DE277624C

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Publication number: DE277624C
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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

- M 277624 KLASSE 17/ GRUPPE - M 277624 CLASS 17 / GROUP

Patentiert im Deutschen Reiche vom 28. November 1912 ab.Patented in the German Empire on November 28, 1912.

Bei Thermoelementen, · durch die elektrischer Strom gesandt wird zum Zweck, die dabei eintretende Abkühlung einer Lötstelle zur Kühlung einer darüber gesandten Flüssigkeit zu verwenden, ist es nicht ohne weiteres möglich, starke Abkühlungsgrade zu erreichen. Die Ursache liegt darin, daß der Lötstelle, sobald ihre Temperatur gesunken ist, Wärme aus der Flüssigkeit, aus der übrigen Umgebung und aus den wärmeren Teilen des Thermoelementes zuströmt, und zwar um so mehr, je kälter die Lötstelle geworden ist; nach einiger Zeit stellt sich ein Gleichgewichtszustand ein, dem eine bestimmte Temperaturerniedrigung der Lötstelle entspricht. Diese Grenztemperatur liegt um so weniger tief, je günstiger die Wäi'meübergangsverhältnisse zwischen den erkalteten Teilen des Thermoelementes und der Flüssigkeit sind.With thermocouples, · through which electrical current is sent for the purpose of doing this Occurring cooling of a solder joint to cool a liquid sent over it to use, it is not easily possible to achieve strong degrees of cooling. The reason is that the solder joint, as soon as its temperature has dropped, heat flows in from the liquid, from the rest of the environment and from the warmer parts of the thermocouple, and in fact all the more so more, the colder the solder joint has become; after some time a state of equilibrium is established one that corresponds to a certain drop in temperature of the solder joint. This limit temperature is so less deep, the more favorable the heat transfer conditions between the cooled parts of the thermocouple and the liquid.

Von der Wärmemenge, die der kalten Lötstelle zuströmt, ist derjenige Teil, der aus der Flüssigkeit kommt, also dieser entzogen wird, für die Kältewirkung nützlich; hingegen ist der Wärmeübergang aus den benachbarten Teilen des Apparates und des Thermoelementes für die Kältewirkung schädlich, da er die der abzukühlenden Flüssigkeit entziehbare Wärmemenge verringert.Of the amount of heat that flows to the cold solder joint, the part that comes from the Liquid comes, so this is withdrawn, useful for the cold effect; however is the heat transfer from the adjacent parts of the apparatus and the thermocouple harmful to the cooling effect, since it can be extracted from the liquid to be cooled Amount of heat reduced.

Es muß darauf gesehen werden, diesen letzteren Wärmeübergang möglichst zu beschränken. Ein geeignetes Mittel bietet sich in der möglichst gründlichen Kühlung derjenigen Lötstellen, an denen bei Stromdurchgang Wärme entwickelt wird, die sich also bei fehlender Kühlung erwärmen würden. Diese Kühlung geschieht zweckmäßig ebenfalls durch einen Flüssigkeitsstrom. Die Temperaturdifferenzen im Thermoelement werden auf diese Weise vermindert und damit die Verkiste durch Leitungswärme geringer als bei fehlender Kühlung. Außerdem wird auch die thermoelektrische Gegenspannung, die der elektrische Strom zu überwinden hat, geringer, weil deren Größe in unmittelbarer Abhängigkeit von der Temperaturdifferenz der beiden Lötstellen steht. Auch hierbei kommt man jedoch nicht sehr weit, wenn man einen unabhängigen Kühlstrom verwendet.Care must be taken to limit this latter heat transfer as much as possible. A suitable means is to cool them as thoroughly as possible Soldering points at which heat is developed when a current passes through, i.e. at lack of cooling. This cooling is also expediently done through a stream of liquid. The temperature differences in the thermocouple are reduced in this way and thus the box less due to conduction heat than when there is no cooling. In addition, the thermoelectric counter voltage that the electric current has to overcome is lower, because their size is directly dependent on the temperature difference between the two Solder points. Here, too, you won't get very far if you are an independent one Cooling stream used.

Vorliegende Erfindung beabsichtigt nun, intensivere Wirkungen dadurch zu erzielen, daß zur Kühlung der warmen Stellen ein Flüssigkeitsstrom verwendet wird, der bereits in anderen Thermoelementen gekühlt wurde. In Fig. ι stellen die Rechtecke U₁, a₂ usw., b_±, b„ usw. . . . und so weiter bis e_lt Gruppen von Thermoelementen vor, die sämtlich von elektrischem Strom durchflossen werden und ihrerseits wieder in Serien a, b usw. bis e zu-■sammengefaßt sind; die Gruppen jeder Serie arbeiten unter gleichen oder nahezu gleichen Temperaturverhältnissen. Die in der Zeichnung oben liegenden Seiten der Rechtecke stellen die Reihen der warmen Lötstellen, die unten liegenden die Reihen der kalten Lötstellen vor. Die Flüssigkeit bewegt sich imThe present invention now intends to achieve more intense effects by using a flow of liquid that has already been cooled in other thermocouples to cool the hot spots. In Fig. Ι represent the rectangles U ₁ , a ₂ , etc., b _± , b " , etc.. . . and so on up to e _lt groups of thermocouples, all of which are traversed by electric current and are in turn combined in series a, b , etc. to e ; the groups in each series work under the same or almost the same temperature conditions. The sides of the rectangles at the top in the drawing represent the rows of warm soldering points, those at the bottom represent the rows of cold soldering points. The liquid moves in the

Kreislauf immer von den kalten Stellen einer Gruppe einer Serie zu den warmen Stellen einer Gruppe der nächsten Serie. Dort nimmt sie Wärme auf, strömt im Kreislauf wieder zu den kalten Stellen der ersten Serie zurück und gibt dort durch thermoelektrische Kühlung die aufgenommene Wärme wieder ab. Diese kleinen Kreisläufe sind in Fig. ι dargestellt. Sie bewegen sich zwischen den warmen StellenCycle always from the cold spots in a group of a series to the warm spots a group of the next series. There it absorbs heat, flows back into the circuit the cold spots of the first series and are there through thermoelectric cooling the absorbed heat again. These small circuits are shown in Fig. Ι. They move between the warm spots

ίο der Serie«? und den kalten Stellen der Serie d, zwischen den warmen Stellen der Serie d und den kalten Stellen der Serie c, ebenso zwischen c und b, sowie zwischen b und a. Die warmen Stellen in Serie α werden durch Kühlwasserströme Ii₁ bis k_s gekühlt, die, nachdem ihre Temperatur durch die aufgenommene Wärme erhöht wurde, wieder aus dem Apparat abfließen. Diese Kühlwasserströme mögen mit einer Temperatur von 14⁰ eintreten, die sich bei jedem einzelnen Kühlwasserstrom in gleieher Weise während des Durchflusses durch den Apparat bis auf 16° erhöht. Die Temperatur der Stellen, die durch den Kühlstrom abgekühlt werden, richtet sich nach der Temperatur dieses Kühlstromes. Die Stelle, an der der Körper des Elementes von dem Kühlstrom berührt wird, ist immer um einen kleinen Betrag wärmer als der Kühlstrom selbst an der betreffenden Stelle. Die Temperaturdifferenz zwischen Kühlstrom und der von ihm berührten Körperstelle hängt von den Wärmeübergangsverhältnissen, in erster Linie von der Lebhaftigkeit der Strömung des Kühlstromes ab. Wir wollen annehmen, daß der Kühlstrom sehr schnell fließe und daß diese Temperaturdifferenz daher vernachlässigbar gering sei. Wir setzen also mit annähernder Richtigkeit fest, daß an allen Stellen des Apparates die Temperatur des Körpers mit der der berührenden Flüssigkeit übereinstimmt.ίο the series «? and the cold spots of series d, between the warm spots of series d and the cold spots of series c, also between c and b, and between b and a. The warm spots in series α are cooled by cooling water flows Ii ₁ to k _s which, after their temperature has been increased by the absorbed heat, flow out of the apparatus again. These cooling water flows may ^{enter with a temperature of 14 0} , which increases with each individual cooling water flow in the same way during the flow through the apparatus up to 16 °. The temperature of the points that are cooled by the cooling flow depends on the temperature of this cooling flow. The point at which the body of the element is touched by the cooling flow is always a small amount warmer than the cooling flow itself at that point. The temperature difference between the cooling flow and the body part it touches depends on the heat transfer conditions, primarily on the liveliness of the flow of the cooling flow. Let us assume that the cooling current flows very quickly and that this temperature difference is therefore negligibly small. We therefore state with approximate accuracy that the temperature of the body corresponds to that of the contacting liquid at all points of the apparatus.

Ist dies der Fall, so werden auch die warmen Stellen der Elemente in Serie a, die von ■ dem frisch eintretenden Kühlstrom getroffen werden, beim stationären Zustand eine Temperatur von 14⁰ angenommen haben, während die warmen Stellen der Elemente, bei denen der Kühlstrom den Apparat verläßt, eine Temperatur von i6° haben. Die Elemente zwischen diesen beiden äußersten Stellen stellen sich, in der Temperatur allmählich' übergehend, zwischen den beiden extremen Temperaturen ein. Die kalten Stellen sind immer um 2° kälter als die warmen. Sie werden also in Serie α Temperaturen zwischen 12⁰ und 14⁰ annehmen. Die Sole, welche die kalten Stellen in den Gruppen der Serie α berührt, fließt in umgekehrter Richtung als das Kühlwasser an den warmen Stellen. Sie verläßt daher auf 12⁰ abgekühlt die Serie a, um zu den warmen Stellen der Serie b zu kommen. An diesen erwärmt sie sich wieder bis auf 14⁰ und strömt zu erneuter Abkühlung wieder nach Serie α zurück. In Serie b sind die kalten Stellen wieder um 2° kälter. Ihre Tempe- ratur wird daher zwischen io° und 12° liegen. In Serie c liegt sie zwischen 8° und io°, in Serie d zwischen 6° und 8°, in Serie e zwischen 4° und 6°. Die Temperaturen sind in Fig. ι eingetragen. In Fig. 2 sind sie graphisch aufgezeichnet. Die voll ausgezogenen Linien bedeuten daselbst die Temperatur der kalten Stellen der einzelnen Serien, die unterbrochenen Linien dieTemperatur der warmen Stellen.If this is the case, the warm points of the elements in series a, which are hit by the freshly entering cooling flow, will ^{have assumed a temperature of 14 0} in the steady state, while the warm points of the elements where the cooling flow takes Leaving the apparatus, have a temperature of 16 °. The elements between these two outermost points appear, gradually changing in temperature, between the two extreme temperatures. The cold spots are always 2 ° colder than the warm ones. So you will assume temperatures between 12 ⁰ and 14 ⁰ in series α. The brine, which touches the cold spots in the groups of the series α , flows in the opposite direction than the cooling water in the warm spots. It therefore leaves series a ^{cooled to 12 0 in} order to get to the warm parts of series b . At this point it heats up again to 14 ⁰ and flows back to series α to cool down again. In series b , the cold spots are again 2 ° colder. Their temperature will therefore be between 10 ° and 12 °. In series c it is between 8 ° and io °, in series d between 6 ° and 8 °, in series e between 4 ° and 6 °. The temperatures are entered in Fig. Ι. In Fig. 2 they are plotted graphically. The full lines there represent the temperature of the cold spots in the individual series, the broken lines the temperature of the warm spots.

Der Endzweck des ganzen Verfahrens ist die Abkühlung der Sole g, die in Fig. 1 durch einen strichpunktierten Linienzug gekennzeichnet ist und der Reihe nach an den kalten Stellen von Ci₁, b_lt C₁, d_x und e_t vorüberfließt. Wie aus den eingeschriebenen Temperaturen leicht ersichtlich, sinkt die Sole um den vollen Betrag von 14⁰ auf 4⁰. Nach voller Abkühlung, also nach Verlassen von e, geht sie durch Einrichtungen, in denen sie ihrerseits nutzbar wärmeentziehend wirkt, z. B. durch Kühlröhren in Gefrierräumen usw., schematisch durch m angedeutet.. Dort erwärmt sie sich wieder. Ist die durch diese Erwärmung erlangte Endtemperatur höher als die des Kühlwassers, so muß die Sole vor erneutem Eintritt in den Apparat noch durch einen Kühler η durchgehen, der vom Kühlwasser bespült wird. Hat sie sich beispielsweise in der Vorrichtung m bis auf i8° erwärmt, so muß der Kühlet die Temperatur von i8° auf 14⁰ wieder herunterbringen, worauf der erneute Eintritt in den Apparat erfolgt. In jeder nächstwärmeren Serie ist eine größere Anzahl von Gruppen notwendig, da die Wärmemengen, die in den einzelnen Serien durch den elektrisehen Strom von den kalten zu den warmen Stellen zu transportieren sind, mit höherer Stellung der Serie in der Temperaturreihe zunehmen. The end purpose of the whole process is the cooling of the brine g, which is indicated in Fig. 1 by a dash-dotted line and flows in sequence past the cold points of Ci ₁ , b _lt C ₁ , d _x and e _t . As can be easily seen from the registered temperatures, the brine sinks by the full amount from 14 ⁰ to 4 ⁰ . After it has completely cooled down, i.e. after leaving e, it goes through facilities in which it in turn has a usable heat-extracting effect, e.g. B. by cooling tubes in freezer rooms, etc., indicated schematically by m .. There it heats up again. If the final temperature achieved by this heating is higher than that of the cooling water, the brine must pass through a cooler η before re-entering the apparatus, which is flushed with the cooling water. She has, for example, m in the apparatus heated to i8 °, the locks cool the temperature of i8 ° to 14 ⁰ must bring down again, is carried out whereupon the re-entry into the apparatus. In each next warmer series, a larger number of groups is necessary, since the amount of heat that has to be transported in the individual series by the electrical current from the cold to the warm places increases with the higher position of the series in the temperature series.

Statt den Serien verschiedene Anzahl von Gruppen mit gleicher Zahl von Thermoelementen zu geben, kann man auch die Anzahl der Thermoelemente oder deren Leistungsfähigkeit für die verschiedenen Temperaturgrade verschieden machen.Instead of the series, different numbers of groups with the same number of thermocouples You can also enter the number of thermocouples or their capacity make different for the different temperature degrees.

Das Verfahren ist nicht nur anwendbar für eine Arbeitsweise, bei der die Flüssigkeit kontinuierlich strömt und auch der elektrische Strom kontinuierlich eingeschaltet bleibt, sondern auch für absatzweise Arbeitsweise.The method is not only applicable to a mode of operation in which the liquid is continuous flows and the electric current remains switched on, but also for intermittent work.

Claims

Patent-to sayings:

i. Process to increase the cooling effect of heat extraction thermocouples, characterized in that

to cool the hot spots of the thermocouples in the circuit Liquid is used, from which the absorbed heat is withdrawn from the cold spots by thermocouples belonging to the same apparatus.

2. The method according to claim i, wherein the for cooling the warm spots one group of thermocouples serving their heat in the cold spots of another group of liquid Thermocouples is withdrawn.

For this purpose ι sheet of drawings.