DE463726C - Thermo-Element - Google Patents

Description

• Thermo-Element Die Erfindung betrifft ein Thermo-Element, welches aus mehreren thermoelektrisch wirksamen Substanzen zusammengestellt ist, um die verschiedenen Schmelzpunkte der in einer Spannungsreihe liegenden Substanzen berücksichtigen und bis zu ihrer maximalen Grenze mit Temperatur belasten zu können sowie um diejenigen Temperaturzonen für die einzelnen Substanzen benutzen und beliebig auswählen zu können, innerhalb deren ihre höchsten thermoelektrischen Effekte liegen. Letzteres ist dort von Wichtigkeit, wo es sich um Substanzen handelt, die unterhalb oder oberhalb gewisser Temperaturgrenzen ein an der Temperaturkurve gemessen unkonstantes Verhalten ihres Thermoeffektes zeigen, also nicht mit der Temperaturkurve proportional verlaufen.
• In Abb. I ist ein derartiges Element dargestellt. Die Substanzen a bis d liegen thermoelektrisch so in der Spannungsreihe, daß ihre Thermokräfte sich addieren. Während die direkt in den Heizraum H hineinragenden Substanzen a und b den höchsten vorkommenden Temperaturen gewachsen sind und gleichzeitig bei diesen höchsten Temperaturen noch keine Verflachung in ihrer thermoelektrischen Kurve aufweisen, ist die Substanz c bereits bei niedrigerer Temperatur flüssig. Um sie auszunutzen, besteht also die Notwendigkeit, sie in einer niedrigeren Temperaturzone unterzubringen. Ebenso verhält es sich mit der Substanz d. Nimmt man beispielsweise a als Rheotan, b als Kupfer, c als Legierung von. Zink und Antimon und d als Selen an, so ist ersichtlich, daß die gewählte Gruppierung dieser Substanzen nach ihren Schmelzpunkten und nach ihrer Stellung in der elektrothermischen Spannungsreihe angeordnet ist. Es würde dagegen unmöglich sein, die Substanz d etwa direkt in den Heizraum H einzuführen. Durch die Anordnung ist also die restlose Ausnutzung jeder einzelnen Substanz gewährleistet.
• Es kann auch der Fall eintreten, daß eine Substanz wohl in der Spannungsreihe liegt, jedoch höhere Temperaturen verträgt als die in der Spannungsreihe vorausliegende Substanz. In diesem Fall ist wohl die elektrothermische Kaskade aufrechtzuerhalten; jedoch ist die Wärmekaskade zu unterbrechen, indem durch Einführung neutraler, elektrothermisch nicht wirksamer Wärmeträger höhere Temperaturen zwischengeschaltet werden.
• Eine derartige Anordnung zeigt Abb. 2. Die für Höchsttemperaturen geeignete Substanz b schließt an eine Substanz c an, welche wohl in der thermoelektrischen Spannungsreihe richtig liegt, jedoch nicht die Temperatur der Wärmezone Z2 verträgt. Die Substanz c ist infolgedessen in der "Wärmezone Z' -untergebracht. Die Substanz d dagegen liegt zwar auch folgerichtig in der thermoelektrischen Reihe, verträgt jedoch höhere Temperaturen als die Substanz c. Würde man nun die Substanz d in der Wärmezone Z1 anschließen, so würde ihre Ausnutzung unvollkommen sein. Um das zu vermeiden, ist es daher zweckmäßig, sie in der Zone Z2 an c anzuschließen, wozu der Zwischenlappen y dient. Der Wärmeträger y braucht nicht notwendigerweise in der thermoelektrischen Reihe der Körper b, c und d zu liegen.
• Eine besondere Ausführungsform zeigt Abb. 3. Die zwei in den Heizraum hinein ragenden, für die höchsten Temperaturen bestimmten Elektroden a und b sind rohr-und ringförmig ausgebildet und gegeneinander durch eine Schicht i isoliert. Die rohrförmigen Elektroden b bilden dabei in dem von den Isolierschichten i gebildeten Heizraum noch einen besonderen Heizraum H. Die ringförmige Elektrode a trägt die thermoelektrisch nächstliegende dritte oder vierte Elektrode c bzw. d, welche in der Kaltzone K die bis in die äußere Peripherie durchgeführte, nicht als Wärmeträger wirkende Elektrode b berührt. Die Anordnung gestattet eine besonders enge Gruppierung. Gleichzeitig werden die äußeren Elektroden durch die besondere Ausgestaltung der Elektrode b an der Kühlstelle elastisch zusammengehalten.
• Die Verbindung der Grenzelektroden an der kältesten Lötstelle benachbarter Kaskadenelemente ist mit Rücksicht auf die Wärmeausdehnung aus Metallen mit kleinen Wärmeausdehnungskoeffizienten, wie Nickel-oder Kobaltlegierungen, hergestellt. Die von der Heizstelle bis zur Kühlstelle durchgehenden Teile der Elektrode b bestehen aus solchen Metallen und werden an der Kühlstelle entsprechend Abb. 4. halbkreisförmig gewölbt. Auf diese Weise bieten sie dem Kühlwind eine gute Angriffsfläche. Sie werden ferner mit Schlitzen oder Aussparungen s versehen, um eine Federwirkung ausüben zu können.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE: I. Thermo-Element, dadurch gekennzeichnet, daß drei oder mehr thermoelektrisch wirksame Substanzen der Spannungsreihe nach hintereinander so angeordnet sind, daß jede Substanz mit ihrem heißen Ende in einer Wärmezone liegt, die ihrer in bezug auf ihren Schmelzpunkt zulässigen Höchsttemperatur und ihrer elektrothermischen Höchstleistung entspricht, so daß eine regelmäßig oder unregelmäßig gegliederte oder steigende oder fallende Kaskade entsteht.
2. 2. Thermo-Element nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Regulierung der Temperatur der niedrigeren Wärmezonen durch in Helzzonen höherer Temperature eintauchende Wärmeträger erfolgt, die in Form von Heizlappen zwischen die zu erwärmenden. Lötstellen eingeschaltet sind, und daß diese Heizlappens aus Substanzen bestehen, die in der Spannungsreihe der thermoelektrischen Substanzen mitwirken oder nicht.
3. 3. Thermo-Element nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß von zwei benachbarten, in den Heizrauen hineinragenden thermoelektrisch wirksamen Substanzen die eine ringförmig und die andere rohrförmig gestaltet ist, während die dritte oder die dritte und vierte elektrothermisch wirksame, nur für niedrigere Temperaturen geeignete Substanz außerhalb eines Isolierrohres (i) liegt.
4. 4. Thermo-Element nach Anspruch I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die äußerste gekühlte Elektrode (c bzw. d) durch eine federnde Fahne kleinen Querchnittes mit der heißesten rohrförmigen s 'hm Elektrode verbunden ist, die zu diesem Zweck aus Kebalt- oder Nickellegierungen besteht und halbkreisförmig gebogen und geschlitzt ist. .