DE3118030A1

DE3118030A1 - Elektrische waermerohr-heizvorrichtung

Info

Publication number: DE3118030A1
Application number: DE19813118030
Authority: DE
Inventors: Günter Prof. Dr. Dr.-Ing. 7300 Esslingen Wößner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-05-07
Filing date: 1981-05-07
Publication date: 1982-12-16
Also published as: DE3118030C2

Description

Anla<:e zur
l'at en t - und gebrauchtsmusterhilfsanmeldung Elektrische Wärmerohr-Heizvorrichtung Stand der Technik Die.Erfindung geht aus von einer Heizvorrichtung für ein lWärmerohr-nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei einer bekannten derartigen Vorrichtung (D-OS 24 33 790) dient als Heizvorrichtung eine mit dem Wärmerohr zu einer Einheit verbundene elektrische Widerstandsheizung.
Obwohl diese elektrische Heizvorrichtung in Verbindung mit dem Wärmerohr als nahezu verlustloser und isothermer Wärmeübertrager mit all den weiteren vorteilhaften Eigenschaften des Wärmerohrs (u.a. örtliche Entkoppelung von Wärmequelle und -senke bei fast beliebiger Entfernung beider, Wärmestromdichtetransformator durch beliebige Gestaltung der Wärmeübertragungsflächen, quasi isotherme Verhältnisse auf gesamter Wärmerohroberfläche etc.) gegenüber den herkömmlichen elektrischen Heizapparaten (wie z.B. Rohrheizkörper, Heizpatronen, Tauchsieder, lfonvektoren) entscheidende Vorteile hat (s. D-OS 24 33 790), haben diese bekannten Heizvorrichtungen alle mehr oder weniger die folgenden Nachteile gegenüber der hier erfindungsgemäß dargelegten Heizvorrichtung: 1. Aufgrund der meist verwendeten hohen Spannung ist eine elektrische Isolation erforderlich, welche die Höhe der möglichen Heiztemperaturen etwas begrenzt.
Die Wandstärke der erforderlichen elektrischen Isolation kann bei der Heizvorrichtung der D-OS 24 33 790 wohl vorteilhaft etwas schwächer als be'i den handelsüblichen Heizgeräten ausgeführt werden, da der elektrische Teil außerhalb des a'ufzuheizenden Mediums liegt, und somit mit einem, im ungünstigsten Fall aggressiven Medium, wie z.B.
einer Salzschmelze, nicht in Beruhrung kommen kann.
Es ist allgemein die elektrische Isolation möglichst dünnwandig auszuführen, da diese meist eine schlechte Wärmeleitfähigkeit besitzt. So stellt die Isolation selbst fast ausnahmslos einen zwischen elektrischem 'Leiter und aufzuheizendem Eledium befindlichen Wärmeleitwiderstand dar, der einen Temperaturabfall bewirkt; außerdem begrenzt sie aus werkstoffbedingten Gründen die Höhe der Heiztemperatur des elektrischen Leiters.
2. Um eine ausreichende Heizfläche zu erhalten, wird der Widerstandsdraht vorzugsweise als Heizspule mit mehreren Windungen ausgebildet, was aufgrund der erforderlichen Heizdrahtlänge kostspielig sein kann.-Entsprechend ist die elektrische Isolation (Punkt 1) aufwendig und kostspielig.
Nähere Beschreibung der Vor- und Nachteile der beiden wesentlichen Ausführungsformen der D-OS 24 33 790: Fall a): Die elektrische Widerstandsheizung liegt außerhalb des Wärmerohrs.
Hier liegt nur eine indirekte Widerstandsheizung vor, d.h. die Aufheizung des innerhalb'des Wärmerohrs befindlichen Wärmeträgers (der durch die Aufheizung in Dampfform übergeht, wobei der Dampf die Wärme zur Kondensationszone transportiert) kann erst durch Wärmeleitung über die zusätzlichen Wärmeleitwiderstände der elektrischen Isolation und der Wärmerohrwand erfolgen. Die elektrische Isolation des Wärmerohr-Heizkörpers kann allerdings etwas schwächer bzw. anders ausgefuhrt werden als bei herkömmlichen elektrischen Heizkörpern, bei denen diese im Falle aggressiver Medien entsprechend resistent sein müssen. Dies ist darin begründet, daß im Falle des Wärmerohr-Heizkörpers, der elektrische Teil außerhalb des u.U. aggressiven Mediums liegt.
Dieser Nachteil der erforderlichen Wärmeleitwiderstände kann ganz oder teilweise vermieden werden im Fall b).
Fall b): Die elektrische Widerstandsheizung liest innerhalb des Wärmerohrs.
Sie heizt in der Heizzone direkt, d.h unter Fortfall von zusätzlichen Wärmeleitwiderständen, das aus der wärmeabgebenden Zone des Wärmerohrs zurückfließende Kondensat des Wärmeträgers auf, so daß dieses erneut verdampft. Bei dieser Anordnung können jedoch andererseits Schwierigkeiten und Probleme bei der Abdichtung des Wärmerohrs auftreten und zwar bei der Durchführung der elektrischen Anschlüsse durch das Wärmerohr selbst und insbesondere durch die erforderlichen elektrisch isolierenden Materialien beim Durchbruch der elektrischen Leitungen durch das Wärmerohr, Denn die Widerstandsheizung muß gegenüber dem Wärmerohr wiederum allseitig elektrisch isoliert werden, gegenüber dem Wärmeträger jedoch nur dann, falls dieser selbst ein elektrischer Leiter ist. Im anderen Fall liegt eine direkte Aufheizung des Wärmeträgers durch den elektrischen Leiter vor (direkte Widerstandsheizung).
Der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Heizvorrichtung zu entwickeln, die nicht die genannten Nachteile aufweist und ebenfalls die Vorteile eines Wärmerohres ausnutzt, nämlich die Wärme mit großen Wärmestromdichten zu einer nahezubeliebig weit entfernten Stelle (Entkoppelung von Wärmequelle und -senke. Wärmetransport über komplizierte Wege möglich; fast beliebig langes und flexibles Wärmerohr) nahezu verlust-- frei zu transportieren/mit beliebig großen und frei wählbar geformten Wärmeübertragungsflächen (beliebig gestaltete Bauelemente wie Rohre, Kammern, Platten etc.), dabei Wärmestromdichtetransformation bei quasi isothermen Verhältnissen, d.h. bei praktisch konstanter Heiztemperatur (Betriebstemperatur) auf der gesamten Wärmeübertragungsfläche.
Vorteile der Erfindung Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Heizvorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Die Erfindung kann in 3 grundsätzliche Alternativlösungen eingeteilt werden.
1.) Direkte oder indirekte Beheizung des Wärmerohrs alselektrische Widerstandsheizung.
2.) Direkte oder indirekte Beheizung des Wärmerohrs durch Induktion, d.h. durch Wirbelströme.
3.) Direkte oder indirekte Beheizung des Wärmerohrs mittels elektromagnetischer Wellen. (z.B. Mikrowellen, Infrarot, Laser etc.) Die erfindungsgemäßen Heizvorrichtungen aller 3 grundsatz üblichen Alternätiven haben insbesondere folgende wesentliche Vorteile: a) Dadurch. daß der elektrische Teil der Heizvorrichtunz sich nur auf das eine Ende, "der Heizzone" der\Heizvorrichtung beschränkt, wird vergleichsweise mit üblichen elektrischen Heizgeräten eine sehr kompakte Bauweise des elektrischen Teils erreicht, der vorteilhaft außerhalb eines aufzuheizenden z.B. aggressiven Mediums bzw. außer halb eines entsprechenden. explosionsgefährdeten Raumes liegen kann.
Aufgrund der hohen Heiztemperaturen können sich in der aufzuheizenden Atmosphäre leicht entzündbare Stoffe, wie Stäube, Gase und Dämpfe entzünden, so daß zur Vermeidung dessen bei herkömmlichen elektrischen Heizgeräten aufwendige. Schutzmaßnahmen erforderlich wären. Grundsätzlich gilt dies auch für aggressive Medien, deren zerstörende Wirkung u.u. mit -steigender Temperatur zunimmt.
Die Wärmeübertragungsflächen könnenAebenfalls - wie später ausgeführt - wesentlich kleiner als bei üblichen elektrischen Heizapparaten ausgefuhrt werden, was generell kostensenlcend wirken kann.
b) Durch Nutzung der Induktion (im Fall 1: Transformation eines Wechselstroms bzw. Einsatz eines Generators in Verbindung mit elektrischer Widerstandsheizung, im Fall 2: Nutzung der bei Wechselinduktion entstehenden Wirbelströme) bzw. durch Nutzung elektromagnetischer Wellen (im Fall 3 ) für die Wärmeerzeugung erfolgt eine galvanische Trennung des Wärmerohrs vom Netz. Dadurch ist einerseits eine optimale Anpassung des Heizelements in Verbindung mit dem Wärmerohr entsprechend der Erfordernisse X)Eine gute Anpassung des Wärmerohrs selbst an die seitens des aufzuheizenden Mediums gestellten Forderungen ist durch die ausgezeichneten Eigenschaften des Wärmerohrs schon gegeben (z,B. Wahl des Siedepunkts desärmeüberträgers, Wärmestromdiohtetransformation durch unterschiedlich große Dampfräume bzw. Wärmeübertragungsflächen des Wärmerohrs auf Seiten der Wärmequelle und -senke).
So kann z.B. eine Anpassung über einen Transformator erfolgen, so daß die hohe Eingangsspannung der Heizvorrichtung nicht in Berthrung kommt mit den elektrisch leitenden Teilen des eigentlichen Heizkörpers, d.h. mit dem'Wärmerohr selbst und dessen Wärmeträger, so daß andererseits auf jegliche elektrische Isolation am Wärmerohr verzichtet werden kann.
c) Die Wärmefreisetzung (im Fall 1: durchWiderstandsheizung, im Fall 2: durch Wirbelströme infolge Indulction, im-Fall 3: durch elektromagnetische Wellen) erfolgt direkt im Wärmerohr selbst (direkte Beheizung) oder in einer (Teil)-Ummantelung des Wärmerohrs (indirekte Beheizung) So wird nahezu die gesamte im Wärmerohr selbst erzeugte Wärme direkt an den Wärme träger weitergegeben, der in Dampfform die räumliche Entkoppelung von Wärmequelle und -senlce überbrückt, d.h. durch das beliebig gestaltete Wärmerohr zu dem entfernter liegenden aufzuheizenden Medium " schießt", um dort seine Wärme über beliebig bzw. optimal gestaltete Wärmeaustauschflächen im Hinblick auf eine Wärmetransformation oder im Hinblick auf kompliziert gestaltete aufzuheizende Flüssigkeitsräume bzw. Festkörper) an'das aufzuheizende Medium bei quasi isothermen Bedingungen abzugeben.
d) Bei Einsatz von'Wärmerohren kann eine bessere Temperaturkonstanz längs der gesamten Wärmetauscherflächen im aufzuheizenden Medium erreicht werden (bessere Temperaturhomogenität) als es durch eine elektrische Heizwicklung möglich ist.
So liegen auch bei großen Wärmetauscherflächen, selbst bei komplizierter und zerklüfteter Gestaltung derselben, in guter Näherung isotherme Verhältnisse auf der gesamten Oberfläche des Wärmet auschers (d.h. konstante Oberflächentemperatur) vor, was im Falle einer üblichen elektrischen Widerstandsheizung nicht oder nur mit großem (Regel)-Aufwand zu verwirklichen ist. So konnte z.B. in einem üblichen ein zonen-Rohrofen mit einem Ringwärmerohr-Einsatz von 500 mm Länge ein isothermer Arbeitsraum von 350 mm Länge erzielt werden. Die Abweichung von der Isothermie betrug weniger als + 1 K entlang der Ofen-Achse und + 0,5 K über den Arbeitsraum-Querschnitt. Ohne Wärmerohreinsatz waren die entsprechenden Werte + 10 K und + 5 K. (s. Maschinenmarkt, 84 (1978) 97, S. 1981), ferner "Wärmerohre zur Verbesserung der Temperaturhomogenität in Öfen": B1«, 29 (1977), Nr. 11, s.444 ff).
In vielen knwendungsfällen sind möglichst gute isothermisclle Verhältnisse längs des gesamten Heizkörpers erwünscht bzw.
gefordert, was mittels einer elektrischen Wärmerohr-Heizvorrichtung einfach möglich ist. Andererseits bedeuten aber isotherme Heizflächen den Fortfall von Snitzentemperaturen längs der Heizfläche und damit gleichzeitig ein Úberhitzungsschutz; andererseits wird die Wärmetauscherfläche optimal genutzt bzw. sie kann zur Ubertragung einer bestimmten Heizleistung gegenüber üblichen elektrischen Heizkörpern minimal ,¢ehalten werden (Eosteisenkung). Damit wird unter Beachtung einer höchstzulässigen Heiztemperatur auch die kürzestmögliche (minimale) Aufheizzeit eines Mediums garantiert, (ohne dasMedium örtlich zu überhitzen).
e) Da keine elektrische Isolation am Wärmerohr mehr erforderlich ist, entfällt eine Begrenzun der Höhe der Heiztemperatur seitens der elektrisch isolierenden Werkstoffe.
So kann die Heiztemperatur im wärmeerzeugenden Element, d.h.
hier im Wärmerohr selbst bzw. in einer zusätzlichen (Teil)-Ummantelung des Wärmerohrs jetzt wesentlich höher gewählt werden und wird bei geeignetem Wärmeträger (Siedepunkt) nur noch durch den gewählten Werkstoff des Wärmerohrs ¢Einsatz z.B. von Edelstahl bzw. von hochtemperaturbeständigen, hochlegierten Werkstoffen, Superlegierungen) begrenzt (und nicht mehr durch Isolierwerkstoffe).
Da zudem die elektrischen Isolierwerkstoffe im allgemeinen eine schlechte Wärmeleitfähigkeit besitzen, entfällt mit dem elektrischen Isolator selbst sein relativ hoher Wärmeleitwiderstand, so daß der Wärmeträger im Wärmerohr und damit das aufzuheizende Medium jetzt auch diesbezüglich wesentlich höhere Heiztemperaturen erreichen können. Diese hohe Heiztemperatur der elektrischen Wärmerohr-Heizvorrichtung -wirkt dann wegen der isothermen Verhältnisse vorteilhaft auf der gesamten Heizoberfläche (s. unter c)).
Höhere zulässige Heiztemperaturen auf der elektrischen 'Seite bedeuten aber kleinere erforderliche elektrische Heizflächen bzw. geringere Heizleiterlängen,. einerseits auf der Heizseite des Wärmerohrs und andererseits im Bedarfsfalle bzw. falls eine entsprechend hohe Wärmestromdichte bzw. Heiztemperatur seitens des aufzuheizenden Mediums zulässig ist, auch klei~ere Wärme bert~aM~gs= flächen des Wärmerohrs auf der Seite des aufzuheizenden Mediums. Der Fortfall der elektrischen Isolation kann neben den höheren Heiztemperaturen also eine Kostensenkung und Verkleinerung der Heizvorrichtung bedeuten.
Andererseits können jetzt durch Verwendung eines "1Wärmerohr-Heizkörpers" so hohe Heiztemperaturen erreicht werden die insbesondere wegen der elektrischen Isolation seither bei handelsüblichen elektrischen Heizkörpern nicht erreicht werden konnten (oberhalb 700-800° C). Für Spezialfälle, z.B. zur Aufheizung von Salzschmelzen mit sehr hohem Schmelzpunkt, können solch hohe Heiztemperaturen durchaus erforderlich werden.
f) Gute Regelbarkeit der Heizvorrichtung sowie schnelles Ansprechen (bei Erreichen der Verdampfungstemperatur des Wärmeträgers), so daß gut auf eine konstante Temperatur auch bei unterschiedlicher Wärme(leistungs)entnahme geregelt werden kann (Temperaturregelung und/oder Thermostatisierung) So arbeitet das Wärmerohr zunächst entsprechend der Wärmezu-bzw. -abfuhr in Betriebspunkten längs der Dampfdruckkurve des Wärmeübertragungsmediums (selbstregelnd). Durch Einsatz z.B, eines gaskontrollierten Wärmerohrs mit Gasreservoir (Reservoir ohne Netze) am Kühizonenende des Wärmerohrs oder durch ein aktiv elektrisch geregeltes Wärmerohr, z.B.
mittels Gasreservoir mit Netzen und Zusatzheizung, kann eine Regelung durch das Wärmerohr selbst erfolgen,-nämlich auf eine konstante Temperatur auch bei stärkerer unterschiedlicher Wärmeentnahme (z.B. Jahrestagung der-QGFT und der'DGLR, Innsbruck Sept. 1973, Vortrag Nr. 73-120 J. Lorschiedter, U. Heidtmann).
Bei richtiger Dimensionierung von Gasreservoirgröße und Gasdruck läßt sich somit erreichen, daß entsprechend dem variierenden Wärme strom und bei sich ändernden Wärme senkentemperatur die Kondensationszone des Wärmerohrs durch das Gas (Edelgas) mehr oder weniger blockiert und dadurch die Wärmerohrtemperatur annähernd konstant gehalten wird.
Für eine Überwachung einer höchstzulässigen Betriebstemperatur (Grenzwert-Uberfachungzdes Wärmerohrs muß gesorghwerden. So wird z.B. mittels eines Temperaturfühlers und vorteilhaft eines Kaltleiters auf dem Wärmerohr selbst die elektrische Beheizung des rmerohrs in ihrer Leistungsaufnahme verändert bzw. abgeschaltet.
Für eine Regelung der Heizvorrichtung bezüglich einer bestimmten Temperatur des aufzuheizenden Mediums bzw.
hinsichtlich einer bestimmten zeitlichen Aufheizkurve wirkt ein entsprechender Temperaturfühler bzw. ein Kaltleiter im Medium selbst auf die Leistungsaufnahme der Heizvorrichtung und dies evtl. in Verbindung mit einem Temperatursensor am Wärmerohr.
g) Durch'Serien- bzw. Parallelschaltung einzelner z.'B.
unterschiedlicher Wärmerohre (verschiedene Siedepunkte, Wärmeübertragungsflächen) kann z.B. eine gleichzeitige Aufheizung unterschiedlicher Medien mit verschiedenen Anforderungen (verschiedene Temperaturbereiche, Wärmeübertragung) realisiert werden oder eine successive "FoIgeheizung" mit den "Schaltpunkten" der Siedepunkte der einzelnen Wärmeträger.
Entsprechend eines BauXastensystems ist es auch möglich eine einzige abzustimmende Heizvorrichtung zur Aufheizung unterschiedlicher Medien mit unterschiedlichen Anforderungen (z.B. Temperatur, Wärmeaustauschflächen) zu bauen, wenn verschi'ederartige austauschbare Wärmerohrelemente vorgesehen werden, die durch eine Art Steckverbindung bei bestem Wärmeleitkontakt mit dem elektrischen Heizelement verbunden werden können. Solche verschiedenartige Wärmerohre können z.B. für unterschiedliche Betriebstemperaturen ausgelegt sein oder unterschiedliche 1Yårmeuber ragungsflächen besitzen (entsprechend unterschiedlichen Wärmeübertragungsbedingungen wie z.B. verschiedene zu übertragende Wärmestromdichten).
Diese genannten Vorteile gelten insbesondere auch für die in den Unteransprüchen genannten ausgestaltenden Merkmalen.
Weitere Vorteile sind zumindest mittelbar der nachfolgenden Beschreibung sowie den Ansprüchen entnehmbar.
Zeichnung Dreizehn Ausführungsbeispiele des Gegenstandes- der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht und teilweise im Schnitt dargestellt- und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Beschreibung der ' Erfindungsbeispiele Durch Zwischenschaltung eines Trafos in den Stromkreis zwischen Spannungsquelle und aufzuheizendem 1Wärmer'ohr oder/und durch Einsatz eines Generators erfolgt die galvanische Trennung des Wärmerohrs vom Netz, so daß bei entsprechender Auslegung die Vorschrift für den Berührungsschutz (auch ohne elektrische Isolation des Wärmerohrs) erfüllt wird.
So kann z.B, unter Verwendung von Wechselstrom die Spannung bzw. der Strom mittels eines Trafos transformiert werden, so daß mit einer Primärspule hoher Windungszahi, d.h. mit hoher Spannung und niedrigem Strom bei einer Sekundärspule mit niedriger Windungszahl entsprechend bei einer niedrigeren Spannung ein höherer Strom erzeugt werden kann. Wird diese Trans,ormation entsprechend groß gewählt, so kann auf der Sekundärseite bei einer sehr niedrigen und damit elektrisch ungefährlichen Spannung ein sehr hoher Strom erzeugt werden.
Eine solche Auslegung kann gleichzeitig hinsichtlich einer optimalen Anpassung von Heizvorrichtung und Wärmerohr hinsichtlich der an die Heizvorrichtung gestellten Forderungen erfolgen.
1.) Direkte (oder indirekte) Beheizung des Wärmerohrs als elektrische Widerstandsheizung, wobei jede elektrische Isolation am Wärmerohr entfällt Bei den Ausführungsbeispielen in den Figuren 1 bis 9 wird diese oben genannte bekannte Tatsache ausgenutzt, wobei zur Wärmeerzeugung die Sekundärspule über einen Heizwiderstand (z.B. schlechter elektrischer Leiter) abgeschlossen ist.
Bei dieser Widerstandsheizung dient die Heizzone des Wärmerohrs oder ein Teil davon direkt als elektrischer Heizwiderstand, d.h. im Wärmerohrende selbst wird die Wärme erzeugt, so daß der Heizwiderstand direkt, d.h. unmittelbar mit dem Wärmeübertragungsmedium des Wärmerohrs in in Berührung kommt (Widerstandsheizung mit direkter Beheizung des Wärmerohrs. bzw. des Wärmeübertragungsmediums). Hierbei entfällt dann die elektrische Isolation des stromdurchflossenen Wärmerohrteils. Im günstigsten Fall kann das Wärmerohrende selbst die Sekundärwicklung des Trafos darstellen.
In Fig. 1 ist ein Transformator mit einem geschlossenen Eisenkern 1, einer Primärspule 2 und einer Sekundärspule 3 dargestellt, dessen Primärspule 2 über eine ltechselstromquelle 4 versorgt wird. Die Sekundärspule 3, die hier z.B. nur mit zwei Windungen dargestellt ist, - was auf einen entsprechend hohen Strom schließen läßt, - ist über zwei LeiterplattenX unmittelbar mit der Heizzone des Wärmerohrs 6 verbunden. Die Leiterplatten sind, wie aus Fig. 2 ersichtlich, einander diagonal gegenüberliegend angeordnet, so daß der Strom über das Wärmerohr-Material strömen muß. Durch die Wahl eines Materials mit hohem elektrischen Widerstand heizt sich das Wärmerohr in diesem Abschnitt entsprechend stark auf. Damit der Strom gleichmäßig über die Heizzonenlänge des Wärmerohrs eingeleitet wird, müssen die Leiterplatten gute elektrische Leitfähieit besitzen.
Bei einem solchen Wärmerohr handelt es sich um ein geschlossenes Rohr, an dessen Innenwandung eine Kapillarstruktur (in den Figuren gestrichelt gezeichnet) angebracht ist. Eine solche Kapillarstruktur können z.B. ein en«ymaschiges Netz oder Gewinde- bzw. Längsrillen an der Rohrinnenfläche sein. In einem Bereich A, der sogenannten Heizzone (Fig. 1), wird das Wärmerohr, wie oben beschrieben, erhitzt, wobei eine Flüssigkeit (Wärmeübertragungsmedium oder Wärmeträger)-bei geeigneter Wahl derselben bzw. des Dampfdrucks-im Innern des Wärmerohres verdampft.(Im Nieder-.
temperaturbereich von etwa 50 bis 300°C wurden z.B. Wärmerohre mit Wasser und organischen Wärmeträgern sowie Kupfer, Bau- -und Edelstahl als Strukturwerkstoff entwickelt. Im Hochtemperaturbereich von etwa 4500 C bis 11000 C laurden z.B. Alkalimetall-Wärmerohre mit Kalium, Natrium, Lithium als Wärmeträger sowie Edelstahl und Superleierungen als Strukturmaterial mit Erfolg eingesetzt.)Der in der Heizzone des ärmerohrs entstehende Dampf schießt mit hoher Geschwindigkeit im Innern des Wärmerohrs durch eine sogenannte Transportzone B, die vorteilhaft mit einer guten Wärmeisolation 5' versehen ist und kondensiert an einer kälteren Stelle C des Wärmerohrs, der sogenannten Kühlzone, wo die Wärme z.B. über eine durch Rippez vergrößerte Oberfläche abgegeben- wird.
Die Flüssigkeit wird durch Kapillarkraft in der Kapillarstruktur (evtl. unterstützt durch die Schwerkraft) wieder zur Heizzone A zurückgeführt. Bei flüssi,oem Natriumz.B.
als Wärmeübertragungsmedium kann eine Wärmeleitfähikeit erreicht werden, die einige tausendmal höher ist als bei Wärmeleitung durch Metallstäbe (Cu) bei gleichem Durchmesser der wärmeübertragenden Vorrichtung und bei gleichem Temperaturunterschied zwischen Wärmequelle und Wärmesenke. Verdampfung und Kondensation sind Phasenumwandlungen eines Stoffes, bei denen sich der Energieinhalt, nicht aber die Temperatur des Stoffes ändert. Das erklärt sich daraus, daß bei der Phasenumfandlung nicht die kinetische Energie der Moleküle, sondern ihre potentielle Energie verändert wird. Pro Massen--einheit der Flüssigkeit (Wärmeträger) muß eine'bestimmte Wärmemenge die spezifische Verdampfungswärme, zugeführt werden, um die Flüssigkeit in Dampf überzuführen. Die gleiche Wärmemenge - auch latente Wärme genannt - wird bei der Kondensation des Dampfes wieder frei. Läßt man daher an einem Ende einer geschlossenen Röhre fortwährend eine bstimmte Flüssigkeitsmenge verdampfen, so strömt der Dampf in Richtung des anderen Endes und kondensiert, wenn dort.
die Temperatur nur wenig geringer ist, wieder zu einer Flüssigkeit.
Die Wärmeübertragung von Wärmequelle zur -senke erfolgt also praktisch bei konstanter Temperatur längs des' Heizstabes (isotherme Verhältnisse im Wärmerohr). Bei diesem Vorgang wird die latente Wärme längs der Röhre transportiert.
Dabei hängt die übertragene Wärmestromdichte,die sehr hoch sein kann, vom Transportvermögen, d.h. u.a. vom Druckabfall des Dampfes und des Kondensats (Kapillarkraft) ab.. Wegen des relativ geringen Druckabfalls liegen nur sehr geringe Temperaturunterschiede am Wärmerohr zwischen Wärmequelle und -senke vor. Bezüglich einer ausführlichen Beschreibung von Wärmerohren und ihrer Eigenschaften darf z.B. 'auf eine Veröffentlichung("Auslegung, Betrieb und Anwendungsbeispiele": Wärme, Brd..86, H. 3 u. 4, S. 36 ff und 71 ff)verwiesen werden.
Bei dejn in den Fizuren 3 und 4 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel dient der stirnseitige Boden 7 des Wärmerohres'6,, der vorteilhaft aufgeweitet ist, als Heizwiderstand. Auf der Sekundärseite des Transformators 1 sind diesmal je eine Windung 3' vorgesehen, die für eine gute Wärmeleitung entsprechend verteilt (Fig. 4) mit der Bodenplatte 7 des Wärmerohrs verbunden sind. Die Bodenplatte 7 wird hier entsprechend aus elektrisch leitendem blaterial ausgebildet und zur Erwärmung des Wärme trägers im Wärmerohr 6' aufgeheizt.
Bei dem in Fig. 5 dargestellten dritten Ausf£Uirungsbeispiel ist über das Ende des Wärmerohrs 6" ein Becher 8 gestülpt, der des guten Wärmeübergangs wegen dicht mit dem Wärmerohr 6" verbunden ist und analog dem vorherigen Ausführungsbeispiel durch z.B. zwei Sekundärwicklungen 3" mit dem Eisenring 1" des Transformators verbunden ist. Die Enden der Wicklungen 3 sind jeweils einerseits am Topfboden 9 und andererseits am Topfrand 10 befestigt, um eine gleichmäßige Strom und damit Wärmeverteilung zu erreichen. Diese Ausführung von Fig. 5 kann alternativ mit Abstrichen hinsichtlich einer gleidhmäßigen Wärmeverteilung auch ohne Becher erfolgen, so daß die Wicklungen 3" in gleicher Weise aber direkt am Wärmerohrende betestigt sind.
Bei dem in Fi. 6 dargestellten vierten Ausführungsbeispiel dient der Wärmerohrendabschnitt 11 selbst als Sekundärspule (eine Windung). Die Primärspule 12 sitzt auf einer elektrisch isolierenden Hülse 12' und ist in einem becherförmigen Eisenkern 13 angeordnet, der über das Ende 11 des Wärmerohres gestülpt ist. Der T-förmige Eisenkern 14 liegt so koaxial innerhalb des Wärmerohrabschnitts 11, daß über diesen und den Boden 15 bzw. den Umfangsabschnitten 15' des Wärmerohrs der magnetische Fluß gewährleistet ist. Der scheibenförmige Kopf des T-förmigen Eisenkern 14 muß so ausgelegt werden, daß ein Ringspalt für den Kondensatrückstrom und den Dampfstrom auf der Innenseite des Wärmerohrs verbleibt.
Für höhere Betriebstemperaturen des Wärmerohrs wird als T-förmiger Kern anstelle eines Ferrits z.B. ein Stahlkern eingesetzt. Damit der Kern jedoch magnetisch leitend bleibt darf die Curietemperatur des Kern-Materials nicht überschritten werden.
Der.Wärmerohrabschnitt als einzige Sekundärwicklung des Trafos stellt eine reine Widerstandsheizung dar, während der Magnetkern 14 selbst innerhalb des Wärmerohrs durch Wirbelströme (Induktion) aufgeheizt wird; ebenfalls werden die Wärmerohrteile in den Übergangsstellen zwischen T-förmigem Magnetkern (mit Scheibe) und äußerem Magnetbecher induktiv erhitzt. Damit wird das Wärmeübertragungsmedium innerhalb des entstandenen Wärmerohrringkanals sowohl über die Wärmerohrwand als auch über den T-förmigen Stahl-Magnetkern aufgeheizt; vorteilhaft muß dann auf den Oberflächen beider im'Hinblick auf den aufzuheizenden Xondensatrückstrom eine Kapillarstruktur vorgesehen sein.
Alternativ kann der Magnetkern - um einen guten Magnetfluß zu aewährleisten - über Durchbrüche durch den Wärmerohrboden und über z.B. 2 1H5-förmige Durchbrüche am Wärmerohrmantel mit dem äußeren jetzt armförmigen Magneten am Umfang des Wärmerohrs einen geschlossenen Magnetkreis bilden. Dies ist jedoch aufwendig, insbesondere wegen der erforderlichen Dichtheit des' Wärmerohrs.
Ähnlich wird bei dem in Fig. 7 dargestellten fünften Ausführungsbeispiel verfahren. Der Magnetkern(z.B. Eisenkern) 16 ist 'ähnlich wie bei den ersten drei Ausführungsbeispielen ringförmig ausgebildet, wobei auf einem :Abschnitt 17 des Ringes. die Primärspule 18 angeordnet ist, während um einen anderen-Abschnitt 19 des Ringes der Wärmerohrendabschnitt 11' als Sekundärspule dient.
Bei dem in den Figuren 8 und 9 dargestellten sechsten Ausführungsbeispiel erfolgt die Aufheizung grundsätzlich so wie bei dem in Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel, mit dem Unterschied, daß der Endabschnitt 11" des Wärmerohres senkrecht auf einem Wärmerohrabschnitt 20 angeordnet ist, der als Transportzone dient. Dies kann für die Herstellung eine wesentliche Vereinfachung bedeuten.
Fig. 10 und 11 zeigen ein zu Fig. 7 alternatives siebentes Lösungsbeispiel. Hier ist die Heizzone des Wärmerohrs als Ringkanal 11a ausgebildet, der eine Windung der Sekundärspule darstellt, und bei gut elektrisch leitendem Material entsprechend stark aufgeheizt wird. Fig. 11 zeigt einen Schnitt AA durch diesen Wärmerohr-Ringkanal der Fig. 10.
Der Vorteil dieser Anordnung ist, daß die vollständige thermische Trennung von Wärmerohr und Magnetring (Eisenkern) möglich ist.
Analog dem Ausführungsbeispiel in Fig. 8 und 9 wird im achten Beispiellder Fig 12 bzw. 12a ,ebenfalls die Heizzone des Wärmerohrs als Ringkanal 11b ausgebildet und als solcher als ei-ne Windung der Sekundärwicklung des Magnetrings 16 entsprechend stark aufgeheizt. Der Dampfraum des ringförmig ausgebildeten Wärmerohrs steht in diesem Beispiel in Verbindung mit dem des Tlförmig angesetzten einfachen Wärmerohrs.
Der Vorteil dieser Anordnungen in den Fig. 10 bis 12 ist, daß der ringförmige Eisenkern nicht durch den Dampfraum des Wärmerohrs hindurch geführt werden muß, so daß das Wärmerohr als abgeschlossenes System vorgefertigt- werden'kann und seitens der Abdichtung unproblematisch ist. Auch unterbleibt somit eine-Aufheizung des Eisenrings durch die Wärmeentwicklung in der Sekundärwicklung, d.h. im Wärmerohr selbst.
Dabei wird Wärme sowohl am Innen- als auch am Außenmantel des Ringwärmerohrs erzeugt, so daß mit diesem Wärmerohrring bei entsprechender Kapillarstruktur an den Mantel- und Bodenflächen hohe Wärme ströme auftreten können.
Mit dieser Anordnung in Fig. 12 ist besonders einfach eine vollständige thermische Trennung des heißen Wärmerohrs von dem ringförmigen Eisenkern möglich. Eine geringfügige Wärmeübertragung könnte- noch durch eine zusätzliche Wärmeisolation 20 des gesamten wärmeerzeugenden -Wärmerohrringes unterbunden werden. Ein Durchbruch durch das Wärmerohr wird hier in Fig. 12 ganz vermieden.
Fertigungstechnisch ließe sich diese Lösung besonders In Im einfach realisieren. Der Ringmagnet läßt sich' z.B.
einfach aus geschachtelten U-J-Transformatorenblechen oder aus Schnittband-Kernen oder, da er-hier selbst nicht heiß wird, aus Ferrit-Kernen aufbauen.
2.) Direkte (oder indirekte) Beheizung des Wärmerohrs durch Induktion, d.h. durch Wirbelströme Eine Möglichkeit über Induktion Wärme zu erzeugen und das Wärmerohr direkt zu beheizen besteht in der Ausnutzung der bei Wechsel-Indulction entstehenden Wirbelströme. Bei den in den Figuren 13 bis 18 dargestellten Ausführungsbeispielen wird der Wärmerohrabschnitt in der Heizzone A. selbst durch Wirbelströme durchsetzt und damit direkt induktiv erwärmt. Dabei können auch die wärmeerzeugenden Wirbelstro"me unmittelbar das Wärmeträgermedium (falls elektrisch leitend) auf-.
'heizen.
Ist der ohmsche Widerstand des Wärmerohrs relativ klein, so werden in demselben schon hohe Ströme bzw. hohe Wärmeleistungen bei relativ niedriger Frequenz erreicht (50 Hz könnten ausreichend sein); ist jedoch der ohmsche Widerstand des wirbelstromdurchsetzten Abschnitts groß, so fließen nur relativ kleine Ströme. Wäre bei einem bestimmten Werkstoff des Wärmerohres der ohmsche Widerstand groß, so könnte durch Zwischenschalten eines guten Leiters, wie beispielsweise Kupfer, in den Magnetfluß höhere Wärme ströme bei relativ niedrigen Frequenzen erreicht werden.
Die dadurch entstehende große Wärmeleistung kann dann über eine gute Wärmeleitung an das Wärmerohr abgeführt werden.
(indirekte Beheizung des Wärmerohrs durch Induktion' (Wirbelströme)).
Bei dem in Fig. 13 dargestellten neunten Ausführungsbeispiel liegt der stirnseitige Verschlußdeckel 21 des Wärmerohrs 22 und evtl. wie gezeichnet ein Teil des Wärmerohrendes 22' im Magnetfluß eines Elektromagneten 23 (hier z.B. topfförmig).
Damit auch eine Aufheizung des im Magnetfluß liegenden Wärme- rohrmantelteils 22' erfolgt, muB>im Wärmerohr einern (vorteilhaft verbunden mit dem Deckel) liegen, der sich im Falle eines Metalls ebenfalls erhitzt (ähnlich Beispiele in Fig. 6 und 16 bzw. 17). Eine Spule 24 des Magnetkerns 23 ist an eine Wechselstromquelle 25 angeschlossen. Um hohe Wirbelströme und damit große Wärme im Deckel 21 und im anschließenden Wärmerohrmantelteil 22' zu erzeugen, muß der spezifische Widerstand des Wärmerohrdeckels,- kerns und -mantels klein sein, um die Frequenzen niedrig zu halten. Ist der ohmsche Widerstand des Wärmerohrdeckels und -mantels jedoch hoch, so ka A sorteilhafterweise eine Scheibe mit niedrigem spezifischem Widerstand in den Magnetfluß eingesetzt werden, die dann mit dem Deckel unmittelbar verbunden ist, so daß die in ihr erzeugte Wärme durch Wärmeleitung unmittelbar auf den Wärmerohrdeckel übertragen wird. Bei dem in Fig. 14 und 15 dargestellten zehnten Ausführungsbeispiel werden axial zum Wärmerohrende 22' zwei oder mehrere Hufeisenmagnete 26 über dem Umfang gleichmäßig verteilt angeordnet, die über Spulen 24' erregt werden, deren Wicklungen für die Quelle 25' parallel geschaltet sind. Hierdurch bilden sich längs des Wärmerohrmantels, der möglichst mit magnetisch leitendem Material ausgeführt werden sollte, lfirbelströme, die das Wärmerohrende 22' aufheizen.
Dies wäre eine direkte induktive Beheizuns des Wärmerohrs Besteht jedoch der Wärmerohrmantel aus einem magnetisch schlecht leitenden Material,-so wird vorteilhaft eine Hülse (Ummantelung) aus magnetisch gut leitendem Werkstoff bei' innigstem Berührungskontakt auf das Wärmerohrende aufgebracht, so daß die jetzt in der Hülse bzw. Ummantelung auftretende Wärme infolge Wirbelströme: gut an das Wärmerohr abgeleitet wird ("indirekte induktive Beheizung des Wärmerohrs"). Bezüglich der Frequenzen gilt das gleiche wie beim vorherigen Beispiel. Um eine möglichst gleichmäßige Aufheizung zu erzielen, sind die Hufeisenmagneten vorteilhaft erweise auf gegenüberliegende Seiten des Wärmerohrs 22' bzw.
gleichmäßig über dem Umfang verteilt angeordnet.
Bei dem in den Figuren 16 und 17 dargestellten elften Ausführungsbeispiei ist der Endabschnitt 22" des Wärmerohreszwischen den Polen 27 einer hufeisenförmigen magnetisch leitenden Anordnung 26' eingebracht, und zwar derart, daß die Achse der Magnetspule 24" und damit der Magnetfluß.senkrecht zu der Achse des Wärmerohrs 22" steht. Hierdurch wird der Wärmerohrabschnitt 22, also die gesamte Heizzone des Wärmerohrs, von Wirbelströmen durchsetzt und damit direkt aufgeheizt. Um hohen Magnetfluß und damit hohe Wirbelströme im Wärmerohr'auch bei geringem Erregeraufwand zu erzielen, muß'man jedoch den Luftspalt, d.h. den Innenraum des Wärmerohres verringern. Hierfür und zur optimalen Mågnetflußführung durch'das Wärmerohr wird in diesen Endabschnitt des Wårmerohrs ein Metallkern 28 eingesetzt, wobei für den Kondensatrückstrom und den Dampfstrom des Wärme trägers im Wärmerohr ein ausreichender Ringspalt 29 verbleiben muß. Wird für den Metallkern z.B. Stahl mit kleinem spezifischem ohmschen Widerstand verwendet, so erhitzt sich dieser ebenfalls aufgrund der hohen Wirbelströme, so daß die Aufheizung des Kondensatrückstroms nicht nur über denAußen-, sondern auch zusätzlich über den Innenmantel des Ringspaltes 29 erfolgt. Wird der Metallkern aus einem ferritischen Werkstoff ausgeführt, so wird die Wärme überwiegend nur im Wärmerohrmantel erzeugt. Falls das Wärmerohrmaterial nicht sonderlich für die Ausbildung großer Wirbelströme -geeignet ist, kann es vorteilhaft mit einem Rohr aus einem geeigneten Werkstoff (mit kleinem spezifischen ohmschen Widerstand bzw. mit guter magnetischer Leitfähigkeit), z.B. mit Kupfer ummantel werden. Bei der Auslegung ist dafür zu sorgen, daß die-magnetische Durchflutung und damit die Aufheizung des Wärmerohrs möglichst gleichmäßig über den Wärmerohrumfang bzw. -querschnitt erfolgt (u.a. Wärmerohrdurchmesser größer als Polbreite zu wählen).
In Fig. 18 wird ein zur vorigenAusführungsform alternatives zwölftes Beispiel gezeigt, bei dem durch ein sehr abgeflachtes Wärmerohr 22"' mit angenähert rechteckigem Querschnitt einirlgleichförmige Magnetflußführung zwischen den Polen 27 der magnetisch leitenden Anordnung 26' durch den Wärmerohrmantel auch ohne Einsatz eines Metallkerns im Wärmerohrinnern erzielt wird. Dies kann eine kostensparende Lösung sein.
Eine weitere Möglichkeit Wärme zu erzeugen und diese vorteilhaft an den Wärmeträger eines Wärmerohrs weiterzugeben, besteht in der Energieübertragung bzw. Wärmeerzeugung mittels 3.) elektromagnetischer Wellen, wobei die Beheizung des Wärmerohrs bzw. Wärmeträgers wiederum direkt oder indirektXz.B. über eine (schwarze) Scheibe oder Ummantelung des Wärmerohrs mit anschließender Wärmeleitung zum Wärmerohr erfolgen kann.
So können z-.B. Mikrowellen erzeugt werden, die von metallischen Wänden reflektiert werden, hingegen alle nicht-metallischen Medien durchdringen. Treffen diese Mikrowellen auf Flüssigkeiten, so bringen sie die Moleküle in Bewegung. Die dadurch bewirkte Molekularreibung erhitzt die Flüssigkeit, d.h. hier z-.B. direkt den Wärmeträger im Wärmerohr. Bei dem in Fig. 19 dargestellten dreizehnten Ausführungsbeispiel werden in einem Magnetron 39 Mikrowellen erzeugt, die unmittelbar>d.h. direkt auf das Wärmeübertragungsmedium wirken und dort Molelcularreibung und damit Wärme erzeugen. Das Magnetron ist bei dem ausgeführten Beispiel an der Stirnseite 31 des Wärmerohrs 32 angeordnet, wobei der Mikrowellensender 33 unmittelbar in den Innenraum der Heizzone des Wärmerohrs 32 ragt. Besteht der Wärmerohrboden 31 aus nicht-metallischem Werkstoff, z.B. aus Keramik, so kann der Mikroweilensender auch außerhalb.des Wärmerohrs liegen, da die Mikrowellen den Wärmerohrboden durchdringen.
Anstelle Mikrowellen können auch andere elektromagnetische Wellen, z.B. Infrarotstrahlung, Laserstrahlen etc. für die Energieübertragung bzw. Wärmeerzeugung verwendet werden.
Natürlich sind auch andere ähnliche oder analoge Anordnungen bzw. Kombination für eine elektrische Wärmerohrheizvorrichtung denkbar, die ebenfalls im Sinne dieser erfindungsgemäß dargestellten Beispiele liegen und somit mit dieser Darstellung erfaßt sind.

Claims

Patentansprüche W Heizvorrichtung für ein Wärmerohr, welche mit- elektrischen Mitteln arbeitet urid zur Aufheizung des innerhalb des Wärmerohrs befindlichen Wärmet.ragers an der wärmeaufnehmenden Heizzone des Wärmerohrs angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Mittel eine galvanische Trennung für die Energiezufuhr zum Wärmerolr hin aufweisen.

2.) Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unter-Verwendung einer Wechselstromquelle bzw. eines Generators die elektrischen Mittel insbesondere mit einm Transformator arbeiten, wobei durch geeignete Auslegung der Sekundärwicklung (z.B. mit geringer Windungszahl zur Erzielung hoher Ströme), die direkt oder indirekt mit dem Wärmerohrende verbunden ist, eine optimale Konstruktion (Anpassung) des Heizelements und der ganzen Anordnung von Heizelement und Wärmerohr möglich ist.

3.) Heizvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch-gekennzeichnet, daß zur.Wärmeerzeugung die Sekundärspule mit einem elektrischen Heizwiderstand abgeschlossen ist.

4.) Heizvorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekemlzeichnet, daß-bei entsprechender Wahl des elektrischen Widerstandes bzw. des Materials und der Geometrie-das Wärmerohrende selbst (Wärmerohrboden, Wärmerohrmantel) den elektrischen Heizwiderstand darstellt. (direkte Widerstandsheizung).

5.) Heizvorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, da'durch gekennzeichnet, daß der elektrische Heizwiderstand (z.B. in Form einer Scheibe oder (TeiD)Ummantelung des Wärmerohrs) zwecks bester Wärmeübertragung in unmittelbarer Kontaiftverbindung mit dem Wärmerohrende (Wärmerohrmantel bzw.

-boden) steht. (indirekte Widerstandsheizung).

6.) Heizvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Sekundärwicklung (3) mit zwei auf gegenüberliegenden Seiten an der Wandung der die Wärme aufnehmenden Zone A des Wärmerohrs (6) anliegenden Leiter platten (5) (vorteilhaft mit guter elektrischer Leitfähigkeit) befestigt sind, und daß die zwischen den Leiterplatten (5) aneordneten Abschnitte des Wärmerohrs (6) direkt als elektrischer Heizwiderstand dienen. (Fig. 1) 7.) Heizvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der stirnseitige vorteilhaft erweiterte Boden (7) des Wärmerohrs (6') als elektrischer Heizwiderstand dient, wobei die Enden der Wicklungen (3') jeweils für eine gleichmäßige Wärmeverteilung in entsprechendem Abstand voneinander am Boden (7) befestigt sind (Fig. -3, 4).

8.) Heizvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß über das Wärmerohrende (6") mit bestmöglicher Kontaktierung vorteilhaft ein Becher (8) aus als elektrischer'Widerstand dienendem Material gezogen ist, an dem z.B. von Becherboden (9)"zu Becherrand (10) jeweile ein oder auch mehrere Wicklungsdräheder Sekundärwicklungn(3") gezogen und befestigt sind und zwar vorteilhaft derart, daß die Ummantelung bzw. das Wärmerohr möglichst gleichmäßig aufgeheizt werden. (Fig. 5)' 9.) Heizvorrichtung nach Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, daß analog zu Anspruch 8 aber ohne Becher die Enden der Wicklungsdrähte der Sekundärwicklunyn(3") jeweils direkt z.B. mit dem Wärmerohrboden und dem Wärmerohrmantel verbunden sind, so daß das Wärmerohr direkt aufgeheizt wird (nicht dargestellt).

10.) Heizvorrichtung nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere als Sekundärwicklungmdienende Drähte (3' und 3") parallel geschaltet sind.

11.) Heizvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Endabschnitt (11) des Wärmerohres selbst als Sekundärwicklung dient, im Sinne eines Hochstromtransformators (Fig. 6 bis 12).

12.) Heizvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklung (12) koaxial zum 1färmerohrendabschnitt (11) angeordnet ist, daß der Magneteisenkern (13) becherförmig über das Wärmerohrende (11) gestülpt sowie als Kern k14), T-förmig mit Scheibe als KopT',iin demselben verläuft, wobei für einen geschlossenen bzw. guten Atagnetfluß durch den Wärmerohrboden (15) hindurch (zwischen Magnetbecherboden und Kern 14) und durch den Abschnitt 15' des Wärmerohrmantels hindurch (zwischen Magnetbecherrand und Magnetkern 14) zu sorgen ist. (Fig. 6).

13.) Heizvorrichtung nach Anspruch 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkern (13) außerhalb des Wärmerohrs (11)über den Umfang verteilte Arme aufweist, die direkt über Durchbrüche im Wärmerohrmantelabschnit mit denen des innerhalb des Wärmerohrs liegenden T-förmigen Kerns verbunden. sind, wobei für einen geschlossenen Magnetfluß zwischen innerem und äußerem Magnetkern vorteilhaft auch eine Kontaktverbindung zwischen Magnetbecherboden (13) und Kern (14) über den Wärmerohrboden (15) besteht (nicht dargestellt).

14.) Heizvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß koaxial zum Wärmerohrende (11t) ein Abschnitt (19) des Magnetkerns (Eisenkerns), z.B. eines Magnetrings, angeordnet ist (Fig. 7 bis 12), und dieser z.B.

konzentrisch innerhalb des Wärmerohrs (Fig. 7. bis 9) oder innerhalb eines Wärmerohrringes'(Fig. 10 bis 12a) verläuft.

15.) Heizvorrichtung nach Anspruch 11 .und 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine vollständige thermische Trennung von Magnetkern (Eisenkern) und heißem Wärmerohr realisierbar ist, indem das Wärmerohr als Wärmerohrring (11ä, lib) ausgebildet wird, der z.B. vorteilhaft durch eine zusätzliche Wärmeisolation'(20') gegenüber dem z.B. ringförmigen Magnetkern (Eisenkern (16)) vollständig thermisch isoliert wird (Fig. 10 bis 12).

16.) Heizvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß. das Wärmerohrende (11l) T-förmig am Wärmerohr (20) angeordnet ist und daß der koaxial angeordnete Abschnitt (19) des Magnetkexns (16) den T-Balkenabschnitt (11") des'Wärmerohrs (Fig. 8) bzw. des Wärmerohrrings (leib) (Fig. 12) vollständig durchläuft.

17.) Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Mittel mit einem Wechselstromelektromagneten arbeiten, dessen magnetische Wechselinduktion zur Erzeugung von Wirbelströmen für die Wärmegewinnung dient (Fig. 13 bis 18).

18.) Heizvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß Teile des Wärmerohrendes (z.B. Wärmerohrboden, Abschnitt des Wärmerohrmantels) im Magnetkreis angeordnet sind.

19.) Heizvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Stirnboden (21) des Wärmerohrs und evtl. ein Abschnitt des Wärmerohrmantels, letzteres vorteilhaft bei Einlage eines konzentrischen Magnetkerns innerhalb des Wärmerohrs zur7 Magnetflul3fuhrung, im Magnetfluß eines topfförmigen Elektromagneten (23) liegt (Fig. 13).

20.) Heizvorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß zur Wirbelstromerhöhung in den Magnetfluß eine Scheibe und/oder eine Rohrummantelung mit niedrigem spezifischen Widerstand eingesetzt werden, die hinsichtlich einer guten Wärmeübertragung direkt mit dem Wärmerohrende (Wärmerohrdeckel, -mantel) verbunden sind.

21.) Heizvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß über den Wärmerohrumfang gleichmäßig verteilt z.B.

zwei oder mehrere Hufeisenmagneten (26)angeordnet sind und so axial längs des Wärmerohrmantels anliegen, daß im Wärmerohrmantel,(der axial im Magnetfluß liegt,) axiale Wirbelströme erzeugt werden (Fig. 14, 15).

22.) Heizvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmerohr (22") zwischen den Polen (27) eines magnetischen Kreises (26') angeordnet ist, so daß durch die Magnetspule (24') quer um Wärmerohr verlaufende Wirbelströme im Wärmerohr erzeugt werden (Fig. 16).

23.) Heizvorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß-für eine optimale Magnetflußfthrung bzw. zur Verringerung der Spaltverluste-innerhalb des Wärmerohrs koaxial ein Kern angeordnet ist, der z.B. vorteilhaft mit dem Wärmerohrdeekel verbunden sein kann, wobei noch ein. ausreichender Ringspalt für den Kondensatrvokstrom und den Dampfstrom verbleiben muß (Fig. 16, 17).

24.) Heizvorrichtung nach Anspruch 22 und 23, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung eines hohen Magnetflus.ses der Kern, das Wärmerohr und ggfs. dessen Ummantelung aus einem magnetisch gut leitendem Werkstoff besteht bzw. zur Erzeugung einer hohen Wärmestromdichte auch im Kern selbst, dieser-aus einem Werkstoff mit zusätzlich kleinem spezifischem ohmschen Widerstand (z.B. Stahl) bestehen muß.

25.) Heizvorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung hoher Wirbelströme das Wärmerohr mit einem geeigneten Werkstoff (mit kleinem spezifischem ohmschen Widerstand bzw. mit guter magnetischer Leitfähigkeit) ummantelt wird.

-26.) Heizvorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmerohr (22 ") derart flach ausgebildet ist, und flach zwischen den jetzt eng beieinander liegenden Polen (27) des Magnetkreises (26') angeordnet ist, sodaß über einen schmalen Spalt des Wärmerohrinnern und den entsprechend optimal gestalteten Wärmerohrquerschnitt (ungefähr Rechtecks bzw. Ellipsenquerschnitt) eine sehr gute agnetflußführung erreicht wird, wobei ein Kern innerhalb des ärmerohrs entfällt. (Fig. 18) 27.) Heizvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Mittel mit der Nutzung elektromagnetischer-Wellen arbeiten, wie z.B.

Mikrowellen, Infrarotstrahien, Laserstrahlen etc., mit deren Hilfe in Teilen des Wärmerohrs bzw. im Kondensatrückstrom oder in einem Abschnitt des Wärmerohrmantels direkt oder indirekt Wärme erzeugt wird.

28.) Heizvorrichtung nach Anspruch2i, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Mittel mit einem Magnetron (30) arbeiten, das Mikrowellen erzeugt, die auf den Kondensatrückstrom des Wärmeträgers im Wärmerohr (32) treffen und diesen aufheizen. (Fig. 19) 29.) Heizvorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetron am stirnseitigen Ende des Wärmerohrs (32) angeordnet ist und daß der Mikrowellensender (33) unmittelbar in das Wärmerohr ragt.

30.) Heizvorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmerohrboden (31) oder -mantel (32) aus nichtmetallischem Material, z.B. Keramik besteht, so daß der Mikrowellensender (33) außerhalb des Wärmerohres verbleiben kann.

31.) Heizvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Hinblick auf eine Grenzwertüberwachung, z .3. zur Überwachung einer maximal zulässigen Wärmerohr-Betriebstemperatur bzw. eines entsprechenden oder maximal zulässigen Dampfdrucks innerhalb des Wärmerohrs ein Temperaturfühler bww ein Kaltleiter oder aber auch ein Druckschalter am Wärmerohr angebracht ist, um auf die elektrische Leistungsaufnahme der Heizvorrichtung einzuwirken bzw. diese abzuschalten.

32.) Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung auf einen vorgegebenen Führungswert der Temperatur des aufzuheizenden Mediums, ein Temperatursensor bzw.- ein Kaltleiter im aufzuheizenden Medium sich befindet, um ggfs. in Verbindung mit einem Temperatursensor am Wärmerohr auf die elektrische Leistungsaufnahme der Heizvorrichtung einzuwirken bzw, diese zu regeln.

'33.) Heizvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß . Wärmerohre bzw. elektrisch beheizte Wärmerohre in Serie, und/oder parallel geschaltet werden, um z.B. unterschiedlichen Anforderungen der Aufheizung z.B. verschiedener Medien zu erfüllen.

34.) Heizvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daD zu einet bestimmten(abzustimmenden>Heizvorrichtung nach'Art eines Bauliastensystems unterschiedliche, austauschbare Wärmerohreinsätze für unterschiedliche Verwendungszwecke (unterschiedliche Betriebstemperaturen bzw. Gestaltung der Wärmeübertragungsflächen etc.) vorgesehen sind, die z;g.

nach Art. einer Steckverbindung bei bestem Wärmeleitkontakt mit der Heizvorrichtung verbunden werden.

35.) Heizvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmeaufnehmende Zone und die wärmeab geb ende Zone des Wärmerohrs den gestellten lWärmeübertragungsforderungen beliebig angepaßt werden können,'so z.B. Vergrößerung der Wärmeübertragungsflächen durch einzelne (parallel- oder in Serie geschaltet) oder zusammenhängende Dampfkammern, evtl.

ausgebildet z.B. als Rippen, gestaltet durch lcrei-sförmige, stern-förmige oder mäanderförmige 1färmerohrquerschnitte, oder Vergrößerung der Wärmeübertragungsflächen durch auf das Wärmerohr aufgesetzte Rippen.