DE898032C

DE898032C - Process for converting thermal energy into kinetic energy or into electrical energy

Info

Publication number: DE898032C
Application number: DEJ1723A
Authority: DE
Inventors: Hans Jung
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1950-08-13
Filing date: 1950-08-13
Publication date: 1953-11-26

Description

Verfahren zur Umwandlung von Wärmeenergie in Bewegungsenergie oder in elektrische Energie Die Erfindung bezieht .sich auf ein Verfahren, um Wärmeenergie in Bewegungsenergie oder in elektrische Energie umzuwandeln.Process for converting thermal energy into kinetic energy or in electrical energy The invention relates .sich to a method of generating thermal energy to convert it into kinetic energy or into electrical energy.

Die Umwandlung der Wärmeenergie in Bcwegungsenergie war bisher in technisch brauchbarem Umfang nur mitteils Wärmekraftmasahi.nen, beispielsweise Dampfmaschinen, Explosionsmotoren, möglich.The conversion of thermal energy into circulatory energy was previously in technically usable scope only partially with thermal power machines, for example steam engines, Explosion engines, possible.

Gemäß der Erfindung .ist die erwähnte Umwandlung der Wärmeenergie dadurch möglich, daß in einem völlig oder nahezu eisengeschlossenen Magnetkreis aneineroder mehreren Stellen ferromagnerische Stoffe, deren Magneti.sierbarkeit von der Temperatur abhängt, eingeschaltet sind und die Temperatur dieser Stoffe einem raschen Wechsel unterworfen wird.According to the invention, the aforementioned conversion of the thermal energy is possible because in a completely or almost iron-closed magnetic circuit ferromagnetic materials in one or more places, their magnetizability depends on the temperature, are switched on and the temperature of these substances is subject to rapid change.

Es ist bekannt, daß das Verhalten paramagnetischer Stoffe in einem Magnetfeld u. a. von der Temperatur bedingt wird. Diese verlieren oberhalb einer bestimmten Temperatur, dem sogenannten Curiepunkt, ihre Magneti.sierbarkeit, um sie beim Erkalten, d. h. sobald die Temperatur wieder unter den Curiepunkt gesunken ist, wieder zu gewinnen. Das Abhängibkeitsgesetz der Magnetisierbarkeit von der Temperatur und damit .die Lage des Curiepunktes sind in hohem Grad durch die Zusammensetzung des ferromagnetischen Stoffes bedingt. Für technische Zwecke dürften sich besonders Legierungen aus der Gruppe der sogenannten reversiblen Nickelstähle eignen, bei denen jeder Temperatur eine bestimmte Magnetisierbarkeit entspricht, gleich-gültig, ob das Temperaturgefälle von unten nach oben oder von oben nach unten durchlaufen wird, bei .denen also keine Temperaturhysteresis auftritt.It is known that the behavior of paramagnetic substances in a magnetic field is determined, among other things, by temperature. These lose their magnetizability above a certain temperature, the so-called Curie point, in order to regain them when they cool down, that is, as soon as the temperature has dropped below the Curie point again. The law of dependence of the magnetizability on the temperature and thus the position of the Curie point are determined to a high degree by the composition of the ferromagnetic substance. For industrial purposes, particularly alloys of the group of so-called reversible nickel steels likely to be appropriate for each temperature corresponds to a certain magnetization, indifferent whether the temperature gradient from bottom to top or from top to bottom is traversed in .denen so no temperature hysteresis occurs.

Bringt man Teile aus solchen @ferromagnetischen Legierungen in ein homogenes Magnetfeld und erhitzt einen Teil des zwischen den Polen liegenden Materials, so wird durch die geringere magnetische Leitfähigkeit der wärmeren Stellen der magnetische Fluß nach den kälteren Stellen abgedrängt und .diese Stellen daher in das Magnetfeld hineingezogen. Findet dabei ein kontinuierlicher Wechsel von Erwärmung und Abkühlung ,statt, .so kann eine fortdauernde Bewegung erzielt werden. Ist .dagegen das ferromagnetische Material im Magnetfeld fest angeordnet, so wird -der Temperaturwechsel eine Änderung des magnetischen Flusses zur Folge (haben, die wiederum zur Induzierung einer elektrischen Wechselspannung ,in einer Spule dienen kann.If you bring in parts made of such @ferromagnetic alloys homogeneous magnetic field and heated part of the between the poles lying material, the lower magnetic conductivity of the warmer Places the magnetic flux pushed to the colder places and .these places therefore drawn into the magnetic field. Finds a continuous change of heating and cooling, instead of, .so a continuous movement can be achieved will. If, on the other hand, the ferromagnetic material is fixed in the magnetic field, the change in temperature results in a change in the magnetic flux (which in turn induce an electrical alternating voltage, in a Coil can serve.

In Vorlesungen wurden wohl gelegentlich Demonstrationsanordnungen gemäß Abb.I gezeigt, bei denen sich die etwa aus Nickel bestehende, einseitig durch eine Bun.senflamme erwärmte Scheibe zwischen den. Magnetpolen im Uhrzei;gersnnn dreht. Eine technische Ausnutzung dieses bekannten physikalischen Effektes wurde jedoch bisher -nicht versucht.Demonstration arrangements were probably occasionally used in lectures shown in Fig a Bun.senflamme heated disc between the. Magnetic poles clockwise; gersnnn turns. A technical exploitation of this well-known physical effect was made but not tried so far.

Es wurde nun erkannt, .daß, um zu einer technisch brauchbaren Anordnung zu kommen, die Erfüllung folgender Forderungen unerläßlich ist: r. Die Erwärmung bzw. Abkühlung des ferromag netischen Flusses muß in kürzester Zeit erfolgen; 2. das Auftreten von Wirbelströmen in ferromagnetischen Metallen ist möglichst zu verhindern.It has now been recognized that in order to provide a technically useful arrangement to come, the fulfillment of the following requirements is essential: r. The warming or cooling of the ferromagnetic flow must take place in the shortest possible time; 2. the occurrence of eddy currents in ferromagnetic metals is to be prevented as far as possible.

Der ersten Forderung kann erfindungsgemäß dadurch Genüge getan werden, daß die ferromagnetisc'he Metallmasse in einer Form verwendet wird, bei der das Verhältnis der Oberfläche zum Volumen möglichst ;groß ist. Dies wird beispielsweise -dadurch erreicht, daß .das Material in einer Vielzahl von kleinen Wendeln aus, sehr dünnem Draht verwendet wird, die den wechselnden Temperaturen eines hindurchtretenden Gasstromes mit sehr geringer Wärmeträgheit zu folgen vermögen und gleichzeitig einen verhältnismäßig geringen Durchflußwiderstand bieten. Auch Gewebe aus sehr dünnem Draht oder Blechringe, die vorteilhaft an einer Stelle aufgeschnitten sind, sind geeignet. Da sich bei einer Anhäufung .solche Körper im allgemeinen nur punktförmig berühren, ist dabei auch die zweite Bedingung, das Auftreten von Wirbelströmen zu verhindern oder möglichst einzuschränken, weitgehend erfüllt. Eine durch ein geeignetes Oxydationsverfahren hervorgerufene Schwärzung der Teilchen kann .außerdem einerseits ihr strahlungstechnisches. Verhalten dem des schwarzen Körpers annähern und so den sohnellen Wärmeaustausch fördern, anidersei.ts durch die Bildung nicht leitender Oberflächenschichten den Wirbel.stromdurchgang zwischen den einzelnen Teilchen herabsetzen.According to the invention, the first requirement can be satisfied by that the ferromagnetic metal mass is used in a form in which the The ratio of the surface to the volume is as large as possible. This is for example -thereby achieved that .the material consists of a multitude of small coils, Very thin wire is used to withstand the changing temperatures of a passing through it Ability to follow the gas stream with very low thermal inertia and at the same time one offer relatively low flow resistance. Also very thin fabric Wire or sheet metal rings, which are advantageously cut open at one point, are suitable. Since, in the case of an accumulation, such bodies are generally only point-shaped touch, the second condition is also the occurrence of eddy currents prevent or limit as much as possible, largely fulfilled. One through a suitable Oxidation process caused blackening of the particles can. Also on the one hand your radiation-technical. Behavior approach that of the black body and so that Promote a similar heat exchange, on the other hand through the formation of non-conductive ones Surface layers reduce the passage of eddy currents between the individual particles.

Um auf Grund des erfindungsgemäßen Verfahrens zu einer Vorrichtung zur Umwandlung der Wärmeenergie in Bewegungsenergie, d. h. zu einer Kraftmaschine zu kommen, gibt es zahlreiche Möglichkeiten, wobei es stets darauf ankommt, eine Relativbewegung zwischen einem Magnetfeld und dem ferromagneti.schen Material, dessen Temperatur wechselt, zu erzeugen.In order to produce a device on the basis of the method according to the invention to convert the thermal energy into kinetic energy, d. H. to a prime mover There are numerous ways to come, but it always comes down to one Relative movement between a magnetic field and the ferromagnetic material whose Temperature changes to produce.

Eine Ausführungsform einer solchen Vorrichtung, .die eine dieser Möglichkeiten zeigt, ist in Abb. 4 in Ansicht und in Abb. 5 @im Längsschnitt dargestellt, wobei die Teilchen aus ferromagnetischem Stoff nicht gezeichnet .sind. In Abb. q. stellt 9 ein Polgehäuse dar, wie es etwa dem eines Gleichstrommotors entspricht. Es bestehe der Einfachheit halber aus Dauermagnetwerkstoff. In diesem Polgehäuse dreht sich ein Läufer. Er besteht aus einer Welle z, auf der durch Vermittlung eines nicht gezeichneten Tragsternes ein Ringe aus Dynamoblech, das in der üblichen Weise lamelliert und isoliert ist, sitzt. Dieser Ring trägt ,außen Längsnuten, -in die die Zinken des Kammes 3 eingeschoben werden können. r, 2 und 3 zusammen bilden dann einen Läufer mit verhältnismäßig großen geschlossenen Nuten. In den Abb. 2 und 3 ist ein Läuferteil ,mit den Nuten nochmals größer dargestellt. Dieser Kamm 3 kann nun entweder ebenfalls aus Dynamoblech bestehen, und man könnte dann zwei und drei aus einem Stück .machen. Allerdings geht dann ein Teil des magnetischen Kraftlinienflusses durch den Nebensdhluß verloren. Fertigt man aber diese Teile 3 unter Beibehaltung von Lamellierung und Isolierung aus einem nicht -ferromagnetischenWerkstoff an, so wird der magnetische Widerstand des Gesamtkreises größer; .die günstigste Anordnung ist also von Fall zu Fall festzulegen.An embodiment of such a device, one of these possibilities shows is shown in Fig. 4 in elevation and in Fig. 5 @ in longitudinal section, where the particles made of ferromagnetic material are not shown. In Fig.q. represents 9 represents a pole housing, as it roughly corresponds to that of a DC motor. It exists made of permanent magnet material for the sake of simplicity. Rotates in this pole housing a runner. It consists of a wave z, on which one is not Drawn support star a ring made of dynamo sheet, which is laminated in the usual way and is isolated, sits. This ring has, on the outside, longitudinal grooves in which the prongs of the comb 3 can be inserted. r, 2 and 3 together then form a runner with relatively large closed grooves. In Figs. 2 and 3 is a rotor part , with the grooves shown again larger. This comb 3 can now either also consist of dynamo sheet, and you could then make two and three out of one piece. However, part of the magnetic flux of the lines of force then goes through the secondary port lost. But if you manufacture these parts 3 while maintaining lamination and Insulation made of a non-ferromagnetic material becomes magnetic Resistance of the total circle greater; .the most favorable arrangement is therefore essential to determine case.

Um ein gleichmäßiges Drehmoment zu erzielen, ist es, empfehlenswert, die Nuten relativ zur Läuferach.se leicht schraubenförmig verlaufen zu lassen. In .diesen Nuten werden nun, nachdem sie mit einer Wärmeisolierung 4 ausgekleidet sind, die Wendeln, Ringe usw. aus dem ferromagneti.schen Stoff 5 untergebracht und durch ein durchlässiges Drahtgewebe am Herausfallen gehindert.In order to achieve an even torque, it is recommended that to let the grooves run slightly helically relative to the rotor axis. In .These grooves are now, after they are lined with thermal insulation 4, the coils, rings, etc. from the ferromagnetic material 5 housed and through a permeable wire mesh prevented from falling out.

Bringt man den dargestellten Läufer im Polgehäuse 9 unter, so .stellt sich der strichpunktiert gezeichnete magnetische Kraftlini-enfluß ein. Bläst man durch eine oder mehrere .der unter einem Polschuh befindlichen Nuten Heißluft, so verlieren die in diesen Nuten enthaltenen Teilchen aus dem ferromagnetischen @Stoff ihre M.agnetisierbarkeit ganz oder :zum Teil, und das magnetische Feld zieht Nuten mit noch kaltem, magnetisiertem Inhalt unter den Polschuh, d. h. der Läufer dreht sich. Sall die Drehbewegung ,anhalten, so muß durch Anwendung von Kaltluft die ursprüngliche Magnetisierbarkeit des Nuteninhalts vor dem Einlaufen unter den nächsten Pol wiederhergestellt werden. Unter der ablaufenden Kante dieses zweiten Pols kann dann wiedergeheizt werden, wobei dann auch dieser Pol seinen Beitrag zur Zugkraft leistet.If the rotor shown is accommodated in the pole housing 9, then the dash-dotted line of magnetic flux of lines of force enters. One blows hot air through one or more of the grooves located under a pole piece, so lose the particles contained in these grooves from the ferromagnetic material their magnetizability in whole or in part, and the magnetic field draws grooves with the contents still cold and magnetized under the pole piece, d. H. the runner turns themselves. If the turning movement stops, the original movement must be replaced by the application of cold air Magnetisability of the groove contents restored before entering under the next pole will. Reheating can then take place under the trailing edge of this second pole , whereby this pole then also makes its contribution to the tensile force.

Allgemein gilt, daß unter .der ablaufenden Kante eines jeden Pols -geheizt werden kann, sofern nur bis zum Einlaufen unter -den in der Drehrichtung folgenden Pol wieder eine ausreichende Kühlung des Nuteninhalts erfolgt. Durch Verschieben der Heizung von der einen Polkante zur anderen wird die Drehrichtung umgekehrt. Die Polarität der einzelnen Pole ist dabei ohne Einfluß. Die erreichbare Drehzahl ist in erster Linie von der erreichbaren Wärmewechselz,ahl abhängig, das erreichbare Drehmoment von .denmagnetischen Daten der Maschine, vom tatsächlichen Volumen. des ferromagnetischen Stoffes, vom Temperaturgefälle und von dem Verhältnis der heißen zu den kalten Nuten unter dem Polbogen.The general rule is that under the trailing edge of each pole - Can be heated, provided that only until it runs in under - the in the direction of rotation The following pole ensures sufficient cooling of the slot contents. By moving The direction of rotation is reversed when heating from one pole edge to the other. The polarity of the individual poles has no influence. The achievable rotational speed is primarily dependent on the heat exchange rate that can be achieved Torque from the machine's magnetic data, from the actual volume. of ferromagnetic substance, the temperature gradient and the ratio of the hot to the cold grooves under the polar arc.

In Abb. 3 ist angedeutet, wie durch Leitbleche 7 und 8 die unerwünschte Erwärmung der 'Tutenstege bzw. -zähne vermieden werden kann unter gleichzeitiger Förderung der Bewegung .der Gasströme infolge der .durch .die schräge Anordnung der Nuten unterstützten Ventidatorwirkung.In Fig. 3 it is indicated how the unwanted by baffles 7 and 8 Warming of the 'Tutenstege or teeth can be avoided while at the same time Promotion of the movement of the gas flows as a result of the inclined arrangement the grooves support the ventilator effect.

Da, es an sich gleichgültig ist, an welcher Stelle des Eisenweges der magnetischen Kraftlinien sich die Teilchen aus ferromagnetischemStoff befinden, könnte man auch .das @in diesem Fall aus einzelnen Blechen aufzubauende Polgehäuse mit einem Schlitz versehen, der dann mit solchen Teilchen auszufüllen wäre. Der Läufer besteht hier entweder aus Dauermagnetwerkstoff und .besitzt ausgeprägte Pole, oder er wird in der gleichen Form aus Weicheisen gefertigt. Die Erregerwicklung sitzt in diesem Fall entweder auf dem Läufer oder im Pd1gehäuse. Bei rasch wechselnder Erhitzung und Abkühlung des SdhlitziAalts entsteht ein magnetischer Wechselfluß, der .den durch andere Mittel auf die entsprechende Drehzahl gebrachten Läufer synchron mitnimmt.Since it doesn't really matter at which point on the iron road the magnetic lines of force are the particles of ferromagnetic material, You could also use the pole housing to be built up from individual sheets in this case provided with a slot which would then have to be filled with such particles. Of the The rotor here is either made of permanent magnet material and has pronounced poles, or it is made of soft iron in the same shape. The excitation winding in this case sits either on the rotor or in the Pd1 housing. With rapidly changing Heating and cooling of the SdhlitziAalt creates an alternating magnetic flux, the .the rotor brought to the appropriate speed by other means synchronously takes away.

Beider Umwandlung .der Wärmeenergie in elektrische Energie, d. h. beim Stromerzeuger, ist das ferromagnetische Material fest angeordnet. Dieser Stromerzeuger besitzt also im Gegensatz zu den bekannten Maschinen zur Stromerzeugung im wesentlichen keine bewegten Teile.When converting the thermal energy into electrical energy, i. H. in the case of the power generator, the ferromagnetic material is fixed in place. In contrast to the known machines for generating electricity, this power generator has essentially no moving parts.

In 'den Windungen einer Spule, die von einem magnetischen Kraftlinienfluß durchsetzt wird, wird bei einer Änderung .des Kraftlinienflusse.s eine der Änderungsgeschwindigkeit des Flusses proportionale Spannung induziert. Diese hat beim Schließen des Stromkreises Idas Auftreten eines Stromes zur Folge, wobei die frei werdende Energie aus dem magnetischen Felde stammt.In 'the turns of a coil, driven by a magnetic flux of lines of force is enforced, when there is a change in the flux of the lines of force, one of the rate of change becomes voltage proportional to the flow. This has when the circuit is closed The result is the occurrence of a current, with the energy released from the magnetic field originates.

Die Technik macht von dieser Erscheinung in größtem Maßstab Gebrauch. Es ist dabei grundsätzlich gleichgültig, durch welche Mittel die Änderung des die Spulenwindung durchsetzenden Kraftlinienflusses hervorgerufen wird. 'Bei Transformatoren ändert sich dieser Fluß periodisch nach Größe und Richtung im Einklang @mi.t der Änderung des primär zugeführten Wechselstromes. Bei Generatoren der heute üblichen Bauart wird die Änderung :des von den Spülen umfaßten Flusses durch Änderungen der relativen Lage zwischen den.Spulen -und einem gleichbleibenden Magnetfeld bewerkstelligt.Technology makes extensive use of this phenomenon. It is basically irrelevant by which means the change in the Coil winding penetrating force line flow is caused. 'With transformers this flow changes periodically in size and direction in accordance with @ mi.t der Change of the primarily supplied alternating current. Today's standard for generators The type of construction is the change: the flow included by the sinks through changes in the relative position between the coils and a constant magnetic field.

Aus der Frühzeit des Elektromaschinenbaues sind auch Ausführungen bekannt, bei denen die Flußänderung durch periodische Änderung des magnetischen Widerstandes eines konstant erregten magnetischen Kreises erzeugt wird. Ein solcher Generator ist z. B. in Abb. 6 schematisch dargestellt. Ein lamellierter Eisenkern i i ist an einer Stelle unterbrochen und ausgebohrt. In .dieser Bohrung kann sich der ebenfalls lamellierte Eisenkörper 12, der etwa die Gestalt eines Doppel-T-Ankers haben möge, drehen. Wird nun .der Wicklung 13 ein Gleichstrom J zugeführt, so entsteht in ,dem Eisenkern i i einkonstanter Kraftlinienfluß (Abb. 8), der auch .den Eisenkörper 12 durchsetzt. Wird dieser Eisenkörper 12 in Drehung versetzt, so ändert sich dabei der magnetische Widerstand des Gesamtkreises derart, daß .der Kraftlinienfluß zwischen einem Höchst- und einem Kleinstwert schwandet, wie es in Abb. 8 die Kurve j> in Abhängigkeit von der Zeit t zeigt. In einer "veiteren Wicklung 14 wird dabei eine Wechselspannung Ü (Abb. 8) als Nutzspannung induziert. Die Drosselspule 15 soll die unter Umständen mögliche Rückwirkung der auch in ider Spule 13 induzierten Wechselspannung auf die Gleichstromquelle dämpfen. Es wäre selbstverständlich auch möglich, .den Fluß ; durch einen zweckmäßig unterteilt aufgebauten Dauermagneten zu erzeugen.There are also versions from the early days of electrical engineering known in which the flux change due to periodic change of the magnetic Resistance of a constantly excited magnetic circuit is generated. Such a Generator is z. B. shown schematically in Fig. 6. A laminated iron core i i is interrupted at one point and drilled out. In .this hole can the likewise lamellar iron body 12, which has approximately the shape of a double-T anchor may have to turn. If a direct current J is now fed to the winding 13, then this is produced in, the iron core i i a constant flow of lines of force (Fig. 8), which also .the iron body 12 interspersed. If this iron body 12 is set in rotation, it changes in the process the magnetic resistance of the entire circuit in such a way that .der flux of lines of force between a maximum and a minimum value, as shown by the curve j> in in Fig. 8 Dependence on time t shows. In a "further winding 14" is a AC voltage U (Fig. 8) induced as useful voltage. The choke coil 15 should the possibly possible reaction of the alternating voltage induced in the coil 13 attenuate on the DC power source. It would of course also be possible to Flow ; to be generated by an expediently subdivided permanent magnet.

Erfindungsgemäß wird nun in einem eisengeschlossenen Magnetkreis der temperaturabhängige ferromagnetische Werkstoff angeordnet. Vorausgesetzt, daß die magnetisierende Einwirkung gleichbleibt, wird beü Erwärmung .des Werkstoffes der hindurchtretende .magnetische Kraftlinienfluß @ infolge der Vergrößerung des magnetischen Widerstandes geschwächt und bei Abkühlung .durch Verkleinerung des Widerstandes wieder auf den Ausgangswert anwachsen. In Abb.7 ist schematisch in i i ein in üblicher Weise lamellierter Eisenkern ,dargestellt. Er ist an einer Stelle unterbrochen und der .dadurch entstandene Zwischenraum mit Teidcben aus solchem temperaturabhängigen WerkstOff 1a' ausgefüllt. 13 ist wieder die vorn Gleichstrom J durchflossene Erregerwicklung. Der F@luß im magetischen Kreis hat wieder die Größe (Abb. 8). Werden jetzt die Werkstoffteilchen 12 in schneller Folge abwechselnd geheizt und ;gekühlt, so entsteht wieder infolge der Änderung des magnetischen Widerstandes des Gesamtkreises eine Kraftflußänderung (1 (Abb. 8), die ihrerseits zur Folge hat, daß in der Hauptwicklung 14 die Wechselspannung Ü (Abb.8) als Nutzspannung induziert wird. 15 ist wieder die schon obenerwähnte Drosselspule.According to the invention is now in an iron-closed magnetic circuit temperature-dependent ferromagnetic material arranged. Provided that the magnetizing effect remains the same, if the material is heated, the passing through .magnetische flux of lines of force @ due to the enlargement of the magnetic Resistance is weakened and when it cools down, by reducing the resistance increase back to the initial value. In Fig.7 there is schematically in i i a in usual Wise laminated iron core, shown. He is interrupted at one point and the resulting interspace with parts of such a temperature-dependent Material 1a 'filled out. 13 is again the field winding through which direct current J flows. The ﬂ ow in the magical circle has again the size (Fig. 8). Now become the material particles 12 alternately heated and cooled in rapid succession, then results again as a result the change in the magnetic resistance of the entire circuit is a change in the flux of force (1 (Fig. 8), which in turn has the consequence that in the main winding 14 the alternating voltage Ü (Fig.8) is induced as a useful voltage. 15 is again the one already mentioned above Choke coil.

Für .die praktische Ausführung ,dieser erfindungsgemäßen Vorrichtung wird es, wieder zahlreiche bauliche Möglichkeiten geben, wobei die Erfahrungen beim Transformatorbau benutzt werden können, denn hier wie .dort kommt es darauf -an"daß Spulen von einem magnetischen Wechselfeld durchsetzt werden. Die Anordnung gemäß Abb. 7 wäre also ein Einphasengenerator und würde in Analogie zu einem Einphasentransformator stehen. Die bekannten verketteten, Systeme lassen sich ebenso nachbilden, sofern nur jeder Teidfluß thermisch richtig gesteuert wird. Sollten .bei höheren Frequenzen Schwierigkeiten infolge der Wärmeträgheit auftreten, so -könnte man daran denken, zwei oder mehr Einheiten aufzustellen, die dann in zyklischer Folge je eine ganze Wechselstr@omwelle in das zu speisende Netz zu liefern hätten. Bei zwei Einheiten z. B. würde also die erste :die Wellen mit ungerader, die zweite die mit gerader Ordnungszahl zu liefern haben.For the practical implementation of this device according to the invention there will again be numerous structural possibilities, with the experience with Transformer construction can be used, because here and there it depends on that Coils are penetrated by an alternating magnetic field. The arrangement according to Fig. 7 would therefore be a single-phase generator and would be analogous to a single-phase transformer stand. The well-known chained systems can also be simulated, provided that only every partial flow is thermally controlled correctly. Should .at higher frequencies Difficulties arise as a result of thermal inertia, one could think of to set up two or more units, which then in cyclical order each have a whole AC wave into the to be fed Network to deliver. at two units z. B. would be the first: the waves with odd, the second which have to deliver with an even ordinal number.

Um .den magnetischen Widerstand des Gesamtkreises möglichst niedrig zu halten, wird man an der Zwischenstrecke, in der das temperaturempfindliche Material eingebaut ist, zweckmäßig einen größeren Querschnitt vorsehen. Zur Führung der Gasströme und um :den Aufbau starrer zu gestalten, können an dieser Stelle Stege, vorgesehen werden, in denen allerdings die Bildung von Wirbelströmen verhindert werden muß.To .the magnetic resistance of the entire circuit as low as possible to keep, one will at the intermediate section in which the temperature-sensitive material is installed, expediently provide a larger cross-section. For guiding the gas flows and in order to: make the structure more rigid, webs can be provided at this point in which, however, the formation of eddy currents must be prevented.

Der Heiz- bzw. Kühlgasstrom ist .so zu leiten, daß der ferromagnetische Werkstoff über den ganzen Ouerschnitt des magnetischen Flusses hin, in kürzester Zeit auf seine Solltemperatur kommt. Bei größeren Querschnitten kann es zweckmäßig sein, ,die Gasströme :durch. Rohre 17 @(Abb. 5 und 7) und gegebenenfalls Bohrungen in dem Eisenkern r r zum ferromagnetisdlhen Werkstoff i2' zu führen. Sie entweichen dann radial zum Kernquerschnitt.The heating or cooling gas flow is to be directed so that the ferromagnetic Material over the entire cross section of the magnetic flux, in the shortest possible time Time comes to its target temperature. It can be useful for larger cross-sections be,, the gas flows: through. Pipes 17 @ (Fig. 5 and 7) and, if necessary, holes in the iron core r r to lead to the ferromagnetic material i2 '. They escape then radial to the core cross-section.

Die Spannung Ü wird durch Änderung des Temperaturgefälles, d. h. praktisch durch Änderung der Heizung geregelt. Bei stärkerer Heizung steigt also die Spannung, wie es ja auch aus energetischen Gründen sein muß. Der tiefste Punkt der Kurve t3 in Abb. 8 :nähert sich nämlich bei,stärkerer Heizung mehr der Nullinie, dadurch steigt die Änderungsgeschwindigkeit des magnetischen Flusses und damit auch. die ihr verhältnisgleiche Spannung. Die Verstärkung der Erregung wirkt im gleichen Sinne.The voltage U is regulated by changing the temperature gradient, ie practically by changing the heating. With stronger heating the voltage increases, as it has to be for energetic reasons. The lowest point of curve t3 in Fig. 8: namely approaches the zero line with stronger heating, which increases the rate of change of the magnetic flux and so too. the tension that is proportionate to it. The amplification of arousal works in the same way.

Die Regelung der Frequenz erfolgt von der thermischen Seite aus. Der Generator kann ohne weiteres auch auf ein bereits von anderen Maschinen gespeistes Netz arbeiten, da die Bedingungen der Gleichheit an 'Spannung :und Phasenlage leicht zu erfüllen sind. Die .dritte ifür das Parallelarbeiten erforderliche Bedingung, die des synchronenLaufes, ist zu erfüllen, indem man -die Steuereinrichtungen für .die Gasströme durch einen ;aus dem betreffenden Netz gespeisten Synchronmotor antreibt. Die Lastübernahme erfolgt durch Regelung ,der Heizung.The frequency is controlled from the thermal side. Of the The generator can easily be used with a generator that is already being fed by other machines Network work, since the conditions of equality of 'voltage: and phase position are easy are to be fulfilled. The third condition required for parallel work, that of the synchronous run is to be fulfilled by the control devices for .drives the gas flows through a synchronous motor fed from the relevant network. The load is taken over by regulation, the heating.

Ein besonderer Vorzug ,dieses Stromerzeugers gegenüber .den bekannten Generatoren ist, worauf bereits kurz hingewiesen wurde, darin zu erblicken, daß der thermomagnetische Stromerzeuger gemäß der Erfindung keine Antriebsmaschine benötigt, sondern eine ruhende Einheit ähnlich einem Transformator darstellt, bei der lediglich Organe zur Steuerung,der Gasströme zu bewegen sind.A particular advantage of this generator compared to the known ones Generators, as has already been briefly pointed out, can be seen in the fact that the thermomagnetic power generator according to the invention does not require a drive machine, but represents a stationary unit similar to a transformer, in which only Organs for controlling which gas flows are to be moved.

Allen Vorrichtungen, Kraftmaschine wie Stromerzeuger, gemeinsam ist"daß ein konstantes Magnetfeld vorhanden sein :muß. Dabei ist es grundsätzlich gleichgültig, ob mit einem Dauermagnetsystem oder mit elektromagnetischer Erregung ;gearbeitet wird. Trotz :des ihr bisher anhaftenden schlechten Wirkungsgrades könnte in diesem Falle, da sämtliche Vorbedingungen dafür -sowieso gegeben sind, auch idie thermoelektrische Erzeugung des Erregerstromes mit Vorteil anwendbar .sein. Ebenso ist die Art der verwendeten Wärmequellen grundsätzlich gleichgültig, da -für ,alle in tFrage kommenden Temperaturbereiche und Temperaturgefälle geeignete Werkstoffe vorhanden sind. Zu fordern ist nur, daß keine festen Verbrennungsrückstände, Staub usw. die wirksamen Teilchen verkrusten oder die für das Hindurchtreten der Gasströme zwischen den Teildhen verbleibenden Zwischenräume sich verstopfen und daß auch kein chemischer Angriff auf den Werkstoff erfolgt. Am besten dürfte sich .also reine gefilterte Luft eignen, die in Wärmeaustauschern auf die jeweils erforderliche Temperatur zu bringen ist. Wegen, der besseren Wärmeleitfähigkeit kann insbesondere bei,den ruhenden Einheiten auch die Verwendung eines Gases von niedrigem Molekulargewicht (Wasserstoff, Helium) bedeutungsvoll werden.All devices, prime movers as well as power generators, have in common "that there is a constant magnetic field: must. It is basically indifferent whether with a permanent magnet system or with electromagnetic excitation; worked will. Despite: the poor efficiency that has so far adhered to it, could in this Case, since all the preconditions for it are given anyway, including the thermoelectric Generating the excitation current with advantage .be applicable. Likewise is the nature of the The heat sources used are fundamentally indifferent, therefore all of them come into question Suitable materials are available for temperature ranges and temperature gradients. to The only requirement is that no solid combustion residues, dust, etc. are effective Particles encrust or those for the passage of the gas streams between the partial thrones The remaining spaces become clogged and there is no chemical attack either takes place on the material. So pure, filtered air should be best, which has to be brought to the required temperature in heat exchangers. Because of the better thermal conductivity, especially in the case of the stationary units also the use of a low molecular weight gas (hydrogen, helium) become meaningful.

Es ist als besonderer Vorteil des Gegenstandes der Erfindung anzusehen, daß, die Wahl geeigneter Werkstoffe vorausgesetzt, kleinere Wärmegefälle verarbeitet werden können als bei den bekannten Wärmekraftmaschinen und .daß vor allem .auch in ganz anderen Temperaturbereichen gearbeitet werden kann. Dies kommt daher, idaß es sich !beim Gegenstand. der Erfindung um Vorgänge in festen Körpern, nämlich in ferromagnetischen Stoffen handelt. Es braucht also nicht, wie etwa bei den Dampfmaschinen, Rücksicht auf den Aggregatzustand eines Energieträgers genommen zu werden oder, wie bei :den Verbrennungsmotoren, auf die Beherrschung,der bei der exothermischen Reaktion zwischen Treibstoff und Luft im .Zylinder auftretenden Temperaturen. Eine vergleichende Betrachtung der Verhältnisse bei kleineren Temperaturgefällen .in verhältnismäßig niedrigen Bereichen zeigt, .daß nach,dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik beim Gegenstand der Erfindung ein sehr guter Wirkungsgrad zu erwarten ist. Große Wärmemengen, die heute noch ungenutztentweichen, können daher :durch :den Gegenstand der Erfindung zur Kraft- oder .Stromerzeugung nutzbar gemacht werden.It is to be regarded as a particular advantage of the subject matter of the invention, that, given the choice of suitable materials, smaller heat gradients can be processed can be than with the known heat engines and .that especially .auch it is possible to work in completely different temperature ranges. This is because of that the subject. of the invention to processes in solid bodies, namely in ferromagnetic substances. So there is no need, as is the case with steam engines, To be taken into account for the physical state of an energy source or, as with: the internal combustion engines, on the mastery, with the exothermic Reaction between fuel and air in the .Cylinder temperatures occurring. One comparative consideration of the conditions with smaller temperature gradients relatively low ranges shows that according to the second law of thermodynamics with the subject matter of the invention, a very good efficiency can be expected. Size Amounts of heat that are still unused today can therefore: through: the object the invention for power or .Stromergenerations be made usable.

Stehen größere Temperaturintervalle zur Verfügung, so kann es zweckmäßig sein, etwa in Analogie zu. der bei Dampfturbinen bekannten U@iterteilung großer Druck- oder Geschwindigkeitsgefälle das Wärmegefälle zu unterteilen. Dazu können ferromagnetische Stoffe mit entsprechend abgestuften Eigenschaften in Richtung des Gasstronnes hintereinander angeordnet werden.If larger temperature intervals are available, it can be useful be roughly analogous to. the distribution of large U @ iters known in steam turbines Pressure or velocity gradient to subdivide the heat gradient. You can do this ferromagnetic substances with correspondingly graded properties in the direction of the Gasstronnes are arranged one behind the other.

Ein weiterer Vorteil des Gegenstandes -der Erfindung liegt noch darin, @daß es möglich ist, den Wärmeinhalt von Abgasen, der bisher verlorenging, auszuwerten und in mechanische oder elektrische Energie zu verwandeln, während umgekehrt :die Abwärme, welche sich bei der Abkühlung des ferromagnetischen Stoffes ergibt, selbst wieder etwa zum Vorwärmen der Verbrennungsluft :dienen kann, wodurch die Wärmeausnutzung noch weiter verbessert wird.Another advantage of the subject matter of the invention is that @ That it is possible to evaluate the heat content of exhaust gases, which was previously lost and to transform it into mechanical or electrical energy, while vice versa: the Waste heat, which results when the ferromagnetic material cools down, itself again, for example, to preheat the combustion air: can thus be used to utilize the heat will be further improved.

Claims

PATENT CLAIMS: e.g. Process for converting thermal energy into kinetic energy or inelectric Energy, characterized in that .in one ei-s: closed or close to iron-closed magnetic circuit, on one or more Are ferromagnetic substances whose magnetizability depends on the temperature, - Are switched on in such a distribution that the surface is very large in proportion to the volume, so that: the temperature of these substances is subject to a rapid change can be.

2. Device for performing .des method according to claim i, characterized marked, .that the ferromagnetic substance in the form of coils, rings, nets or. the like. thin wire is applied.

3. Device for rotating the Method according to claim i, characterized in that: the ferromagnetic substance consists of numerous particles, the surface of which has been given a suitable surface treatment is blackened and electrically insulating.

4 .. Device for carrying out the method according to claim i and claim: 2 or 3, characterized in that the particles. Of ferromagnetic material in heat-insulating lined grooves or spaces: of the, the magnetic flux of lines of force, advantageously laminated iron core are arranged.

5. Device according to one of the claims : 2: to q. for conversion: the thermal energy into mechanical energy, characterized that in a homogeneous magnetic field the ferromagnetic substances are movable to the magnetic field are arranged.

6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the ferromagnetic substances in the grooves of a body moving in a homogeneous magnetic field are housed.

7. Apparatus according to claim 6, characterized in that . By inclining the grooves to the rotor axis, a fan effect is achieved. B.

Device according to one of Claims 5 to 7, characterized in that an Instead of a constant magnetic flux of lines of force, a periodically changing one Flow is used, which is generated by the fact that the in one or more Ferromagnetic bodies provided at suitable points in the flow of lines of force Substances are subjected to a periodic temperature change, whereby the relative movement one previously brought to the .synchronous speed corresponding to the heat exchange rate Pole body relative to the pole housing is maintained. G.

Device according to one of claims 2 to q. for converting thermal energy into electrical energy, thereby ; characterized that in the iron-closed magnetic circuit the ferromagnetic: substances are fixed and the periodic change caused by the temperature change of the magnetic field in one or more d12n magnetic circuit coils electrical alternating voltages induced. ok

Device according to claim 9, characterized characterized that on the iron core leading the Kr.aftlinienfluss one or more Excitation coils and one or more coils from which the electrical power is taken is arranged. i i.

Device according to one of claims 2 to i o, characterized characterized, @ that in the Unterfbre.chungen or grooves of the magnetic circuits particles from materials that are used in their thermomagnetic properties are graded in or direction of the gas flow.

12. Device according to one: the Claims 2: to i i, characterized in that the direct current for generation of the magnetic flux: through a thermoelectric arrangement using the waste heat is produced.

13. Device according to one of claims 2 to 12, characterized in that that the waste heat is used to preheat the combustion air. Dressed Publications German patent specification No. 151 569.