedeutet.

3. Thermoelektrisches Kaskaden - Kühlsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verhältnisse Länge zu Querschnitt der Schenkel in ein und derselben Stufe der Gleichung'

ν K_ta-(n_io+n_Qa)

1-

^O(a+1)

ha

genügen, wobei K_io das Verhältnis Länge zu Querschnittsfläche eines inneren Schenkels der α-ten Stufe, K₀₀ das Verhältnis Länge zu Querschnittsfläche eines äußeren Schenkels der α-ten Stufe, I_0(fl+1) der den äußeren Schenkeln der (α + l)-ten Stufe zufließende elektrische Strom, I₀₀ der den äußeren Schenkeln der α-ten Stufe zufließende elektrische Strom, n_io die Anzahl der inneren Elemente der α-ten Stufe, n_oa die Anzahl der äußeren Elemente der α-ten Stufe und K_ta das Verhältnis Länge zu Querschnittsfiäche eines Schenkels eines gedachten Thermoelements ist, das die gleiche Pumpleistung wje die a-te Stufe hat.

4. Thermoelektrisches Kaskaden - Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Stufen (A, B, C) zylinderförmig ausgebildet und mit ihren Stirnseiten aneinandergebaut sind,- wobei die Thermoelementschenkel (11,12 bzw. 14 bis 17 bzw. 20 bis 25) jeder Stufe und die sie verbindenden Stege (13 bzw. 18,19 bzw. 26 bis 28) als Sektoren der voll- oder hohlzylindrischen Stufe ausgebildet sind.