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Elektrischer Durchflusserhitzer für vorzugsweise unter Druck stehende strömende Medien
Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Durchflusserhitzer für vorzugsweise unter Druck stehende strömende Medien. Im besonderen ist der Durchflusserhitzer für Flüssigkeiten hoher Viskosität, z. B. Schweröl, für Zerstäubungsbrenner, gedacht.
Es ist bekannt, Flüssigkeiten dadurch zu erhitzen, dass sie innerhalb eines Rohres, z. B. mit Hilfe eines Heizstabes, während des Strömens aufgeheizt werden. Hiebei wird bei bekannten Ausführungen der stabförmige Heizkörper mit Hilfe von Distanzelementen in einer definierten Lage innerhalb des Rohres gehalten.
Weiterhin ist es bekannt, um der Flüssigkeit einen möglichst grossen Erhitzungsweg längs des stabförmigen Heizkörpers zu geben, diese Flüssigkeit längs einer Spirale um diesen Heizkörper zu führen. Hiedurch wird zugleich erreicht, dass keinerlei Totraum in Form von Ecken od. dgl. gebildet wird, in dem sich die Flüssigkeit gegebenenfalls stauen und überhitzen könnte. Gerade bei der Erhitzung von Schweröl muss eine derartige Überhitzung nämlich auf alle Fälle vermieden werden, da eine Überhitzung zur Zerstörung des Öles unter Bildung von festen Partikeln führt, die ihrerseits nachfolgende Einrichtungen, z. B. die Zerstäuberdüse, verstopfen wurden.
Mit Rücksicht auf die Überhitzungsgefahr darf auch die pro Längeneinheiten zuzufUhrende Wärmemenge nicht zu gross sein, was wieder für bestimmte Endtemperaturen relativ grosse Strömungswege für den Erhitzungsvorgang fordert. Durchflusserhitzer für die angegebenen Zwecke sind deshalb trotz der schraubenlinienförmigen Führung der Flüssigkeit um den stabförmigen Heizkörper bislang immer noch unhandlich gewesen, was den Einsatz derartiger Einrichtungen sehr erschwert hat.
Der elektrische Durchflusserhitzer nach der Erfindung vermeidet diese Nachteile und ermöglicht jede Art eines fliessenden Mediums auf einem verhältnismässig kleinen Raum rasch und einwandfrei zu erwärmen oder aufzuheizen, wobei auch höhere Drücke des Mediums ohne weiteres beherrscht werden.
Der Durchflusserhitzer nach der Erfindung weist ebenso wie bekannte Ausführungen einen stabförmigen Heizkörper und ein diesen Heizkörper umschliessendes Rohr auf, wobei der Heizkörper gegebenenfalls unter Zwischenschaltungen von Distanzelementen einen schraubenlinienförmigen zwischen dem Heizkörper und dem Rohr verlaufenden Kanal für das zu erwärmende Medium bildet. Im Gegensatz zu bekannten Ausführungen ist der Durchflusserhitzer nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass das den Heizkörper enthaltende Rohr selbst schraubenlinien- bzw. spiralförmig gebogen ist, wobei der Heizkörper bzw. das Distanzelement einen die Biegung des Rohres erleichternden Biegekern bildet.
Durch diese Ausbildung wird eine optimale Raumausnutzung sichergestellt, so dass sich eine bessere Erwärmung des Mediumspro Längeneinheit des Gehäuses der gesamten Konstruktion ergibt. Darüber hinaus wird durch die erfindungsgemässe Konstruktion eine verbesserte Turbulenz des zu erwärmenden Mediums erreicht. Schliesslich bietet die schraubenlinien-bzw. spiralförmige Ausbildung des Rohres auch den Vorteil, dass Zu- und Ableitung des elektrischen Heizkörpers näher beieinanderliegen, so dass nicht nur eine platzsparende Bauweise erzielt wird, sondern auch die Zuleitungen verkürzt ausgebildet werden können.
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Gemäss einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens soll der den Biegekem bildende stabförmige Heizkörper ovalen Querschnitt aufweisen und in sich verdrillt sein, so dass die schraubenlinienförmige
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zeitig rein mechanisch eine sehr gunstige, die Biegung erleichternde Konstruktion geschaffen wird, da der gesamte Biegekern ein einheitlicher Teil ist.
Einzelheiten des elektrischen Durchflusserhitzers nach der Erfindung werden an Hand der Zeichnun- gen im folgenden erläutert. Es zeigen die Fig. 1 ein langgestrecktes Durchflusserhitzungsrohr ausschnitts- weise und in einer Teilschnittdarstellung, das als Grundelement für den Durchflusserhitzer nach der Erfin- dung verwendet wird, die Fig. 2 ein Durchflusserhitzungsrohr nach Fig. 1 mit zwei voneinander getrenn- ten Strömungskanälen, die Fig. 3 ein langgestrecktes Durchflusserhitzungsrohr mit einem besonderen
Heizstab, die Fig. 4 eine Schnittdarstellung der Einrichtung nach Fig. 3 und die Fig. 5 schliesslich eine konstruktive Ausgestaltung eines fertigen Durchflusserhitzers nach der Erfindung.
In den Fig. 1 und 2 ist mit 1 der Anschluss für den Heizstab bezeichnet. Dieser Heizstab ist iso- liert 2'in dem Heizmantel 2 gelagert.
Die gesamte Heizeinrichtung ist in dem vorzugsweise als Druckrohr ausgebildeten Durchflussrohr 3 konzentrisch angeordnet. Die konzentrische Lage wird mit Hilfe eines schraubenförmig um den Heiz- stab 2 herumgelegtenAbstands- und Fuhrungsdraht 4 gewährleistet. An Stelle eines schraubenförmig geführten Drahtes können mit gleichem Vorteil auch mehrere parallel geführte Drähte verwendet wer- den zwischen denen das strömende Medium 5 geführt wird.
Die Fig. 2 zeigt, dass an sich eine weitere Durchflussanordnung unter Verwendung eines weiteren konzentrisch angeordneten Rohres 6 und eines Abstandsdrahtes 7 als Grundelement vorgesehen wer- den kann. Das strömende Medium 5 im Inneren kann hiebei in Richtung des Pfeiles 5'und im äusserenRohrinRichtungdesPfeiles 5"oder umgekehrt fliessen. Hiebei sind besonders günstige Wärme- verhältnisse, RUckflusserw ärmungen usw. in einfacher Weise zu realisieren.
Die Fig. 3 und 4 zeigen eine für die Zwecke der Erfindung besonders vorteilhafte Weiterbildung, wo- bei das Heizelement 9 mit dem elektrischen Anschluss 8 als Flachbandheizstab ausgebildet ist. Das eigentliche Heizwiderstandselement 8 ist hiebei von einem Mantel, der damit die ovale Form des
Heizstabes 9 bildet, durch das Isoliermaterial 9'in an sich bekannter Weise getrennt. Die grösste
Querausdehnung dieses ovalen Heizstabes 9 entspricht genau dem lichten Durchmesser des Durchfluss- rohres 3. Der Heizstab 9 ist hiebei so verdrillt, dass das zu erhitzende Medium ebenfalls wieder schraubengangförmig im Inneren des Durchflussrohres 3 gefördert werden muss. Auch diese konstruktiv besonders elegante Lösung ermöglicht eine Aufheizung auf einer verhältnismässig kurzen Gesamtlänge.
Erfindungsgemäss sind nun diese im einzelnen erläuterten Heizrohre schraubenlinienförmig oder spiral- förmig gebogen, also beispielsweise zu einer Zylinderspirale geformt, wie in Fig. 5 wiedergegeben ist.
Dort ist gezeigt, dass insgesamt drei Heizrohre, nämlich das Heizrohr 3, das Heizrohr 10 und das
Heizrohr 11 strömungsmässig hintereinander geschaltet und zu einer zylinderförmigen Heizvorrichtung ausgebildet werden können. Jede einzelne Rohrabschlussöffnung ist mit einem T-förmigen Abschluss- stück 12, 13, 14, 15, 16 und 17 abgeschlossen, wobei die elektrischen Anschlüsse 20 - 25 herausgeführt sind, während der Strömungsraum abgewinkelt und zu einem nicht mit einem Heizrohr versehenen
Durchflussrohr 18bzw. 19 geführtwird. Dieam AbschlussstUck 12 bzw. 17 anzuordnenden Anschlussrohre sind nicht dargestellt.
Jede einzelne Heizspirale 3, 10 und 11 kann getrennt an einen elektrischen Stromkreis angeschlos- sen werden, wobei beim Vorhandensein von Drehstrom jedes einzelne Stück an eine andere Phase des Drehstromes angeschlossen werden kann.
Inder Figur ist hiebei eine Sternschaltung wiedergegeben, indem auf der einen Seite die drei Phasen des Drehstromes R, S und T und auf der andern Seite der Nullpunkt an alle drei Enden gemeinsam angeschlossen wird. Bei Nichtvorhandensein von Drehstrom ist es natürlich auch möglich, die einzelnen An-
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B.möglich.
Bei einer Ausführungsform nach Fig. 2, also einem Doppelrohr mit zwei Schraubenwendeln, erweist es sich als besonders vorteilhaft, das Wendelim äusseren Durchflussraum mit entgegengesetzter Steigung anzuordnen wie im inneren Durchflussraum. Hiedurch stützen sich nämlich die Wendeln an ihren Kreuzpunkten jeweils gegenseitig ab, so dass die Durchflussräume beim Biegen des Rohres durch das gegenseitige Eindrücken des Druckrohres 3 nicht eingeengt werden können. Diese Ausführungsform hat sich in der Praxis besonders bewährt.
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In den Ausftihrungsbeispielen ist jeweils eine einzige schraubengangförmige Wendel vorgesehen, die zum einen den Heizstab konzentrisch hält und zum andern das HerumfUhren des zu erwärmenden Mediums bewirkt. Mit gleichem Erfolg können wie schon erwähnt auch mehrere ineinander verschlungene Wendeln, die baulich über das Durchflussrohr miteinander verbunden oder auch baulich getrennt eingesetzt werden können, vorgesehen sein. Mit besonderem Vorteil kann die Abstandswendel bzw. können die Abstandswendeln durch schraubenförmiges Einsicken des äusseren Durchflussrohres gebildet und damit der innere Heizstab bzw. ein im Inneren angeordnetes Durchlauferhitzungssystem gehalten werden.
Der Erhitzungsgrad der durch die Heizeinrichtung zu erwärmenden Medien kann auf verschiedene Weise eingestellt werden. Fur einen konstanten Durchsatz der Medien, z. B. der Flüssigkeit, kann die gewünschte Temperatur durch eine genaue Bemessung der elektrisch zuzuführenden Energie sehr leicht ermittelt und eingestellt werden. Hiebei kann die ZufUhrung entweder durch einen Regeltransformator oder durch impulsweise Steuerung des zuzuführenden Stromes eingestellt werden.
Die Steuerung der zuzuführenden Energie kann darüber hinaus selbstverständlich auch abhängig von dem Wärmegrad der zu erhitzenden Medien (FlUssigkeit oder Gas) unter Verwendung von Wärmefühlern, Viskositätsmessern od. dgl. geregelt werden, wobei die Regeleinrichtung bei der Hintereinanderschaltung von mehreren Heizeinrichtungen auf das gesamte Aggregat oder aber auch auf einzelne Abschnitte einwirken kann. Derartige Steuereinrichtungen sind an sich bekannt und im Rahmen der Erfindung ohne weiteres einzusetzen.
PATENTANSPRÜCHE : l. Elektrischer Durchflusserhitzer für vorzugsweise unter Druck stehende strömende Medien, insbesondere Flüssigkeiten hoher Viskosität, z. B. Zerstäubungsbrenneröl, bei welchem ein stabförmiger Heiz- korper und ein diesen umschliessendes Rohr, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung von Distanzelementen, einen schraubenlinienförmigen, zwischen dem Heizkörper und dem Rohr verlaufenden Kanal für das zu erwärmende Medium bilden, dadurch gekennzeichnet, dass das den Heizkörper enthaltende Rohr selbst schraubenlinien- bzw. spiralförmig gebogen ist, wobei der Heizkörper bzw. das Distanzelement einen die Biegung des Rohres erleichternden Biegekern bildet.
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