Speicher leer d. Es i4 beh@innt, die Wärmespeicherung 4i Kochhcrderi in der Haupl:sa.ehe in Meta.ll- blöclzen vorzunehmen.
Nenn die Temperatur- iliffer-iiz des Speichermittels zwischen der Temperatur im geladenen und derjenigen im entladenen Zustande keine zu grosse sein soll, so sind diese Ausffihrungen im Verhältnis zur Speicliermerige sehr schwer und kost spielig.
Vielfach hat man dann die 1Vletallblöcli:e kleiner gehalten. U m auf die gewünschte Speicherung zu kommen, war man dann ge- zu-ungen, mit den Speichertemperaturen recht hoch zu gehen (550 C), so dass sich dann im geladenen und entladenen Zustande gross Temperaturdifferenzen einstellten, welche sich sowohl in: Kochprozess, als auch in der Deformierung des Kochgeschirres schädlich auswirkten. Auch diese Herde waren immer noch verhältnismässig schwer und teuer.
Zu dem war das Abisolieren des Speicherkörpers bei den hohen Temperaturen, welche unter Umständen während längerer Zeiten aufrecht erbalten werden müssen, schwierig, teuer und mit grossen Wärmeverlusten verbunden.
Nicht zuletzt bedingte der grosse Tempe raturabfall im Eisenblock bis zur Oberfläche der Wärmeentnahmestelle bei einigermassen schnellem Kochen die Massnahme, die Spei chertemperaturen auch im entladenen Zu stande verhältnismässig hoch zu halten, selbst in dem Falle, in welchem das Gewicht des Eisenhernes vergrössert war. Die Folgen waren grosse Isolationsverluste.
Waren bei dieser Ausführung beim Kochen die Speicher temperaturen auf einen Grad gefallen, bei welchem bei kleinen Temperaturdifferenzen, wie sie beispielsweise beim Gegenstand vor liegender Erfindung vorhanden sind, noch schnell gekocht werden kann, so war dies bis her wegen dem erwähnten grossen Tempera turabfall nicht mehr möglich.
Um bei solchen Herden, bei welchen der Metallblock zur Wärmespeicherung dient, den obenerwähnten Temperaturabfall vom Block bis zur Wärmeentnahmestelle, welcher bei einigermassen schnellem Kochen trotz gro sser Metallquerschnitte des langen Weges wegen 200' C und mehr betragen kann, zu verkleinern, hat man solche Ausführungen in Verbindung mit Flüssigkeitsdämpfen als Wärmeübertragungsmittel gebracht.
Der Nachteil des grossen Gewichtes und der Kostspieligkeit bei kleineren Temperatur differenzen zwischen Auflade- und Entlade- Zustand oder aber der grossen Temperatur differenz bei kleineren Metallgewichten bleibt immer noch bestehen, so dass auch diese Herde wegen ihres hohen Preises und der andern erwähnten Nachteile nur schwer ver käuflich sind.
Es sind auch schon Wärmespeicherungen mittelst Wasserdampf vorgeschlagen worden. Die Speicherung bei diesem Mittel ist pro Volumeneinheit verhältnismässig klein. Im Vergleich zur Speicherung wird deshalb das diesen Speicherdampf einschliessende Gefäss volumen verhältnismässig gross. Dieses Gefäss kommt teuer zu stehen und die zu isolieren den Oberflächen fallen gross aus, so dass die Wärmeverluste ebenfalls gross werden.
Diese Nachteile werden durch den Gegen stand vorliegender Erfindung behoben. Beim Speicherherd mit Flüssigkeit als Wärme speichermittel in mindestens einem Gefäss ist gemäss der Erfindung das Gefäss dampfdicht geschlossen und der grösste Teil desselben ist mit einer Flüssigkeit von hoher spezifischer 1Värme gefüllt, der Rest durch aus der Flüssigkeit entwickelten Dampf, das Ganze derart, dass bei Speichermitteltempera+uren zwischen zirka 100 und 300 C eine Wärme- 17bcrtragUng von der Speicherflüssigkeit nach einer Wärmeabgabestelle durch den Dampf des Speichermittels erfolgt,
der dann entspre chend der entnommenen Wärme sich nieder schlägt. Die Wärmespeicherung erfolgt in der Hauptsache im Speichermittel, vorziigs- weise Wasser, welches in dem Gefäss einge schlossen ist und bleibt.
Zweckmässig wird als Speichermittel in den Gefässen unter möglichster Entfernung aller Luft eingeschlossenes, destilliertes Was- ,er verwendet. Dadurch wird erreicht, dass bei kleinstem Volumen für eine bestimmte Temperaturdifferenz die grösste Speicherung möglich ist. Die Dimensionen der Gefäss werden klein, ebenso die AusstraUhingsver- luste wegen der kleinen Oberfläche. Die Ge samtgewichte fallen klein aus und der Herd kommt auch bei sehr sorgfältig vorgenom mener Isolation nicht viel teurer zu stehen.
als ein gewöhnlicher Herd ohne Speicherung, da auch das Speichermittel sehr billig ist. Das destillierte Wasser wird ein für alle 12a1 in das die Wärme aufnehmende und die Wärme abgebende Gefäss eingefüllt und die ses dann nachher so abgeschlossen, dass auch im Betrieb keine Flüssigkeit verloren gehen kann. Die Einfüllung selbst geschieht derart, dass das Wasser bei der maximalen Speicher temperatur den Volumeninhalt des Gefässes nahezu ausfüllt und Gase, wie beispielsweise Lufteinschlüsse, nicht vorhanden sind.
Die Form und Anordnung des Gefässes oder der Gefässe, in welchem die Speicher flüssigkeit eingeschlossen ist, wird zweck mässig derart gewählt und die Wärmeauf nahme- und Abgabestelle so angeordnet, dass sowohl bei Wärmeaufnahme als bei Wärme abgabe eine natürliche, rasche Zirkulation des Wassers innerhalb des Gefässes erfolgt.
In der beiliegenden Zeichnung sind ver schiedene Ausführungsbeispiele des Erfin dungsgegenstandes dargestellt, und zwar zeigen: Fig. 1 eine Ausführung des Gefässes in Seitenansicht, ilnd Fig. \? in Endansicht; Fig. 3 und 5 zeigen im senkrechten Schnitt zwei weitere Ausführungsformen des Gefässes, und Fig. 4 ist die zu Fig. 3 gehörige Endan sicht, und Fig. 6 ein zu Fig. 5 gehöriger um<B>90'</B> versetzter Schnitt; Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungs form des Gefässes;
Fig. 8 und 9 zeigen einen Herd mit zwei Gefässen in Vertikal- bezw. Horizontalschnitt. Im Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 ist das Gefäss als eine geschlossene R,ohrsehlangenspirale ausgebildet, deren ,lehse horizontal ist und welche in ange nähert senkrechten Ebenen liegende, sich be rührende Windungen 1 aufweist.
Der An fang ? der Spirale und das Ende 3 sind ein für alle Mal fest verschlossen, so dass die im Innern der Schlangen eingefüllte Speicher flüssigkeit nicht entweichen kann. 4 ist der -in der Wärmeaufnahmestelle angeordnete Heizkörper, in welchem beispielsweise elek- i rische Widerstandsdrähte angebracht sind und der an der tiefsten Stelle der Rohrspirale angeordnet ist. 5 ist eine Platte für die Wärmeabgabe, die beispielsweise auch durch das Gefäss selbst erfolgen kann.
Sowohl bei Wärmeabgabe wie bei Wärmeaufnahme tre ten natürliche Wasserströmungen auf, weil das warme Wasser nach dem obersten Teil des Gefässes geht und das Wasser, welches durch die Wärmeabgabe abgekühlt, nach un ten strömt. Ist die Form des Gefässes so ge wählt, dass bei Eintreten oben erwähnter Strömungen keine Widerstände auftreten, was bei allen Ausführungsbeispielen ange strebt ist, so findet bei der gezeigten Gestalt des Gefässes und der Anordnung der Wärme aufnahme und -Abgabestellen bei Wärmeauf nahme und Wärmeabgabe ein rascher Tem peraturausgleich statt, was beispielsweise beim Kochen eine grosse Rolle spielt. Die Einfüllung des destillierten Wassers kann unter sehr hohem Vakuum erfolgen, so dass keine Luft eingeschlossen ist.
Die Menge selbst wird so gewählt, dass bei Berücksichtigung der Volumenvergrösse rung des Wassers und des Gefässes bei höhe ren Temperaturen Idas Wasservolumen bei der maximalen Speichertemperatur nur wenig kleiner wird, als das Gefässvolumen ist. Die Folge davon ist, dass die Wärmespeicherung bei kleinstem Gewicht und pro Volumenein heit eine grosse ist und im obern Teil des Gefässes eine ganz kleine jedoch die Wärme- iibertragung auf die Wärmeentnahmestelle fördernde Wasserdampfmenge vorhanden ist. Weil besonders reiner Wasserdampf (d. h.
ohne Gaseinschlüsse), welcher sich direkt ein resehlossen unter der Wärmeaufnahmestelle befindet, bei der Kondensation eine<B>grosse</B> Wärmeübertragung pro Zeit-, Flächen- und Temperatureinheit ermöglicht, ist die Tempe raturdifferenz zwischen Speichermedium und Wärmeabgabestelle auch zu Zeiten grösster Wärmeentnahme, während welcher ein fort währendes Kondensieren unter der Ent nahmestelle und ein Verdampfen im Gefäss stattfindet, eine kleine. Das Kochen ist dann auch bei kleinen Speichertemperaturen ge währleistet.
Anstatt Wasser kann auch Glyzerin, Ammoniak oder eine andere verdampfbare Flüssigkeit von hoher spezifischer Wärme verwendet werden.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 und 4 sind zur Aufnahme des Wassers, nebeneinander angeordnet, in sich geschlos sene Rohrringe 6 vorgesehen, deren Mittel ebenen vertikal sind. Die Rohrringe können dabei z. B. längs eines Kreises oder eines Viereckes verlaufen. Diese Rohrringe können untereinander durch nicht gezeigte kleine Röhren verbunden sein, um in allen Gefässen womöglich die gleiche Temperatur und den gleichen Druck zu haben. Die einzelnen Ge fässe sind vorzugsweise aus nahtlosen Stahl rohren hergestellt, wodurch möglichst kleine Metallgewichte erreicht werden. In Fig. 3 sind beispielsweise vier Rohrvierecke neben einander angeordnet.
Die nicht gezeigte Wärmeaufnahmestelle befindet sich - am untersten, die Wärmeabgabestelle am ober sten Teil der Rohrvierecke. Die Wasser zirkulation kann, wie für Fig. 1 und 2 be schrieben, bei der gewählten Anordnung bei Wärmeaufnahme und -abgabe ebenfalls rasch erfolgen. Die Speicherflüssigkeitsein- füllung geschieht wie oben für die Rohr spirale beschrieben, jedoch für die einzelnen Rohrvierecke gesondert.
Durch das Anein- anderreihen mehrerer oder wenigerer Rohr vierecken kann das Speicherungsvermögen vergrössert oder verkleinert werden, 'was fabrikatorische Vorteile bietet.
In Fig. 5 und 6 ist das Gefäss als ge- sehlossener Hohlzylinder 7, welcher die Speicherflüssigkeit enthält, ausgebildet. Das Einfüllen, wie \die Anordnung der Wärme aufnahme und -abgabestellen sind gleich wie bei oben erwähnten zwei Beispielen. Diese Ausführungsart kommt hauptsächlich für Speicherung bei nicht allzu hoher Tempera tur und nicht zu hohen Drücken zur Anwen dung.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in Fig. 7 dargestellt, indem als Gefäss für das Speicherwasser ein hohlkugeliges Gefäss 8 zur Anwendung kommt. An Stelle der genauen Hohlkugelform könnte auch ein zylindri sches, mit gewölbten Böden versehenes Gefäss mit vertikaler Achse Verwendung finden. Die Wärmeaufnahme findet am untersten Teil der Kugel statt, wo ein Heizkörper 9, angeordnet ist, die Wärmeabgabe mit Hilfe von Röhren 11 durch eine Platte 10 ausser halb des Gefässes; die Wasserzirkulation wird durch die Rohrleitung 11 gefördert.
Vom Gefäss aus können durch Anordnung mehrerer äusserer Rohrleitungen auch meh rere Abgabestellen bedient werden. Die Wärmeabgabestellen liegen im obersten Teil der Rohrleitung und die Wärmeaufnahme- stelle könnte im untern Teil der Rohrleitung liegen.
Wärmeaufnahme- und abgabestell,3n könnten auch unten bezw. oben direkt am Gefäss liegen, das dann die Wärme selbst auf nimmt und abgibt. Mit dem hohlkugeligen oder hohlkugelähnlichen Gefäss erhält man auch für grosse Speicherflüssigkeitsmengen die kleinsten Oberflächen und damit weniger Isolationsoberfläche und kleinere Wärmever luste.
Die Ausbildung der Gefässe nach Fig. 1 bis 6 gestattet zweckmässige Anordnung des bei Kochherden geforderten Backofens 12; auch wird bei dieser Anordnung die zu iso lierende äussere Oberfläche des Speicher- berdes klein und mit ihr der Wärmeverlust gering, was besonders bei Nachtstromspeiche- rung eine grosse Rolle spielt.
Da an den Kochherd vielfach die Forde rung des Bratens und anderseits die des lang samen Kochens gestellt wird, so ist es zweck mässig, die Speicherung in mindestens zwei Gruppen von Flüssigkeitsgefässen erfolgen zu lassen, und zwar derart, dass in einer Gruppe bis zu den hohen Temperaturen gespeichert wird, während die zweite resp. folgenden Gruppen der Speicherung bei kleineren Tem peraturen dienen. Damit ist auf einfache Weise die Regulierbarkeit beim Kochen er reicht, indem das Braten, wo höhere Tempe raturen notwendig sind, auf einer höheren Stufe und das Kochen, welches eine kleinere Temperatur erfordert, auf einer untern Stufe möglich ist.
Bei dieser Einrichtung ist die Isolation für hohe Temperaturen nur bei einer Gruppe notwendig, während bei dün folgenden Stufen eine Isolation für kleinere Temperaturen genügt. Dadurch werden die Wärmeverluste kleiner, als wenn nur eine Stufe mit angenähert der gleichen Ober fläche wie bei zwei oder mehreren Stufen vorhanden wäre und wegen der Forderung des Bratens auf die hohe Temperatur ge speichert werden muss.
Zudem müssen nicht alle Gefässe der Flüssigkeitsspeicherung für die hohe Temperatur und den grossen Druclz dimensioniert werden, wodurch bei den Gruppen für untere Temperaturen kleinere Wandstärken, grössere Rohrdurchmesser und damit grössere Flüssigkeitsmengen möglich sind und deshalb die 2letallgewichte und Preise kleiner werden.
Fig. 8 und 9 stellen einen zweistufi-gen Herd für elektrische Beheizung dar mit nebeneinanderliegenden in sich geschlossenen Rohrvierecken. 13 ist die Speicherstufe für hohe Temperaturen und besteht aus fünf Rohrvierecken von kleinerem Rohrdurch messer, während 14 die untere Stufe darstellt mit vier nebeneinanderliegenden Rohrvier ecken mit grösserem Durchmesser. In die bei den Stufen 13 und 14 ist der oben erwähnte Backofen 1-2 eingebaut. 15 sind die Isola'u-io- nen des Herdes.
Bei dem Speicherherd gemäss Fig. 8 und f ist die zu isolierende Oberfläche hauptsächlich bei hohen Temperaturen klei ner. Die Wärmeverluste können deshalb bei sorgfältiger Isolation sehr klein gehalton werden. Da. ausserdem die angewandten Kon struktionselemente der Speichergefässe ein fach und nicht schwer sind, das Speicher- mittel Wasser pro Gewichtseinheit eine grosse Speicherfähigkeit besitzt, so ist die an einen Speieherlierd gestellte Forderung des guten Wirkungsgrades, der nicht holiun Herstellungskosten und des nicht zu hohen Gewichtes bei diesem Speicherherd erfüllt.
Da ausserdem durch die nicht gezeigte Aus bildung der Wärmeentnahmestelle auch bei grosser Wärmeentnahme eine kleine Tempera turdifferenz zwischen Speichermedium und Wärmeentnahmestelle vorhanden ist, ist auch die Forderung des schnellen Kochens erfüllt.
Die bis jetzt bekannten Speicherherde haben gewöhnlich nur eine der obigen Forde rungen, meist aber keine erfüllt. Der be schriebene Speicherherd stellt deshalb einen wesentliehen technischen Fortschritt dar.
Die Stromzuführung zu den Heizkörpern 16 und 17 erfolgt gesondert und kann, wenn die Speicherflüssigkeit der betreffenden Stufe eine maximale Temperatur resp. Druck erreicht hat, durch nicht gezeigte Mittel auto- inatisch unterbrochen werden. Dadurch wird verhindert, dass beispielsweise bei Naaüt- speieherung die Temperatur und der Druck in der betreffenden Stufe über eine be stimmte Grenze steigen kann. Ausserdem ist noch ein nicht gezeigtes Sicherheitsventil vor gesehen, welches bei Nichtfunktionieren die ses Automaten einspringt.
Sollten diese bei den Organe nicht funktionieren, und die Temperatur derart weitersteigen, dass -in Bruch des Wasserbehälters stattfindet, so er folgt wegen der dann vorhandenen Ausfül lung des Behälters mit Wasser keine explo sionsartige Wirkung.
Bei zwei Stufen wird mit Vorteil die maximale Temperatur der obern Stufe zu zirka 300 Grad Celsius gewählt, die der untern Stufe zu zirka ?00 Grad Celsius ge wählt. Bei der Wärmeentnahme kann die Temperatur der obern Stufe nach und naeli bis zirka 200 , die der untern Stufe bis zirka 100 C fallen, ohne den Kochprozess in Frage zu stellen.
Wenn mit dem Kochherd noch Warm wasserzubereitung verbunden werden soll, so kann dies mit Vorteil in einem Gefäss 1.8, Fig. 8 und 9, erfolgen, welches beispielsweise um die Hochdruckstufe angeordnet ist und bei welchem das kalte Wasser unten ein strömt und oben entsprechend warmes Wasser entnommen wird. Das Gefäss 18 ist nach aussen isoliert.. Die ganze Anordnung ist da bei so getroffen, dass das Wasser im Behälter 18 höchstens auf<B>90'</B> C erwärmt wird. Wird der Verbrauch an warmem Wasser berück sichtigt, so ist bei dieser Anordnung der Wir kungsgrad noch günstiger, da die Wärme verluste noch kleiner werden, indem ein \feil der von der Isolation aufgenommenen Wärme nutzbringend verwendet wird.