Durch einen Luftstrom künstlich gekühlter elektrischer Widerstand Die räumlichen Abmessungen elektrischer Wider stände hängen von der elektrischen Leistung ab, die im Höchstfall durch den betreffenden Widerstand in Wärme umgesetzt werden soll. Damit bei grösseren elektrischen Leistungen die Abmessungen der Wider stände in Grenzen bleiben, werden diese durch einen Luftstrom gekühlt, der durch Ventilatoren bzw. Gebläse erzeugt wird.
Je besser und gleichmässiger die einzelnen Ele mente eines Widerstandes dem Kühlluftstrom aus gesetzt sind, um so höher ist die zulässige spezifische Belastbarkeit des Widerstandes, d. h. um so kleiner können bei gegebener Maximallast die Abmessungen des Widerstandes gewählt werden. Widerstände für grosse Leistungen mit kleineren Abmessungen wer den beispielsweise, insbesondere als Anfahr- und Bremswiderstände in elektrischen Triebfahrzeugen benötigt, da dort der zur Verfügung stehende Platz meist sehr begrenzt ist.
In bekannten Widerstandsanordnungen werden daher die Widerstandselemente aus Guss, Blech oder Draht in einen strömungstechnisch günstig gestalteten Kanal gesetzt, wobei sich das strömungserzeugende Aggregat gewöhnlich auf der Eintrittsseite befindet. Die Widerstandselemente im Kanal sind so angeord net, dass sie möglichst vollständig von der bewegten Luft umspült werden.
Der über eine Reihe hintereinandergeschalteter Widerstandselemente hindurchgeblasene Luftstrom erfährt einen Druckabfall mit abnehmenden Luftge schwindigkeiten zwischen Eintritt- und Austrittsstelle des Strömungskanals. Die Folge ist, dass die in diesem Bereich liegenden Widerstandselemente sehr verschie dene Erwärmungen aufweisen können, wobei die gegen die Austrittsstelle liegenden Elemente am stärk sten erwärmt werden. Die Erfindung betrifft einen durch einen Luft strom künstlich gekühlten elektrischen Widerstand und löst die Aufgabe, die einzelnen Elemente des Widerstands sehr gleichmässig zu kühlen, so dass dadurch sehr kleine Abmessungen des Widerstands möglich werden. Erfindungsgemäss sind die Wider standselemente kreisförmig um eine gemeinsame Achse angeordnet und Mittel, z.
B. ein Elektromotor, vorgesehen, um die Widerstandselemente während des Stromdurchflusses in Umlauf um die gemeinsame Achse zu versetzen.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Nach Fig. 1 sind Widerstandselemente, etwa haar nadelförmig gebogene Bleche 1, an einem auf eine Welle 2 aufgeschobenen wärmefesten Isolierkörper 3 befestigt. Die Enden des Widerstandselementes 1 sind mit zwei auf dem Isolierkörper 3 befindlichen Schleifringes 4 verbunden, auf welchen mit Zulei tungen 6 verbundene Schleifstücke 5 gleiten. Wird nun die Welle in Drehung versetzt, dann tritt eine erhöhte Kühlung des stromdurchflossenen Wider standskörpers ein.
Bei dieser Ausführung werden die Schenkel des haamadelförmigen Widerstands elementes 1 durch die sie umgebende, ruhende Luft geführt.
Wenn nun nach Fig. 2 die Schenkel des Wider standselementes 1 verschränkt werden, dann wirken sie als Ventilatorflügel und bewegen die sie umge bende Luft in axialer Richtung, wodurch eine beson ders intensive Kühlung der Widerstandselemente 1 bewirkt wird.
Werden nach Fig. 3 die Widerstandselemente 1 parallel oder angenähert parallel zur Drehachse zwi schen zwei sie tragende und ganz oder teilweise aus wärmefestem Isolierstoff bestehenden Scheiben 7 an geordnet, dann wirken die zur Achse 2 schräg- gestellten Widerstandselemente 1 ebenfalls als luft fördernde Schaufeln, so dass die kühlende Luft an gesaugt und radial an den Widerstandselementen 1 vorbeibewegt wird. Die Fig. 4 zeigt die Anordnung nach Fig. 3 in dazu senkrechtem Schnitt.
Ein weiteres Beispiel eines erfindungsgemässen ,Mderstandes ist in Fig. 5 dargestellt. Dort sind die Widerstandselemente 1, weiche aus scheibenförmigen Guss- oder Blechgittern mit schaufelförmig gebogenen Segmenten bestehen, auf die als Hohlwelle ausgebil dete Welle 2 und das darüber geschobene Isolierrohr 3 aufgesetzt. Die elektrische Distanzierung zwischen den einzelnen Widerstandsscheiben erfolgt durch iso lierende Ringe B. Sämtliche vorgenannten Teile 1, 2, 3 und 8 werden durch aerodynamisch ausgebildete Verschlussstücke 9, die an der mit Gewinde versehe- nen Hohlwelle 2 aufgeschraubt sind, zusammenge halten.
Das Widerstandselement 1 aus Guss kann nach Fig. 6 ausgeführt sein. Von innen und aussen sind hiernach in einen das Widerstandselement 1 bilden den Metallscheibe Einschnitte vorgesehen, so dass der Strom auf langer zickzackförmiger Bahn von einem Anschlusspunkt la zum anderen 1b fliesst. Die nach aussen gekehrten eingeschnittenen Scheiben segmente sind zu Ventilatorflügeln verformt.
Die jeweils in Reihe oder parallel geschalteten und hintereinander aufgereihten Widerstandsscheiben sind in der in Fig. 7 dargestellten Weise miteinander verbunden. Der die jeweils zwei aufeinanderfolgen den scheibenförmigen Widerstandselemente 1 isolie rende Ring 8 ist an der Verbindungsstelle durch gebohrt. Durch diese Bohrung ist ein Metallrohr 10 hindurchgesteckt. Eine gesicherte Schraube presst die scheibenförmigen Widerstandselemente 1 fest zusam men. Anstelle dieser Verbindung könnte aber auch eine an sich bekannte Druckkontaktverbindung ein gesetzt werden.
Das Metallrohr 10 würde dann durch einen doppelt wirkenden Druckkontakt ersetzt wer den, der beim Zusammenpressen aller Scheiben durch die Verschlussstücke 9 die Stromverbindung herstellt.
Wie aus der Fig. 7 zu entnehmen ist, besitzt das eine der scheibenförmigen Widerstandselemente 1 an der Anschlussstelle ein Gewindeloch, das andere scheibenförmige Widerstandselement 1 jedoch ein glattes Loch. In jeweils ein- und derselben Scheibe besitzt also die Anschlussstelle la Gewinde, während die Anschlussstelle 1b ein glattes Loch hat, womit eine durchgehende Verbindung aller Scheiben mög lich ist, die dann jeweils von Verbindung zu Ver bindung um ein Segment gegeneinander versetzt sind.
Die nach Fig. 5 für die stromschlüssige Verbin dung zwischen den umlaufenden Widerstandselemen ten 1 und den Zuleitungen 6 erforderlichen Schleif ringe 4 und Bürsten 5 können z. B. ausserhalb der Hohlwelle 2 auf der Einsaugseite oder innerhalb der Hohlwelle liegen. Die innerhalb der Hohlwelle be findlichen Schleifringe können ferner entweder auf einer Seite oder auf beiden Seiten angeordnet werden. Je nach Wahl dieser Schleifringlage bzw. Bürstenlage gestaltet sich die Zuführung der Stromverbindung zwischen den Widerstandsscheiben und den Schleif ringen.
Im gezeichneten Beispiel liegen beide Schleifringe 4 auf einer Seite. Die vergrösserte Darstellung in Fig. 8 lässt erkennen, wie die Verbindungen zwischen Widerstandselementen 1 und Bürsten hergestellt wer den können. Innerhalb der Hohlwelle 2 und an dieser befestigt, befindet sich ein Schleifringträger 15 mit den Schleifringen 4. Auf ihnen gleiten die von einem Lagerschild 11 und einem Bürstenhalter 12 getra genen Bürsten 5. Eine isolierte Stiftschraube 13 steilt die Verbindung zwischen einem der Schleifringe 4 und dem ersten Widerstandselement 1 her.
Die Ver bindung zwischen der Stiftschraube 13 und der in Fig. 5 sichtbaren Anschlussstelle la bzw. 1b erfolgt über einen Winkel 14. In den isolierenden Distanz ringen 8 befinden sich Aussparungen für die Auf nahme der Schraubenköpfe und -muttern. Die Ver bindung des zweiten Schleifringes 4 zu dem am ent gegengesetzten Ende der Hohlwelle 2 befindlichen Widerstandselement erfolgt über eine Leitung 16.
Die Hohlwelle 2 enthält einen Antriebsmotor 18, der zur Vermeidung einer unzulässigen Erwärmung durch einen von einem Ventilator 17 geförderten und am entgegengesetzten Ende des Motors 18 aus gestossenen Luftstrom gekühlt wird. Die Anwendung einer Siliconisolation im Motor 18 kann dabei zweck mässig sein. Der Motor 18 ist ein Trommelmotor, d. h. der Anker ist auf der über Feder und Nut 19 mit einem Gehäusedeckel 20 verbundenen stillstehen den Achse 21 festgehalten. Die Motorleitungen 22 werden durch eine feststehende Hohlachse 21 zuge führt.
Der Antriebsmotor für die auf der Hohlwelle befindlichen Laufräder kann von dem gleichen Strom wie die Widerstände durchflossen oder im Neben schluss hierzu gespeist werden bzw. fremd mit Strom versorgt werden.
Das Widerstandsaggregat stellt nach dem bisher Gesagten ein Turbo-Gebläse dar. Die auf der Hohl welle 2 befestigten und mit ihr umlaufenden Venti- lator-Widerstandselemente 1 bilden dabei die Lauf schaufeln eines Gebläses. Sofern die für die Kühlung der Widerstandselemente 1 erforderliche Luftmenge gering ist, also geringe Drucke zu erzeugen sind, werden keine Leitschaufeln benötigt. In diesem Falle ist das gesamte aus mehreren Widerstandselementen bestehende Laufrad von einem zweckmässig ungeteil ten Gehäuse umgeben.
Wenn aber höhere Drucke für intensivere Küh lung der Widerstandslaufräder notwendig werden, dann sind zwischen den letzteren im geteilten Ge häuse fest eingebaute Leitschaufeln 23 (Fig. 5) erfor derlich. Sie können mit dem äusseren Gehäuseteil fest verbunden sein und damit die vom Luftstrom auf genommene Wärme an die das Gehäuse umgebende Luft abgeben, was insbesondere dann eintritt, wenn das geteilte Gehäuse mit Kühlrippen versehen wird. Die Leitschaufeln 23 können aber auch als elek trische Widerstände verwendet werden. In diesem Falle sind sie in gleicher Weise wie die Widerstands elemente 1 geschichtet. Im Gehäuse 24 befinden sich dann zwischen diesen und den Leitschaufeln eine Isolation 25 sowie Distanzstücke 26. Diese beiden Elemente 25, 26 sind wie das Gehäuse halbiert.
Die Leitschaufeln 23 und die Distanzstücke 26 werden bei der Herstellung des Widerstandes, nachdem die Gehäusehälften 24 zusammengesteckt sind, durch ungeteilte Pressringe 27 zusammengehalten. Die elek trische Verbindung der Leitschaufeln untereinander und mit den Laufrädern anderseits erfolgt in ähnlicher Weise anhand von Fig. 7 und 8 beschrieben.
Die Erfindung ist nicht nur für die bereits er wähnten Anlass- und Bremswiderstände oder der gleichen anwendbar, sondern auch für elektrische Heizgeräte aller Leistungen und gestattet für eine gegebene Leistung eine besonders kleine und leichte Ausführung des Gerätes. Hierfür zeigen die Fig. 9 bis 11 ein Beispiel, und zwar zeigt Fig.9 einen Schnitt senkrecht zur Achse 2, Fig. 10 die Ansicht des Rotorkörpers von der Seite und Fig. 11 ein Schema zur Stromführung im Rotorkörper.
Die Widerstandselemente 1 sind in diesem Fall als Ventilatorflügel bzw. Laufschaufeln ausgebildet und auf Tragscheiben 7 aufgebracht, die aus kera mischen oder anderen wärmefesten Stoffen bestehen. In diese Körper sind Heizstäbe bzw. -drähte 28 ein gebettet, die miteinander in Reihe geschaltet sind.
Die Drähte und Bänder können aber auch auf den luftfördernden Körpern 1 gemäss Fig. 9 aufgewik- kelt werden, wenn sie in geeignete, ihre Fliehkraft abfangende Rillen eingelegt oder durch in den Wider standsträgern befindliche Bohrung hindurchgefädelt werden.
Die Stromverbindungen bei allen vorbeschriebe- nen Anordnungen untereinander und an die Schleif ringe können derart ausgeführt werden, dass ausser reiner Hintereinanderschaltung aller Widerstandsele= mente auch Parallelschaltungen oder Anzapfungen für beliebige Schaltungen vorgesehen werden, wobei dann gegebenenfalls mehr als zwei Schleifringe auf der Welle, isoliert gegen letztere untereinander, ange ordnet werden.
Fig.12 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Raumheizgerät nach Fig.9 bis 11, das von oben Luft ansaugt und die erwärmte Luft nach allen Seiten ausbläst. Diese Ausführung ist für die Auf stellung auf einer Bodenfläche vorgesehen. Der Thermolüfter kann aber auch so ausgebildet werden, dass er bei niederer Bauhöhe an der Decke angebracht wird, wobei die zu erwärmende Luft von unten an saugt und nach der Seite ausbläst.
Eine weitere mögliche Ausführung besteht darin, dass der Thermolüfter an eine einen Raum begren zende Fläche derart angebaut wird, dass er sowohl aus dem Freien Frischluft ansaugen kann oder bei entsprechender Einstellung mit Umluft arbeitet.