DE2145097A1 - Vorrichtung zum erzeugen eines erhitzten mediums fuer beheizungszwecke - Google Patents

Vorrichtung zum erzeugen eines erhitzten mediums fuer beheizungszwecke

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DE2145097A1
DE2145097A1 DE19712145097 DE2145097A DE2145097A1 DE 2145097 A1 DE2145097 A1 DE 2145097A1 DE 19712145097 DE19712145097 DE 19712145097 DE 2145097 A DE2145097 A DE 2145097A DE 2145097 A1 DE2145097 A1 DE 2145097A1
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heated
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metallic
induction
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Gerhard Vitt
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    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H7/00Storage heaters, i.e. heaters in which the energy is stored as heat in masses for subsequent release
    • F24H7/02Storage heaters, i.e. heaters in which the energy is stored as heat in masses for subsequent release the released heat being conveyed to a transfer fluid
    • F24H7/04Storage heaters, i.e. heaters in which the energy is stored as heat in masses for subsequent release the released heat being conveyed to a transfer fluid with forced circulation of the transfer fluid
    • F24H7/0408Storage heaters, i.e. heaters in which the energy is stored as heat in masses for subsequent release the released heat being conveyed to a transfer fluid with forced circulation of the transfer fluid using electrical energy supply
    • F24H7/0433Storage heaters, i.e. heaters in which the energy is stored as heat in masses for subsequent release the released heat being conveyed to a transfer fluid with forced circulation of the transfer fluid using electrical energy supply the transfer medium being water

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Description

  • Vorrichtung zunl Erzeugen eines erhitzten Mediums für Beheizungszwecke Zusatz zu Patent... (Patentanmeldung P 21 17 103.9) Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen eines erhitten Mediums für Beheizungszwecke, insbesondere eine Nachtstromspeicherheizung, mit einem durch elektrische Induktion erhitzten metallischen Blocks der als Wärmespeicher zur Erhitzung des aufuzheizenden Mediums genutzt wird.
  • Im Hauptpatent ... (Patentanmeldung P 21 17 103.9) ist eine Nachstromspeicherheizung beschrieben, bei welcher die Vorteile des preisgünstigen Nach@stroms genutzt werden, der über Nacht durch elektrische Induktion einen metallischen Block erhitzt, welcher von mindestens einer Induktionsspule umgeben @@@, die in einer wärmespeichernden, porösen und feuerfesten @asse eingebettet ist. Der induktive wärmegeber ist dabei von einer Wärmeisolation umhüllt, die dafür sorgt, daß der Wärmespeicher die gespeicherte Wärme möglichst lange hält. Der metallische Block wird durch den induktiven Wärmegeber vorzagsweise auf eine Temperatur im Bereich von 200 bis l.ooo°C erhitzt.
  • Während des Tages wird durch den induktiv erhitzten Wärmespeicher das zu erhitzende Medium hindurchgeführt, welches nach Durchströmung eines geschlossenen Heizkreislaufsystems im abgekühlten Zustand wieder in den Wärme speicher zurückgeführt wird. Das Heizmedium kann dabei Luft oder Wasser sein, welches ggf. in Dampf übergeführt wird und in den Heizkörpern des Heizkreislaufes seine Wärme abgibt. Bei der Vorrichtung nach dem Hauptpatent wird das Heizmedium indirekt in einer Rohrschlange erhitzt, die durch oder um den metallischen Block geführt ist oder das Heizmedium wird direkt in einer zentrischen Ausnehmung des metallischen Blockes erhitzt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die Wärmespeicherheizung nach dem Hauptpatent insofern weiter auszubilden und zu verbessern, als die Erhitzung des Heizmediums, insbesondere Wasser, nach Temperatur und Menge mit geringem technischen Aufwand selbsttätig geregelt werden soll.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zum Erzeugen eines erhitzten Mediums für Beheizungswecke, insbesondere bei einer Nachtstromspeicherheizung mit mindestens eiller Induktionsspule, die einen metallischen, durch Indu<tion erhitzbaren Block umgibt, erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der metallische Block und der Behälter für das zu erhitzende Medium getrennte Bauteile sind.
  • Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung befindet sich der Behälter für das zu erhitzende Medium dicht oberhalb des mit dem Nachtstrom induktiv erhitzten Eisenkern oder in dem Eisen-;ern befindet sich eine zentrische Ausnehmung, in welcher ein geschlossener Behälter als Warmwassererzeuger oder Dampferzeuer eingesetzt ist. Dieser Behälter ist dabei ein separates Bauteil und mit dem Eisenkern bzw. dem metallischen Block nicht verbunden. Der Behälter ist vielmehr in weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung dem ortsfesten metallischen Block gegenüber verschiebbar, und zwar vorteilhaft in vertikaler Richtung. Der Behälter ist also in die Ausnehmung des metallischen Blockes einschiebar und aus dieser ausschiebbar.
  • Wird der Warmwasser- bzw. Dampferzeuger von der Wandung des induktiv eriitzten Wärmegebers abgeschoben, so gelangt er durch den sich dabei bildenden Luftspalt teilweise oder ganz aus der Wärmestrahlungsbereich des auf bis zu 1.000°C erhitzten metallischen Bloc@es, daß die Erwärmung bzw. Verdampfung des als Heizsedi@m dienenden Wassers nachläßt oder ganz aufhört. Auf diese Weise zann die Erwärmung des Behälters und damit auch die Wärmeabgabe des durch den Heizbreislauf strömenden Heizmediums reguliert @@@ .
  • Gemäß einer besonderen Ausbildung des Erfindungsgedankens wird die Verschiebung des Behälters in vertikaler Richtung nicht durch eine besondere Verschiebeeinrichtung erreicht, sondern der Behälter ist entsprechend seinem Gewicht relativ zum metallischen Block des induktiven Wärmegebers verschiebbar. Dies wird dadurch erreicht, daß der Behälter auf einer an dessen Unterseite angebrachten Druckfeder ruht. Die Druckfeder ist dabei in ihrer Federhärte so eingestellt, daß sie bei schwerem Behälter, wenn dieser ziemlich mit Wasser gefüllt ist, zusammengedrückt wird, während sich die Druckfeder ausdehnen kann, wenn der Behälter infolge niedrigen Wasserspiegels leichtgewichtig wird.
  • In seiner Normalstellung liegt der Behälter oben auf dem metallischer Block auf oder dessen zentrischen Ausnehmung, d.h. der Behälter ruht auf der weitgehend zusammengedrückten Druckfeder. Zu dieser Stellung gehört ein Spiegel der im Behälter zu erwärmenden bzw.
  • zu verdampfenden Flüssigkeit in mittlerer Höhe. Wird die vom induktiv erhitzten Wärmespeicher abgegebene Hitze zu groß und die Flüssigkeit im Behälter zu heiß, so bildet sich innerhalb des Be-Ilälters oberhalb des Flüssigkeitsspiegels ein Damprpolster, welches den Flüssigkeitsspiegel im Behälter senkt, was zur Folge hat, daß dez Behälter leichtgewichtiger wird und in Folge aer Druckkraft der zusammengedrückten Druckfeder allmählich nach oben gedrückt wird.
  • Dabei gelangt der Dampferzeuger allmählich außerhalb des Hitzebereiches bzw. Wärmestrahlungsbereiches des Eisenkerns ind die EI>-hitzung und Verdampfung im Behälter läßt nach. Das Dampfpolster verkleinert sich, der Wasserspiegel und das Gewicht des Behälters beginnen zu steigen und der Behälter wandert wieder nach unten zurück in seine Ausgangslage. Auf diese Weise ist die Erhitzung des Heizmediums nach Temperatur und Menge mit geringem technischen Aufwand selbsttätig regelbar.
  • Die Mantelfläche des Behälters und die Ausnehmung des Eisen -kerns des induktiven Wärme gebers können die Gestalt zweier konzentrisch zueinanderliegender Zylinder haben, zwischen denen sich ein Luftspalt befindet. Die Mantelfläche des Behälters und die Ausnehmung des Eisenkerns können aber auch die Gestalt zweier konzentrisch zueinander liegend-er, sich nach oben erweitender Kegelstümpfe haben, zwischen denen sich ein Luftspalt befindet, der mit zunehmender Verschiebung des Behälters aus der zentrischen Ausnehmung des Eisenlerns dicker wird. Bei der letzteren konstruktiven Lösung gelangt der Behälter während seiner Aufwärtsbewegung nicht nur allmä-hlich aus dem Bereich der Wärmestrahlungsfläche des induktiv erhitzten Eisenkerns, sondern es vergrößert sich zugleich zwischen den beiden Kegelstumpfmänteln der Luftspalt, der mit zunehmerden Verdickung den Wärmeübergang vom induktiven Wärme geber zum sich nach oben bewegenden Behälter verschlechtert.
  • Der Behälter kann an Stelle auf einer Druckfeder auch auf einem pneumatisch beaufschlaften Teleskopstempel ruhen, der so eingestellt ist, daß die Stempelverlängerungen- oder Verkürzungen vom Behältergewicht abhängen.
  • Der Deckel des Behälters ist mit einer Austrittsleitung und mit einer Wasserrücklaufleitung verbunden, wobei an die Leitungen das Heizkreislaufsystem angeschlossen ist, Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, in einem Primärkreislauf, der durch den innerhalb des Eisenkerns befindlichen Behälter führt, einen Wärmeträger, beispielsweise ein Öl zu erhitzen, welches über einen Wärmeaustauscher seine Wärme an einen sekundären Kreislauf überträgt, in welchem das eigentliche Heizmedium durch die verschiedenen Heizkörper hindurch zirkuliert.
  • Zur Verbindung des in vertikaler Richtung verschiebbaren Behälters mit den Leitungen des Heizkreislaufes kann vorgesehen seinw daß die Austrittsleitung und die Wasserrücklaufleitung des Behälters ortsfest angeordnet und mit ihren unteren Enden durch den Deckel des vertikal verschiebbaren Behälters hindurchgeführt sind, wobei an den Deckeldurchtrittsstellen je eine Abdichtung, beispielsweise Stopbuchse oder Lippendichtung vorhanden ist.
  • Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, daß die Austrittsleitung und die Wasserrücklaufleitung mit dem Behälterdeckel starr verbunden sind, sich mit dem vertikal verschiebbaren Behälter mitbewegen und über Dehnungskompensatoren an die Leitungen des Heizkreislaufsystems anlgeschlosserl sind.
  • Aus fertigungstechnischen Gründen kann es vorteilhaft sein, daß der metallische Block des induktiven Wärmegebers aus aufenanderliegenden Ringen oder Ringsegmenten aufgebaut ist, die mittels einer Nut-Federverzahnung ineinandergreifen und dadurch nicht verrutschen können. Dadurch, daß sich bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zwischen der Ausnehmung des metallischen Kerns und der Mantelfläche des Behälters. ein Luftspalt bildet, kann in diesem Zwischenraum n-och eine zusätzliche Induktionsspule angeordnet sein.
  • Die Erfindung sei an Hand in den Fig. schematisch dargestellten Ausführungsbeisptle näher erläutert.
  • Es zeigen: Fig. 1 einen vertikalen Schnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung mit induktivem Wärmegeber mit einem angeschlossenen schematisch dargestellten Heizkreislaursystem; Fig. 2 und 3 andere Ausführungsformen der Wärme speicherheizung; Fig. 4 schematisch die erfindungsgemäße Vorrichtung mit Primär-und Sikundärheizkreislauf; Fig. 5 einen vertikalen Schnitt durch eine abgewandelte Lösung; Fig. 6 den Wärmespeicher nach Fig. 5 in der Ansicht von oben Fig. 7 einen vertikalen Schnitt durch eine weitere Abwandlung.
  • Nach Fig. 1 hat die erfindungsgemäße Nachtstromspeicherheizung einen metallischen Block lo, der von einer Induktionsspule 11 umgeben ist, welche in einer wärmespeicherpden, porösen und feuerfesten Masse 12 eingebettet ist. Während der Nacht wird mit preiswertem Nachtstrom der metallische Block lo erhitzt und die Wärme wird in disem Block und in der feuerfesten Masse 12 während der Nacht gespeichert. Zur Vermeidung einer Wärmeabgabe nach außen ist die Wärmespeichermasse 12 von einer Wär-meisolierung 13 umgeben. Die Erhitzung des Eisenkerns lo erfolgt vorzugsweise auf eine Temperatur von 200 bis l.ooo0c.
  • Während der Tageszeit wird die gespeicherte Hitze vom metallischen Block lo auf einen beispielsweise aus Kupfer bestehenden Behälter 14 übertragen, der sich innerhalb einer zentrischen Ausnehmung des metallischen Blocks lo befindet. Der Behälter 14 nach Fig. 1 ist ein Dampferzeuger mit Behälterdeckel 15 und ein vom Eisenkern lo getrenntes Bauteil. Die Mantelfläche des Dampferzeugers 14 und die Ausnehmung des metallischen Blocks lo haben die Gestalt zweier Konzentrisch zueinander liedender Zylinder, zwischen denen sich en Luftspalt 16 befindet. Der Luftspalt 16 sorgt dafür, daß die gespeicherte Wärme des induktiven Wärmegebers nicht zu schnell vom metallischen Block lo auf den Dampferzeuger 14 übertragen wird.
  • Der Deckel des Dampferzeugers 14 ist mit einer Dampfaustrittsleitung 17 und mit einer Wasserrücklaufleitung 18 verbunden, wobei an diese beiden Leitungen das Heizkreislaufsystem angeschlossen ist. So ist die Dampfaustrittsleitung 17 über ein Ventil 19 an die Vorlaufleitung 20 angeschlossen, welche mit den verschienen Heizkörpern 21, 22, 23, 24, 25 der Heizungsanlage verbunden ist. Das abgekühlte Wasser läuft im Kreislauf durch die Leitung 26 über das Ventil 27 und die Wasserrücklaufleitung 18 in das Innere des Dampferzeugers 14 zurück. Verlustwasser wird durch eine nicht dargestellte Wasserleitung dem Heizkreislaufsystem zugeführt. Im Dampferzeuger 14 ist der Wasserspiegel des zu verdampfenden ,wassers mit 28 bezeichnet.
  • Erfindungsgemäß ist relativ zum metallischen Block 10 als Wärmegeber der Dampferzeuger 14 in Abhängigkeit von seinem Gewicht oder der Temperatur des metallisehen Blocks verschiebbar.
  • Dazu ruht der Dampferzeuger 14 auf einer an dessen Unterseite 29 angebrachten S@hraubendruckfeder 30. In seiner Normalstellung befindet sich der Dampferzeuger 14 bei mittlerem Wasserspiegel 28 im wesentlichen innerhalb der Ausnehmung des Eisenkerns 10 und die Druckfeder 30 ist zusammengedrückt. Bei übermäßig großer Wärmeübertragung vom induktiv erhitzten Eisenkern 10 auf den Dampferzeuger bildet sich innerhalb diesem zwischen dem Deckel 15 und dem Wasserspiegel 28 ein Dampf polster, welches den Wasserspiegel 28 nach unten drückt und damit den Dampferzeuger 14 leirhtgewichtiger macht. Die Federhärte der Dr'uckfedt3r 30 ist so eingestellt, daß bei sinkendem Wasserspiegel und sinkendem Gewicht aes Dampferzeugers dieser durch die Feder allmählich vertikal nach oben gedrückt wird. Bei der W nderung des D-pferzeugers 14 nach oben gelangt dieser allmählich außerhalb des Wärmestrahlungsbereiches des erhitzten EisenkernslO, so daß die Verdampfung wieder nachläßt, der Wasserspiegel 28 und das Gewicht des Dampferzeugers 14 wieder zunehmen und der Dampferzeuger entgegen der Druckkraft der Feder 30 wieder nach unten in seine Ausgangslage zurückwandert, In seiner oberen Endlage ist der Dampfbehälter 14 mit strichpunktierten Linien 31 schematisch skizziert.
  • Dadurch, daß sich der Behälter 14 in Abhängigkeit von seinem Gewicht selbsttätig hebt bzw. senke, wird die D mpferzeugung mit sehr geringem technischen :ufwand automatisch geregelt.
  • Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind die Dampfaustrittsleitungen 17 und die Wasserrücklaufleitung 18 ortsfest angeordnet und mit ihren unteren Enden durch den Deckel 15 des vertikal verschiebbaren Dampferzeugers 14 hindurchgeführt, wobei an den Deckeldurchtrittsstellen je eine Abdichtung vorhanden ist. So ist die D mpfaustrittsleitung 17 gegenüber dem Deckel 15 durch die Stopfbuchse 32 und die Wasserrücklaufleitung 18 durch die Stopfbuchse 33 abgedichtet.
  • Aus Fig. 1 ist noch zu ersehen, daß der durch Induktion erhitzte metallische Block 10 aus aupeinanderliegenden Ringen 10a, lOb, 10c usw. aufgebaut ist, die mittels einer Nut-F-jderverzahnung einandergreifen.
  • Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist ebenfalls wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ein metallischer Block 40 vorhanden, der von einer Induktionsspule 41 umgeben ist, welche in einer wärme speichernden, feuerfesten, hochporösen Masse 42 eingebettet ist. Der induktive Wärmegeber ist von einer Wärmeisolierung 43 eingehüllt. Der metallische Block 4o weist ebenfalls eine zentrische Ausnehmung 44 auf, innerhalb deren ein geschlossener Behälter als Dampferzeuger 45 angeordnet ist. Wie beim Ausführungsbeiipiel nach Fig. 1 ist bei der Ausführungsart nach Fig.
  • 2 der Dampferzeuger 45 entspreehend seinem Gewicht relativ zum metallischen Block 40 des induktiven Wärmegebers verschiebbar.
  • Dazu ruht der Dampferzeuger 45 auf inner an dessen Unterseite 46 angebrachten Druckfeder 47, welche innerhalb einer Bohrung 48 des Eisenkerns 40 angeordnet ist und sich an der feuerfesten Masse 42 abstützt.
  • Als wesentlicher Unterschied zum Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 haben beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 die Mantelfläche des Dampferzeugers 45 und die Ausnehmung 44 des metallischen Blockes 4o die Gestalt zweier konzentrisch zueinander liedender, sich nach oben erweiternder Kegelstümpfe zwischen denen sich ein Luftspalt 49 befindet, der mit zunehmender Verschiebung des Dampferzeugers 45 aus der zentrischen Ausnehmung 44 des metallischen Blocks 40 dicker wird. Bei übermäßiger Wärmeeinwirkung des erhitzten Eisenkerns 40 auf den Dampferzeuger 45 beginnt dieser genauso nach oben zu steigen, wie es beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 erläutert worden ist. Der Dampferzeuger 45 ist in seiner oberen Endlage ebenfalls mit strichpunktierten LinSp 50 gezeichnet.
  • Bei dieser Lage des Dampferzeugers ist die Druckfeder 47 entsprechend der strichpunktierten Linien 51 weitgehend entspannt. Bei der Aufwärtsbewegung des Dampferzeugers 45 in Folge seiner Gewichtsabnahme vermindert sich der Wärmeübergang vom erhitzten Eisenkern 40 auf den Dampferzeuger in zweifacher Hinsicht. zum einen gelangt der Dampferzeuger während seines Ansteigens allmählich außerhalb des Wärmestrahlu>pbereiches des induktiv erhitzten Eisenkerns 40. Zum anderen wird gleichzeitig der LUftspalt 49 immer dicker, wodurch der Wärmestrom vom Eisenkern 40 zum Behälter 45 fortwährend gehemmt wird. Der Behälter 45 weist einen Deckel 52 auf, dessen Rand den Behälter beim Hochsteigen innerhalb einer Ausnehmung 52 der Wärmeisolierung 43 führt. Der wärmeisolierende Block 43 ist an seiner Oberseite durch eine wärmeisolierende Platte 54 abgedeckt.
  • Mit dem Deckel des Behälters 45 sind die Dampfaustrittsleitung 55 und die WasserrücElaufleitung 56 starr verbunden und sie bewegen sich daher mit dem in vertikaler Richtung verschiebbaren Behälter mit. Die Dampfaustrittsleitung 55 ist über ein Ventil 57 und über einen Dehnungskompensator 58 mit der Vorlaufleitung 59 des Heizkreislaufsystems verbunden. Dementsprechend ist die Wasserrücklaufleitung 56 über ein Ventil 60 und über einen Dehnungskompensator 61 mit der Rücklaufleitung 62 des Heizkreislaufes verbunden.
  • Das schematisch dargestellte Heizkreislaufsystem weist die vier Heizkörper 63, 64, 65, 66 auf . Beim Hochsteigen des Behälters 45 werden die Wellungen der Dehnungskompensatoren 58 und 61 aneinandergedrückt und umgekehrt.
  • Es versteht sich, daß das erfindungegemäße Prinzip der Selbstregelung der Warmwasser- bzw. Dampferzeugung unabhängig davon ist, auf welche Weise die Wärme im Wärmespeicher erzeugt wird. So kann an Stelle des induktiven Wärmegebers in oder an der wärmespeichernden Masse auch eine elektrische Widerstandsheizung angeordnet sein.
  • Wenn der erhitzte metallische Block des induktiven Wärmegebers vergleichsweise großrlächig ist -und auf keine übermässige hohe Temperatur erhitzt wird, wird im Behälter 70 nach Fig. 3 kein Dampf, sondern Heißwasser erzeugt. In den Wasserspiegel 71 ist das mit dem Behälter 70 fest verbundene Rohr 72 eingetaucht, in welchem das erhitzte Wasser in Richtung des Pfeiles 73 nach oben steigt, den Dehnungskopensator 74 druchströmt und in die Vorlaufleitung 75 eines Heizkreislaufsystems mit den Heizkörper-n 76, 77, 78 und 79 einmündet. Das in den Heizkörpern abgekühlte Wasser fließt über die Leitung 80 in einen mit einer Wärmeisolierung 81 versehenen Vorlagebehälter 82. Das dort gesammelte Wasser wird über Leitung 83 von einer Umwälzpumpe 84 angesaugt und ueber Leitung 85, Ventil 86 und Dehnungskompensator 87 zu einer DUse b8 geführt, die sich innerhalb des Behälter 70 befindet. Das in den Behälter 70 eingesprühte Wasser wird infolge eines guten Wärrireüberganges sehr schnell erwärmt.
  • Der Behälter 70 der Warmwasserheizung nach Fig. 3 befindet sich wie der Dampferzeuger 14 nach Fig. 1 innerhalb eines metallischen Blocks 89, der aus einer Anzahl von aufeinanderliegenden Ringen aufgebaut ist. Der metallische Block 89 ist von einer Induktionsspule 9o umgeben, die ihrerseits in einer wärmespeichernden Masse 91 umgeben, die ihrerseits in einer wärme speichernden Masse 91 eingebettet ist. Die Mantelseite der wärmespeichernden Masse 91 ist von einer Wärmeisolierung 92 umgeben. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 lagert der Behälter 70 auf mindestens zwei Schraubendruckfedern 97 und 94.
  • Fig. 4 zeigt schematisch ein Heizungssystem mit Primär- und Sekundärkreislauf. Im Primärkreislauf zirkuliert ein Wärmeträger loo, beispielsweise ein hitzebeständiges Ö1, das durch Leitung lol nach oben zeigt und im Wärmeaustauscher 102 seine Wärme an das zirkulierende Medum des Sekundärkreislaufes abgibt. Das abgekühlte Öl fließt durch Leitung 103 in den Behälter 104 zurUck, der sich wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen innerhalb einer zentrischen Ausnehmung eines metallischen Blocks 105 befindet, der von einer InduhT tionsspule 106 umgeben ist.
  • Anstelle im Behälter 104 ein Öl zu erhitzen, kann auch Wasser verdampft werden, wobei der Damp dann seine Kondensationswärme im Wärmeaustauscher 102 an das Medium des Sekundärkreislaufes abgibt.
  • In Sekundärkreislauf wird Wasser einer Warmwasserheizung umgewälzt. Das im Wärmeaustauscher 102 angewärmte Wasser strömt über Leitungen 107 und 108 durch die Heizkörper 109, 110, 111, 112 113 und durch Leitungen 114 und 115 wieder in den Wärmeaustauscher 102 zurück.
  • Nach Fig. 5 ist innerhalb des Behälters 116, der durch einen Deckel 117 abgeschlossen ist, ein durch die Induktivsspule 11 durch Induktion zu erhitzender Körper 118 angeordnet, der besteht aus Platten 10, lOa, lOb und 10c, die zu Ringen verformt sind.
  • Diese metallischen Platten, vorzugsweise aus einer Eisenlegierung, sind mit kreisförmigen oder sonstigen fensterartigen Durchbrechungen 119 versehen. Sie sind eingebettet in eine hitzespeichernde Masse, insbesondere aus Magnesit. Die Eisenplatten 10, 10a, lOb werden innerhalb der hitzespeichernden Masse eingebettet in der Weise, daß die Ringe in eine Form gebracht und die Zwischenräume zwischen den Ringen mit Magnesit ausgefüllt und der Magnesit durch Stampfen, Pressen oder Vibrieren verdichtet wird und zwar mit einem Verdichtungsdruck, wie er zum herstellen von feuerfesten Steinen aus Magnesit oder Magnesit-Chrom-Legierung üblich ist. Das Steinmaterial kann chemisch, aber auch keramisch gebunden sein. Zur Erhaltung der keramischen Bindung wird der zunächst vortelhaft chemisch gebundene Körper mit den Platten in einen Erhitzungsofen eingebracht, der diesen auf eine solch hohe Temperatur erhitzt, daß die schemische Bindung durch die keramische Bindung abgelöst wird.
  • Um Spannungen durch Wärmeausdehnungen auszugleichen, sind die Platten 10, 10a, auf einer Seite oder auf beiden Seiten mit einer Folie bzw. dünnen Platte 120 aus einem vergasbaren Material, insbesondere Schaumkunststoff belegt. Bei der induktiven Erhitzung der Platten oder beim Brand im Ofen zum Erhalt der keramischen Bindung vergast dieser Schaumkunststoff und gibt dann Hohlräume die die ungehinderte Wärmeausdehnung der Eisenplatten und des Magnesits als wärmespeicherndes Material ermöglichen.
  • Durch die Induktionsspulen 11 waden die metallischen Platten 10 durch Induktion erhitzt. Diese geben ihre Hitze abauf das umabende wärmespeichernde Material 121, vorzugsweise aus Magnesit.
  • Durch eine solche Ausbildung und Anordnung wird eine lange Wärmespeicherung ermöglicht.
  • Dieser somit durch induktive Erhitzung über die Metallplatten 10 10a erhitzte Block ist innerhalb des B<hälters 116 wärmeisoliert durch ein Isoliermaterial 122 insbesondere aus dem Mineral Perlit.
  • Der Körper 118 hat eine zentrische Ausnehmung 123, in der der Erhitzungsbehälter 124 angeordnet ist, in dem Wasser verdampft oder erhitzt wird, wie das zu den vorhergehenden Figuren beschrieben worden ist.
  • Die Lösung nach Fig. 5 mit der Anordnung von durch elektrische Induktion erhitzbare Platten in einer wärmespeichernden hochfeuerfesten Masse läßt sich auch anwenden für ein Luftlieizungssystem.
  • Dazu sind in der wärmespeichernden Masse 121 oder in den Platten 10 Luftkanäle 125 und 126 angeordnet, die auch aus Fig. 6 hervorgehen.
  • Diese Luftkanäle, die sich über die gesamte Höhe des Körpers erstrecken, sind abweichend von der Darstellung in den Fig. 5 und 6 über den gesamten Block gleichmäßig verteilt. Durch eine untere Leitung 127 wird in angegebener Pfeilrichtung Kaltluft eingeführt, die als erhitzte Luft aus der Leitung 128 austritt. Anwendung finden kann dazu ein Gebläse.
  • Zu Fig. 5 sei bemerkt, daß innerhalb des keramischen Blocks der wärmespeichernden Masse die durch elektrische Induktion erhitzten Platten auch durch sonstige induktiv erhitzbare Körpergebilde ersetzt werden können. So ist es möglich, die Platten 10 durch induktiv erhitzbare metallische Stücke, die vorteilhaft gleichmäßig innerhalb des wärmespeichernden Materials verteilt sind, zu ersetzen. Auch kann die räumliche Anordnung der Platten 10 anders sein.
  • Sie ist so gewählt, daß bei geringem Stromverbrauch ein Maximum der Erhitzung durch elektrische Induktion erreicht wird.
  • Fig. 7 zeigt, daß der durch die Induktionsspirale 11 zu erhitzende metallische Körper oder Block aus Kugeln oder sonstigen metallischen Stücken bestehen kann, die in einem Behälter 129 angeordnet sind.
  • Vorteilhaft sind in dessen zylindrischerWandung zugleich die Induktiongsspulen 11 vorhanden.

Claims (20)

  1. Der Behälter 124 in dem das zu erhitzende Medium angeordnet ist,
    hat vorzugsweise drei Ausleger 130 und 131, die sich auf zugeordneten Schraubenlinienfeder 132 und 133 abstützen, so daß in der zu Fig. 1 beschriebenen Weise, abhängig von der Füllung des Behälters 124, eine Annäherung oder Entfernung von dem aus Kugeln odermetallischen Bruchstücken bestehenden, durch Induktion erhitzten Blockes 10 erfolgt. Die Federn 132 und 133 sind abgestützt auf von dem umgebenden Behälter 116 ausgehenden Konsolen. Der Behälter hat eine Innenauskleidung aus einem Isolationsmaterial.
    Es ist auch möglich, daß der Behälter 124 mit dem zu erhitzenden Medium auf Stäben ruht, die eine höhere oder andere Wärmeausdehnung haben als der metallische Block. Bei einem Behälter 124, der oben auf dem metalliscnen Block aufliegt oder in einer Ausnehmung vorhanden ist, ist es vorteilhaft, die Stäbe in Bohrungen des metallischen Blockes zu führen. Bei hoher Erhitzung des metallischen Blocks ragen sie dann oben ein weites Stück heraus, so daß sie, den Behälter 124 untergreifend, diesen nach oben abheben. Sofern die Temperatur des Blocks nachläßt, dann ziehen sich die Stäbe zusammen und senken den Behälter 124 ab, so daß dieser wieder auf dem Block aufliegt. Die Relativverschiebung zwischen dem das zu erhitzende Medium aufnehmenden Behälter und dem durch induktive Erhitzung erhitzen Block als Wärmespeicher es kann dazu auch die Anordnung nach Fig. 5 getroffen sein, kann auch über ein Hebelwerk erfolgen, das von der Temperatur des erhitzten Mediums oder des erhitzten Blocks gesteuert ist.
    A n s p r ü c h e 1. Vorrichtung zum Erzeugen eines erhitzten Mekiums für Beheizungszwecke, insbesondere Nachtstromspeicherheizung, mit einer Induktionsspule, die einen metallischen,durch Induktion erhitzbaren Block umgibt, nach Patent ... (Patentanmeldung P 21 17 103.9), d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß der metallische Block (lo, 40, 89, 105) und der Behälter (14, 45, 70, 104, 1, 24) für das zu erhitzende Medium getrennte Bauteile sind.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Behälter (14, 45, 104, 70) relativ zum metallischen Block ( lo, 40, 89, 105) verschiebbar ist.
  3. 3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h ne t, daß die Mantelfläche des Behälts (14) und die Ausnehmung des metallischen Blocks (lo) die Gestalt zweier konzentrisch zueinander liegender Zylinder haben, zwischen denen sich ein Luftspalt (16) befindet.
  4. 4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Mantelfläche des Behälters (45) und die Ausnehmung (44) des metallischen Blocks (4o) die Gestalt zweier konzentrisch zueinander liegender, sich nach oben erweiternder Kegelstümpfe haben, zwischen denen sich ein Luftspalt (49) befindet, der mit zunehmender Verschiebung des Behälters (45) aus der zentrischen Ausnehmung (44) des metallischen Blockes (40) dicker wird.
  5. 5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 4, d a d u r c h gek e n n z e i c h ne t , daß der Behälter (14, 15) auf einer an dessen Unterseite (29, 46) angebrachten Druckfeder (30, 47) ruht.
  6. 6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, d a d u r c h gek e n n z e i c h ne t , daß der Deckel (15, 52) des Behälters (14, 45) mit einer Austrittsleitung (17, 55) und mit einer Wasserrücklaufleitung (18, 56) verbunden ist, wobei an dise Leitung des Heizkreislaufsystem (20 bis 26 bzw.
    63 bis 66) angeschlossen ist.
  7. 7. Vorrichtung nach Ansprüch 6, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h ne t , daß die Austrittsleitung (17) und die Rücklaufleitung (18) des Behälters(14) ortsfest angeordnet, und mit ihren unteren Enden durch den Deckel (15) des vertikal verschiebbaren Behälters (14) hindurchgeführt sind, wobei an den Deckeldurchtrittsstellen je eine Abdichtung, beispielsweise Stopfbuchse (32, 33) vorhanden ist.
  8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 6, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t ß daß die Austrittsleitung (55) und die Rücklaufleitung (56) mit dem Behälterdeckel (52) starr verbunden sind, sich mit dem vertikal verschiebbaren Behälter (45) mitbewegen und über Dehnungskompensatoren (58, 61) an die Leitungen (59, 62) des Heizkreislaufsystem (63 bis 66) angeschlossen sind.
  9. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a d u r c h gek e n n z e i c h ne t , daß der metallische Block (lo) des induktiven Wärme gebers aus aufeinanderliegenden Ringen (lo a, lo b, lo c usw.) oder Ringsegmenten aufgebaut ist, die mittels einer Nut-Federverzahnung ineinandergreifen.
  10. lo.Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ß daß zwischen der zentrischen Ausnehmung des metallischen Blocks und dem Mantel des Behälters eine zusätliche Induktionsspüle angerodnet ist.
  11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c n ne t , daß der Behälter (124) oberhalb des durch Induktion erhitzten Blocks (lo) angeordnet ist,
  12. 12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Behälter (124) auf Stäben ruht oder von Stäben bewegt ist, die dem erhitzten Block gegenüber eine unterschiedliche Wärmeausdehnung haben.
  13. 13. Vorrichtung nach Anspruch l, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der durch Induktion erhitzbare metallische Block aus vielen, lose zusammengefügten metallischen Stücken, insbesonder in Gestalt von Kugeln besteht.
  14. 14. Vorrichtung nach Anspruch 13, d a d u r c h g e -ke n n z e i c h n e t , daß die metallischen, durch induktion erhitzbaren Stücke in einem Behälter angeordnet sind, in dessen Wandung die Induktionspulen angeordnet sind.
  15. 15. Vorrichtung zum Erzeugen eines erhitzten Mediums für Behe-izungszwecke, insbesondere Nachtstromspeicherheizung mit einer Induktionspule, die einen metallischen, durch Induktion erhitzbaren Block umgibt, insbesondere nach Anspruch 1, d a -ti u r c h daß als Wärm in einer hitzebeständigen wärmespeichernden Masse, insbesondere aus Magnesit, durch'Induktion erhitzbare metallische Körper angeordnet sind.
  16. 16. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die durch Induktion erhitzbaren metallischen Körper aus Platten bestehen.
  17. 17. Vorrichtung nach Anspruch 16, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Platten aus konzentrisch angeordneten Ringen bestehen.
  18. 18. Vorrichtung nach Anspruch 16, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Platten Durchbrechungen aufweisen.
  19. 19. Vorrichtung nach Anspruch 16, d a d u r c h g e -k e ri n z e i c h n e t , daß die Platten an einer Seite oder an beiden Seiten mit einer Folie aus vergasbarem Stoff insbesondere Schaumkunststoff, belegt sind.
  20. 20. Vorrichtung nach Anspruch 15 und einem oder mehreren Ansprüche 16 bis 18, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß in dem Warmespeicner I,uiltRanäle angeordnet sind.
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