DE4432979A1 - Heat generator - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, mit der im Gegensatz zu herkömmlichen Ausführungen mit Hilfe der Induktion Wärme im Sekundärteil erzeugt werden soll.The invention relates to an electrical machine with which Contrary to conventional designs with the help of induction Heat is to be generated in the secondary part.
Rotierende elektrische Maschinen herkömmlicher Bauart sind so konstruiert, daß die durch den Betrieb entstehende Wärme gering gehalten wird und außerdem die dennoch entstehende Wärme maximal abgeführt wird.Rotating electrical machines of conventional design are like this constructed that the heat generated by the operation is low is kept and also the heat still generated to a maximum is dissipated.
Die Nutzung der Induktion zur Erwärmung der unterschiedlichsten Stoffe ist bereits bekannt. So wird z. B. in der Patentschrift DE 31 29 715 mit dem Titel "Elektromagnetische Flüssigkeitsheizung" eine Induktionsspule mit einem magnetisch geschlossenen Volleisenspulenkern zur Erwärmung einer Flüssigkeit benutzt.The use of induction to heat a wide variety Fabrics are already known. So z. B. in the patent DE 31 29 715 entitled "Electromagnetic Liquid heating "an induction coil with a magnetic closed full iron coil core for heating a Liquid used.
Die Wärmequellen haben kleinere bzw. eng begrenzte wärmeabgebende Flächen. Eine kontinuierliche Regelung ist nur mit einem großen Aufwand möglich. Zur Übertragung der Wärme sind Wärmetauscher notwendig. Die Erwärmung und die gleichzeitige Bewegung oder der Transport eines Mediums mit einem einzigen Gerät ist mit den derzeit bekannten Geräten und Einrichtungen nicht möglich.The heat sources have smaller or narrowly limited ones heat-emitting surfaces. A continuous regulation is only possible with great effort. To transfer heat Heat exchanger necessary. The warming and the simultaneous Movement or transportation of a medium with a single one Device is with the currently known devices and facilities not possible.
Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, gegenüber dem herkömmlichen elektrischen Generator, der mechanische Energie in elektrische Energie wandelt, einen Wärmeerzeuger zu schaffen, der elektrische Energie in Wärmeenergie wandelt und wenn gewünscht, einen Bestandteil der Energie zusätzlich in mechanische Energie wandelt. Weiterhin soll mittels eines einzigen Gerätes eine Erwärmung eines Mediums erreicht werden, das gleichzeitig die Bewegung des Mediums oder den Transport ermöglicht. Weiterhin soll eine direkte und schnelle Erwärmung beliebiger Stoffe durch die Erfindung ermöglicht werden.The invention specified in claim 1 is the problem based on the conventional electric generator, who converts mechanical energy into electrical energy, one To create heat generators that use electrical energy Converts thermal energy and, if desired, part of it Energy also converts into mechanical energy. Farther is to heat a medium by means of a single device can be achieved simultaneously with the movement of the medium or allows transportation. Furthermore, a direct and rapid heating of any substances by the invention be made possible.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß eine schnelle Erwärmung der Stoffe, auch massiger Körper, direkt, zielgerichtet und geregelt bei geringsten Verlusten möglich ist. Es werden fast beliebig große Oberflächen für eine maximale und schnelle Wärmeabgabe ermöglicht und genutzt. Physikalische und chemische Abläufe können günstig beeinflußt werden. Bei der Kombination von Erwärmung und Mischung oder Erwärmung und Transport durch ein einziges Gerät entfallen somit sonst notwendige Zusatzgeräte. Es können somit wesentliche Kosteneinsparungen erreicht werden. Weiterhin erhöht sich die Sicherheit der Anlage, weil die elektrische Leistungszuführung zu Bauteilen im Arbeitsmedium fehlt, da die Energiezufuhr über ein Magnetfeld erfolgt.The advantages that can be achieved with the invention are in particular in the fact that rapid heating of the materials, even more massive Body, direct, targeted and regulated at the slightest Losses is possible. There are surfaces of almost any size for maximum and quick heat release and used. Physical and chemical processes can be cheap to be influenced. With the combination of warming and Mixing or heating and transportation by a single device there is therefore no need for additional equipment. So it can substantial cost savings can be achieved. Further increased the security of the system because of the electrical Power supply to components in the working medium is missing because the Energy is supplied via a magnetic field.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung in einzelnen konstruktiven Details und als kombiniertes Gerät zur Erwärmung und zur Bewegung bzw. zum Transport von flüssigen oder gasförmigen Stoffen sind in den Ansprüchen 2 bis 10 angegeben. Eine weitere Variante des Wärmegenerators mit einem feststehenden Sekundärkreis und den unterschiedlichsten konstruktiven Veränderungen zur Anpassung an besondere Einsatzfälle sind in den Ansprüchen 11 bis 21 beschrieben. Im Anspruch 22 ist dargelegt, daß neben der Innenpolanordnung auch die Außenpolanordnung denkbar ist.Advantageous embodiments of the invention in detail constructive details and as a combined device for heating and for moving or transporting liquid or gaseous substances are specified in claims 2 to 10. Another variant of the heat generator with one fixed secondary circuit and the most varied constructive changes to adapt to special Applications are described in claims 11 to 21. in the Claim 22 states that in addition to the inner pole arrangement the outer pole arrangement is conceivable.
Die Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigenThe embodiments of the invention are in the drawing are shown and are described in more detail below. Show it
Fig. 1 schematisierte Darstellung des Wärmegenerators mit verteilter Wicklung im Primärkreis und des Sekundärkreises mit einem Verbundblech in Röhrenform, Fig. 1 shows a schematic representation of the heat generator with a distributed winding in the primary circuit and the secondary circuit with a composite sheet in tubular form,
Fig. 2 schematisierte Darstellung des Wärmegenerators mit einem Sekundärkreis, bei dem das nichtferromagnetische äußere Rohr nochmals in ein inneres und ein äußeres Rohr aufgeteilt ist und beide Rohre durch Distanzelemente in einen definierten Abstand zueinander gehalten werden, Fig. 2 schematic representation of the heat generator with a secondary circuit, wherein the non-ferromagnetic outer tube is again divided into an inner and an outer tube, and both tubes are held by spacer elements in a defined distance to each other,
Fig. 3 schematisierte Darstellung des Wärmegenerators mit einem Sekundärkreis, bei dem das ferromagnetische innere Rohr und das nichtferromagnetische äußere Rohr durch Distanzelemente in einem definierten Abstand zueinander gehalten werden, Fig. 3 schematic representation of the heat generator with a secondary circuit, wherein the ferromagnetic inner tube and the non-ferromagnetic outer tube are held by spacers at a defined distance to each other,
Fig. 4 schematisierte Schnittdarstellung des Wärmegenerators in Längsrichtung und mehrfach unterteiltem Sekundärkreis, Fig. 4 schematic sectional view of the heat generator in the longitudinal direction and multi-partition secondary circuit,
Fig. 5 schematisierte Darstellung des Wärmegenerators mit einem Sekundärkreis in Form eines Kegelstumpfes und daran befestigten Flügeln und Wirblern, Fig. 5 schematic representation of the heat generator with a secondary circuit in the form of a truncated cone and attached thereto wings and agitators,
Fig. 6 schematisierte Darstellung des Wärmegenerators mit einem Sekundärkreis in Form eines Kegelstumpfes mit geschlossener Deck- und Grundfläche und einer daran angeordneten Schnecke und einem feststehenden thermischen Rohr, Fig. 6 schematic representation of the heat generator with a secondary circuit in the form of a truncated cone with a closed cover and base, and a worm arranged thereon and a fixed thermal tube,
Fig. 7 schematisierte Darstellung des Wärmegenerators mit einem mehrfach unterteilten thermischen Rohr, Fig. 7 schematic representation of the heat generator with a multi-divided thermal tube,
Fig. 8 schematisierte Darstellung der Innenpolausführung. Fig. 8 shows a schematic representation of the inner pole design.
Der prinzipielle Aufbau des erfindungsgemäßen Wärmegenerators weicht vom herkömmlichen elektrischen Generator durch folgende Veränderungen ab. Der Primärkreis 1 wird, egal ob mit konzentrierter oder verteilter Wicklung, immer durch ein Wechsel- oder Drehstromkreis gespeist. Die Nutteilung bei verteilter Wicklung weißt vorzugsweise zur Erhöhung des Verhältnisses Hauptfeld zu Streufeld eine extrem große Nutteilung auf. Es werden vorzugsweise große Nutbreiten und offene Nuten verwendet. Die Betriebstemperatur des Primärkreises 1 entspricht dabei der üblicher elektrischer Maschinen. Weiterhin umfaßt der Primärkreis 1 eine Hüllenkonstruktion 10. Der Sekundärkreis 2 ist in der Grundausführung aus einem Verbundblech in Röhrenform gefertigt. Das innere Rohr 3 des Verbundbleches besteht aus einem ferromagnetischen Stoff geringer Dicke. Das äußere Rohr 4 des Verbundbleches, welches zum Primärkreis 1 näher liegt, besteht aus einem nichtferromagnetischen Material mit guter elektrischer Leitfähigkeit, vorzugsweise aus Kupferblech. Der Luftspalt 5 zwischen dem Primärkreis 1 und dem Sekundärkreis 2 ist zweckmäßigerweise größer als bei herkömmlichen elektrischen Maschinen.The basic structure of the heat generator according to the invention differs from the conventional electrical generator by the following changes. The primary circuit 1 , regardless of whether with concentrated or distributed winding, is always fed by an AC or three-phase circuit. The slot pitch with a distributed winding preferably has an extremely large slot pitch to increase the ratio of main field to stray field. Large groove widths and open grooves are preferably used. The operating temperature of the primary circuit 1 corresponds to that of conventional electrical machines. The primary circuit 1 further comprises a shell construction 10 . The secondary circuit 2 is made in the basic version from a composite sheet in the form of a tube. The inner tube 3 of the composite sheet consists of a ferromagnetic material of small thickness. The outer tube 4 of the composite sheet, which is closer to the primary circuit 1 , consists of a non-ferromagnetic material with good electrical conductivity, preferably of copper sheet. The air gap 5 between the primary circuit 1 and the secondary circuit 2 is advantageously larger than in conventional electrical machines.
Durch das an den Primärkreis 1 angeschlossene Wechsel- oder Drehfeld wird eine Spannung im Sekundärkreis 2 induziert, die den Strom im Sekundärkreis 2 antreibt und über den Widerstand des Sekundärkreises 2 die erwünschte Wärme in diesem erzeugt. Durch die Veränderung der Induktion und/oder Frequenz und/oder des Luftspaltes 5 ist die Prozeßtemperatur, die im Sekundärkreis 2 entsteht, einstellbar. Durch die Gestaltung des Sekundärkreises 2 kann der cos günstig beeinflußt werden. Die geringe Dicke der Verbundbleche des Sekundärkreises 2 und die damit vorhandene geringen Masse, minimiert die Wärmekapazität. Die konstruktive Ausgestaltung in mehrere ineinandergesteckte Rohre vergrößert wesentlich die Oberfläche.By the device connected to the primary circuit 1 alternating or rotating field, a voltage is induced in the secondary circuit 2 which drives the current in the secondary circuit 2 and produces the desired heat in this via the resistor of the secondary circuit. 2 The process temperature that arises in the secondary circuit 2 can be adjusted by changing the induction and / or frequency and / or the air gap 5 . By designing the secondary circuit 2 , the cos can be influenced favorably. The small thickness of the composite sheets of the secondary circuit 2 and the resulting low mass minimizes the heat capacity. The structural design in several nested tubes significantly increases the surface.
Der Sekundärkreis 2 kann für zusätzliche Funktionen modifiziert werden, zum Beispiel die Form eines Zylinders oder einer anderen nichtzylindrischen Form mit Flügeln 9, Wirblern 9 oder Schnecken 9 besitzen.The secondary circuit 2 can be modified for additional functions, for example the shape of a cylinder or another non-cylindrical shape with wings 9 , whirlers 9 or screws 9 .
Eine günstige Gestaltungsvariante ergibt sich durch folgenden Aufbau. Der Sekundärkreis 2 besteht dabei aus einem drehbar gelagerten inneren Verbundblech in Röhrenform, wobei das innere Rohr 3 ferromagnetische Eigenschaften besitzt und das äußere Rohr 4, welches zum Primärkreis 1 näher liegt, nichtferromagnetische aber elektrisch gut leitende Eigenschaften besitzt und einem feststehenden äußeren thermischen Rohr 8 aus nichtferromagnetischem aber elektrisch gut leitendem Material. Das thermische Rohr 8 kann wieder in mehrere ineinandergesteckte Rohre aufgeteilt werden, wobei ein oder mehrere dieser Rohre in Umfangsrichtung beweglich sein können.A favorable design variant results from the following structure. The secondary circuit 2 consists of a rotatably mounted inner composite sheet in tubular form, the inner tube 3 having ferromagnetic properties and the outer tube 4 , which is closer to the primary circuit 1 , having non-ferromagnetic but good electrical conductivity properties and a fixed outer thermal tube 8 non-ferromagnetic but electrically good conductive material. The thermal tube 8 can again be divided into a plurality of tubes inserted into one another, it being possible for one or more of these tubes to be movable in the circumferential direction.
Bei einer weiteren Variante ist das innere Verbundblech in Röhrenform durch ein Verbundblechrohr 7, mit der Ausführungsform eines hohlen Kegelstumpfes, ersetzt. Dabei können am inneren und/oder äußeren Umfang Wirbler 9 und/oder Flügel 9 und/oder eine Schnecke 9 angeordnet sein. Der Kegelstumpf kann auch mit einer Deck- und Grundfläche 12 verschlossen sein.In a further variant, the inner composite sheet in tubular form is replaced by a composite sheet tube 7 with the embodiment of a hollow truncated cone. Swirlers 9 and / or blades 9 and / or a worm 9 can be arranged on the inner and / or outer circumference. The truncated cone can also be closed with a top and base surface 12 .
Weiterhin kann der Sekundärkreis 2 feststehend angeordnet sein. Auch hier besteht der Sekundärkreis 2 aus einem Verbundblech in Röhrenform, wobei das äußere Rohr 4 des Verbundbleches nochmals in ein inneres und äußeres Rohr aufgeteilt sein kann. Diese beiden Rohre sind dann zweckmäßigerweise durch Distanzelemente 6 in einem definierten Abstand gehalten. Oder das Verbundblech wird wieder aufgetrennt in ein inneres Rohr 3 und ein äußeres Rohr 4. Beide Rohre werden wieder durch Distanzelemente 6 in einem definierten Abstand gehalten.Furthermore, the secondary circuit 2 can be arranged in a fixed manner. Here, too, the secondary circuit 2 consists of a composite sheet in tubular form, the outer tube 4 of the composite sheet being able to be divided again into an inner and an outer tube. These two tubes are then expediently held at a defined distance by spacer elements 6 . Or the composite sheet is separated again into an inner tube 3 and an outer tube 4 . Both tubes are again held at a defined distance by spacer elements 6 .
Es besteht ebenfalls die Möglichkeit, daß das innere Verbundblech durch ein rein ferromagnetisches oder ein rein nichtferromagnetisches aber elektrisch gut leitendes Material ersetzt wird.There is also a possibility that the inner Composite sheet by a purely ferromagnetic or a pure non-ferromagnetic but electrically good conductive material is replaced.
Der Sekundärkreis 2 kann einen thermisch schlecht leitenden aus geringer Wärmekapazität bestehenden Körper 11 umgeben.The secondary circuit 2 can surround a thermally poorly conductive body 11 consisting of a low heat capacity.
Der Wärmegenerator kann auch drehbar gelagerte nichtferro magnetische aber elektrisch gut leitende Teile des Sekundärkreises 2 mit segmentförmigen Leiterflächen besitzen, die nicht elektrisch miteinander verbunden sind. Desweiteren kann der Sekundärkreis 2 über Durchbrüche verfügen. Bei nichtaggressiven Medien kann die Hüllenkonstruktion 10 wegfallen. Der Sekundärkreis 2 kann teilweise oder vollständig in Form von Coils oder mäanderförmig mit einem Luftspalt 5 zwischen den einzelnen Lagen ausgebildet sein, wobei eine elektrische Verbindung teilweise oder vollständig zwischen den Rohrsegmenten besteht, falls eine Trennung in Segmente gewählt ist.The heat generator can also have rotatably mounted non-ferromagnetic but electrically highly conductive parts of the secondary circuit 2 with segment-shaped conductor surfaces which are not electrically connected to one another. Furthermore, the secondary circuit 2 can have openings. In the case of non-aggressive media, the sleeve construction 10 can be omitted. The secondary circuit 2 can be partially or completely in the form of coils or meandering with an air gap 5 between the individual layers, with an electrical connection partially or completely between the tube segments if a separation into segments is selected.
Besondere Anwendungsfälle werden neben der runden Ausführung des Primärkreises 1 und des Sekundärkreises 2 auch beliebig andere Formen erfordern, den Luftspalt 5 nicht konstant verlaufen zu lassen, den Sekundärkreis 2 aus einzelnen Ringen bestehen zu lassen und/oder den Sekundärkreis 2 und/oder den Primärkreis 1 mehrfach zu unterteilen. Aber auch die geometrische Vertauschung des Primärkreises 1 mit dem Sekundärkreis 2, d. h. daß anstelle der Innenpolausführung die Außenpolausführung gewählt ist, ist denkbar.In addition to the round design of the primary circuit 1 and the secondary circuit 2 , special applications will also require any other shapes, the air gap 5 not to run constantly, the secondary circuit 2 to consist of individual rings and / or the secondary circuit 2 and / or the primary circuit 1 to divide several times. But it is also conceivable for the primary circuit 1 to be interchanged with the secondary circuit 2 , that is, instead of the inner pole version, the outer pole version is selected.
Claims (22)
- - der Primärkreis (1), vorzugsweise mit großen Nutbreiten und offenen Nuten, gespeist durch ein Wechsel- oder Drehstromkreis, ist so ausgelegt, daß er bei einer Betriebstemperatur üblicher elektrischer Maschinen liegt und eine Hüllenkonstruktion (10) aus nichtferromagnetischem Material umfaßt,
- - der Sekundärkreis (2) besteht aus einem feststehenden oder gelagerten Verbundblech in Röhrenform, wobei das innere Rohr (3) des Verbundbleches aus einem ferromagnetischen Material besteht und das äußere Rohr (4), welches zum Primärkreis (1) näher liegt, aus einem nichtferromagnetischen aber elektrisch gut leitenden Material besteht,
- - der Luftspalt (5) zwischen Primärkreis (1) und Sekundärkreis (2) ist zweckmäßigerweise größer als bei herkömmlichen elektrischen Maschinen gewählt.
- - The primary circuit ( 1 ), preferably with large groove widths and open grooves, fed by an AC or three-phase circuit, is designed so that it is at an operating temperature of conventional electrical machines and comprises a shell construction ( 10 ) made of non-ferromagnetic material,
- - The secondary circuit ( 2 ) consists of a fixed or mounted composite sheet in tubular form, the inner tube ( 3 ) of the composite sheet consists of a ferromagnetic material and the outer tube ( 4 ), which is closer to the primary circuit ( 1 ), from a non-ferromagnetic but there is electrically good conductive material,
- - The air gap ( 5 ) between the primary circuit ( 1 ) and secondary circuit ( 2 ) is advantageously chosen larger than in conventional electrical machines.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| 8122 | Nonbinding interest in granting licenses declared | ||
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |