AT71661B - Elektrothermischer Heiz- und Kühlkörper. - Google Patents

Description

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   Da die   Wärmeleitung      für verschiedene Stoffe   verschieden ist, so muss man den Stoffen verschiedene Querschnitte geben, um einen guten   Kühleffekt,   zu ermöglichen. Man kann bei zylindrischen Körpern den Querschnitt auch dadurch ändern, dass man die Wandstärke der wirksamen Stoffe ändert. Für ein Element aus Wismut und Antimon erhält man die günstigsten Verhältnisse, wenn man das Verhältnis des Qùerschnittes von   Wismut   zu dem des Antimon gleich 2 : 46 macht. 



   In Fig. 1 ist   ein Heiz-und Kühlkörper   zylindrischer Form dargestellt. Die ringförmigen positiv wirksamen Körper (wie Antimon) sind mit a, die negativ wirksamen (etwa Wismut)   sind mit b bezeichnet. c sind Metallring (Kupfer) und fil Isolierscheiben (Papier, Glimmer und dgl. )   bei + e und-c sind die Stromzuführungen angeordnet. 



   Ein derartiges Rohr ist sehr leicht herstellbar. Die Stoffe können z. B. zwischen die gegeneinander versetzten metallring eingegossen oder selbst in   pulverförmiger   Gestalt hineingepresst werden. Oder es können die äusseren Kupferringe im erwärmten Zustande über die vorbereiteten Glieder   übergeschoben   werden, so dass sie diese beim Erkalten fest einschliessen, oder es können auch die üblichen Lötmethoden, Galvanisieren und Amalgamieren angewandt werden usw. Die 
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 werden. Die Anordnung der Elemente zwischen solche umschliessende Ringe gewährt nun vor allem 
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 sind ausser den unvermeidlichen Verlusten durch die innere Wärmeleitung alle sonstigen Verluste fast vollständig vermieden.

   Hiefür ist sehr wichtig, dass die   Wärmeaufnahme     ausschliesslich   am kältesten. die Wärmeabgabe am wärmsten Teile der Elemente erfolgt, dazwischen aber kein Wärmeaustausch stattfinden kann, dass also der mehr oder weniger grosse Zwischenraum zwischen den Gliedern vollständig mit Isoliermaterial ausgefüllt ist. 



   Ausserdem ergibt sich schliesslich noch als Nebenvorteil ein vollständiger Abschluss zwischen den äusseren warmen und inneren kalten Lötstellen, so dass diese z. B. ohneweiters unter ver-   schiedenem   Druck stehen oder von verschiedenen Flüssigkeiten bespült werden können. 



   Leitet man durch das Innere des Körpers eine kalte Flüssigkeit, wie z. B. Salzwasser, so 
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   wieder Wärme   aufnehmen, also   1. iihlend wirken kann.   Eine derartige Anordnung ist schematisch in Fig. 2 dargestellt. Diese Anordnung würde beispielsweise auch genügen. wenn es sieh nur   um   
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 56 Watt erforderlich. 



   Mit einem Kühlkörper der   beschriebenen Anordnung).. ann   man namentlich bei niedriger Thermokraf, der dazu verwendeten Stone nur geringe Temperaturunterschiede erzeugen, und der Stromverbrauch in der Nähe des kritischen Temperaturunterschiedes ist ziemlich bedeutend. Mit folgender Anordnung lässt sich aber von einer gegebenen Temperatur des   Kühlmittels   aus jede beliebige Temperaturerniedrigung erzeugen, oder aber der Aufwand an elektrischer Energie für eine Kälteleistung bei demselben Temperaturunterschied erheblich verringern. 
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 geänderter Stromzuführung jede einzelne Lötstelle genau dasselbe Potential und dieselbe Höhe, wie die zugehörige benachbarte Lötstelle. Es ist also überflüssig für eine Isolierung zu sorgen.

   Es kann vielmehr derselbe   Kupferring   c gleichzeitig die äussere Begrenzung eines Elements des inneren Zylinders wie die innere Begrenzung des entsprechenden Elements des benachbarten äusseren Zylinders abgeben. Die Verluste werden dadurch ausserordentlich klein, und gleich- 
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 selbsttätig ausgeglichen. 



   Eine derartige thermische Kaskadenschaltung bei elektrischer Parallelschaltung ist nun nicht etwa nur bei   zylinderförmigen   Elementen möglich. Wenn die Form des geschlossenen 
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 geschalteten, sich an den Lötstellen unmittelbar berührenden Elemente können auch konstanten Querschnitt besitzen, so dass der ganze Körper die Form eines Quaders (einer Platte) hat, oder es können beliebige andere Dimensionen gewählt werden. 



   Die Fig. 3 zeigt einen Axialschnitt durch einen solchen, hier also beispielsweise zylinderförmig angenommenen Körper. Die ringförmigen positive wirksamen Körper sind mit q. die negativen mit b bezeichnet. Metallringe c (Kupfer) dienen zur leitenden Verbindung der Elemente und neutrale Scheiben d zur Isolation. In dieser Weise können beliebig viele solcher   Säugern   ineinander angeordnet werden. 



   Die Wirkungsweise dieses Körpers ist folgende :   \\ird bei + e em trom in diese   doppelte Reihe von hinter-und nebeneinandergeschalteten Elementen geschickt, so tritt eine Stromverielung ein. Der stärkste Strom geht durch die äusserste Reihe der Thermoelemente, da er hier den grössten Querschnitt findet, der schwächste durch die innerste. Durch jeden Ring c im 
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 lötstelle freiwerdenden Wärme erforderlich ist. 



   Die im ganzen erzeugte Temperaturdifferenz ist aber n-mal so gross als die in jedem Einzelelement erzeugte, da infolge des durch die geschilderte   Anordnung erzielten ausserordentlich   grossen Wärmeüberganges zwischen den Lötstellen der benachbarten Elemente die Temperaturen 
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   Da die Wärmeerzeugung an der äusseren warmen Lötstelle stets um die   Kälteleistung der   inneren kalten Lötstelle grösser ist als der Energieaufwand, so ergibt die Anwendung dieses 
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 volt und 10  Temperaturdifferenz etwa 50% aus. Es ist selbstverständlich bei dieser reversiblen elektrischen Heizung notwendig, die ersparte Kalorienmenge der   Aussenwänne   oder etwa dem Kühlwasser zu entziehen,   d.   h. die   kalten Lötstellen vermittelst   dieser natürlichen Wärmequellen direkt oder indirekt zu erwärmen, wenn man nicht etwa gleichzeitig auch von der Kälteleistung nützlichen Gebrauch machen kann. 
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Claims (1)

1. Elektrothermischer Heiz- und Kühlkörper, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der w rmeabgebenden Lötstellen der den Körper bildenden Thermoelemente grösser ist als die Oberfläche der kälteabgebenden Lötstellen, und zwar ungefähr im Verhältnis der Wärmeleistung zur Kälteleistung.

2. Ausführungsform des elektrothermischen Heiz-und Kühlkörpers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wirksamen Stoffe abwechselnd zwischen Metallringen oder EMI4.2

3. Ausführungsform des elektrothermischen Heiz- und Kühlkörpers nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Heiz-und Kühlkörper parallel an eine Stromquelle angeschlossen sind, die sich an den Lötstellen berühren und derart neben-oder ineinander angeordnet sind, dass die warme Lötstelle eines inneren Elements unmittelbar der kalten Lötstelle eines EMI4.3 hältnis der Wärmeleistung zur Kälteleistung der innersten Säule kleiner ist, als bei der vorhergehenden.