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Elektrisch beheizte Warmwasserdurchlaufvorrichtung.
Bei den bisher gebräuchlichen elektrisch beheizten Warmwasserdurcnlaufvorrichtungen erfolgt die Erwärmung des Wassers gewöhnlich durch zylindrische Röhren oder Gefässe von gleichförmigem Querschnitt, die derart angeordnet sind, dass das Wasser durch einen möglichst engen Zwischenraum zwischen elektriseh beheizten Wandungen hindurch seinen Weg nehmen muss, um am anderen Ende in erhitztem Zustande seinen Ausfluss zu finden.
Verschiedene Bauarten weisen Röhrensysteme auf, bei welchen das Wasser entweder durch eine lange Röhrenschlange fliesst, die durch einen aufgewickelten oder angepressten elektrischen Heizkörper hochgradig erhitzt wird, oder aber durch viele parallele Wasserröhren, die einzeln von elektrischen Heizkörpern ummantelt sind, um der Wassererwärmung eine möglichst grosse Wärmeabgabefläche zu Bieten. Auch ineinandergeschobene Blechzylinder, zwischen welchen das Wasser kreist, stehen in Verwendung. Die elektrischen Heizkörper sind hierbei in beliebiger Form auf der Aussenseite des äusseren Zylinders und auch auf der Innenseite des inneren Zylinders angeordnet.
Alle diese Ausführungsformen haben den Nachteil, dass sie der Überhitzung der nächst dem Ausfluss gelegenen Heizkörperwicklung nicht Rechnung tragen und dadurch sehr oft entweder eine Überhitzung bzw. Verdampfung des Wassers vor dem Ausfluss herbeiführen oder aber, dass die nächst dem Ausfluss gelegenen Heizkörperwicklungen infolge Mangels an Abgabemöglichkeit ihrer Wärme (und der daraus erfolgenden spezifischen Überlastung) leicht überhitzt werden, durchbrennen und Betriebsstörungen herbeiführen. Da das Wasser in seiner Durchlaufrichtung seine Temperatur steigert, ist natürlich den dem Ausflusse naheliegenden Heizkörperwicklungen fast keine Abkühlurig mehr geboten, vielmehr werden diese durch das zugeführte heisse Wasser (als zweite Wärmequelle) überhitzt.
Dieser Übelstand tritt bei allen Bauarten auf, bei welchen der Wasserquerschnitt beim Ein- und Ausfluss gleich ist. Abgesehen davon, dass eine Möglichkeit vorhanden wäre, beim Ausfluss die Heizkörper in ihrem Wattverbraueh zu verjüngen, so muss hiezu bemerkt werden, dass dadurch die Vorrichtung in ihrer Leistungsfähigkeit und besonders aber in ihrer Nutzwirkung ungünstig beeinflusst würde.
Bei dem Bau von elektrischen Durchlaufvòrrichtungen ist zu trachten, bei kleinster Berührungsfläche des Wassers die grösste Heizkraft in Anwendung bringen zu können, damit jede unnütze Raumverschwendung einerseits und andrerseits aber alle Wärmeverluste infolge räumlich zu grosser Bauformen vermieden werden.
Ferner muss die Wärmeabgabe des Heizkörpers, in Richtung des Ausflusses zu, den
Anforderungen der Wärmetheorie zweckentsprechend Rechnung tragen, da durch die allmähliche Erwärmung des dem Ausflusse zuströmenden Wassers der Heizkörper einer natürlichen Eigenerwärmung unterworfen ist und dadurch gerne einer sich dem Ausflusse zu steigernden Überlastung ausgesetzt wird.
Dies kann jedoch nur dann erreicht werden, wenn dem Heizkörper, einerseits durch die Form seines Trägers, Gelegenheit geboten wird, seine Wärme möglichst leicht an das Wasser abzugeben, andrerseits aber, wenn für die einzelnen Heizwicklungsabschnitte, bezogen auf den cm2 ihrer Nickelfläche, darauf Rücksicht genommen wird, dass der Wärmeentzug bzw. die Wärmeabgabe mit der Zunahme der Temperatur des durchlaufenden Wassers in proportionaler Weise zunimmt. Die Wärmeabgabefähigkeit eines Heizkörpers ist nachweisbar ungefähr umgekehrt proportional der Temperatur des'Wärme aufnehmenden Körpers.
Wird bei der Wärmewasserdurchlaufvorrichtung auf diese Erfordernisse nicht Rücksicht genommen, muss der Heizkörper so berechnet werden, dass eine Überlastung dem Ausfluss zu nicht stattfindet, da sonst entweder eine Überhitzung des Wassers, verbunden mit allfälliger Dampfbildung, auftreten muss oder aber der Heizkörper einer Überlastung ausgesetzt wird. Beide Übelstände werden unfehlbar zu Betriebsstörungen führen. Bei Verminderung der elektrothermischen Leistung wird jedoch die abzugebende Kalorienzahl ebenfalls herabgemindert und dadurch die Heizvorrichtung beträchtlich in ihrer Leistungsfähigkeit zurückgesetzt.
Gegenstand der Erfindung ist eine elektrisch beheizte Wasserdurchlaufvorrichtung, die so ausgebildet ist, dass der Querschnitt der sich vorwärts bewegenden, zu erwärmenden Wassersäule zunimmt im Verhältnis der spezifischen Überlastung des elektrischen Heizkörpers durch sekundäre Wärmewirkungen.
In den Fig. i und 2 der Zeichnung sind beispielsweise Ausführungsformen einer der Erfindung gemäss eingerichteten Wasserdurchlaufvorrichtung im lotrechten Schnitte veranschaulich,
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Die Wasserdurchlaufvorrichtung besteht aus zwei kegelförmigen Blechmänteln a und b, die derart ineinandergeschoben sind, dass ein schmaler Raum c zwischen den Mänteln den Wasserdurchfluss ermöglicht, während die elektrischen Heizkörper d auf der Innen-und Aussenseite der Blechmäntel in geeigneter Weise angebracht sind. Die elektrischen Heizkörper können in beliebigen gewünschten Formen und Belastungsanordnungen vorgesehen sein.
Bei der Anordnung nach Fig. i sind die beiden kegelförmigen Blechmäntel a und b parallelwandig angeordnet, der für den Durchfluss dienende Ringquerschnitt zwischen den beiden Mänteln a und b wird in der Durchflussrichtung immer grösser.
Die beiden Mäntel a und b können in ihrer ganzen Länge kegelförmig, wie dies in
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äussere Hohlmantel aussen und innen mit den elektrischen Heizkörpern d beliebiger Art versehen sind. Im übrigen können die beiden den Hohlkörper bildenden Blechmäntel a und b in beliebiger Lage zueinander angeordnet und mit beliebigen Krümmungen und Querschnitten versehen werden, wofern nur der Flüssigkeitsstrom dem Ausfluss zu grösseren Querschnitt aufweist als beim Eintritt in die Vorrichtung.
Bei der Anordnung nach Fig. 2 sind beispielsweise die beiden in Stulpform ausgefühlten Mäntel so zueinander angeordnet, dass der Querschnitt des zwischen beiden Mänteln befindlichen Raumes c an der Einströmstelle (bei h) am kleinsten, in der Mitte bei der Verbindungsstelle beider Mantelteile (bei i) grösser und an der Ausströmstelle (bei k) am grössten ist. Dies kann etwa dadurch erreicht werden, dass der eine Kegelmantel steiler ausgeführt ist oder grössere Steigung erhält als der andere.
Es kann daher die Zunahme des Durchflussquerschnittes nicht nur durch die Kegelform der den Durchströmraum begrenzenden Mäntel, sondern auch durch Wahl verschiedener Steilstellung der Gefässwände erzielt werden.
Die beiden Blechmäntel können selbstverständlich auch in mehrfach gebrochener Form ausgeführt werden, auch kann die. Querschnittszunahme anstatt allmählich auch stufenweise erfolgen.
Die Vorrichtung wird, um Wärmeverluste nach aussen möglichst zu verhindern, in eine wärmeisolierende Hülle m eingebaut. Ebenso wird der innere Blechkegel mit wärmeisolierendem Stoffe ausgefüllt, um die Wärmeabgabe der Heizkörper ausschliesslich auf die Mantelfläche zu übertragen.
Durch die Erfindung wird sämtlichen, bei elektrisch beheizten Warmwasserdurchlaufvorrichtungen auftretenden Übelständen abgeholfen und eine äusserst wirtschaftliche, wirkungs- volle Ausnutzung der zur Verfügung stehenden elektrischen Energie erzielt. Die Heizkörper können selbstverständlich nach Wunsch, den veränderten Wasserquerschnitten entsprechend, selbsttätig oder durch Hand in ihrer Heizwirkung verändert werden.