DE3210990A1 - Aufheizvorrichtung und verfahren zur hitzeerzeugung - Google Patents
Aufheizvorrichtung und verfahren zur hitzeerzeugungInfo
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Description
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ANDRAE ■ FLACH ■ HAUG ■ OTTO
EUROPEAN PATENT ATTORNEYS
ROSENHEIM Dipl.-Phys. Dieter Flach Max-Josefs-Platz 6
D-8200 Rosenhelm Telefon: (0 8031) 19352 Telegramm: Physicist Rosenheim
MÜNCHEN
Dipl.-Chem. Dr. Steffen Andrae Dipl.-Ing. Dietmar Haug
Dipl.-Ing. Dr. Dieter Otto Steinstraße 44
D-8000 München 80 Telefon: (089) 482089 Telegramm: pagema München Telex: 5216281 afho d
D-8000 München 80 Telefon: (089) 482089 Telegramm: pagema München Telex: 5216281 afho d
Nobuyoshi KUBOYAIiA., 28-9-1, Shimomiyamori r Aza,
Miyamori-Mura, Kamihei-Gun, Iwate-Ken, Japan
60 P 77 ·
Aufheizvorrichtung und Verfahren zur Hitzeerzeugung
Die Erfindung betrifft eine Aufheizvorrichtung und ein Verfahren zur Hitzeerzeugung basierend
auf einem Hitzeerzeugungseffekt in Folge' einer Verminderung des Luftdrucks auf einem Gleichgewicht
sniveau innerhalb einer Kammer.
Üblicherweise bestehen Aufheizvorrichtungen für den Haushalt und den industriellen Gebrauch aus
Öl-, Gas-, Elektroöfen udgl., wobei jeder von ihnen entsprechend dem jeweiligen Zweck verwendet wird.
Ein genereller Nachteil bei diesen Öfen liegt darin begründet, daß sie große Hengen Energie benötigen
und verbrauchen, und dies zu einer Zeit, wo die Energiekosten immer teurer werden.
N. Kuboyama 60 P 77
Insbesondere erweist sich bei den elektrischen Öfen als nachteilhaft, daß ihr thermischer Wirkungsgrad
niedrig und der Energieverbrauch groß und teuer ist. Ferner wird durch die Verbrennung
von öl, Kohle oder dgl., abgesehen davon, daß sie teuer sind, eine Luftverschmutzung erzeugt.
Das Wesen dieser Erfindung basiert auf der DE-OS 30 40 159.3 mit dem Titel "Heizverfahren auf der
Grundlage der Verminderung des Luftdruckes in einer Kammer auf einem ausgeglichenen Wert sowie Vorrichtung
zur Durchführung des Verfahrens". Die vorliegende Erfindung betrifft ein weiteres neues
Element der in der oben erwähnten Patentanmeldung offenbarten Erfindung.
Durch die Erfindung wird eine Aufheizvorrichtung und ein Verfahren zur Hitaserzeugung auf der Grundlage
der Luftreibungshitze geschaffen,die üblicher- · weise nicht geeignet verwendbar war.
Ferner wird durch die Erfindung eine Hitzeerzeugungsvorrichtung
und ein Verfahren zur Hitzeerzeugung geschaffen, wobei sich ein Wärmespeichermaterial
in der Vorrichtungskammer befindet, mit dem Wärmeenergie gespeichert, und die Kammer selbst als
Hitzequelle verwendet werden kann.
' Darüber hinaus wird durch die Erfindung ein Beitrag
zur Reduzierung des Energieverbrauches in hohem Maße gelei.otct.
N. Kuboyama ^ 60 P 77
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen im einzelnen:
Figur 1 : einen Querschnitt durch ein erfindungs-.5
gemäßes Ausführungsbeispiel einer Hitze
erzeugungsvorrichtung;
Figur 2 : einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Hitzeerzeugungsvorrichtung;
Figur 3 : einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße
Hitzeerzeugungsvorrichtung;
Figur 4 : eine Frontansicht eines weiteren Ausführungsbeispieles
einer Hitzeerzeugungsvorrichtung.
Eine bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsform wird nachfolgend unter Bezug auf Fig. 1 beschrieben.
Mit 1 ist eine geschlossene Kammer von rechteckigem Querschnitt mit vier Außenwänden 2 bezeichnet. Die
Außenwand 2 weist einen hitzeisolierenden und hitzebeständigen Aufbau auf. Mit 3 ist ein Wärmespeichermaterial
mit bevorzugter Form bezeichnet, das, soferne Notwendigkeit besteht, in die Kammer 1 gegeben
werden kann. Kit 4 ist eine Ansaugöffnung bezeichnet, die in einer gewünschten Wand der Kammer 1 eingebaut
ist. Die Ansaugöffnung 4 steht mit einem Luftauslaß 4a in Verbindung.
_ Zj. _
N. Kuboyama ' 60 P 77
In der Ansaugöffnung 4- ist eine Luftreibungshitze-Erz
eugungseinrichtung X mit einer Dreheinrichtung a
eingebaut. Die Luftreibungshitze-Erzeugungseinrichtung X bewirkt eine Reduzierung des Luftdruckes
in der Kammer bis auf ein Gleichgewichtsniveau.
Die Dreheinrichtung _a ist mit einem Propellerventilator
oder dergleichen mit mehreren Flügeln 6, die durch einen Motor in Drehung versetzt werden können,
versehen. Jeder Flügel 6 weist eine bestimmte Neigung derart auf, daß die Luft innerhalb der Kammer 1
gleichmäßig angesaugt und abgegeben werden kann. In einem Drehbereich der Dreheinrichtung a ist ein
Reibungshitzeerzeugungsbereich A_ gebildet, in dem die Luft durch Reibung aufgeheizt wird. Vorzugsweise
ist die Luftreibungshitze-Erzeugungseinrichtung X mehr in Richtung nach innen zur Wand 2 der
Kammer 1 eingebaut, um einen Wärmeverlust zu vermeiden.
■ Mit 7 ist ein Zylindergehäuse als Träger für den
Motor 5 bezeichnet. Das Zylindergehäuse 7 ist mit einem Luftabzugskanal 8 versehen und trägt den
Motor 5 über vier Stützträger 9. Ferner kann, soweit
notwendig, der Luftabzugskanal 8 durch eine
Abschirmplatte abgedeckt werden, wodurch eine Wärmeabstrahlung der Hitzeerzeugungskammer 1
vermieden wird.
Die Kammer 1 ist an einer ihrer Seitenwände mit zumindest einer Öffnung 10 versehen, die zur Versorgung
der in der Kammer 1 erzeugten aufgeheizten Luft mit einer Leitung verbindbar ist.
N. Kuboyama ο 60 P 77
Wenn notwendig kann die öffnung geöffnet oder geschlossen
werden.
Ferner kann der Motor 5 manuell oder automatisch
gemäß der eingestellten Temperatur der Kammer 1 an- oder abgeschaltet werden. Der Aufbau ist jedoch
nicht in Fig. 1 gezeigt. Wahlweise können Temperatursteuereinrichtungen, und andere elektrische
Steuereinrichtungen eingebaut werden.
Nachfolgend wird der Betrieb der Hitzeerzeugungsvorrichtung
gemäß der ersten Ausfiihrungsform beschrieben.
Wenn der Motor 5 angeschalten wird, beginnen mehrere Flügel 6 .zu rotieren. Dann wird die Luftreibungshitze-Erzeugungseinrichtung
X betätigt. Der Luft-
■]'} druck innerhalb dor Kammer 1 wird allmählich vermindert,
da die Luft in der Kammer kräftig angesaugt und nach außen durch die Drehung der mehreren Flügel 6
abgegeben wird. Die Differenz zwischen dem verminderten Luftdruck innerhalb der Kammer 1 und dem normalen
Luftdruck außerhalb wird allmählich größer, wird aber nach einem kurzen Zeitverlauf auf einem
Gleichgewichtsniveau beibehalten. Die Luftdruckdifferenz
wird durch die Ansaugkraft der Dreheinrichtung a_ und die Spaltgröße zwischen der Ansaugöffnung 4-
und den Drehflügeln 6 bestimmt, wobei die Differenz zwischen dem verminderten Luftdruck innerhalb der
Kammer 1 und dem Normalluftdruck außerhalb auf dem
Gleichgewichtsniveau so lange beibehalten wird, wie die Flügel 6 kontinuierlich gedreht werden.
N. Kuboyama 60 P 77
Auf einem verminderten Gleichgewichtsniveau des Luftdruckes wird ein LuftStauphänomen in dem Reibungshitzeerzeugungsbereich
A erzeugt, indem die Flügel 6 gedreht werden. Da die Flügel 6 kontinuierlich mit einer hohen Geschwindigkeit in diesem
Bereich A gedreht werden, wird die Luftreibungshitze erzeugt und die Temperatur allmählich erhöht.
Wenn die Temperatur im Inneren der Kammer 1 angestiegen ist, wird Wärmeenergie allmählich in dem '
in der Kammer 1 hineingegebenen Wärmespeichermaterial 3 gespeichert.
Wenn eine bevorzugte Temperatur erreicht wird, wird das Innere der Kammer 1 zu einer Wärmequelle, indem
der Motor 5 gestoppt und der Luftabzugskanal 8 des Zylindergehäuses 7 wirksam verschlossen wird. Wenn
demgemäß Gegenstände in die Kammer 1 hineingelegt worden sind, werden diese einer Aufwärm- und Hitzebehandlung
unterzogen. Ferner können zwei Leitungen an einer jeweiligen Öffnung 10 über einen nicht gezeigten
Wärmeaustauscher angeschlossen werden, wodurch die aufgeheizte Luft durch die Leitungen einem
gewünschten Ort zugeführt wird. Somit kann ein beliebiger Ort kontinuierlich aufgeheizt werden.
Wenn die Temperatur im Inneren der Kammer unter eine gewählte Temperatur fällt, kann der Motor 5
wieder durch eine Steuereinrichtung, beispielsweise einen Thermostat, wieder angeschaltet werden, wobei
Luftreibungshitze erzeugt und die Temperatur erhöht wird.
— 7 —
N. Kuboyama A0 60 P 77
Nachfolgend wird ein Aucführungsbeispiel nach Fig. 2 beschrieben.
In Fig. 2 ist der Reibungshitzeerzeugungsbereich A mehr nach innen auf die Wand 2 der Kammer 1
hin eingebaut, um einen Wärmeverlust zu vermeiden. Ferner ist ein Lüfter 11 auf einer Drehwelle des
Motors 5 befestigt, um diesen zu kühlen und die durch den Motor 5 erzeugte Wärme abzuführen. Ferner
knnn wahlweise zum Kühlen des Motors 5 Außenluft oder Kühlwasser zugeführt werden.
In diesem Ausführungsbeispiel ist eine Steuereinrichtung 12 mit der Kammer 1 verbunden. Die Steuereinrichtung
12 enthält einen Leistungsschalter 13, ein Zeitglied 14, ein Meßgerät 15, ein Temperaturanzeige-
und Einstelleinrichtung 16 usw. Mit 17 sind Leitungen bezeichnet, die die oben erwähnten
Einrichtungen mit dem Motor 5 und einem Detektor 18, beispielsweise einem Temperatursensor, einem Drucksensor
oder dgl. verbinden.
Um ferner die Wirkung der Wärmeerzeugung noch zu erhöhen, kann wahlweise noch eine nicht gezeigte
Wärmequelle, beispielsweise ein Elektroofen, Gasbrenner oder dgl. eingebaut werden. Solch eine
Wärmequelle wird jedoch nur als 2usatz-Heizeinrichtung verwendet. Wenn die Temperatur in der Kammer
ein gewünschtes Niveau erreicht, wird der Betrieb einer Zusatz-Heizeinrichtung automatisch gestoppt.
AA
N. Kuboyama ' 60 P 77
— 8 -
Obwohl die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen der Kammer einen rechteckigen Querschnitt
aufweisen, bildet dieses Form kein Merkmal der Erfindung. Ebenso sind andere Formen, beispielsweise
zylindrische udgl. möglich.
Venn ferner die Kapazität der Kammer erhöht werden soll, ist es möglich, hierin zwei oder mehr 'Luftreibungshitzeerzeugungseinrichtungen
einzubauen, in denen die Luftreibungshitze durch die Dre.heinrichtung
_a erzeugt wird.
Wenn ferner die Kammer einen kubischen Aufbau aufweist, kann jede Kante abgerundet werden, um den
Widerstand für den Luftzug zu vermindern.
Auch wenn die Kammer 1 einen wärmebeständigen bzw. hitzewiderstandsfähigen Aufbau in den Ausführungsformon
aufweist, kann nie aus wärmleitfähigem Material
hergestellt werden. In diesem Fall wird die Kammer selbst zur Wärmequelle, die Wärme abstrahlen
kann.
In Fig. 3 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Wärmeerzeugungsvorrichtung gezeigt,
in der eine Leitung 19 zu einer Spule gelegt ist, wobei ein bevorzugtes Wärmemedium in der spulenförmigen
Leitung 19 abgefüllt ist. Demgemäß kann das Wärm ein cdi um in der npulenförmigen Leitung 19,
die in der Kammer eingebaut ist, zu einem bevorzugten Platz außerhalb befördert werden.
32Ί 0990
N. Kuboyama Λ1 60 P 77
Die Wirkungsweise und das Verfahren der Hitzeerzeugung
in diesem Ausführungsbeispiel entsprechen denen der vorgehenden Ausführungsform.
Fig. 4- betrifft eine andere Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Hitzeerzeugungsvorrichtung. Sofern notwendig, können ein Paar Türen 20 zum öffnen und Schließen in die Frontwand der Kammer 1
und mehrere perforierte Fächerböden 21 hierin eingebaut werden, um hierauf Gegenstände zum Aufheizen
oder Trocknen abzulegen. Mit 22 ist ein Schalldämpfer bezeichnet, der in dem Luftauslaß. 4a eingebaut
ist.
Somit wird die Luftreibungshitze in der Kammer 1 gespeichert. Falls notwendig kann die Lufreibungshitze
als Wärmeenergie in dem Wärmespeichermaterial gespeichert werden. Demgemäß kann die Wärmekapazität
in der Kammer vom 1o-fachen bis zum mehreren 1oo-fachen aufgrund der Wärmespeicherung vergrößert
werden.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann die gespeicherte Wärmeenergie in der Kammer für unterschiedliche
Anwendungsfälle, beispielsweise zum Rösten, Aufwärmen, Trocknen, Aufheizen etc. verwendet werden,
in-dem die Kammer selbst direkt verwendet wird oder indem die Wärmeenergie aus der Kammer herausgeführt
wird.
Leerseite
Claims (6)
- - PAT E N T A N W ÄjiT E:ANDRAE - FLACH · HAUG - OTTOEUROPEAN PATENT ATTORNEYSPatentanwalt Dlpl.-Phys. Flach, Max-Josefs-Platz β. D-8200 Rosenheim .ROSENHEIM Dlpl.-Phys. Dieter Flach Max-Josefs-Platz 6 D-8200 Rosenheim Telefon: (0 8031) 19352 Telegramm: Physicist RosenheimMÜNCHENDipl.-Chem. Dr. Steffen Andrae Dipl.-Ing. Dietmar Haug Dipl.-Ing. Dr. Dieter Otto Steinstraße 44
D-8000 München 80 Telefon: (089) 482089 Telegramm: pagema München Telex: 5216281 afho dNobuyoshi KUBOIAIiA., 28-9-1, Shimomiyamori, Aza, Miyamori-Mura, Kamihei-Gun, Iwate-Ken, JapanP 77Aufheizvorrichtung und Verfahren zur HitzeerzeugungΛΛ Eine Aufheizvorrichtung zur Wärmeerzeugung in einer Kammer auf einem verminderten Luftdruck, wobei die Kammer einen Luftauslaß aufweist, gekennzeichnet durch eine Luftansaugöffnung (4) in dem Luftauslaß (4a) der Kammer (1), eine in der Luftansaugöffnung (4) eingebaute Dreheinrichtung (a.), die die Luftdruckreduzierung in der Kammer (1) auf ein vermindertes"Gleichgewichtsniveau dadurch bewirkt, daß von der Kammer (1) kräftig Luft angesaugt und nach außen aus der abgedichteten'Kammer (1) abgegeben wird y eine- 01 -N. Kuboyama 60 P 77Luftreibungshitzeerzeugungseinrichtung (X) in einem Drehbereich der Dr eh einrichtung (_a), wobei die Luftreibungshitzeerzeugungseinrich -. tung (X) die Wärme der in der Kammer (1) zurückbleibenden Luft erhöht, und durch eine Einrichtung zur Aufrechterhaltung des Luftdruckes in der Kammer (1) auf dem verminderten Gleichgewichtsniveau, wobei die im Inneren der Kammer (1) zurückbleibende Luft durch Luftreibungshitze auf dem verminderten Gleichgewichtsluftdruck aufgeheizt wird. - 2. Aufheizvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet rLurch ein in der Kammer (1) befindliches Wärmespeichermaterial (3).
- 3. Aufheizvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (1) zwei oder mehr Luftreibungshitzeerzeugungseinrichtungen (X) mit der Dreheinrichtung (^a) enthält.
- A-. Aufheizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (1) an einer Seitenwand (2) mit zumindest einer mit einer Leitung verbindbaren Öffnung (10) zur Versorgung darin erzeugter aufgeheizter Luft vorgesehen ist.
- 5. Aufheizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine spuienförmige Leitung (19) in der Kammer (1) montiert ist, wobei in der spulenförmigen Leitung (19) gespeichertes Wärmemedium02 -N. Kuboyama 60 P 77einem bevorzugten Ort außerhalb der Kammer (1) zuführbar ist.
- 6. Verfahren, zur Hitzeerzeugung in einer· Kammer bei verminderten Luftdruck, wobei die Kammer einen Luftauslaß aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß Luft vom Inneren der Kammer durch eine Dreheinrichtung an dem Luftauslaß kräftig angesaugt wird, und daß die angesaugte Luft außerhalb der Kammer durch Rotation der Dreheinrichtung so lange abgegeben wird, bis der Luftdruck innerhalb der Kammer auf ein Gleichgewichtsniveau vermindert ist, daß die Differenz zxfiashen dem verminderten Luftdruck innerhalb der Kammer und dem Luftdruck außerhalb der Kammer auf dem Gleichgewichtsniveau aufrecht erhalten wird, und daß durch ständige Drehung der - Dreheinrichtung Luftreibungshitze erzeugt wird, wobei ein wesentlicher Anteil der Luftreibungshitze innerhalb der Kammer verbleibt und das Innere der Kammer bei dem verminderten Luftdruck aufheizt.- 03 -
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