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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verwerten gespeicherter Wärme an über 1000 C zu erwärmenden Stellen, bei welchen die Wärme in einem allseitig wärmeisolierten Körper gespeichert und durch ein strömende Mittel den die Wärme verwertenden Stellen zugeführt wird.
Der Zweck der Erfindung ist insbesondere darin gelegen, einen Kochherd zu schaffen, welcher mit billigem Nachtstrom beheizt und bei welchem die Nutzbarmachung der Wärme an mehreren Ver- braueherstellen, wie Kochplatten, Röhre u. dgl., unabhängig vom Ladevorgang erfolgt. Die einzelnen Verbraucher sind unabhängig voneinander abschaltbar oder mit regelbaren Temperaturen unabhängig voneinander beheizbar.
Es sind Vorrichtungen zum Verwerten gespeicherter Wärme bekannt, bei welchen die Wärme aus dem Speicher zu den Wärmeverbrauchern durch ein strömende Mittel übertragen wird, welches seinen Aggregatzustand im Betrieb ändert. Man hat vorgeschlagen, im Speicher Verdampferrohre vorzusehen, in welchen die Flüssigkeit verdampft, in Dampfform zu den Wärmeverbrauchern aufsteigt, dort unter Kondensation seine Wärme abgibt, wonach das Kondensat in den Speicher zurückfliesst. Bei dieser Art von Kochherden ist ein ökonomischer Betrieb nicht möglich, weil sich der Speicher während und nach dem Aufheizen durch die Dampfbildung selbsttätig entladet. Diese Entladung ist unvermeidlich, weil die Leitungen stets mit kondensierbaren Dämpfen gefüllt sind, welche ihre Kondensationswärme an die Verbraucherstellen dauernd abgeben.
Ausserdem setzt der Betrieb mit Wasserdampf hohe Drücke in der Kreisleitung voraus, welcher Umstand die Vorrichtung für Haushaltungszweeke ungeeignet macht. Die Regelung der den einzelnen Verbraucherstellen zugeführten Wärmemenge ist daher nur im beschränkten Umfange durchführbar, weil der dauernd vorhandene Entladestrom nicht unterbrochen werden kann.
Es sind bereits Koch-und Backvorrichtungen bekannt, die mit einem flüssigen Wärmeträger arbeiten. Bei diesen hat man aber keinen Wärmespeicher vorgesehen, sondern die Flüssigkeit unmittelbar beheizt und diese in einem Behälter angeordnet, in dessen oberen Teil die Wärmeverbraucher von der Flüssigkeit ständig bespült werden. Eine von der Anheizzeit unabhängige Verwertung bzw. die Regelung der Wärme ist also hienach unmöglich.
Man hat auch vorgeschlagen, die ohne Speicher unmittelbar beheizte Flüssigkeit durch Pumpen oder Druckluft zu den die Wärme verwertenden Stellen zuzuführen. Abgesehen davon, dass hier die Möglichkeit der Verwertung des billigen Nachtstromes praktisch ebenfalls nicht besteht, bedingt der mechanische Antrieb der Flüssigkeit umfangreiche und teure Vorrichtungen, die die Investitionskosten wesentlich erhöhen.
Die Nachteile der bekannten Vorrichtungen werden im Sinne der Erfindung dadurch behoben, dass man die Wärme aus einem allseitig gegen Wärmeverlust isolierten Speicher den die Wärme verwerten-
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Um die Kreisleitung der die Wärme tragenden Flüssigkeit nach aussen hin metallisch vollständig abschliessen zu können, was mit RÜcksicht auf die giftigen Eigenschaften oder den üblen Geruch der Flüssigkeit geboten erscheint, wird im Sinne der Erfindung der Flüssigkeitsstrom ventillos geregelt. Zu diesem Zweck sind in jeder Kreisleitung zwei miteinander im oberen Teil über einen Überfall kommunizierende Rohre vorgesehen, deren Flüssigkeitssäulen im unteren Teil miteinander zusammenhängen, wobei das Flüssigkeitsniveau im Steigrohr zwecks Regelns bzw. Abstellens des Flüssigkeitumlaufes dadurch gehoben bzw. gesenkt wird, dass man der Kreisleitung aus einem mit ihr kommunizierenden Gefäss Flüssigkeit zuführt oder ihr Flüssigkeit entzieht.
Dies kann durch Heben oder Senken des Gefässes oder dadurch erfolgen, dass man das Gefäss zum Teil mit einem Gas füllt und dieses Gas nach Bedarf erhitzt oder abkühlt, wobei eine Druck-bzw. Saugwirkung auf die Flüssigkeit ausgeübt wird. Man kann im Gefäss auch eine leicht verdampfbare Flüssigkeit zum gleichen Zweck anwenden.
Man hat für Heizanlagen Quecksilber als Wärmeträger bereits vorgeschlagen. Die Anwendung des Quecksilbers ergibt aber bei elektrischen Speicherherden besondere Vorteile. Zunächst sichert die niedrige Wärmeleitzahl des Quecksilbers die gute Wärmeisolation des Speichers dadurch, dass bei abgestelltem Kreislauf die in den an den Speicher angeschlossenen Rohrleitungen stagnierenden Queck-
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Als Speicherstoffe werden zweckmässig keramische oder metallische Stoffe angewendet und mit besonderem Vorteil Stoffe, die innerhalb der Temperaturschwankungen des Speichers ihren Aggregat- zustand ändern und dadurch oder durch umkehrbare chemische Reaktionen Wärme aufnehmen und abgeben können. Als solche eignen sich insbesondere Kali-oder Natronsalpeter.
Die Vorrichtung nach der Erfindung ist in drei beispielsweisen Ausführungsformen in den Zeich- nungen dargestellt. Die Fig. 1 und 2 zeigen einen Schnitt durch einen elektrisch geheizten Backofen.
Die Fig. 3 veranschaulicht die Parallelschaltung und Regulierung mehrerer Wärmeabnehmer mit einem gemeinsamen Wärmespeicher und selbsttätiger Temperaturregelung durch Flüssigkeitskonvektion.
Der beispielsweise an elektrische Leitungen 2 und J angeschlossene Wärmespeicher 7 kann aus metallischem oder keramischem Baustoff hergestellt und auch als Behälter für einen Speicherstoff aus-
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Die Vorrichtung arbeitet wie folgt : Durch das Anheizen des Wärmespeicher 1 entsteht in dem aufsteigenden Ast des Steigrohres 8 und im Fallrohr 5 der Heizleitung ein Temperaturunterschied, in- folgedessen in der Vermittlerflüssigkeit der Heizleitung eine Thermosiphonwirkung. Das Mass dieser kommt in einem entsprechenden Höhenunterschied A der Flüssigkeitsspiegel zwischen dem aufsteigenden
Ast des Steigrohres 8 und dem abfallenden Ast 5 des Überfallrohres 10 zum Ausdruck. Wenn nun das
Niveaugefäss 12 gesenkt wird, so werden sieh gleichzeitig auch die Flüssigkeitsspiegel in den beiden Ästen 8 und 5 senken.
Hiedurch wird der Fliissigkeitsstrom zwischen dem Steigrohr 8 und dem Fallrohr 5 bzw. 15 gänzlich unterbrochen, wogegen bei entsprechender Hebung des Niveaugefässes 12 auch der FlÜssig- keitsspiegel in den Ästen sieh hebt und die Verbindung zwischen 8, 5 und 9 wiederherstellt. Durch die
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Die Anordnung nach Fig. 2 weicht gegenüber jener nach Fig. 1 insofern ab, als der Scheitelpunkt des Überfallrohres 10 mit einem Expansionsgefäss 17 verbunden ist. Dieses enthält ein indifferentes
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Gas unter Überdruck. Der tiefste Punkt 18 des Fallrohres 15 ist durch eine Abzweigung 19 mit einem luftdicht verschlossenen, höher liegenden Gefäss 20 verbunden. Dieses ist nicht wärmeisoliert, kann sich also an der freien Luft abkühlen, wogegen alle übrigen Teile der Heizleitung in die wärmeisolierende Masse 16 eingebettet sind. Das Gefäss 20 ist mit einer elektrischen Heizspirale 21 und mit Kühlrippen 22 versehen. Die Heizspirale 21 liegt in Reihe mit dem Temperaturrelais 2. 3, welches im Backraum angeordnet ist.
Die Heizleitung der Vorrichtung ist mit der Abzweigung 19 bis zur Höhe n-n des Überfallrohres 10, das Gefäss 20 bis zur Mündung des Ansatzes 24 mit Quecksilber gefüllt. Über dem Quecksilberspiegel des Gefässes 20 befindet sich eine kleine Menge von Wasser od. dgl., die im Vergleich zum Expansionsgefäss 17 so klein ist, dass selbst bei restloser Verdampfung, z. B. des Wassers, kein unzulässig hoher Druck im Inneren der Heizleitung und im Gasraum des Expansionsgefässes 17 entstehen kann.
Die Wirkungsweise der Anordnung nach Fig. 2 ist folgende : Wird der Wärmespeicher angeheizt, so steigt das Quecksilber im Überfallrohr 10 vorerst nur bis zur Höhe n-n, ohne den Scheitelpunkt des Überfallrohres 10 zu erreichen und ohne die Wärmeübertragung einzuleiten. Wird jedoch der Hilfsstromkreis der Heizspirale 21 durch den Schalter 25 geschlossen, so wird infolge der Erwärmung des Gefässes 20 über 1000 C der Wasserdampf druck so weit gesteigert, dass dieser die Quecksilberladung des Gefässes 20 über die Leitung 19 in die Heizleitung hineindrückt.
Hiedurch steigen gleichzeitig die Queeksüberspiegel im Heizrohr 8 und Fallrohr 5. bobald der Quecksuberspiegel im überfallrohr J den Scheitelpunkt erreicht, setzt eine mit der Überfallhöhe im U-förmigen Rohr zunehmende Strömung des Quecksilbers in der Heizleitung ein.
Ist die gewünschte Temperatur im Backraum 14 erreicht, so wird der Hilfsstrom der Heizspirale 21 durch das Relais 2-3 unterbrochen, wodurch eine durch die Wärmeabfuhr der Kühlrippen 22 begünstigte Verflüssigung des im Gefäss 20 befindlichen Wasserdampfes und hiedurch vorerst eine Senkung des Quecksilberspiegels in dem Steigrohr 8 eintritt, folglich eine gedrosselte Flüssigkeitsströmung und schliesslich eine gänzliche Unterbrechung des Queeksilberstromes in der Heizleitung veranlasst wird.
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wärmespeicher 40 gespeist werden.
Sämtliche Heizkörper 91, 92, 93 zweigen von der gemeinsamen Steigleitung 80 durch dazwischengeschaltete Überfallrohre 101, 102, j ? 6. 3 ab und sind durch Fallrohre 151, 152, 153 an die gemeinsame Rückleitung 15 angeschlossen. Jedes Überfallrohr 101, 102, 108 hat an seinem Scheitelpunkt je eine Abzweigung, die mit je einem höher liegenden, luftdicht verschlossenen und mit einem indifferenten Gas gefüllten Gefäss 171, 172, 11.'3 verbunden sind. Jedes dieser ist mit einer separat einschaltbaren elektrischen Heizspirale 201, 202, 20. 3 versehen. Die Rückleitung 15 kann mit einer Abzweigung 26 an einen Gasbehälter 27 angeschlossen sein. Dieser kann entweder starr und anheizbar oder auch elastisch deformierbar ausgeführt sein.
Die Wirkungsweise der Anlage nach Fig. 3 ist folgende :
In den für sich getrennt verschlossenen Gefässen 171, 172, 17. 3 ist der gleiche Gasdruck. Sind die Temperaturen der Gefässe 171-17. 3 die gleichen, so herrscht im Gasraum eines jeden Überfallrohres 101-je.03 der gleiche Gasdruck, und infolgedessen wird sich das Quecksilber in jedem Überfallrohr in der gleichen Höhe einstellen. Falls alle Gefässe 171-178 gleichmässig angeheizt werden, wird
Quecksilber unter gleichmässiger Senkung der Spiegel in den Rohrleitungen 101-103 und 151-153 in den Behälter 27 abgedrückt.
Wird dagegen eines der Gefässe durch Unterbrechung seiner Heizung abgekühlt, so wird infolge des abfallenden Gasdruckes der Quecksilberspiegel im angeschlossenen Überfallrohr steigen und in dem betreffenden Kreis sich eine Wärmeübertragung einstellen. Wird lediglich der Behälter 27 angeheizt, so werden sämtliche Kreise 91-98 eingeschaltet. Wird auf die gleichzeitige Einschaltung aller Kreise 91-93 verzichtet, so kann die Abzweigung 26, 27 wegfallen. Die Auslösung des betreffenden Kreislaufes kann auch durch entsprechende Abkühlung des zugeordneten Expansionsraumes erfolgen.
An Stelle der beschriebenen Regelung der Strömung der Vermittlerfliissigkeit mittels Überfalles können zum gleichen Zwecke auch Drosselorgane od. dgl. Anwendung finden.
Das Leitungssystem der Vermittlerflüssigkeit soll zweckmässig ohne Fugen, Stossstellen, Dichtungstellen od. dgl. ausgebildet sein.
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