DE618755C - Einrichtung zum Verwerten gespeicherter Waerme fuer Koch-, Back- und Bratzwecke - Google Patents

Description

Es sind Einrichtungen zum Verwerten gespeicherter Wärme an über ioo° C zu erwärmenden Stellen bekannt, bei denen die Wärme in einem allseitig wärmeisolierten Körper gespeichert und durch ein im geschlossenen Kreislauf strömendes Mittel den wärmeverwertenden Stellen zugeführt wird. Bei diesen Vorrichtungen erfährt der Wärmeträger auf seinem Kreislauf zwischen Speieher und wärmeverwertender Stelle Zustandsänderungen, indem er zunächst verdampft und dann kondensiert. Hierbei ist es nicht möglich, die Wärmeabgabe unabhängig vom Aufladevorgang im Speicher bis auf Null zu regeln, und es läßt sich ein nutzloses Entladen des Speichers bei Abschalten der wärmeverwertenden Stelle nicht verhindern.

Man hat auch Heizvorrichtungen vorgeschlagen, bei denen die Wärme den Verbrauchern mit einer 'hochsiedenden Flüssigkeit ohne Zustandsänderung zugeführt wind, wobei jedoch die Wärmeübertragung speicherungsfrei erfolgt und die Wärmequelle nur zur Zeit der Wärmeübertragung in Tätigkeit tritt.

Infolge dieser Nachteile eignen sich die älteren Anordnungen nicht zum wirtschaftlichen Betrieb von Speicherherden für Koch-, • Back- und Bratzwecke, da hierfür die Regelbarkeit der Wärmeabgabe bis auf Null und die Vermeidung nutzloser Wärmeabgabe des Speichers unibedingtes Erfordernis ist.

Bekannt ist ferner eine Warmwasserheizung mit einem Wärmespeicher als zusätzliche Einrichtung, der nur zur Wirkung kommt, wenn die elektrische Heizung ausgeschaltet ist; die Wärmeübertragung erfolgt hier mittels Öl. Weiterhin läßt sich auch hier die Geschwindigkeit der ihre Wärme ohne Zustandsänderung übertragenden Flüssigkeit in der Weise regeln, daß die Wärmeabgabe bis auf Null unabhängig vom AufladevoTgang im Speicher einstellbar ist.

Mit der Einrichtung gemäß der Erfindung soll ein wirtschaftlich arbeitender Speicherherd für Koch-, Brat- und Backzwecke geschaffen werden. In bekannter Weise wird bei diesem Herd die Wärme in einem allseitig wärmeisolierten Körper gespeichert und unter Anwendung einer hochsiedenden

Flüssigkeit als Wärmeträger und eines geschlossenen, regelbaren Kreislaufee für den Wärmeträger den wärmeverwertenden Stellen zugeführt. Gemäß der Erfindung ist in dem geschlossenen Kreislauf ein Ausdehnungsgefäß vorgesehen, dessen Flüssigkeitsspiegel mittels eines Preßgaspolsters unter einem Druck gehalten wird, der über dem dem Siedepunkt der Wärmeträgerflüssigkeit entsprechenden Hegt.

Auf diese Weise ist die Möglichkeit gegeben, das Entladen des Speichers nach Maßgabe des verlangten Wärmebedarfs genau zu steuern. Da die Flüssigkeit ihren Aggregat-.. 15 zustand nicht ändert, kann durch Abstellen des Kreislaufes der Wärmeträgerflüssigkeit, deren Geschwindigkeit bis auf -Null unabhängig vom Auf ladevocgang geregelt werden kann, das nutzlose Entladen des Speichers verhindert werden. Diese Regelbarkeit der zu übertragenden, dem Speicher entnommenen Wärme bis auf Null ist aber ausschlaggebend für die Wirtschaftlichkeit eines Speicherherdes.

Die Anwendung von Preßgaspolstern zum Zweck der Erhöhung des Siedepunktes ist an sich bei Heizvorrichtungen schon vorgeschlagen worden.. Wenn somit zwar die einzelnen Maßnahmen, von denen ^!bei dem Herd gemäß der Erfindung Gebrauch gemacht wird, also außer der im vorstehenden bezeichneten Anwendung eines Preßgaspolsters das Arbeiten ohne Zustandsänderung der Wärmeträgerflüssigkeit, die Bewegung dieser Flüssigkeit durch die Wärmeheberwirkung und die Einschaltung eines Ausdehnungsgefäßes an sich bei verschiedenen bekannten Vorrichtungen bereits in Vorschlag gebracht sind, so bringt doch erst die Vereinigung dieser Maßnahmen den gewünschten Erfolg. Denn, mit dieser Vereinigung ergibt sich die oben angegebene Möglichkeit, daß bei einem Speicherherd für Koch-, Back- und Bratzwecke das Entladen des Speichers nach Maßgabe des jeweils verlangten Wärmebedarfs mit Sicherheit gesteuert und ein nutzloses Entladen des Speichers bei abgestelltem Wärmeverbraucher vermieden werden kann.

Die Regelung des Wärmeträgerkreislaufes kann mit Hilfe von Ventilen erfolgen bzw. auch ventillos vorgenommen werden. Im letzten Fall ist die Kreisleitung der Wärmeträgerfiüssigkeit zwischen zwei Steigrohrschenkeln' als Überfall ausgebildet, indem diese Schenkel eine nach unten offene, U~förmige Rohrschleife bilden. Ein Gefäß, daß gleichzeitig das Preßgaspolster aufnehmen kann, ist dabei durch nachgiebige Leitungen, und zwar unten an den einen Schenkel der So Rohrschleife und oben an den Scheitelpunkt dieser Schleife, angeschlossen. Durch Heben und Senken des Gefäßes kann die Höhe des Flüssigkeitsspiegels in der Nähe der Überfallstelle geändert und damit eine Regelung des Wärmeträgerkreislaufes vorgenommen werden.

Einige Ausführungsbeispiele von Einrichtungen gemäß der Erfindung sind in den Abbildungen dargestellt.

Es zeigt:

Fig. ι einen Schnitt durch einen elektrisch beheizten Herd,

Fig. 2 in der oberen Hälfte einen Querschnitt nach der Linie a-b der Fig. 1, in der unteren Hälfte einen Querschnitt nach der Linie c-d der Fig. 1,'

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform der Einrichtung, insbesondere der Regelanordnung, im Schnitt.

Bei der Anordnung nach der Fig. 1 bedeutet ι einen zylindrischen Körper, der auf den Spitzen 2 dreier Stützen 3 aufruht. Die Stützen 3 liegen in den Ecken eines gleichseitigen Dreiecks und sind in der Grundplatte 4 gelagert. Sie greifen durch eine starke Wärmeschutzschicht 4 hindurch und stützen den zylindrischen Körper 1 über nachgiebige Unterlagscheiben 7 ab, die in die Isolationsschicht 6 eingebettet sind. Der Mantel des Zylinders 1 ist mit einem Gewinde 8 versehen, in dem isolierte elektrische Heizdrähte liegen. Der Zylinder 1 ist in einen äußeren Hohlzylinder 10 hineingeschoben. Die beiden Zylinder bilden einen Teil des Wärmespeichers. Im Inneren des Zylinders 1 befinden sich zwei schraubenförmig gewundene Rohre 11 und 12, die in den Zylinder· 1 vorteilhaft eingegossen sind. Naturgemäß können auch mehr als zwei Schraubenrohre verwendet werden. Die beiden Schraubenrohre 11 und 12 sind von einem gemeinsamen Fallrohr 13 abgezweigt und führen mit ihren oberen freien Enden zu _r je einem Ventilgehäuse 14 und 15. Die Dichtung besorgen Muffen 16 bzw. 17, die einerseits an die Rohrenden, andererseits an die Ventilgehäuse angeschweißt sind. Die beiden Ventile sind gleich ausgebildet. Jedes besteht im wesentlichen aus dem eigentlichen Ventilkörper mit der Spindel 18, die an ihrem oberen Ende mit dem elastischen Faltenröhr bzw. 21 durch Schweißen verbunden ist.

Die mit dem Faltenrohr 20 verschweißte Spindel 18 kann durch den Hebel 22 entweder mittels eines nicht gezeichneten Handgriffes oder z. B. durch die Temperatur änderungen des Backraumes zwangsläufig gesteuert werden. Zu diesem Zweck wind der Hebel 22 an die in den Stützen 222 und 223 (Fig. 2) drehbar gelagerte Welle 221 angeschlossen, deren eines Ende eine Kurbel 224 trägt. An dieser Kurbel greift das Seil 25 (Fig. 1) an, das

an einer geeigneten Stelle mit dem Stab 28 aus Bimetall verbunden ist.

Das Ventil 18 steuert die Verbindung zwischen dem Schraubenrohr 12 und der Heizschlange 36, die um -den Backraum 33 gelegt und mit dem Ventilgehäuse 14 über das Rohr 26 verbunden ist. Der Backraum ist durch die Tür 34 abgeschlossen und vom Wärmespeicher I, 11, 12 durch eine starke Wärmeschutzschicht 225 getrennt. Die Ventilanordnung sowie der Backraum und die Leitungen für die Heizflüssigkeit sind sämtlich in diese wärmeisolierende Masse eingebettet. Die Rohrschlange 36 ist zweckmäßig an den Wänden des aus Eisenblech gebauten Backraumes 33 angeschweißt. Das Steigrohr 27 führt aus dem anderen Ventilgehäuse 15 zu einer unter der Heizplatte 38 angeordneten Heizschlange 381. Die Schlange 381 kann an der Platte 38 angeschweißt sein. Sowohl die Heizschlange 36 d'es Backraumes 33 als auch die Heizschlange 381 der Heizplatte 38 schließen sich über die Verbindungsrohre 37 bzw. 39 an das gemeinsame FaIl- rohr 43 an, in dem die Wärmeträgerflüssigkeit in Richtung des eingezeichneten Pfeiles über das Rohr 13 dem Wärmespeicher 1, 11, 12 zuströmt.
Im Backraum 3.3 ist der bereits erwähnte Stab 28 aus Bimetall angeordnet. Er ist um das Gelenk 30 drehbar und ruht mit dem gegenüberliegenden freien Ende am Umfang eines Exzenters 32 auf. Das Exzenter ist von außen von Hand drehbar.

An die Heizschlange 381 ist ein gegen die Außenluft abgeschlossener, vorteilhaft kugelförmiger Raum 41 über das Verbindungsrohr 40 angeschlossen. Der Raum 4 ist von der die Wärme übertragenden Flüssigkeit nur zum Teil ausgefüllt. Im restlichen Raum befindet sich vorteilhaft eine unter Druck stehende indifferente Gasfüllung, deren Druck höher ist als der Siededtuck der die Wärme übertragenden Flüssigkeit, so daß dadurch ein Aufkochen der Flüssigkeit verhindert wird.

Sämtliche oben beschriebenen Bestandteile der Vorrichtung sind in eine Einheit zusammengebaut und mit einem gemeinsamen Mantel 42 versehen. Der Raum zwischen Backraum 33 und Mantel 42 ist mit der wärmeisolierenden Masse 225 ausgefüllt. Der Wärmespeicher 1, 11, 12 ist zweckmäßig innerhalb des Mantels durch aufeinandergelagerte Schichten eines die Abstrahlung des Speichers verhindernden Stoffes gegen Wärmeverlust geschützt.

Die Vorrichtung arbeitet wie folgt:

Die Heizdrähte 9 des Wärmespeichers werden durch ein in der Zeichnung nicht dargestelltes Uhrwerk zur Zeit der niedrigsten Belastung des Kraftwerkes eingeschaltet und so lange unter Strom gehalten, bis die Temperatur des Wärmespeichers 1, 11, 12 die zulässige Höchstgrenze erreicht hat. Nach Er- reichen dieser Höchsttemperatur wird der Strom durch ein in der Zeichnung nicht dargestelltes Temperaturrelais ausgeschaltet. Hierbei sind die Ventile 14, 18 und 15, 19 geschlossen, so daß eine Wärmeübertragung weder durch Umlauf in dem Rohrsystem 13, 12, 11, 26, 27, 35, 38 noch (infolge der sorgfältigen Wärmeisolation) zwischen dem Wärmespeicher und den -Wärme abgebenden Stellen 33 bzw. 38 durch Strahlung und Leitung stattfindet.

Wird dann durch Drehen der Welle 32 der bimetallische Stab 28 entgegen dem Sinne des Pfeiles 25 gesenkt, so wird teils infolge der elastischen Spannung des Faltenrohres 20, teils infolge des Druckes des flüssigen Wärmeträgers das Ventil 18 geöffnet, wodurch zwischen dem Schraubenrohr 12 und den Rohrschlangen 26, 35, 36 und zwischen dem Fallrohr 43, 13 eine im Sinne des Pfeiles im Rohr 43 gerichtete Strömung beginnt und infolgedessen eine starke Wärmeübertragung zwischen dem Wärmespeicher und dem Backraum stattfindet. Steigt hierbei die Temperatur des Backraumes über eine zulässige Grenze, so wird sich der bimetallische Stab 28 im Sinne des Pfeiles 23 durchbiegen und das Ventil 18 in einem der Durchbiegung entsprechenden Maße schließen. In gleicher Weise vollzieht sich die Wärmeüberheizung in dem von Ventil 15, 19 beherrschten Zweig des Kreislaufes der Wärmeträgerfiüssigkeit.

Die Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform mit nur einem Flüssigkeitskreds. Um die Wärmeverluste des Wärmespeichers auf ein Mindestmaß zu beschränken, ist der Wärmespeicher 1 in einer entlüfteten und luftdicht schließenden Hülle 48 untergebracht. Diese Hülle kann zweckmäßig aus zwei Hälften bestehen, wobei die untere Hälfte 48' mit der oberen entlang der Naht 49 verschweißt ist. Beide Hälften können innen oder außen mit mehreren die Wärme reflektierenden Schichten 43 versehen sein. Der Speicherkörper 1, in dessen Innerem die Spiralleitung 111 für die Heizflüssigkeit vorgesehen ist, trägt an seinem Mantel die Heizdrähte 91, deren Zuleitungen in Form von in Glas eingeschmolzenen Elektroden 51 im Mantelkörper 48' ausgebildet sind. Der Speicherkörper 1 berührt nirgends die Hülle und wird in seiner Lage durch die anschließenden Rohre 50 und 130 gehalten.

Die Schenkel ζζ_α, ζ2₀ des Steigrohres 50 bilden eine nach unten offene, U-förmige, einen Überfall bildende Rohrschleife 52. Von

dem Schenkel ^52^, .is,t ein -elastisches Rohrstück 54 abgezweigt; da's*in ein kugelförmig erweitertes Gefäß 53 von unten einmündet. Der obere Teil des Gehäuses 53 steht über eine ebenfalls elastische'Leitung 55 mit dem Scheitelpunkt des Schenkels 52 in Verbindung. Der Raum im Gefäß 53 und im Rohr 55 oberhalb der Flüssigkeitsspiegel ist ebenso wie das Gefäß 41 bei dem Herd nach Fig.i mit einem indifferenten Gas gefüllt, dessen Druck höher ist als der Siededruck der die Wärine übertragenden Flüssigkeit. In der gezeichneten Stellung steht der Mittelpunkt des kugelförmigen Raumes 53 ungefähr in *5 der gleichen Höhe mit dem Scheitelpunkt der Mittellinie im Rohrkrümmer 52. Der Schenkel 52_δ schließt sich an die Heizschlange 56 des Backofens 57 an, die 'am unteren Ende mit der Falleitung 130 verbündten ist. Im Backraum ist ein elektrischer Kontaktgeber vorgesehen, der z. B. aus dem Quecksilberbehälter 58 und dem Tauchkontakt 59 besteht. Die Feder 60 ist bestrebt, ihn zu schließen. Der ebenfalls im Backraum angeordnete Stab 61 aus Bimetall ist an seinen beiden Enden durch Seiten 62 mit dem Tauchkontakt verbunden, wobei der Stab 61 so angeordnet ist, daß er bzw. die Feder 60 durch die bei Erhöhung der Temperatur über ein zulässiges Höchstmaß erfolgende Durchbiegung den Kontakt 58 schließt. Die beschriebene Kontaktvorrichtung steuert den Stromkreis eines Solenoids 64, dessen Kern 65 mit dem Rohr stück 55 durch eine Schelle verbunden ist.

Die Vorrichtung arbeitet wie folgt: Durch das Anheizen des Speicherkörpers 1 entsteht in dem aufsteigenden Ast 50 und im abfallenden Ast 130 tder Kreisleitung ein Temperaturunterschied, infolgedessen in der Hilfsflüssigkeit der Kreisleitung eine Wärmeheberwirkung. Die Größe dieser Wirkung kommt in einem entsprechend hohen Unterschied der Flüssigkeitsspiegel zwischen dem aufsteigenden Ast 52_a und dem abfallenden Ast 52j des U-Rohres zum Ausdruck. Wenn man nun das Gefäß 53 senkt, so werden sich gleichzeitig auch die Flüssigkeitsspiegel in den beiden Ästen 52_a und 52_δ senken. Durch entsprechende Senkung der beiden Spiegel wird der Flüssigkeitsstrom zwischen dem Steigrohr 50 und dem Fallrohr 130 völlig unterbrochen, wogegen bei entsprechendem Heben des Gefäßes 53 auch der Flüssigkeitsspiegel in den Ästen 52_a und 52₆ sich hebt und die Verbindung zwiscihen dem' Steigrohr und dem Fallrohr 130 wiederhergestellt ist.

Die beschriebene elektrische Anordnung bewirkt ein selbsttätiges Regeln. Beim Überschreiten der zulässigen Temperatur biegt sich der Bimetallstab 61 durch, gibt Kontakt im Schalter 58, worauf das Solenoid den Kern anzieht und über diesen das Gefäß 53 senkt, wodurch der Flüssigkeitsstrom in der Überfallstelle 52 unterbrochen wird. Die elektrische Regelanordnung kann auch fortfallen und die Regelung von Hand vorgenommen werden.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   I. Einrichtung zum Verwerten gespeicherter Wärme für Koch-, Back- und Bratzwecke, bei der die Wärme in einem allseitig wärmeisolierten Körper gespeichert und unter Anwendung einer hochsiedenden Flüssigkeit als Wärmeträger und eines geschlossenen, regelbaren Kreislaufes für den Wärmeträger den wärmeverwertenden Stellen zugeführt wind, gekennzeichnet durch ein in den geschlossenen Kreislauf eingeschaltetes Ausdehnungsgefäß, dessen Flüssigkeitsepiegel mittels eines Preßgaspolsters unter einem über den Siedepunkt der hochsiedenden Flüssigkeit liegenden Druck steht, zum Zweck. die Wärme ohne Zustandsänderung der hochsiedenden Flüssigkeit zu übertragen und die Geschwindigkeit dieser Flüssigkeit und damit deren Wärmeabgabe bis auf Null unabhängig vom Aufladevorgang im Speicher regeln zu können.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1 mit ventilloser Regelung des Wärmeflusses zwischen Wärmespeicher und wärmeverwertenden Stellen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreisleitung der Wärme-•trägerflüssigkeit zwischen zwei Steigrohrschenkeln (52_a, 52₆) als Überfall in Gestalt einer nach unten offenen Rohrschleife ausgebildet ist und daß ein Gefäß (53) oben mit der Soheitelstelle der Rohrschleife und unten mit dem einen Steigrohrschenkel (52₆) über biegsame Leitungen (55, 54) in Verbindung steht, derart, daß durch Heben bzw. Senken des Gefäßes (53) die Höhe des Flüssigkeitsspiegels in der Nähe der Uberfallstelle geändert werden kann.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß (53) zum Regeln des Flüssigkeitsumlaufes zugleich zur Aufnahme des Preßgaspolsters dient.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen