DE636602C - Vorrichtung zur Umsetzung elektrischer Energie in Waerme - Google Patents

Description

• Vorrichtung zur Umsetzung elektrischer Energie in Wärme Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur elektrischen Erzeugung und 3ufspeiche= rung von Wärme mittels zwischen zwei Elektroden angeordneten, aus lose aneinanderliegenden Körpern bestehendes Widerstandsmaterial.
• Bisher wurde bei elektrischen Heizvorrichtungen außer den üblichen Metallwiderständen in der Hauptsache kleinkörnige Kohle, Graphitoder ein anderes Nichtmetall alsWiderstandverwendet, das zwischen zwei der Stromzu- und: -abfuhr dienenden Elektroden angeordnet -war und' unmittelbar zur Beheizung diente oder die Wärme an eine hindurchgeführte Flüssigkeit abgab. Auch ist schon vorgeschlagen worden, Metallstücke als Widerstand zu verwenden und darüber eine Flüssigkeit oder ein Gas zwecks Wärmeaufnahme zu leiten.
• Diese Vorrichtungen weisen jedoch den Nachteil auf, daß sie nicht mit hochgespanntem Strom betrieben werden können, da die verwendeten Kohle-, Koks- oder 1Ietallstücke zum Sintern bzw. Schmelzen kommen, wodurch eine Masse entsteht, die Kurzschluß bedingt und die unter allen Umständen den Durchgang des Gasstromes verhindert. Die bekannten Vorrichtungen können außerdem nicht gleichzeitig als Wärmespeicher verwendetwerden.
• Die bekannten Vorrichtungen, welche den Dauerbetrieb mit hochgespanntem Strom aushalten, sind Wärmespeicher, die mit iVasser als Speicherungsmittel arbeiten. Solche Vorrichtungen weisen den Nachteil auf, daß sie wegen des entwickelten Dampfdrucks gefährlich sind, daß sie einen großen Raum in Anspruch nehmen, weil die Wärmeenergie nur bei der Temperatur des heißen Wassers aufgespeichert werden kann, und claß bei der Bildung von Gasblasen um die Elektroden schwere Störungen entstehen können, ganz abgesehen davon, daß die Kesselsteinablagerungen auf den Isolatoren Anlaß zu Zersiörungen der Apparateteile bieten.
• Demgegeniiber besteht das Ziel der Erfindung darin, eine Vorrichtung zu schaffen, die nicht nur unmittelbar an die Hochspannungsleitung angeschlossen, d. h. mit Strom von über rooo Volt Spannung betrieben werden kann, sondern auch die Nachteile der bekannten Hochspannungswärmespeicher nicht besitzt. Die Vorrichtung soll sowohl zur Erzeugung von Wärme als auch als Wärmespeicher dienen, damit man billigen 'Nachtstrom verwenden kann, um den Wärmespeieher aufzuheizen und während des Tages die Abgabe der aufgespeicherten Wärme für irgendwelche Zwecke möglich wird.
• Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß als Widerstand ein oxvclisc:_cs Eisenerz, insbesondere Magnetfit, oder ein Blei-, Zink-, Mangan- oder Wolframerz verwendet wird. Diese Materialien steilen einerseits -inen guten Leiter dar und weisen andererseits aber einen hohen Übergangswiderstand zwischen den einzelnen de:1 Einsatz bildenden Stücken auf. Auch besitzen sie einen hohen Schmelzpunkt und ein großes Wärmespeicherungsvermögen. Ferner erfahren diese Stofc -luch bei den in Frage kommenden Temperaturen und unter Einwirkung oxydierender Gase, wie beispielsweise Luft, keine dauernde Zersetzung.
• Die Wärmeabgabe erfolgt in der Weise, daß ein Luftstrom oder ein Wälzgasstroin durch das aufgeheizte Metall hindurchgeleitet wird. der als Wärmeträger dient. .
• Gegebenenfalls können, um- das Wärmespeichervermögen. der Vorrichtung noch zu erhöhen, nach der Erfindung die Metallerze mit einem Stoff kombiniert werden. der nicht leitend ist, jedoch eine hohe Wärmekapazität hat.
• Um ein-- Ausdehnung des Einsatzes unter Einwirkung der Würrne zu ermöglichen, ist der den Einsatz enthaltende Behälter finit einer wärmeisolierenden Wand versehen, die sich entgegen der Wirkung eines elastischen Organes verschieben kann.
• Der durch das aufgeheizte 1Iaterial hindurchgeführte Luftstrom oder Wälzgasstroin kann entweder unmittelbar zur Beheizung von Räumen dienen, oder er wird einem Wärmeaustauscher zugeleitet, der beispielsweise in einem Dampfkessel angeordnet ist. Zur Bewegung des Luft- bzw. Wälzgasstromes ist ein Gebläse vorgesehen.
• In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Abb. i einen schematischen Längsschnitt durch ein Heizelement nach derErfindung und Abb. ? die Anwendung der erfindungsgemäßen .Einrichtung zum Erhitzen von Wasser oder anderen \4edien.
• Nach Abb. i besteht die Heizvorrichtung (Wärmespeicher oder -erzenger) aus einem Behälter i, der z. B. zylindrisch sein kann und mit wärmeisolierenden Wänden -ersehen ist. Im Innern des Behälters befindet sich ein Einsatz a, der aus oxydischem Eisenerz, insbesondere 1Iagnetit, oder aus Blei-, Zink-, 1langan- und Wolframerzen besteht. Die Elektroden 3 stehen mit dein Stoff z in Berührung und sind durch die L:iter4, 3 mit einer Stronicluelle verbunden. Sie werden durch die Pfropen 6 aus isoliere. idem Stoff geschützt. Schließ-:ich sind zwei Stutzen EF an dein Behälter orgesehen. die mit d, -M Stoff 2 in Verbin-Jlung stehen, um zu ermöglichen, daß durch passende Mittel ein Gasstromkreis erzculgt wird. Sobald der elektrische Strom (las Erz passiert. wird dieses auf eine Temperatur rrliitzt, die eine Funktion seine; elektrischen 11'id°rstandes und der Spannunix. die an die Apparatklemmen angelegt wird: die so erzeugte Wärme wird 'in dein '.\lateria1 2 aitfgespeichert und kann nach Maßgake ihrer Bildung mittels Luft oder eines Gase;. welches ix den Apparat geschickt wird und in d:n zwischen den einzelnen Stücken der festen leitenden 'lasse gebildeten Kanälen kreist. nach aulien befördert werden.
• Ein besonderer Vorteil der erhndungsreMäßen Vorrichtung besteht drin, dall nian die-von dem leitenden Stoff zu erreichenden "femperaturea wesentlich beeititlti::"ti kann ,furch entsprechende Auswahl der Korngröße des zu verwe:idenden Stoffes oder (furch 1Ii-#chung verschiedener der vorgeschlagenen hoffe miteinander.
• Wenn der verwendete-Stoff in Stücken vorliegt. z. B. in ungleichinä ßigerForni. aber von bestimmter Größe. so entsteht zwischen den Stücken eine bestimmte Anzahl von Kontaktpunkten. Man kann dadurch, daß inan die Anzahl dieser Kontaktpunkte vergrößert oder verlcleinert.denDurchgang des Strome.1°icliter oder schwerer gestalten und so auf die ."fcinperatur rcgelid einwirken.
• U m die Anzahl der Kontaktpunkte zu ver-:indern. kann inan ein Gemisch verwenden, in welchem die Stücke verschiedene Größe haben, oder man kann den Stücken eine 1>,jstimmte geometrische Form geben, beispielsweise sie bis zu einer bestimmten Korngröße zerkleinern, granulieren oder pulverisieren.
• Es wurde gefunden, daß unter den erwähnten Eisenerzen das natürlich vorkomniende, unter dem 1@7amen Magnetfit bekannte Eisenoxyd mit besonderem Vorteil als Leiter benutzt werden kann, insbesondere für Speicher- und Heizelemente, die hocherhitzt werden sollen. Die physikalischen und clieniischen Eigenschaften des lIagiietits verändern .ich in heißer Luft nur wenig, wenn die verwendete Temperatur unter denn sehr liolien Schmelzpunkt bleibt.
• Das 1lagnetit kann in der Form Benutzt werden. in welcher es bergmännisch gewonnen wurde. Es ist natürlich vorteilhaft, diesen Stoff je nach der Verwendung vorzubereitz-n, cl.Ii. ihn nach entsprechendeniTrocktien in cler Form, Größe und unter dem Druck zu vorwenden, die den ins Auge gefaßten Betriebsheclingungen am besten entsprechen. Außerz' müssen Heini Anpassen die \ atur, die

  Spannung und die Dichte des Stromes mit-

  werden.

  Ilei (leg Festsetzuar dieser Bedingungen

  inul.i inan beachten, dali der mittlere spez i-

  lisclie Widerstand einer gekörnten Magnetit-

  ina,#se proportional der Feinheit der in dem

  Speicher eingesetzten Stücke und umgekehrt

  proportional mit dein an den Stücken an-,--

  wendeten Druck wächst. Außerdem ist der

  spezifische Widerstand dieser Masse bei ge-

  ringen Stroln(lichten verhältnismäßig Boch,

  bei "ro!;ea Stromdichten vergleichsweise

  ilie(Iri,.

  Lni zu ve-rhindern. daß infolge der Wärme-

  ausdehnung der einzelnen Stücke, deren ( ie-

  saintheit die I# iillung des Apparates bildet,

  der Druck zwischen diesen Stücken übermäßig

  ansteigt, kann man die eine der aus isolieren-

  (l:ni Stoa bestehenden Wände des Behä lt:rs i.

  welcher den Exilsatz enthalt, oder vorzugs-

  weise eine der Elektroden 3 derart ausbilden,

  (1a11) sie sich gegen ein passend angeordnetes

  Org-an verschieben kann und somit teinpera-

  tarl>°(@ingte @oluinenä nderun-en des Lidsatzes

  urinii@riicht.

  .anstatt (las @la<#netit in gekörnter 1#orm zu

  verwenden. kann es auch in porigen Haufen

  oller als raciimolzene -lasse eingesetzt wer-

  (lcn: Uni letzteren Fall :ollen in (leg Masse

  ):,assen(- v:rteilte Quarzkanäle vorgesehen

  werden.

  Bei (leg Verwendung von Maguetit können

  natürlich alle anderen` bereits erwähnten Vor-

  1<elirunleil verwendet werden; (las Magnetfit

  lK.tli:l für sich oder im Gemisch finit anderen

  I?rz:n benutzt werden.

  Abh. 2 zeigt schematisch eine Heizvorrich-

  tung, welche mit einem erfindtings-eniiißen

  Heizelement ausgestattet ist. 'Man findet in

  dieseln Ausführungsbeispiel den Behälter i

  aus üinem isolierenden Stoff, den Einsatz ?,

  welcher aus einem- leitenden Erz besteht, die

  Elekiroden (Sie Leiter .l und 3 und die die

  l-"lelctroden schützenden Pfropfen 6- wieder.

  Iss ist auch ein Rohr 7 hin Behälter i vor-

  1esellen, welch. -s in das Innere des letzteren

  führt: das Rohr ist mit einer RolirschlaureS

  eines Dampfkessels g verbunden.

  _\in anderen Ende der Schlange 5 schließt

  eiil tZohr io an. (las zum Saugstutzen eines

  Gebläses i i führt. Der Druckstutzen 12 (ICs

  letztren mündet in den Behälter i.

  Die Arbeitsweise ist wie folgt:

  Wenn Strom (furch den Einsatz 2 geschickt

  wird. erhitzt sich der letztere und die er-

  zeugte Wärme wird im Innern des Behälters i

  aufgespeichert. Dieser kann außen wärme-

  i:olierLnd ausgeführt sein.

  Durch Einschalten des Gebläses wird im beschriebenen geschlossenen Kreis ein Gas, beispielsweise Luft oder ein passendes inc:rtes Gas. umgewälzt, wobei sich dieses Medium durch honvexion beim 1'assiereii des Einsatzes 2 erhitzt und in der Schlange 8 oder in einem anderen Verbrauchskreis wieder abkühlt. Das abgekühlte Medium wird vom Gebl'ise erfalit und von neuem in den Behälter i geschickt.,' Man kann auch eine Reihe von Rohren verwenden. welche durch den Einsatz 2 gehen und Einerseits finit dem Gebläse. andererseits mit dein Nutzkreis in Verbindung stehen.
• Der Erfindungsgegenstand kann wegen der großen Leichtigkeit der Zusammenstellung der Heizelemente zu jeder Art von Heizung benutzt werden.

Claims (3)

1. PATE NTc\NSPRÜCHE: i. Vorrichtung zur Unisetzung elektrischer I--nergie in W'ürine mittels zwischen -zwei Elektroden an-cordneten, aus lo@= aneinanderliegenden Körpern hestehen(len Widerstandsmaterials .und Aufspeicheruilg (leg erzeugten Wärme, dadurch gekennzeichnet, daß als Widerstandsmaterial ein oxvdisches Eisenerz, insbesondere Magnetfit, oller ein Blei-, Zink-, Mangan- oller Wolframerz, verwendet wird.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet. daß (las als Widerstandsmaterial dienende Erz finit einem elektrisch nicht leitenden Körper hoher Wärmekapazität vermischt ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, (Maß das Widerstandsmaterial in einem Behälter (i) untergebracht ist, dessen eine wärmeisolierende Wand unter Einwirkung- der durch die Temperatur bedingten Volumenlinderung gegen die Wirkung eines elastischen Organes verschiebbar ist. Vorrichtung nach Anspruch i, (ladurch gekennzeichnet, .daß an den das Widerstandsmaterial aufnehmenden Behälter (i) eine von diesem erzeugten heißen Gasen durchströmte Rohrschlange (8) angeschlossen ist, welche in einem finit :irrem gasförmigen oder flüssigen -Medium gefüllten Behälter (9) angeordnet ist. ;. Vorrichtung nach Anspruch i und 4., dadurch gekennzeichnet, daß zwischen (lein (las Widerstandsmaterial aufnehmen(len Behälter (i) und der an ihn angeschlossenen Rohrschlange (S) ein Gebläse (i i) angeordnet ist.