DE669966C

DE669966C - Thermosaeule

Info

Publication number: DE669966C
Application number: DED70947D
Authority: DE
Original assignee: RICHARD V DALLWITZ WEGNER DR
Current assignee: RICHARD V DALLWITZ WEGNER DR
Priority date: 1935-08-23
Filing date: 1935-08-23
Publication date: 1939-01-07

Description

Man hat erkannt, daß die vermeidbare Hauptverlustquelle der Thermosäulen die Abkühlung der Schenkel der Elemente zwischen den warmen und den kalten Lötstellen längs der Schenkel nach außen ist. Um diese Verluste zu - vermeiden, ist vorgeschlagen worden, die Schenkel zu erwärmen (Patent 639 722) oder diese Schenkel nach Möglichkeit zu verkürzen oder ihre Abkühlung z. B. durch Isolieren zu verhindern. Bei den Thermosäulen der vorliegenden Erfindung werden zu diesem Zweck die Elemente dachziegelartig aufgebaut, so daß der Betriebswärmestrom von der Heizung zur Kühlung möglichst nur durch das eine der verwendeten Thermometalle geht. Ein dachziegelartiger Aufbau an sich ist bereits bekannt.

Wie auf diese Weise leistungsfähige Säulen aufgebaut werden können, ist in Fig. 1 bis 5 zur Anschauung gebracht. Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht, darunter in Draufsicht eine Thermosäule für hohe Leistung nach der vorliegenden Erfindung, deren Sinn aus Fig. 1 bis 3 entwickelt werden soll. 1 sind Bleche oder Folien, beispielsweise aus Aluminium, von der elektrischen Schenkellänge L₁ und der relativen Breite B (in der Draufsicht), die dachziegelartig übereinandergreif en..Zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Blechen 1 befindet sich eine Belegung aus dem andern Thermometall 2, beispielsweise einer kristallinen Legierung, von der elektrischen Länge L₂. Für die beste mögliche Leistung wird L₁ und L₂ so bemessen, daß der elektrische Widerstand von 1 und 2 in den einzelnen Elementen gleich groß wird. Der Wärmestrom geht von der warmen Seite der Säule zur gekühlten Seite bzw. von Lötstelle zu Lötstelle im wesentlichen nur durch die Thermometalle 2 hindurch, schädliche Abwege sind so weit als möglich vermieden. Wärmeverluste längs der Verbindungsschenkellängen zwischen den warmen und kalten Lötstellen können nicht entstehen, weil die sonst bei Thermosäulen üblichen Verbindungsschenkel gar nicht vorhanden sind."

Die Betriebsverhältnisse werden um so wirtschaftlicher, je größer das Verhältnis der Blechstärke d_t von Metall 1 zur Höhe der Belegung L₂ von Metall 2 ist oder gewählt wird. 5» Bei der Ausführungsform Fig. 3 ist ^₁ : L₂ = etwa 100. Macht man für denselben elektrischen Widerstand bzw. dieselbe Leistung der Elemente bei denselben Temperaturverhältnissen die Blechstärke d_x = L₂, so entsteht etwa die Säulenform Fig. 2. Bei dieser Säule ist L₃ zehnmal so hoch und d_x zehnmal kleiner als in Fig. 3. Dafür zur Erzielung des gleichen elektrischen Widerstandes muß bei gleicher elektrischer Länge der Bleche 1, ^6ü also gleichem Wert L₁ wie in Fig. 3 ihre Breite nun B' = 10 B sein. Deshalb sind bei der Säule Fig. 2 die Thermometalle 1 nun ebenso schwer wie bei der Säule Fig. 3, das Thermometall 2 in Fig. 2 wiegt aber das Hundertfache von dem in Fig. 3, wegen der zehnfachen Höhe von 2 bei zehnfacher Breite B' = 10 B. Der absolute thermische

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Wirkungsgrad wird durch diese Verhältnisse wenig beeinflußt, aber die Leistung der Säule je Kilogramm Metallgewicht ist nun geringer. Noch unwirtschaftlicher werden die Betriebs-Verhältnisse, wenn sich zwischen den Elementen der Säule bzw. zwischen den Lötstellen Verbindungsstege 6" befinden (Fig. i), wie sie bei allen bisher aufgeführten Säulen erkennbar sind. Je relativ länger diese Stege 6"

ίο sind, desto unwirtschaftlicher arbeitet die Säule. In Fig. I sind beispielsweise die Stege ..S* zweimal so lang wie die elektrischen Längen L₁ in Fig. 2 und 3, und dadurch steigt für die gleiche Leistung und gleiche sonstige Verhältnisse die notwendige Breite auf B" = 30 B,' entsprechend geringer wird die Leistung je Kilogramm Metallgewicht der Säule. Auch der thermische Wirkungsgrad wird durch die Stege tief herabgezogen auf die bisher erreichten niedrigen Werte. Durch Anordnung der Isolation / und J' könnte der thermische Wirkungsgrad verbessert werden.

In den Fig. 4 und S der Zeichnungen sind

noch einige besondere Formen von Thermosäulen gemäß der Erfindung zur Anschauung gebracht. Fig. 4 und 5 zeigen verschiedene Ausführungen von an sich bekannten Röhrensäulen, bei denen Ringe oder Hülsen aus Metall 1 ineinandergesteckt sind und die Legierungen 2 auf das eine Ende der Hülsen als Zwischenschicht galvanisch oder in Form von Folien oder durch Aufstrich (Bronzierung), Aufspritzen usw. aufgebracht sind. Dadurch entstehen die Elemente E₁, E₂ usw.

Isolierungen/ und Γ (Abb. 4) können die schädlichen Wirkungen der an sich schon sehr geringen Zwischenräume zwischen zwei Belegungen 2 entsprechend vermindern, so daß trotz der Zwischenräume die Betriebswärme von einer Lötstelle zur andern ohne Verluste fast ganz durch die Belegungen 2 geht, wie es die besten Betriebsverhältnisse erfordern. Die Hülsen können auch Längsschlitze haben, die ihre federnde Haftkraft aufeinander erhöht. Man kann die Hülsen, was bekannt ist, auch mit einem Gewinde versehen. Durch die Thermorohre kann in ebenfalls bekannter Weise ein Heizmittel, um die Rohre herum ein Kühlmittel oder umgekehrt getrieben werden. Rippen R auf den Metallen 1 unter-. stützen den Wärmedurchgang durch die Metalle^ der Rohrsäule.

Da es bei -jeder Thermosäule bei mäßigem Temperaturgefälle zwischen der kalten und warmen Seite der Säule darauf ankommt, große Wärmemengen durch die Säule durchzusetzen (zur Erhöhung der Leistung je Kilogramm Metallgewicht), so ist es zweckmäßig, an der Kühl- und Heizseite der Säule, hier bei den Metallen 1, Einrichtungen zu treffen, die die Wärmen unter großen Wärmeübergangszahlen ab- und zuführen. Bei den vorliegenden Säulen mit kürzestem Wärmeweg ist ein großer Wärmedurchsatz bzw. große Leistung dann sicher. Man kann hierzu die Kühlseite, in den Zeichnungen mit K bezeichnet, mit Wasser kühlen oder bei Luftkühlung die Wärmeübergangszahl mit den bekannten neuen Mitteln vergrößern. Auf der Heizseite, xn den Zeichnungen mit H bezeichnet, ist Strahlungsbeheizung angebracht, weil dadurch' auch der Bestand der relativ dünnen Bleche 1 geschont wird.

Claims

Patentansprüche:

1. Thermosäule mit dachziegel artig übereinandergreif enden Elementen, dadurch gekennzeichnet, daß der Betriebswärmestrom von den beheizten positiven (oder negativen) Thermometallen nur durch die negativen (oder positiven) Thermometalle fließt, indem Verbindungsschenkel zwischen benachbarten Elementen ganz kurz gehalten werden.

2. Kurzschenkelthermosäule nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem einen Thermometall (1, Fig. 4 und 5) Hülsen gebildet werden, die unter Zwischenschaltung des zweitenThermometalls zu Thermoröhren ineinandergesteckt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen