DD259026A5

DD259026A5 - ELECTRIC HEATING DEVICE FOR FLUIDS

Info

Publication number: DD259026A5
Application number: DD30120787A
Authority: DD
Inventors: Mazur Maciej
Original assignee: Przedsiebiorstwo Projektowania I Dostaw Kompletnych Ob. Przemyslowych "Chemadex",Pl
Priority date: 1986-04-01
Filing date: 1987-03-27
Publication date: 1988-08-10
Also published as: EP0239928A2; HUT43449A; EP0239928A3; YU56887A

Abstract

Erfindungsgemaess besteht die elektrische Heizvorrichtung fuer Fluessigkeiten aus einem metallischen Gehaeuse (1), welches die neutrale Elektrode darstellt und mit dieser elektrisch verbunden ist, konzentrisch um die zweite neutrale Elektrode (7) in Form eines laenglichen Zylinders angeordnet, sowie aus der im Zentrum der Heizvorrichtung befindlichen aktiven Elektrode (10), welche die Form eines laenglichen Stabes hat, sowie einer damit elektrisch verbundenen, konzentrisch angeordneten zweiten aktiven Elektrode (9), welche die Form eines laenglichen Zylinders hat. Die aktiven Elektroden sind im Verhaeltnis zu den neutralen wechselweise angeordnet, sind davon isoliert und sind miteinander sowie mit dem aktiven Pol der elektrischen Stromquelle verbunden. Die neutralen Elektroden welche miteinander verbunden sind, sind an den neutralen Pol der elektrischen Speisung angeschlossen. Die Querstroeme, die durch die Teilstroemungen der Fluessigkeit, die durch Zuflussoeffnung (3) zu- und durch die Abflussoeffnung (6) abgefuehrt wird, von den aktiven Elektroden (9) und (10) zu den neutralen Elektroden (1 und 7) hindurchfliessen, verursachen eine Erwaermung der Fluessigkeit. Fig. 1According to the invention, the electrical heating device for liquids consists of a metallic housing (1), which is the neutral electrode and is electrically connected thereto, arranged concentrically around the second neutral electrode (7) in the form of a longitudinal cylinder and from the center of the heating device active electrode (10) which is in the form of a longitudinal rod, and a second active electrode (9), which is electrically connected thereto, concentrically arranged and which has the shape of a longitudinal cylinder. The active electrodes are alternately arranged in relation to the neutral ones, are insulated therefrom and are connected to each other and to the active pole of the electric current source. The neutral electrodes which are connected to each other are connected to the neutral pole of the electrical supply. The transverse flow which flows through the partial flows of the liquid, which is fed in through the inlet opening (3) and through the outlet opening (6), from the active electrodes (9) and (10) to the neutral electrodes (1 and 7). cause a warming of the fluid. Fig. 1

Description

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft elektrische Heizvorrichtungen für Flüssigkeiten, insbesondere zur schnellen Erwärmung von Füllmassen in Zuckerwerken, bei denen die Erwärmung durch Querströme bewirkt wird, die die Flüssigkeit zwischen den darin eingetauchten, unter Spannung stehenden Elektroden durchfließen.The invention relates to electric heaters for liquids, in particular for the rapid heating of fillers in sugar factories, in which the heating is effected by cross flows, which flow through the liquid between the electrodes immersed therein under voltage.

Characteristic of the known state of the art

Bekannt sind Vorrichtungen zur Erwärmung von Flüssigkeiten und besonders der Füllmasse in Zuckerfabriken mittels Querströmen, welche diese Flüssigkeit zwischen zwei Elektroden durchfließen, von welchen die eine im Mittelteil der Vorrichtung befindliche geerdet ist, und die zweite, meistens die geerdete Elektrode ringförmig umgebend, einen Bestandteil der Ummantelung der Vorrichtung darstellt und mit der Spannungsquelle verbunden ist. Der Raum zwischen den Elektroden wird durch die zu erwärmende Flüssigkeit ausgefüllt, durch welche zwischen den Elektroden die Querströme fließen. Vorrichtungen dieser Art sind beispielsweise in der Ausgabe von E.Hugot „Handbook of Cane Sugar Engineering", erschienen 1972, auf den Seiten von 758 bis 761 oder in der Ausgabe von George P. Meade und James C. P. Chen „Cane Sugar Handbook", erschienen 1977, auf der Seite 316 beschrieben worden.Devices are known for heating liquids and especially the filling material in sugar factories by means of transverse currents which flow through this liquid between two electrodes, one of which is grounded in the middle part of the device, and the second, usually surrounding the grounded electrode, a part of the Sheath of the device and is connected to the voltage source. The space between the electrodes is filled by the liquid to be heated, through which the cross-currents flow between the electrodes. Devices of this type have appeared, for example, in the edition of E.Hugot's Handbook of Cane Sugar Engineering, published in 1972, pages 758 to 761, or in the edition of George P. Meade and James CP Chen, Cane Sugar Handbook 1977, described on page 316.

Aufgrund des Artikels „Elektrischer Widerstandsheizer der Letztproduktfüllmasse" in der Zeitschrift „Listy Cukrovamicke" Nummer 98 von 1982 auf den Seiten 200 bis 204 ist die Lösung einer Heizvorrichtung, welche die Form eines einfachen Isolierrohres besitzt, durch welches längs seiner Achse die der Erwärmung zu unterziehende Füllmasse durchfließt, detailliert bekannt:Due to the article "Electric Resistance Heater of the Last Product Filler" in the journal "Listy Cukrovamicke" Number 98 of 1982 on pages 200 to 204, the solution is a heating device in the form of a simple insulating tube through which along its axis the heat to be subjected to Molding material flows through, known in detail:

Auf einem bestimmten Abschnitt des Rohres, auf seiner Mantelfläche, jedoch vom Stoff des Rohres isoliert, ist eine metallische zylindrische Elektrode, mit der Spannungsquelle verbunden, angeordnet. In der Achse dieses Rohres ist auf der gleichen Höhe wie die zylindrische Außenelektrode ein geschlossener metallischer Zylinder von einem kleinen Durchmesser als der Innendurchmesser der Außenelektrode angeordnet, welcher mit dem Sternpunktleiter der Spannungsquelle verbunden und geerdet ist.On a certain portion of the tube, on its lateral surface, but isolated from the material of the tube, a metallic cylindrical electrode, connected to the voltage source, arranged. In the axis of this pipe, at the same height as the cylindrical outer electrode, there is disposed a closed metallic cylinder of a small diameter as the inner diameter of the outer electrode, which is connected to the neutral of the voltage source and grounded.

Die zu erwärmende Flüssigkeit, in dem vorliegenden Falle die Füllmasse, durchfließt die oben beschriebene Vorrichtung durch den Ringspalt zwischen den beiden Elektroden in Richtung längs der Achse des Rohres und wird während dieser Bewegung durch die zwischen der und den Elektroden fließenden Querströme erwärmt. Der Temperaturunterschied zwischen der einlaufenden und der aus der Heizvorrichtung auslaufenden Flüssigkeit ist nicht nur von der Stärke des durch die zu erwärmende Flüssigkeit fließenden Stromes und dem Abstand zwischen den Elektroden, sondern auch von der Geschwindigkeit des Durchflusses der Flüssigkeit zwischen den Elektroden, von der Länge der Elektroden abhängig, welche bei den allgemein angewandten Parametern wesentlich sein muß und gewöhnlich zwischen 1,5 und 2 Metern beträgt.The liquid to be heated, in the present case the filling material, flows through the device described above through the annular gap between the two electrodes in the direction along the axis of the tube and is heated during this movement by the transverse currents flowing between the electrode and the electrodes. The temperature difference between the incoming and outgoing liquid from the heater is not only dependent on the magnitude of the current flowing through the liquid to be heated and the distance between the electrodes, but also on the rate of flow of liquid between the electrodes, on the length of the liquid Depending on the commonly used parameters and is usually between 1.5 and 2 meters.

Elektrische Heizvorrichtungen der vorbeschriebenen Art arbeiten im Prinzip zufriedenstellend. Sie haben aber keine breitere Anwendung gefunden, und dies besonders in der Zuckerindustrie in Hinblick auf ihren Grundmangel, welcher die Gefahr ist, daß nicht nur die Bedienung der Heizvorrichtung, sondern auch andere Personen, welche einen physischen Kontakt mit den mit der Heizvorrichtung zusammenarbeitenden Installationen haben, in jedem Falle eines Fehlers in den diese Installationen erdenden Verbindungen durch Kriechströme gefährdet werden. Die Notwendigkeit, alle mit der Heizvorrichtung zusammenarbeitenden Installationen zu erden, sowie die Leistungsfähigkeit dieser Erdverbindungen ständig zu beaufsichtigen stellt eine bedeutende Unzulänglichkeit dar und verursacht eine Vergrößerung der Betriebskosten der Heizvorrichtung.Electric heaters of the type described above operate satisfactorily in principle. However, they have found no wider application, especially in the sugar industry, in view of their basic deficiency, which is the danger that not only the operation of the heating device but also other persons having physical contact with the installations cooperating with the heating device , in any case of a fault in the grounding of these installations connections are endangered by leakage currents. The necessity of grounding all installations cooperating with the heater, as well as constantly overseeing the performance of these ground connections presents a significant shortcoming and causes an increase in the operating cost of the heater.

Einen anderen Mangel deroben beschriebenen Lösungen stellen ihre verhältnismäßig großen Ausmaße dar. Die Notwendigkeit, die Elektroden, zwischen welchen die Querströme fließen, einander anzunähern, um eine größere Erwärmungsintensität zu erzielen, verursachte eine Verminderung des Querschnittes des Durchflusses der zu erwärmenden Flüssigkeit und somit bei — einer ständigen Menge der durchfließenden Flüssigkeit—eine Vergrößerung der Geschwindigkeit ihres Durchflusses durch die Heizvorrichtung, was weiterhin dazu zwingt, die Längen der Elektroden und somit die Längen der ganzen Heizvorrichtung zu vergrößern.Another shortcoming of the solutions described above is their relatively large dimensions. The need to approximate the electrodes between which the cross-flows flow to achieve greater heating intensity caused a reduction in the cross-section of the flow of liquid to be heated and thus a constant amount of the liquid flowing through-an increase in the speed of their flow through the heater, which further forces to increase the lengths of the electrodes and thus the lengths of the entire heater.

Object of the invention

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die oben beschriebenen Mängel der bekannten Lösungen zu überwinden.The aim of the present invention is to overcome the above-described deficiencies of the known solutions.

Darlegung des Wesens der Erfindung .Explanation of the essence of the invention.

Aufgabe der Erfindung ist es eine elektrische Heizvorrichtung zu schaffen, welche nicht nur eine Verminderung der Abmessungen ermöglicht, sondern vor allem die volle Sicherheit für die Bedienung der Heizvorrichtung und für andere damit zusammenarbeitende Vorrichtungen und Installationen unter Ermöglichung eines Verzichtes auf ihren Schutz mittels speziellen Erdungsverbindungen zu gewährleisten.The object of the invention is to provide an electric heating device which not only enables a reduction of the dimensions, but above all the full security for the operation of the heater and other cooperating devices and installations while allowing a waiver of their protection by means of special ground connections guarantee.

Das gestellte Ziel ist durch die Konstruktion einer elektrischen Heizvorrichtung für Flüssigkeiten, insbesondere zur Erwärmung der Füllmassein Zuckerwerken erreicht worden, welche aus einem metallischen Gehäuse, durch welches die zu erwärmende Flüssigkeit hindurchfließt, sowie aus Elektroden besteht, von welchen ein Teil mit der Spannungsquelle verbunden ist, und der restliche Teil — mit dem geerdeten Pol der die Heizvorrichtung speisenden elektrischen Installation. Erfindungsgemäß stellt das metallische Gehäuse des Wärmers gleichzeitig seine äußere Elektrode dar und ist mit dem neutralen, geerdeten Pol der die Heizvorrichtung speisenden elektrischen Installation verbunden. Günstigerweise ist in dem geometrischen Zentrum der Figur, welche der Querschnitt des Gehäuses darstellt, erfindungsgemäß eine zentrale Elektrode angeordnet, welche mit der Spannungsquelle verbunden ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung befindet sich zwischen der zentralen Elektrode und der äußeren Elektrode, welche das Gehäuse der Heizvorrichtung darstellt, eine beliebige Menge—in jedem Falle aber ist das gerade Zahl — von konzentrisch rings um die zentrale Elektrode angeordneten Elektroden, welche mit der Spannungsquelle beziehungsweise mit dem geerdeten neutralen Pol der elektrischen Installation wechselweise verbunden sind, und das auf eine solche Weise, daß jede der mit dem geerdeten neutralen Pol der elektrischen Installation verbundenen Elektroden sich zwischen zwei mit der Spannungsquelle verbundenen Elektroden befindet, und die mit der Spannungsquelle verbundene Elektrode sich zwischen zwei mit dem neutralen geerdeten Pol der Stromquelle verbundenen Elektroden befindet.The stated aim has been achieved by the construction of an electric liquid heating device, in particular for heating the filling material in sugar plants, which consists of a metallic casing through which the liquid to be heated flows and of electrodes of which a part is connected to the voltage source , and the remaining part - with the grounded pole of the electric installation feeding the heater. According to the invention, the metallic housing of the heater simultaneously constitutes its external electrode and is connected to the neutral grounded pole of the electrical installation feeding the heater. Conveniently, in the geometric center of the figure, which represents the cross section of the housing, according to the invention a central electrode is arranged, which is connected to the voltage source. According to the present invention, between the central electrode and the outer electrode, which is the housing of the heating device, is an arbitrary amount-in any case, even number-of concentrically arranged around the central electrode electrodes connected to the voltage source and are mutually connected to the grounded neutral pole of the electrical installation in such a manner that each of the electrodes connected to the grounded neutral pole of the electrical installation is between two electrodes connected to the voltage source and the electrode connected to the voltage source between two electrodes connected to the neutral grounded pole of the power source.

In der vorliegenden Erfindung wird darüber hinaus vorgesehen, daß die zentrale Elektrode, mit der Spannungsquelle verbunden, die Form eines länglichen Stabes hat und die Mittelelektroden, welche zwischen der zentralen Elektrode und dem Gehäuse der Heizvorrichtung angeordnet sind, welches die neutrale Elektrode darstellt, welche mit dem geerdeten neutralen Pol der Stromquelle verbunden ist, die Form von auf beiden Seiten offenen Zylindern haben.In the present invention it is further provided that the central electrode, connected to the voltage source, has the shape of an elongated rod and the center electrodes, which are arranged between the central electrode and the housing of the heating device, which represents the neutral electrode, which with connected to the grounded neutral pole of the power source having the shape of cylinders open on both sides.

Durch eine solche Gestaltung der Heizvorrichtung und insbesondere durch die Erdung seines Gehäuses und seiner Ausnutzung als einer neutralen geerdeten Elektrode der Heizvorrichtung können keine Kriechströme auftreten, durch welche die volle Sicherheit des Bedienungspersonalssowohl der Heizvorrichtung als auch der damit verbundenen Vorrichtungen, gefährdet' werden kann, weil eine Störung in der Erdverbindung für die Bedienung keine Gefahr hervorruft und darüber hinaus leicht zu erkennen ist, weil sie eine sofortige Unterbrechung im Betrieb der Heizvorrichtung verursacht.Such a design of the heater, and in particular the grounding of its housing and its utilization as a neutral grounded electrode of the heater, can not cause leakage currents which can jeopardize the full safety of the operator of both the heater and the associated devices because a disturbance in the ground connection for the operation causes no danger and also easy to recognize, because it causes an immediate interruption in the operation of the heater.

Es steigt auch, im Vergleich mit den anderen bekannten Lösungen, die Betriebseffektivität der Heizvorrichtung, weil die Teilung der durch den Wärmer hindurchfließenden Flüssigkeit in eine größere Menge von zwischen den einzelnen Paaren der Elektroden hindurchfließenden Teilströmen es erlaubt, größere Stromstärken anzuwenden und eine größere Wärmemenge in die durchfließende Flüssigkeit zu übertragen und, was daraus folgt, die Länge der Heizvorrichtung durch möglichst maximale Ausnutzung ihres Inneren zu verkürzen.Also, in comparison with the other known solutions, the operating efficiency of the heater increases because the division of the liquid passing through the warmer into a larger amount of sub-streams flowing between the individual pairs of electrodes allows larger currents to be applied and a larger amount of heat to be applied to transfer the liquid flowing through and, as a result, shorten the length of the heater by maximizing the use of its interior as possible.

embodiments

Die vorliegende Erfindung wird durch ein Ausführungsbeispiel näher erläutert, welches auf den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist. Es zeigen:The present invention will be explained in more detail by an embodiment which is illustrated in the accompanying drawings. Show it:

Fig. 1: ein Ausführungsbeispiel der Heizvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung im Längsschnitt, längs der1 shows an embodiment of the heating device according to the present invention in longitudinal section, along the

Symmetrieachse darstellt; ' ' ' Represents symmetry axis; '''

Fig.2: den Querschnitt derselben Heizvorrichtung längs der Linie A-A auf Figur 1.2 shows the cross section of the same heating device along the line A-A on Figure 1.

Die Heizvorrichtung besitzt ein zylindrisches Gehäuse 1 ausgeführt aus Metall, welches gleichzeitig seine neutrale Elektrode darstellt und welches an der Stelle 2 mit der Erdung und dem damit verbundenen neutralen Pol der Stromquelle verbunden ist. Das Gehäuse 1 geht in seinem oberen Teil in einen Kegel 3 über, der sein Inneres mit der Zuflußöffnung 4 verbindet durch die die zu erwärmende Flüssigkeit zugeführt wird. Ähnlich geht das Gehäuse in seinem unteren Teil in einen Kegel 5 über, der sein Inneres mit der Abflußöffnung 6 verbindet, durch welche die schon erwärmte Flüssigkeit abgeführt wird. Um die Achse des Gehäuses 1 ist die mit dem Gehäuse 1 durch die Konsole 8 verbundene neutrale Elektrode? angeordnet, welche die Form eines länglichen Zylinders hat.The heater has a cylindrical housing 1 made of metal, which simultaneously represents its neutral electrode and which is connected at the point 2 to the ground and the associated neutral pole of the power source. The housing 1 passes in its upper part in a cone 3, which connects its interior with the inflow opening 4 through which the liquid to be heated is supplied. Similarly, the housing passes in its lower part in a cone 5, which connects its interior with the drain opening 6, through which the already heated liquid is discharged. Around the axis of the housing 1 is the neutral electrode connected to the housing 1 through the bracket 8? arranged, which has the shape of an elongated cylinder.

Sie ist durch die Konsole 8 mit dem Gehäuse 1 nicht nur mechanisch sondern auch elektrisch verbunden, wodurch sie auch durch die Erdverbindung 2 eine Erdung wie das Gehäuse 1 aufweist. Die beiden neutralen Elektroden, das Gehäuse 1 und die Elektrode 7 besitzen vorzugsweise eine Länge, die größer ist als die der im Zentrum befindlichen, in der Achse des Gehäuses 1 angeordneten aktiven Elektrode 10, welche die Form eines verlängerten Stabes hat, sowie der zwischen der neutralenIt is not only mechanically but also electrically connected by the console 8 to the housing 1, whereby it also has a grounding as the housing 1 through the ground connection 2. The two neutral electrodes, the housing 1 and the electrode 7 preferably have a length which is greater than that of the center located, in the axis of the housing 1 arranged active electrode 10, which has the shape of an elongated rod, as well as between the neutral

Außenelekrode, das ist das Gehäuse 1, befindlichen aktiven Elektrode 9 mit der Form eines länglichen Zylinders. Die beiden aktiven Elektroden, das sind die zentrale Elektrode 10 und die zylindrische aktive Elektrode 9, sind mit der Spannungsquelle mittels der Speisleitungen 13 verbunden und sind von den neutralen Elektroden, dem Gehäuse 1 und der zylindrischen Elektrode 7, mittels Durchführungsisolatoren 11 und mittels Stützisolatoren 12 isoliert. Die Wirkung der beschriebenen Heizvorrichtung ist wie folgt:Außenelekrode, which is the housing 1, located active electrode 9 in the form of an elongated cylinder. The two active electrodes, that is, the central electrode 10 and the cylindrical active electrode 9, are connected to the power source by means of the feeding lines 13 and are of the neutral electrodes, the casing 1 and the cylindrical electrode 7, by feedthrough insulators 11 and by supporting insulators 12 isolated. The effect of the described heater is as follows:

Die durch die Zuflußöffnung 4 zugeführte Flüssigkeit, welche der Erwärmung unterzogen wird, fließt zwischen den Elektroden 1, 7,9 und 10 hindurch, indem sie sich in die einzelnen Strömungen verteilt. Quer durch die Flüssigkeit zwischen den neutralen Elektroden 1 und 7 fließen die Querströme, welche die Entstehung von Stromwärme auf der Grundlage des Durchgangswiderstandes verursachen, wodurch die Flüssigkeit erwärmt wird. Die erwärmte Flüssigkeit wird aus der Heizvorrichtung durch die Abflußöffnung 6 abgeführt.The liquid supplied through the inflow port 4, which is subjected to the heating, flows between the electrodes 1, 7, 9 and 10 by being distributed into the individual flows. Transverse flows through the liquid between the neutral electrodes 1 and 7 cause the generation of current heat based on the volume resistivity, thereby heating the liquid. The heated liquid is discharged from the heater through the drain port 6.

Durch die Erdung des Gehäuses 1 und der neutralen Elektrode 7 können aus der Heizvorrichtung keine Kriechströme austreten, welche eine Gefahr hervorrufen könnten, daß die Bedienung gefährdet wird. Irgendwelche Störungen der Erdung 2 sind dabei leicht erkennbar, weil sie eine sofortige Unterbrechung im Betrieb der Heizvorrichtung hervorrufen.By grounding the housing 1 and the neutral electrode 7 can escape from the heater no leakage currents, which could cause a risk that the operation is compromised. Any disturbances of the ground 2 are easily recognizable because they cause an immediate interruption in the operation of the heater.

Claims

1. An electric heating device for liquids, especially for heating the filling compound, consisting of a housing through which the liquid to be heated flows and of electrodes of which a part is connected to the voltage source and the remaining part connected to the grounded neutral pole of the electrical installation characterized in that the housing (1) constituting the extreme outer electrode of the heater is connected to the grounded neutral pole (2) of the electrical installation feeding the heater and the central electrode (10) is connected to the power source between the central electrode (10) and the housing (1) an arbitrary but even amount of around the central electrode (10) concentrically arranged electrodes (7) and (9), which with the voltage source or with the grounded neutral pole of the electric Installation are alternately connected so that s I connected to the grounded neutral pole of the electrical installation electrode (7) between the electrodes (9) and (10), which are connected to the voltage source and connected to the voltage source electrode (9) between two electrodes (1) and (7 ') which are connected to the neutral pole of the electrical installation.

2. An electric heater according to claim 1, characterized in that the central electrode has the shape of an elongated rod.

3. Electric heating device according to claim 1, characterized in that the central electrodes (7) and (9) have the shape of open on both sides of cylinders. i

For this 1 page drawings. ;