Elektrothermische Einrichtung zur Erhitzung von Gasen.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrothermische Einrichtung zur Erhitzung von Gasen, z. B. Luft, beispielsweise fitr Laboratorien, welche Einrichtung sich dadurch auszeichnet, da¯ ein aus feuerfestem Material bestehendes. an beiden Enden offcnes Wärmeschutzrohr, dessen Länge grosser ist als sein Aussendurchmesser, einen sich in Längsrichtung des Rohres erstreckenden elek- trischen Heizkörper umschliesst und wenigstens an einer Stelle mit einer Zuleitung für zu erhitzendes Gas in Verbindung steht, zum Zwecke, das unte, r Druck in das Rohr einströmende Gas beim Durchströmen des Rohres durch den Heizkörper zu erhitzen.
Auf der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstan- des im Vertikalschnitt dargestellt.
Die gezeichnete Einrichtung besitzt einen scheibenf¯rmigen Fu¯ 1 mit einem nach oben ragenden Stutzen 2, welcher eine vertikal 3 Bohrung 3, ein von seitwärts in dieselbe mündendes Zuleitungsrohr (Schlauchansehlussstutzen) 4 für unter Druck zuströ- mendes, zu erhitzendes Gas, z. B. Luft, und auf der gegenüberliegenden Seite eine Regu lierschraube, 5 a. ufweist. Von oben ist in den Rohrstutzen 2 ein Verbindungsrohr 6 eingeschraubt. Das Rohr 6 trägt einen mittels seines Bodens 7a auf dasselbe geschraubten, metallenen, bis auf die Gewinde¯ffnung ge sehlossenen und sieh auf den Teil 2 abstützenden Hohlzylinder 7, in den ein aus feuerfestem Material, z.
B. einer Mischung aus ge- branntem Ton, Tuffstein und z. B. Silicofluorid, bestehendes Wärmeschutzrohr 8 koaxial eingesetzt ist. Zwischen 7 und 8 ist ein ringförmiger Hohlraum 8a vorhanden. Dieser Hohlrauxn ist oben durch eine in einem das obere Ende des Zylinders 7 darstellenden Ring 18 eingeschraubte Stopfbüchse 9 mit hitzebeständigem Packungsring 10, z.
B. aus A. sbestschnur, abgeschlossen, so dass das Wärmeschutzrohr oben einen festen Halt hat, ohne dass dadurch seine Wärmeausdeh- nung behindert wird.In das eine grössere Länge als sein Au¯endurchmesser besitzende Rohr 8 ist ein längs durchbohrter Bern 11 . aus feuerfestem Material eingesetzt, welcher in einer schraubenlinienförmig verlaufenden Rille 12 am äussern Umfang einen aus schraubenförmig gewundenem elektrischem Widerstandsdraht bestehenden Heizleiter 13 trägt, dessen Enden mit Steekerstiften 14 : einer auf dem Umfang des Hohlzylin ders 7 befestigten Steckdose 15 verbunden sind.
Dieser Heizleiter 13 bildet mit dem Kern 11 den Heizkörper der Einrichtung, welcher so bemessen ist, dass die Wendel 13 in das Wärmeschutzrohr spiellos passt, wobei ein Hohlraum 16 zwischen dem liera 11 und dem Wärmeschutzrohr 8 entsteht. Die Längsbohrung des Kernes 11 hat vorteilhaft gegenüber dem als Erhitzungs- kanal dienenden Hohlraum 16 einen sehr kleinen Querschnitt, so dass relativ wenig Gas durch den Kern hindurchstromt. Für den Eintritt des zu erhitzenden Gases in den Kanal 16 ist das untere Ende des Kernes mit Ausnehmungen 17 versehen.
Durch die beschriebene Anordnung und Ausbildung des Heizkörpers 11, 13 wird eine zwangsweise und gleichmässig zunehmende Erhitzung des von unten nach oben den KanaJ 16 durchströmenden Gases ermöglicht. Die Anordnung ka. nn so getroffen sein, daB eine gefährliche Uberhitzung des Heizleiters 13 vermieden wird.
In einer Ausbuchtung des Ringes 18 ist eine vertikale Schwenkachse 19 drehbar und in der Ungsrivhtung des Kanals verstellbar gelagert, die am obern Ende rechtwinklig umgebogen ist und eine Drossel-und Ver teilungsscheibe 20 für das erhitzte Gas trägt.
Mit Hilfe eines auf der Aches, 9 19 ten Stellringes, 21 ka. nn die Höhe desselben und damit auch der Abstand zwischen dem obern Ende des Rohres 8 und der Scheibe 20 denjeweiligenVerhältnissen entsprechend eingestellt werden. Mittels der Scheibe 20 ist es durch entsprechendes Seitwärtsschwenken derselben m¯glich, den oben aus dem Fanal 16 austretenden heissen Gasstrom nach dem über der Scheibe 20 gehaltenen, zu erwärmenden Objekt seitlich mehr oder weniger abzu- lenken.
Zur vorübergehenden raschen Drosselung des von unten eintretenden Gasstromes, zwecks mehr oder weniger starker Erhitzung desselben, ist in dem Rohr 6 eine von aussen betätigbare Drosselklappe 22 angeordnet.
Statt das zu erhitzende Gas unmittelbar in den Kanal 16 einzuführen, könnte unter Anordnung von Öffnungen am untern Ende des Rohres 8 der Gaseintritt seitwärts am obern Endteil des Zylinders 7 angeordnet sein und somit der Raum-8a als Vorwärmekanal verwendet werden oder es könnte dieser Ringraum 8a zwischen dem Hohlzylinder 7 und dem Rohr 8 durch einen weiteren, unten geschlossenen, oban die Stopfbüchse nicht erreichenden Hohlzylinder zu einem länge- ren, d. h. doppelt so langen Vorwärmungs- kana. 1 ausgebildet sein, dem das zu erhitzende Gas vom Rohr 6 oder direkt zugeführt werden könnte.
Dadurch ka-nn, wie es sich bei einem Versuchsapparat gezeigt hat, eine Vor wärmung des Gases auf ungefähr 200 C erreicht werden. Die Austrittsöffnung des Kanals 16 könnte auch durch ein Sieb gegen einfallende feste Stoffe geschützt sein.
Die Schraube 5 ist in ihrer Länge so bemessen, dass der Gaseintritt-aus dem Rohr 4 in die Bohrung 3 mittels der Schraube 5 nicht vollständig unterbrochen werden kann, a. nsonst unter Umständen eine Uberhitzung und Zerstörung des eingeschalteten Heizleiters stattfinden könnte.
Die Wärmeabgabe vom Heizkörper an das Gas ist bei gleichbleibender Gasgeschwin- digkejit abhängig von der Temperatur des durchströmenden Gases und der Temperatur des Heizkörpers im betrachteten Punkte. Es besteht somit die Möglichkeit, dass der Heizkörper oben bei der Austrittsstelle des Gases überhitzt wird, wenn die Heizleistung pro Längeneinheit des Heizkörpers an dieser Stelle nicht reduziert würde. Um einer solchen Uberhitzung zu begegnen, könnte auch eine zweite regelbare Gaszuleitung an einer höheren Stelle des Kanals 16 angeordnet werden.
Statt eines Heizleite, rs aus Widerstands- draht oder-band könnte auch ein Heizstab, z. B. aus Silit, verwendet werden. In diesem Fall käme der Kern 11 natürlich in Wegfall.
Statt nur eines Heizkörpers können auch mehrere nebeneinander vorhanden sein, wenn es sich darum handelt, eine grössere Gasmenge zu erhitzen.
Mit Hilfe der beschriebenen elektrother- mischen Einrichtung können Temperaturen des ausströmenden Gases durch entsprechende Drosselung desselben bis zu 800 und mehr Celsiusgraden erreicht werden.
Statt Luft können auch andere Gase oder Gasmischungen erwärmt werden, z. B. solche, die durch chemische Einflüsse auf dem zu behandelnden Gegenstand eine Oxydation (oder Reduktion) desselben verhindern oder hintanhalten.
Electrothermal device for heating gases.
The present invention relates to an electrothermal device for heating gases, e.g. B. air, for example fitr laboratories, which facility is characterized by the fact that a refractory material consists. Heat protection tube open at both ends, the length of which is greater than its outer diameter, encloses an electrical heating element extending in the longitudinal direction of the tube and at least one point in connection with a supply line for the gas to be heated, for the purpose of reducing the pressure to heat gas flowing into the pipe as it flows through the pipe through the radiator.
In the drawing, an exemplary embodiment of the subject matter of the invention is shown in vertical section.
The device shown has a disk-shaped foot 1 with an upwardly protruding nozzle 2, which has a vertical 3 bore 3, a feed pipe (hose connection nozzle) 4 opening into the same from the side for pressurized gas to be heated, e.g. B. air, and on the opposite side a Regu lierschraub, 5 a. shows. A connecting pipe 6 is screwed into the pipe socket 2 from above. The tube 6 carries a metal cylinder 7 screwed onto it by means of its bottom 7a, closed except for the threaded opening and supporting part 2, into which a refractory material, e.g.
B. a mixture of fired clay, tuff and z. B. Silicofluorid, existing heat protection tube 8 is inserted coaxially. Between 7 and 8 there is an annular cavity 8a. This Hohlrauxn is at the top by a screwed in a ring 18 representing the upper end of the cylinder 7 ring 18 with a heat-resistant packing ring 10, z.
B. made of A. sbestschnur, so that the heat protection tube has a firm hold at the top without its thermal expansion being hindered. In the tube 8, which is longer than its outer diameter, is a longitudinally pierced Bern 11. Used from refractory material, which carries in a helical groove 12 on the outer periphery of a helically wound electrical resistance wire consisting of a heating conductor 13, the ends of which are connected with Steekerstifte 14: a socket 15 attached to the circumference of the Hohlzylin 7th.
This heating conductor 13 forms with the core 11 the heating element of the device, which is dimensioned so that the coil 13 fits into the heat protection tube without play, a cavity 16 being created between the liera 11 and the heat protection tube 8. The longitudinal bore of the core 11 advantageously has a very small cross section compared to the cavity 16 serving as a heating channel, so that relatively little gas flows through the core. The lower end of the core is provided with recesses 17 for the gas to be heated to enter the channel 16.
The described arrangement and design of the heating element 11, 13 enables a forced and uniformly increasing heating of the gas flowing through the channel 16 from the bottom to the top. The arrangement ka. Nn be made so that dangerous overheating of the heating conductor 13 is avoided.
In a bulge of the ring 18, a vertical pivot axis 19 is rotatable and adjustable in the Ungsrivhtung of the channel, which is bent at right angles at the upper end and carries a throttle and Ver distribution disk 20 for the heated gas.
With the help of an on the Aches, 9 19 th collar, 21 ka. nn the height of the same and thus also the distance between the upper end of the tube 8 and the disk 20 can be adjusted according to the respective conditions. By means of the disk 20, by correspondingly pivoting it sideways, it is possible to more or less deflect the hot gas flow emerging from the top of the fan 16 towards the object to be heated held above the disk 20.
For the temporary rapid throttling of the gas flow entering from below, for the purpose of more or less intense heating of the same, a throttle valve 22 which can be actuated from the outside is arranged in the pipe 6.
Instead of introducing the gas to be heated directly into the channel 16, the gas inlet could be arranged laterally at the upper end part of the cylinder 7 by arranging openings at the lower end of the tube 8 and thus the space 8a could be used as a preheating channel or this annular space 8a could be used between the hollow cylinder 7 and the pipe 8 through a further hollow cylinder, closed at the bottom and not reaching the stuffing box, to a longer one, i. H. preheating kana twice as long. 1, to which the gas to be heated could be fed from the pipe 6 or directly.
As a result of this, as has been shown in an experimental apparatus, the gas can be preheated to around 200 ° C. The outlet opening of the channel 16 could also be protected against solid substances by a sieve.
The length of the screw 5 is such that the gas inlet from the pipe 4 into the bore 3 cannot be completely interrupted by the screw 5, a. Otherwise overheating and destruction of the switched-on heating conductor could take place.
The heat transfer from the radiator to the gas is dependent on the temperature of the gas flowing through and the temperature of the radiator in the point under consideration, while the gas speed remains the same. There is thus the possibility that the radiator is overheated at the top at the outlet point of the gas if the heating power per unit length of the radiator were not reduced at this point. In order to counteract such overheating, a second controllable gas supply line could also be arranged at a higher point in the channel 16.
Instead of a heating conductor made of resistance wire or tape, a heating rod, e.g. B. made of Silit can be used. In this case, the core 11 would of course be omitted.
Instead of just one radiator, there can also be several next to each other when it comes to heating a large amount of gas.
With the aid of the electrothermal device described, temperatures of the gas flowing out can be achieved by corresponding throttling of up to 800 and more degrees Celsius.
Instead of air, other gases or gas mixtures can also be heated, e.g. B. those that prevent or prevent oxidation (or reduction) of the object to be treated due to chemical influences.