DE102017114404A1 - heater - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung (1), insbesondere einen elektrischen Durchlauferhitzer, zum Erwärmen eines elektrisch leitfähigen flüssigen Heizmediums für einen Heizkreislauf, Folgendes umfassend ein Gehäuse (10), vorzugsweise mit zylindrischer Grundform, das eine Zuströmöffnung (14) und eine Abströmöffnung (15) für ein elektrisch leitfähiges flüssiges Heizmedium aufweist, mindestens eine, insbesondere stabförmige, erste Elektrode (30a, 30b, 30c), mindestens eine, vorzugsweise als zylindrische Mantelelektrode ausgebildete, zweite Elektrode (40), die sich im Abstand zumindest teilweise um mindestens eine erste Elektrode (30a, 30b, 30c) herum erstreckt, wobei die Elektroden (30a, 30b, 30c, 40) sich etwa parallel zueinander, insbesondere parallel zur Längsachse (A) des Gehäuses (10), erstrecken und innerhalb des Gehäuses (10) voneinander elektrisch isoliert angeordnet sind, wobei das Gehäuse (10) mindestens eine Durchgangsöffnung (17a, 17b, 17c, 18) für elektrische Anschlussleitungen (50a, 50b, 50c, 51) aufweist, um jede der Elektroden (30a, 30b, 30c, 40) mit einem elektrischen Potential zu verbinden, und mindestens eine Elektrodenhalterung (61, 62) zur Aufnahme einer Elektrode (30a, 30b, 30c, 40), wobei die Elektrodenhalterung (61, 62) im Wesentlichen aus einem dielektrischen, durchschlagfesten, insbesondere keramischen, Material besteht. Außerdem betrifft die Erfindung einen Heizkreislauf (100) umfassend eine solche Heizvorrichtung. The invention relates to a heating device (1), in particular an electric instantaneous water heater, for heating an electrically conductive liquid heating medium for a heating circuit, comprising a housing (10), preferably of cylindrical basic shape, having an inflow opening (14) and an outflow opening (15). for an electrically conductive liquid heating medium, at least one, in particular rod-shaped, first electrode (30a, 30b, 30c), at least one second electrode (40), preferably designed as a cylindrical jacket electrode, which at least partially surrounds at least one first electrode (30a, 30b, 30c), wherein the electrodes (30a, 30b, 30c, 40) extend approximately parallel to each other, in particular parallel to the longitudinal axis (A) of the housing (10), and within the housing (10) from each other electrically are arranged isolated, wherein the housing (10) at least one passage opening (17a, 17b, 17c, 18) for ele Ctral leads (50a, 50b, 50c, 51) for connecting each of the electrodes (30a, 30b, 30c, 40) to an electrical potential, and at least one electrode support (61, 62) for receiving an electrode (30a, 30b , 30c, 40), wherein the electrode holder (61, 62) consists essentially of a dielectric, impact resistant, in particular ceramic, material. Moreover, the invention relates to a heating circuit (100) comprising such a heating device.
Description
Die Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung nach Anspruch 1 und einen Heizkreislauf mit einer solchen Heizvorrichtung nach Anspruch 16.The invention relates to a heating device according to
Aus dem Stand der Technik sind Durchlauferhitzer zur Erhitzung von elektrisch leitfähigen Flüssigkeiten, insbesondere Wasser, bekannt, die einen Flüssigkeitsstrom mittels darin eintauchender Elektroden durch elektrischen Strom erhitzen. Dabei dient die zu erhitzende Flüssigkeit als Elektrolyt, wobei dessen elektrische Leitfähigkeit, bzw. umgekehrt dessen spezifischer Widerstand, die Heizleistung beeinflusst. In dem Elektrolyten vorliegende bewegliche Ladungsträger ermöglichen einen Stromfluss zwischen den Elektroden. Solche Durchlauferhitzer können im Niederspannungsbereich betrieben werden.Water heaters for heating electrically conductive liquids, in particular water, are known from the prior art, which heat a liquid flow by means of electric current by means of electrodes immersed therein. In this case, the liquid to be heated serves as an electrolyte, wherein its electrical conductivity, or conversely its specific resistance, influences the heat output. Moving carriers present in the electrolyte allow current to flow between the electrodes. Such water heaters can be operated in the low voltage range.
Das Heizen mit elektrischem Strom, sowohl zur Warmwasseraufbereitung als auch zur Beheizung von Gewerbe- und/oder Wohnräumen, wird durch die zunehmende dezentrale Erzeugung von elektrischem Strom durch Photovoltaik, Windkraft oder dergleichen energetisch und wirtschaftlich attraktiver.The heating with electric power, both for hot water treatment as well as for heating commercial and / or residential premises, is energetically and economically attractive by the increasing decentralized production of electricity by photovoltaics, wind power or the like.
Aus der
Die
Aus der
Die aus dem Stand der Technik bekannten Durchlauferhitzer haben den Nachteil, dass die Befestigung der Elektroden im Gehäuse konstruktiv aufwendig und/oder technisch unzureichend ist, insbesondere im Hinblick auf die Abdichtung des Gehäuses nach außen. Insbesondere besteht das Problem, dass stabförmige Elektroden aufgrund der auftretenden großen elektrischen Ströme und hohen Temperaturen an den Stirnenden, besonders an den Kanten, mit der Zeit stark erodieren. An der Lagerung einer Elektrode im Gehäuse können folglich Undichtheiten auftreten. Insbesondere hat sich beim konstruktiv einfachen Verkleben von Elektroden im Gehäuse eine Klebstoffverbindung als nicht ausreichend strom- und/oder hitzebeständig erwiesen.The water heater known from the prior art have the disadvantage that the attachment of the electrodes in the housing is structurally complex and / or technically inadequate, in particular with regard to the sealing of the housing to the outside. In particular, there is the problem that rod-shaped electrodes erode strongly over time due to the large electrical currents and high temperatures at the ends, especially at the edges. As a result, leaks may occur in the housing of an electrode in the housing. In particular, in the structurally simple bonding of electrodes in the housing, an adhesive connection has proven to be insufficiently resistant to current and / or heat.
Die vorliegende Erfindung hat deshalb die Aufgabe, eine Heizvorrichtung zum Erwärmen eines elektrisch leitfähigen flüssigen Heizmediums bereitzustellen, die möglichst zuverlässig, sicher und wartungsfrei betrieben werden kann. Insbesondere soll die Heizvorrichtung möglichst kompakt aufgebaut sein und einen hohen Wirkungsgrad haben. Außerdem soll die Heizvorrichtung sowohl zur Beheizung von Wohn- und/oder Gewerberäumen als auch zur Warmwasseraufbereitung geeignet sein.The present invention therefore has the object to provide a heating device for heating an electrically conductive liquid heating medium, which can be operated as reliable, safe and maintenance-free. In particular, the heater should be as compact as possible and have a high efficiency. In addition, the heater should be suitable both for heating residential and / or commercial premises and for hot water treatment.
Die Aufgabe wird durch eine Heizvorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst.The object is achieved by a heating device according to
Insbesondere wird die Aufgabe durch eine Heizvorrichtung, insbesondere einen elektrischen Durchlauferhitzer, zum Erwärmen eines elektrisch leitfähigen flüssigen Heizmediums für einen Heizkreislauf gelöst, die Folgendes umfasst:
- - ein Gehäuse, vorzugsweise mit zylindrischer Grundform, das eine Zuströmöffnung und eine Abströmöffnung für ein elektrisch leitfähiges flüssiges Heizmedium aufweist,
- - mindestens eine, insbesondere stabförmige, erste Elektrode,
- - mindestens eine, vorzugsweise als zylindrische Mantelelektrode ausgebildete, zweite Elektrode, die sich im Abstand zumindest teilweise um mindestens eine erste Elektrode herum erstreckt, wobei die Elektroden sich etwa parallel zueinander, insbesondere parallel zur Längsachse des Gehäuses, erstrecken und innerhalb des Gehäuses voneinander elektrisch isoliert angeordnet sind, wobei das Gehäuse mindestens eine Durchgangsöffnung für elektrische Anschlussleitungen aufweist, um jede der Elektroden mit einem elektrischen Potential zu verbinden, und
- - mindestens eine Elektrodenhalterung zur Aufnahme einer Elektrode, wobei die Elektrodenhalterung im Wesentlichen aus einem dielektrischen, durchschlagfesten, insbesondere keramischen, Material besteht.
- a housing, preferably with a cylindrical basic shape, which has an inflow opening and an outflow opening for an electrically conductive liquid heating medium,
- at least one, in particular rod-shaped, first electrode,
- - At least one, preferably designed as a cylindrical sheath electrode, the second electrode which extends at least partially around at least a first electrode at a distance, wherein the electrodes extend approximately parallel to each other, in particular parallel to the longitudinal axis of the housing, and electrically insulated from each other within the housing are arranged, wherein the housing has at least one passage opening for electrical connection lines to connect each of the electrodes with an electrical potential, and
- - At least one electrode holder for receiving an electrode, wherein the electrode holder consists essentially of a dielectric, impact-resistant, in particular ceramic, material.
Erfindungsgemäß kann unter dem Begriff Elektrodenhalterung eine Vorrichtung, eine Baugruppe oder ein Element zur Aufnahme einer Elektrode verstanden werden, insbesondere zum Halten, Befestigen oder Lagern einer Elektrode in bzw. an dem Gehäuse, insbesondere der Gehäusewand. Beispielsweise kann eine Elektrodenhalterung als ein Verbindungselement oder ein mehrteiliges Bauteil zur mechanischen Verbindung der Elektrode mit dem Gehäuse ausgeführt sein. Insbesondere überdeckt eine Oberfläche der Elektrodenhalterung die Elektrodenoberfläche bereichsweise, wobei vorzugsweise ein Formschluss hergestellt wird. Insbesondere sind die Elektrode und die Elektrodenhalterung in einem Überdeckungsbereich im vorzugsweise direkten Kontakt, insbesondere direkten Flächenkontakt. Ein geringes Spiel zur leichteren Montage bzw. Demontage oder ein schmaler Spalt zur Verfüllung, z.B. mit einem Dichtmaterial und/oder einem Klebstoff, kann aber vorgesehen sein. Im Sinn der Erfindung impliziert die Aufnahme einer Elektrode durch bzw. in einer Elektrodenhalterung eine bereichsweise Überdeckung der Elektrodenoberfläche mit einer Oberfläche der Elektrodenhalterung, wodurch in diesem Bereich der direkte Kontakt zwischen der Elektrode und dem Heizmedium verhindert oder zumindest eingeschränkt wird.According to the invention, the term electrode holder can be understood to mean a device, an assembly or an element for receiving an electrode, in particular for holding, fastening or supporting an electrode in or on the housing, in particular the housing wall. For example, an electrode holder as a connecting element or a multi-part component for mechanically connecting the electrode with the Be executed housing. In particular, a surface of the electrode holder covers the electrode surface in regions, wherein preferably a positive connection is produced. In particular, the electrode and the electrode holder are in a covering area in preferably direct contact, in particular direct surface contact. A slight clearance for easier assembly or disassembly or a narrow gap for backfilling, for example with a sealing material and / or an adhesive, but may be provided. In the context of the invention, the inclusion of an electrode by or in an electrode holder implies a partial covering of the electrode surface with a surface of the electrode holder, whereby in this area the direct contact between the electrode and the heating medium is prevented or at least limited.
Erfindungsgemäß besteht die Elektrodenhalterung im Wesentlichen aus einem Material, das dielektrisch und durchschlagfest ist, insbesondere aus einem Isolator. Unter einem dielektrischen Material kann ein elektrisch schwach oder nicht leitender Feststoff verstanden werden, insbesondere im Vergleich zur elektrischen Leitfähigkeit eines verwendeten elektrisch leitfähigen Heizmediums. Vorzugsweise unterscheiden sich die elektrischen Leitfähigkeiten des Materials der Elektrodenhalterung und des Heizmediums um mehrere Größenordnungen. Als durchschlagsfest kann im Sinne der Erfindung ein Material angesehen werden, das bei einer gegebenen Gestaltung und Dimensionierung der Elektrodenhalterung und der an eine Elektrode angelegten Heizspannungen, die insbesondere im Niederspannungsbereich liegen, beispielsweise bei Wechselspannungen bis 1000 V, einen Spannungsdurchschlag verhindert. Vorzugsweise besteht die Elektrodenhalterung im Wesentlichen aus einem keramischen Material, wobei das keramische Material insbesondere dielektrisch und durchschlagfest ist. Die Elektrodenhalterung kann vollständig aus einem dielektrischen, durchschlagfesten, insbesondere keramischen, Material bestehen, insbesondere einteilig aus einem solchen Material ausgeführt sein. Die Elektrodenhalterung kann auch mehrteilig aufgebaut sein, wobei insbesondere auch nur ein Teil der Elektrodenhalterung, der erfindungsgemäß eine Elektrode aufnimmt, aus einem dielektrischen, durchschlagfesten, insbesondere keramischen, Material ausgeführt sein kann. Die Elektrodenhalterung kann auch geringe Anteile eines anderen Materials enthalten, sofern diese die erfindungsgemäße Funktion der Elektrodenhalterung nicht beeinträchtigen. Vorzugsweise ist das Material der Elektrodenhalterung hitzebeständig, insbesondere bis zu einem Bereich von 500 °C bis 2000 °C.According to the invention, the electrode holder consists essentially of a material which is dielectric and puncture resistant, in particular of an insulator. A dielectric material may be understood as an electrically weak or non-conductive solid, in particular in comparison to the electrical conductivity of an electrically conductive heating medium used. Preferably, the electrical conductivities of the material of the electrode holder and the heating medium differ by several orders of magnitude. For the purposes of the invention, a material which, in the case of a given design and dimensioning of the electrode holder and the heating voltages applied to an electrode, which are in particular in the low-voltage range, for example at alternating voltages up to 1000 V, prevents a voltage breakdown. Preferably, the electrode holder consists essentially of a ceramic material, wherein the ceramic material is in particular dielectric and puncture resistant. The electrode holder can be made entirely of a dielectric, impact-resistant, in particular ceramic, material, in particular be made in one piece from such a material. The electrode holder can also be constructed in several parts, wherein in particular only a part of the electrode holder, which receives an electrode according to the invention, can be made of a dielectric, dielectric, in particular ceramic, material. The electrode holder may also contain small amounts of another material, provided that they do not affect the function of the electrode holder according to the invention. Preferably, the material of the electrode holder is heat-resistant, in particular up to a range of 500 ° C to 2000 ° C.
Erfindungsgemäße Elektrodenhalterungen können zur Aufnahme einer ersten und/oder zweiten Elektrode vorgesehen sein, wobei bevorzugt erfindungsgemäße Elektrodenhalterungen nur für die ersten Elektroden vorgesehen sind.Electrode holders according to the invention can be provided for receiving a first and / or second electrode, wherein electrode holders according to the invention are preferably provided only for the first electrodes.
Unter einer elektrischen Anschlussleitung ist insbesondere ein metallischer Leitungsabschnitt zur elektrischen Kontaktierung einer Elektrode von außerhalb des Gehäuses zu verstehen, beispielsweise in Form eines sich durch die Durchgangsöffnung hindurch erstreckenden Drahtabschnitts, einer in der Durchgangsöffnung ausgebildeten Steckerbuchse oder eines sich aus der Durchgangsöffnung heraus erstreckenden Steckerstifts.An electrical connecting line is to be understood in particular as meaning a metallic line section for electrically contacting an electrode from outside the housing, for example in the form of a wire section extending through the through opening, a plug socket formed in the through opening or a plug pin extending out of the through opening.
Ein elektrisches Potenzial wird insbesondere durch eine Spannungsquelle außerhalb der Heizvorrichtung bereitgestellt, vorzugsweise durch einen in Gebäuden üblicherweise verlegten Anschluss an eine Spannungsquelle im Niederspannungsbereich bis z.B. 1000 V Wechselspannung.An electrical potential is provided, in particular, by a voltage source outside the heating device, preferably by a connection usually laid in buildings to a voltage source in the low-voltage range, e.g. 1000 V AC voltage.
Die Elektroden erstrecken sich vorzugsweise in etwa parallel zur Längsachse des Gehäuses. Eine erste Elektrode ist insbesondere stabförmig mit zwei Stirnenden, vorzugsweise mit kreiszylindrischem Querschnitt und zwei kreisförmigen Stirnflächen ausgebildet. Insbesondere erstreckt sich die zweite Elektrode über die gesamte Länge der ersten Elektrode, vorzugsweise mindestens über den kompletten freien Abschnitt der ersten Elektrode. Unter dem freien Abschnitt kann der Abschnitt einer Elektrode verstanden werden, in dem die Elektrodenoberfläche der mit der Strömung des Heizmediums in Fluidkontakt kommt. Unter dem abgedeckten Abschnitt kann der Abschnitt einer Elektrode verstanden werden, der sich mit einer Elektrodenhalterung überdeckt bzw. von dieser gegenüber der Strömung des Heizmediums abgedeckt ist. Alternativ kann sich die zweite Elektrode aber auch nur abschnittsweise, insbesondere nicht durchgehend, entlang der ersten Elektrode erstrecken, und nicht über deren gesamte Länge. Insbesondere steht die zweite Elektrode bündig auf einer Auflagefläche des Gehäusebodens auf und/oder liegt bündig an einer Auflagefläche des Gehäusedeckels an.The electrodes preferably extend approximately parallel to the longitudinal axis of the housing. A first electrode is in particular rod-shaped with two front ends, preferably with a circular-cylindrical cross section and two circular end faces. In particular, the second electrode extends over the entire length of the first electrode, preferably at least over the entire free portion of the first electrode. The free section can be understood as the section of an electrode in which the electrode surface comes into fluid contact with the flow of the heating medium. The covered portion may be understood to be the portion of an electrode which is covered by an electrode holder or covered by it in relation to the flow of the heating medium. Alternatively, however, the second electrode can also extend only in sections, in particular not continuously, along the first electrode, and not over its entire length. In particular, the second electrode is flush on a bearing surface of the housing bottom and / or is flush with a bearing surface of the housing cover.
Die Zuströmöffnung und die Abströmöffnung sind insbesondere so angeordnet, dass das Gehäuse im Wesentlichen vollständig mit dem Heizmedium befüllbar ist. Vorzugsweise tauchen im Betrieb der Heizvorrichtung die Elektrodenhalterungen zumindest teilweise in das Heizmedium ein. Das Heizmedium ist insbesondere eine elektrolythische wässrige Lösung, vorzugsweise eine Natronlauge, d.h. Natriumhydroxid (NaOH), oder Kalilauge, d.h. Kaliumhydroxid (KOH), gelöst in Wasser, insbesondere destilliertem Wasser, wobei die elektrische Leitfähigkeit durch die Konzentration einstellbar ist. Auch die Verwendung anderer elektrisch leitfähiger Heizmedien, beispielsweise Wasser mit zugefügten Salzen, Säuren oder anderen Basen ist möglich.The inflow opening and the outflow opening are in particular arranged such that the housing can be filled substantially completely with the heating medium. During operation of the heating device, the electrode holders preferably dip at least partially into the heating medium. The heating medium is in particular an electrolyte aqueous solution, preferably a caustic soda, i. Sodium hydroxide (NaOH), or potassium hydroxide, i. Potassium hydroxide (KOH), dissolved in water, in particular distilled water, wherein the electrical conductivity is adjustable by the concentration. The use of other electrically conductive heating media, such as water with added salts, acids or other bases is possible.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, dass eine Elektrode durch die Aufnahme in einer erfindungsgemäßen Elektrodenhalterung einerseits mechanisch in einer definierten Position gehalten wird und andererseits von elektrischen, elektrochemischen und thermischen Effekten, die bei einem direkten Kontakt zwischen der Strömung des Heizmediums mit der Elektrodenoberfläche auftreten können, bereichsweise schützbar ist. Insbesondere können solche Effekte, die die Erosion der Elektrode fördern, im Bereich der Aufnahme in der Elektrodenhalterung verhindert oder zumindest abgemindert werden. Bevorzugt durch die Aufnahme eines Stirnendes einer Elektrode in einer Elektrodenhalterung kann die stirnseitige Erosion, insbesondere aufgrund kleiner Krümmungsradien der Elektrode (hoher elektrischer Flussdichte), z.B. an den Kanten der Elektrode, verhindert werden. Außerdem können die an der Elektrode auftretenden Temperaturen reduziert werden. Insbesondere sind durch eine solche Elektrodenhalterung die Stelle der Lagerung der Elektrode mit dem dort vorherrschenden elektrischen Feld und die Stelle der Abdichtung des Gehäuses in konstruktiv einfacher Weise voneinander räumlich entkoppelbar. Durch eine erfindungsgemäße Elektrodenhalterung kann das Gehäuse zuverlässig und beständig in einem Bereich des Gehäuses nach außen abgedichtet werden, an dem Betrieb der Heizvorrichtung weniger extreme elektrische, elektrochemische und/oder thermische Bedingungen herrschen als an der Elektrode selbst. The invention is based on the idea that an electrode is mechanically held in a defined position by the inclusion in an electrode holder according to the invention on the one hand and on the other hand electrical, electrochemical and thermal effects that can occur in a direct contact between the flow of the heating medium with the electrode surface , partially protectable. In particular, those effects which promote the erosion of the electrode can be prevented or at least reduced in the region of the reception in the electrode holder. Preferably, by receiving a front end of an electrode in an electrode holder, the frontal erosion, in particular due to small radii of curvature of the electrode (high electrical flux density), for example at the edges of the electrode can be prevented. In addition, the temperatures occurring at the electrode can be reduced. In particular, by such an electrode holder, the location of the bearing of the electrode with the prevailing electric field and the location of the seal of the housing in a structurally simple manner spatially decoupled from each other. By means of an electrode holder according to the invention, the housing can be reliably and permanently sealed to the outside in an area of the housing in which the operation of the heating device is governed by less extreme electrical, electrochemical and / or thermal conditions than at the electrode itself.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind drei erste Elektroden vorgesehen, wobei jede der ersten Elektroden über je eine Anschlussleitung mit einem Außenleiter einer Dreiphasenwechselspannungsquelle verbindbar ist. Insbesondere kann die Anzahl der ersten Elektroden ein Vielfaches von drei sein. Die ersten Elektroden sind insbesondere gleichmäßig voneinander beabstandet angeordnet. Prinzipiell kann auch mindestens eine erste Elektrode vorgesehen sein, die über eine Anschlussleitung mit einer einphasigen Spannungsquelle verbindbar ist. Es sind sowohl Ausführungsformen möglich, bei denen die zweite Elektrode mit einem Neutralleiter elektrisch verbunden ist, als auch solche, bei denen die zweite Elektrode nicht mit einem Neutralleiter elektrisch verbunden ist, insbesondere bei einem elektrisch durchschlagssicheren Gehäuse.In an advantageous embodiment of the invention, three first electrodes are provided, wherein each of the first electrodes is connectable via a respective connecting line with an outer conductor of a three-phase AC voltage source. In particular, the number of first electrodes may be a multiple of three. The first electrodes are arranged in particular uniformly spaced from each other. In principle, it is also possible to provide at least one first electrode, which can be connected to a single-phase voltage source via a connecting line. Embodiments are possible in which the second electrode is electrically connected to a neutral conductor, as well as those in which the second electrode is not electrically connected to a neutral conductor, in particular in an electrically puncture-proof housing.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist eine zweite Elektrode vorgesehen, die über eine Anschlussleitung mit einem Neutralleiter einer Dreiphasenwechselspannungsquelle verbindbar ist, wobei die zweite Elektrode insbesondere als eine metallische Mantelelektrode ausgebildet ist, die sich insbesondere entlang der Innenseite des Gehäuses erstreckt. Vorzugsweise umschließt eine zweite Elektrode drei zentral angeordnete erste Elektroden in Umfangsrichtung des Gehäuses. Insbesondere können mehrere, insbesondere als getrennte Elektrodenabschnitte ausgebildete, zweite Elektroden vorgesehen sein, für die jeweils getrennte Durchgangsöffnungen für je eine Anschlussleitung vorgesehen sein können, oder die innerhalb des Gehäuses mit einer gemeinsamen Durchgangsöffnung für eine Anschlussleitung verbunden sein können. Die zweite Elektrode ist insbesondere in Form eines beidseitig offenen Hohlzylinders bzw. Rohrabschnitts ausgebildet und liegt vorzugsweise an der Innenseite des Gehäuses an.In an advantageous development of the invention, a second electrode is provided, which can be connected via a connecting line to a neutral conductor of a three-phase alternating voltage source, wherein the second electrode is designed in particular as a metallic sheath electrode, which extends in particular along the inside of the housing. Preferably, a second electrode encloses three centrally arranged first electrodes in the circumferential direction of the housing. In particular, a plurality of second electrodes, in particular designed as separate electrode sections, may be provided, for each of which separate through openings for one connection line each may be provided, or which may be connected within the housing to a common through opening for a connecting line. The second electrode is designed in particular in the form of a hollow cylinder or tubular section open on both sides and preferably rests against the inside of the housing.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist jede Elektrode, insbesondere erste Elektrode, an beiden Stirnenden in einer Elektrodenhalterung aufgenommen. Es kann für jede Elektrode je eine Elektrodenhalterung vorgesehen sein, oder eine gemeinsame Elektrodenhalterung für mehrere Elektroden, wobei die Elektroden gegeneinander isoliert in der Elektrodenhalterung aufgenommen sind, beispielsweise durch mehrere Halteausnehmungen. Beidseitig vorgesehene Elektrodenhalterungen haben den Vorteil, dass die Elektrode mechanisch stabil, nämlich insbesondere radial und axial gelagert, beispielsweise axial eingespannt, ist. Dadurch kann eine solche Heizvorrichtung beliebig im Raum orientiert montiert werden, ohne der Gefahr, dass sich eine Elektrode aufgrund der Schwerkraft lösen könnte. Außerdem kann die Heizvorrichtung besonders kompakt gestaltet werden, wenn sich eine Elektrode beispielsweise entlang der gesamten Länge des Innenraums des Gehäuses erstreckt, insbesondere von einer Elektrodenhalterung an einem Gehäuseboden bis zu einer Elektrodenhalterung an einem Gehäusedeckel.In an advantageous development of the invention, each electrode, in particular the first electrode, is accommodated at both ends in an electrode holder. It may be provided for each electrode per an electrode holder, or a common electrode holder for a plurality of electrodes, wherein the electrodes are mutually isolated in the electrode holder, for example, by a plurality of retaining recesses. Both sides provided electrode holders have the advantage that the electrode mechanically stable, namely in particular radially and axially stored, for example, axially clamped is. Thereby, such a heater can be mounted arbitrarily oriented in space, without the risk that could solve an electrode due to gravity. In addition, the heating device can be made particularly compact, for example, when an electrode extends along the entire length of the interior of the housing, in particular from an electrode holder on a housing bottom to an electrode holder on a housing cover.
Alternativ kann eine Elektrodenhalterung zur Aufnahme einer Elektrode, insbesondere ersten Elektrode, aber auch nur an einem der beiden Stirnenden vorgesehen sein, wobei das andere Stirnende insbesondere ein freies Ende der Elektrode bildet. Ein solches freies Ende einer Elektrode kann mit einer Elektrodenabdeckung versehen sein, wobei die Elektrodenabdeckung im Wesentlichen aus einem dielektrischen, durchschlagfesten, insbesondere keramischen, Material besteht. Eine solche Elektrodenabdeckung kann hinsichtlich des Materials, und der Funktion analog zu einer erfindungsgemäßen Elektrodenhalterung wie bereits beschrieben ausgeführt sein. Insbesondere hat eine Elektrodenabdeckung die Form einer Abdeckkappe, die auf ein freies Elektrodenende insbesondere aufgesteckt wird, um dieses zu überdecken. Vorzugsweise ist eine Elektrodenabdeckung zylindrisch mit einer auf das Stirnende der Elektrode angepassten Innenausnehmung, insbesondere topfartig, ausgeführt. Eine Elektrodenabdeckung hat den Vorteil, dass die Erosion der Elektrode in einem freien Ende verhindert oder zumindest abgemindert werden kann.Alternatively, an electrode holder may be provided for receiving an electrode, in particular a first electrode, but also only at one of the two front ends, wherein the other front end in particular forms a free end of the electrode. Such a free end of an electrode can be provided with an electrode cover, wherein the electrode cover substantially consists of a dielectric, impact-resistant, in particular ceramic, material. Such an electrode cover can be embodied as already described with regard to the material and the function analogously to an electrode holder according to the invention. In particular, an electrode cover has the form of a cap, which is in particular attached to a free end of the electrode, in order to cover it. Preferably, an electrode cover is cylindrical with an adapted to the front end of the electrode inner recess, in particular pot-like executed. An electrode cover has the advantage that the erosion of the electrode in a free end can be prevented or at least mitigated.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die erste Elektrode als Kohlenstoffelektrode, insbesondere Kohlenstoff-Stabelektrode, ausgeführt. In an advantageous development of the invention, the first electrode is designed as a carbon electrode, in particular a carbon rod electrode.
Vorzugsweise weist eine Kohlenstoffelektrode eine Kontaktierungsausnehmung, vorzugsweise in Form eines Sacklochs, auf, in die eine elektrische Anschlussleitung einführbar ist. Eine Anschlussleitung kann sich z.B. einige Zentimeter in eine erste Elektrode hinein erstrecken und insbesondere innerhalb der Kontaktierungsausnehmung mit leitfähigem Klebstoff mit der Elektrode verklebt sein. Dadurch wir eine zuverlässige elektrische Kontaktierung gewährleistet. Kohlenstoffelektroden haben den Vorteil, dass sie vergleichsweise günstig und elektrochemisch beständig sind. Die erste Elektrode kann beschichtet sein, beispielsweise mit einem Edelmetall, wie Platin, oder Titan.Preferably, a carbon electrode has a Kontaktierungsausnehmung, preferably in the form of a blind hole, into which an electrical connection cable is inserted. A connection line can be e.g. extend a few centimeters into a first electrode and in particular be glued within the Kontaktierungsausnehmung with conductive adhesive to the electrode. This ensures a reliable electrical contact. Carbon electrodes have the advantage that they are relatively cheap and electrochemically resistant. The first electrode may be coated, for example with a noble metal, such as platinum, or titanium.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Elektrodenhalterung eine dem Stirnende einer Elektrode entsprechend geformte, insbesondere topfzylindrische, Halteausnehmung auf, in die das Stirnende der Elektrode einfügbar, insbesondere einpassbar, ist. Vorzugsweise ist eine Spielpassung vorgesehen. Insbesondere wird das Stirnende der Elektrode in eine passend ausgebildete Halteausnehmung eingesteckt. Vorzugsweise ist ein Halteabschnitt der Elektrodenhalterung hülsenförmig oder kappenförmig ausgebildet. Das Stirnende einer Elektrode ist vorzugsweise kreiszylindrisch ausgebildet, wobei die Halteausnehmung als ein korrespondierendes Gegenstück, insbesondere mit einem passenden Innenzylinder ausgeführt ist. Andere Formen des Stirnendes bzw. der Halteausnehmung, beispielsweise ein Vierkant, ein Stern, ein Schlitz oder ein anderes Profil sind denkbar, beispielsweise um eine Verdrehung der Elektrode in der Halteausnehmung formschlüssig zu verhindern. Insbesondere weist die Elektrodenhalterung einen Halteabschnitt, der die Halteausnehmung ausbildet, und einen Verbindungsabschnitt zur Verbindung mit dem Gehäuse auf. Der Querschnitt der Elektrodenhalterung ist in Längsrichtung nicht notwendigerweise konstant. Insbesondere ist der Querschnitt in einem Halteabschnitt verschieden vom Querschnitt des Verbindungsabschnitts. Beispielsweise ist der Verbindungsabschnitt sich verjüngend oder zurückspringend ausgebildet. Insbesondere überdeckt sich eine Innenumfangsfläche der Halteausnehmung mit einer Außenumfangsfläche des Stirnendes der Elektrode in einem Überdeckungsbereich. Vorzugsweise ist das Stirnende derart in die Halteausnehmung eingefügt oder eingepresst, dass kein Heizmedium zwischen Elektrode und die Halteausnehmung eindringen kann. Die Tiefe der Halteausnehmung kann größer sein als die Länge des abgedeckten Abschnitts der Elektrode, der in die Halteausnehmung hineinragt. Vorzugsweise liegt die Elektrode mit ihrer Stirnseite aber bündig an einer Anschlagsfläche der Halteausnehmung an.In an advantageous development of the invention, the electrode holder has a front end of an electrode correspondingly shaped, in particular cup-cylindrical, holding recess into which the front end of the electrode can be inserted, in particular fitted, is. Preferably, a clearance fit is provided. In particular, the front end of the electrode is inserted into a suitably formed holding recess. Preferably, a holding portion of the electrode holder is sleeve-shaped or cap-shaped. The front end of an electrode is preferably formed circular-cylindrical, wherein the holding recess is designed as a corresponding counterpart, in particular with a matching inner cylinder. Other shapes of the front end or the retaining recess, for example a square, a star, a slot or another profile are conceivable, for example, to positively prevent rotation of the electrode in the retaining recess. In particular, the electrode holder has a holding portion which forms the holding recess, and a connecting portion for connection to the housing. The cross section of the electrode holder is not necessarily constant in the longitudinal direction. In particular, the cross section in a holding section is different from the cross section of the connecting section. For example, the connecting portion is tapered or springing back. In particular, an inner circumferential surface of the retaining recess overlaps with an outer peripheral surface of the front end of the electrode in a covering region. Preferably, the front end is inserted or pressed into the retaining recess such that no heating medium can penetrate between the electrode and the retaining recess. The depth of the retaining recess may be greater than the length of the covered portion of the electrode, which projects into the retaining recess. Preferably, the electrode lies with its end face but flush against a stop surface of the holding recess.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Elektrode in die Elektrodenhalterung eingeklebt, insbesondere mit dielektrischem, vorzugsweise keramischem, Klebstoff. Auf diese Weise wird einerseits eine feste Verbindung zwischen der Elektrode und der Elektrodenhalterung erreicht und andererseits ein Eindringen des Heizmediums in den Überdeckungsbereich verhindert. Durch einen dielektrischen Klebstoff wird das Stirnende der Elektrode elektrisch vom Heizmedium isoliert. Eine Klebstoffschicht kann dünn ausgebildet sein, nämlich vorzugsweise als Zwischenschicht einer Spielpassung zwischen der Elektrode und der Halteausnehmung der Elektrodenhalterung.In an advantageous embodiment of the invention, the electrode is glued into the electrode holder, in particular with a dielectric, preferably ceramic, adhesive. In this way, on the one hand a firm connection between the electrode and the electrode holder is achieved and on the other hand prevents penetration of the heating medium in the covering area. By a dielectric adhesive, the front end of the electrode is electrically isolated from the heating medium. An adhesive layer may be formed thin, namely preferably as an intermediate layer of a clearance fit between the electrode and the holding recess of the electrode holder.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Elektrodenhalterung einen Durchgangskanal zur Durchführung einer Anschlussleitung auf. Der Durchgangskanal verläuft vorzugsweise mittig, insbesondere entlang der Längsachse der Elektrodenhalterung. Insbesondere bildet der Durchgangskanal einen Durchgang zwischen der Halteausnehmung der Elektrodenhalterung und einer Durchgangsöffnung des Gehäuses für eine elektrische Anschlussleitung. Vorzugsweise mündet der Durchgangskanal in eine Anschlagsfläche der Halteausnehmung. Die Elektrode kann an der Stirnseite innerhalb der Halteausnehmung von einer Anschlussleitung elektrisch kontaktiert sein, entweder lösbar, z.B. durch einen Press- oder Klemmkontakt, oder fest verbunden, insbesondere stoffschlüssig, z.B. durch einen Lötpunkt. Auch durch einen elektrisch leitfähigen Klebstoff kann eine geeignete elektrische Kontaktierung der Anschlussleitung gewährleistet sein. Vorzugsweise ist die Elektrode aber innerhalb einer Kontaktierungsausnehmung mit der Anschlussleitung elektrisch leitend verbunden, insbesondere verklebt. Aufgrund des abgeschwächten elektrischen Feldes und der reduzierten Temperaturen, die durch eine erfindungsgemäße Elektrodenhalterung im Bereich des Stirnendes der Elektrode erreicht werden, hält eine Klebverbindung den dort herrschenden Bedingungen dauerhaft stand.In an advantageous development of the invention, the electrode holder has a passage for carrying out a connecting line. The passageway preferably extends centrally, in particular along the longitudinal axis of the electrode holder. In particular, the through-channel forms a passage between the holding recess of the electrode holder and a through-opening of the housing for an electrical connection line. Preferably, the through-channel opens into a stop surface of the holding recess. The electrode may be electrically contacted on the front side within the holding recess by a connecting lead, either detachably, e.g. by a press or clamping contact, or firmly connected, in particular cohesively, e.g. through a soldering point. By means of an electrically conductive adhesive, a suitable electrical contacting of the connecting line can be ensured. Preferably, however, the electrode is electrically conductively connected, in particular adhesively bonded, to the connection line within a contacting recess. Due to the weakened electric field and the reduced temperatures which are achieved by an electrode holder according to the invention in the region of the front end of the electrode, an adhesive bond permanently withstands the conditions prevailing there.
Bei einer Ausführungsform mit einer Elektrodenhalterung an beiden Stirnenden einer Elektrode ist ein Durchgangskanal vorzugsweise nur in einer der Elektrodenhalterungen vorgesehen. Ein z.B. aus fertigungstechnischen Gründen in einer Elektrodenhalterung vorgesehener Durchgangskanal kann durch einen Kanalverschluss, z.B. einen Stopfen aus einem geeigneten Material, verschlossen sein. Alternativ kann eine Elektrodenhalterung auch einteilig mit einer zum Gehäuse hin geschlossenen Halteausnehmung, d.h. insbesondere ohne einen Durchgangskanal für eine Anschlussleitung, gefertigt sein.In an embodiment with an electrode holder on both front ends of an electrode, a through-channel is preferably provided only in one of the electrode holders. An e.g. for technical reasons, provided in an electrode holder through-channel can by a channel closure, e.g. a plug of a suitable material, be closed. Alternatively, an electrode holder may also be integrally formed with a retaining recess closed to the housing, i. in particular without a through-passage for a connecting cable to be made.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Elektrodenhalterung in einer entsprechend geformten Ausnehmung des Gehäuses gelagert, insbesondere in diese eingepasst. Eine solche Ausnehmung des Gehäuses kann z.B. gegossen oder gebohrt sein. Die Elektrodenhalterung kann in die Ausnehmung beispielsweise eingeschraubt, eingepresst oder eingeklebt sein. Vorzugsweise ist die Elektrodenhalterung auf der Seite zur Durchgangsöffnung hin in das Gehäuse eingeklebt. Eine solche Klebstoffschicht kann abdichtend wirken. Alternativ oder zusätzlich kann in der Ausnehmung zwischen der Elektrodenhalterung und dem Gehäuse eine Dichtung, insbesondere ein Dichtring, z.B. aus Gummi, angeordnet sein, beispielsweise in eine Nut in der Umfangsfläche der Elektrodenhalterung oder in eine Nut im Gehäuse eingelegt. Zusätzlich kann eine Dichtung zwischen einer Außenseite der Elektrodenhalterung und einer Innenseite der Ausnehmung angeordnet sein. Eine solche Dichtung kann durch einen ausgehärteten Klebstoff und/oder durch mindestens eine zusätzliche Lage eines Dichtmaterials gebildet sein.In an advantageous development of the invention, the electrode holder is in a correspondingly shaped recess of the housing stored, in particular fitted in this. Such a recess of the housing may for example be cast or drilled. The electrode holder can be screwed into the recess, for example, pressed or glued. Preferably, the electrode holder is glued on the side of the through hole in the housing. Such an adhesive layer may have a sealing effect. Alternatively or additionally, in the recess between the electrode holder and the housing, a seal, in particular a sealing ring, for example made of rubber, be arranged, for example, inserted into a groove in the peripheral surface of the electrode holder or in a groove in the housing. In addition, a seal may be arranged between an outer side of the electrode holder and an inner side of the recess. Such a seal may be formed by a cured adhesive and / or by at least one additional layer of a sealing material.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Durchgangsöffnung in der der Elektrodenhalterung entsprechend geformten Ausnehmung des Gehäuses ausgebildet. Auf diese Weise kann eine elektrische Anschlussleitung von außerhalb in die Ausnehmung des Gehäuses und weiter durch den Durchgangskanal in der Elektrodenhalterung bis in die Halteausnehmung eingeführt werden. Insbesondere verlaufen die Durchgangsöffnung im Gehäuse und der Durchgangskanal in der Elektrodenhalterung im befestigten Zustand der Elektrodenhalterung koaxial zueinander. Eine elektrische Kontaktierung der Anschlussleitung mit der Elektrode im Inneren der Elektrodenhalterung auf diese Weise einfach und zuverlässig ausführbar, insbesondere räumlich getrennt von einem Fluidkontakt zwischen der Elektrodenoberfläche und dem Heizmedium. Das Gehäuse kann beispielsweise außen an der Durchgangsöffnung gegen den Austritt des Heizmediums abgedichtet sein.In an advantageous development of the invention, the passage opening in the electrode holder correspondingly shaped recess of the housing is formed. In this way, an electrical connection line can be inserted from outside into the recess of the housing and further through the passageway in the electrode holder into the holding recess. In particular, the passage opening in the housing and the passageway in the electrode holder in the attached state of the electrode holder are coaxial with each other. An electrical contacting of the connecting line with the electrode in the interior of the electrode holder in this way easily and reliably executable, in particular spatially separated from fluid contact between the electrode surface and the heating medium. For example, the housing may be sealed against the outlet of the heating medium on the outside of the passage opening.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besteht die Elektrodenhalterung aus einer technischen Keramik, beispielsweise aufweisend Aluminiumoxid, Speckstein, Magnesiumsilikat, Magnesium-Aluminium-Silikat, Glas und/oder ein Porzellan. Technische Keramiken sind insbesondere hitzebeständig, aber auch elektrochemisch ausreichend beständig, um auch bei hohen Heizleistungen der Heizvorrichtung eine dauerhaft zuverlässige Halterung und insbesondere einen zuverlässigen Schutz des aufgenommenen Stirnendes der Elektrode zu gewährleisten.In an advantageous development of the invention, the electrode holder consists of a technical ceramic, for example having alumina, soapstone, magnesium silicate, magnesium-aluminum silicate, glass and / or porcelain. Technical ceramics are in particular heat-resistant, but also sufficiently resistant to electrochemical effects, in order to ensure a permanently reliable mounting and, in particular, reliable protection of the recorded front end of the electrode even at high heating powers of the heating device.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Gehäuse einen Kunststoff oder ein Kunstharz, vorzugsweise Polyamid oder ein Epoxidharz, weiter vorzugsweise einen glasfaserverstärkten Kunststoff, besonders bevorzugt PA 6.6 mit einem Glasfaseranteil von beispielsweise 20% bis 50%, auf. Insbesondere ist das Gehäuse daraus hergestellt, vorzugsweise gegossen. Dielektrische Kunststoffe oder Kunstharze gewährleisten eine elektrische Isolierung der Außenseite des Gehäuses insbesondere gegen das Potential der zweiten Elektrode. Glasfaserverstärkte Kunststoffe sind mit ausreichender Durchschlagsfestigkeit verfügbar, z.B. unter der Bezeichnung PA 6.6 GF 35 mit einem Glasfaseranteil von 35% mit einer Durchschlagsfestigkeit von ungefähr 28 kV/mm, um bei Ausführung des Gehäuses mit einer entsprechenden Wandstärke, z.B. zwischen 3 mm und 15 mm, vorzugsweise zwischen 5 mm und 12 mm, weiter vorzugsweise von ungefähr 8 mm, die gewünschte Sicherheit zu erreichen. Durch einen geeigneten Kunststoff oder ein Kunstharz, optional mit einer beschichteten oder versiegelten Oberfläche, kann insbesondere die Aufnahme von Feuchtigkeit in das Gehäuse verhindert oder reduziert werden. Auf diese Weise kann die Durchschlagssicherheit weiter erhöht werden. Außerdem ist ein solcher glasfaserverstärkter Kunststoff ausreichend temperaturbeständig, formbeständig, sowie chemisch beständig, insbesondere im basischen Milieu.In an advantageous embodiment of the invention, the housing comprises a plastic or a synthetic resin, preferably polyamide or an epoxy resin, more preferably a glass fiber reinforced plastic, more preferably PA 6.6 with a glass fiber content of, for example, 20% to 50%. In particular, the housing is made therefrom, preferably cast. Dielectric plastics or synthetic resins ensure electrical insulation of the outside of the housing, in particular against the potential of the second electrode. Glass fiber reinforced plastics are available with sufficient dielectric strength, e.g. under the designation PA 6.6 GF 35 with a glass fiber content of 35% with a dielectric strength of approximately 28 kV / mm, in order, when the housing is designed with a corresponding wall thickness, e.g. between 3 mm and 15 mm, preferably between 5 mm and 12 mm, more preferably approximately 8 mm, to achieve the desired safety. By a suitable plastic or a synthetic resin, optionally with a coated or sealed surface, in particular the absorption of moisture into the housing can be prevented or reduced. In this way, the breakdown safety can be further increased. In addition, such a glass fiber reinforced plastic is sufficiently temperature resistant, dimensionally stable, and chemically resistant, especially in basic environment.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Gehäuse mehrteilig, insbesondere zweiteilig, aufgebaut, wobei die Gehäuseteile über einen Flansch miteinander verbindbar sind. Insbesondere besteht das Gehäuse aus einem ersten und einem zweiten Gehäuseteil, die jeweils einen Flansch ausbilden, wobei die Flanschverbindung vorzugsweise mittig entlang der Längsachse des Gehäuses angeordnet ist. Insbesondere sind über die Umfangsrichtung des Flansches verteilt Durchgangslöcher für Schraubverbindungen vorgesehen. Ein zweiteiliges Gehäuse ist einfach herstellbar, insbesondere gießbar. Insbesondere können das erste Gehäuseteil und das zweite Gehäuseteil gleich sein und vorzugsweise mit derselben Gussform hergestellt sein, z.B. durch ein Spritzgussverfahren. Zwischen den Flanschflächen kann mindestens eine umlaufende Dichtung, insbesondere ein flacher Dichtungsring, z.B. aus Gummi, vorzugsweise in eine Vertiefung in den Flanschflächen, eingelegt sein.In an advantageous development of the invention, the housing is constructed in several parts, in particular in two parts, wherein the housing parts can be connected to one another via a flange. In particular, the housing consists of a first and a second housing part, which each form a flange, wherein the flange connection is preferably arranged centrally along the longitudinal axis of the housing. In particular, through holes distributed over the circumferential direction of the flange are provided for screw connections. A two-part housing is easy to manufacture, especially castable. In particular, the first housing part and the second housing part may be the same and preferably made with the same mold, e.g. by an injection molding process. Between the flange surfaces, at least one circumferential seal, in particular a flat sealing ring, e.g. made of rubber, preferably in a recess in the flange surfaces, be inserted.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Anschlussleitung für die zweite Elektrode in einer radial verlaufenden Nut einer Flanschfläche angeordnet. In einer oder beiden aneinanderstoßenden Flanschflächen kann eine Vertiefung zur Innenseite des Gehäuses hin ausgebildet sein, in die insbesondere eine ringförmige Anschlussleitung zur Kontaktierung der zweiten Elektrode einlegbar ist, vorzugsweise zwischen zwei umlaufenden Dichtungen. Eine Anschlussleitung kann mit der zweiten Elektrode, vorzugsweise punktweise, verlötet, insbesondere hartgelötet sein. Eine solche Anschlussleitung kann beispielsweise über eine radial verlaufende Nut aus dem Gehäuse herausgeführt werden, z.B. über eine Kontaktierung mittels eines Kabelschuhs für ein Anschlusskabel.In an advantageous development of the invention, the connection line for the second electrode is arranged in a radially extending groove of a flange surface. In one or both abutting flange surfaces, a depression can be formed towards the inside of the housing, into which, in particular, an annular connecting line for contacting the second electrode can be inserted, preferably between two circumferential seals. A connecting line can be soldered to the second electrode, preferably pointwise, in particular brazed. Such a connecting line can be led out of the housing, for example via a radially extending groove, for example via a Contacting by means of a cable lug for a connection cable.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind an einer Stirnseite des Gehäuses ein Zuströmkanal bzw. ein Abströmkanal derart ausgebildet, insbesondere in einem Gehäuseboden bzw. einem Gehäusedeckel, vorzugsweise jeweils tangential zur Umfangsrichtung des Gehäuses einmündend bzw. ableitend, dass sich in dem Gehäuse eine wendelförmige Strömung eines Heizmediums um die Längsachse ausbildet. Insbesondere sind die Zuströmöffnung und die Abströmöffnung jeweils in Anschlussstutzen des Gehäuses ausgebildet, die vorzugsweise parallel zueinander ausgerichtet sind. Die Zuströmöffnung ist vorzugsweise unterhalb des Gehäusebodens und die Abströmöffnung oberhalb des Gehäusedeckels ausgebildet, wobei die Strömungsrichtung auch umgekehrt sein kann. Insbesondere nimmt der Querschnitt des Zuströmkanals in Umfangsrichtung des Gehäuses entlang der Strömungsrichtung von der Zuströmöffnung weg kontinuierlich ab, während der Querschnitt des Abströmkanals in Umfangsrichtung des Gehäuses entlang der Strömungsrichtung zu der Abströmöffnung hin kontinuierlich zunimmt. Auf diese Weise stellt sich eine möglichst laminare Strömung des Heizmediums in dem Gehäuse ein, insbesondere mit einer Geschwindigkeitskomponente in Umfangsrichtung und in Längsrichtung des Gehäuses. Insbesondere wird eine sanfte Einleitung bzw. Ableitung des Heizmediums in bzw. aus dem Gehäuse weitestgehend ohne Verwirbelungen gewährleistet. Dadurch wird eine räumlich und zeitlich eine möglichst gleichmäßige Erwärmung des Heizmediums in dem Gehäuse erreicht.In an advantageous development of the invention, an inflow channel or an outflow channel are formed on one end side of the housing, in particular in a housing bottom or a housing cover, preferably each tangential to the circumferential direction of the housing opening or discharging, that in the housing a helical flow a heating medium forms around the longitudinal axis. In particular, the inflow opening and the outflow opening are each formed in connecting pieces of the housing, which are preferably aligned parallel to one another. The inflow opening is preferably formed below the housing bottom and the outflow opening above the housing cover, wherein the flow direction may also be reversed. In particular, the cross section of the inflow channel in the circumferential direction of the housing continuously decreases along the flow direction away from the inflow opening, while the cross section of the outflow channel continuously increases in the circumferential direction of the housing along the flow direction to the outflow opening. In this way, a possible laminar flow of the heating medium in the housing, in particular with a speed component in the circumferential direction and in the longitudinal direction of the housing. In particular, a gentle introduction or discharge of the heating medium in or out of the housing is largely ensured without turbulence. Characterized a spatially and temporally as uniform as possible heating of the heating medium is achieved in the housing.
Die genannte Aufgabe wird außerdem durch einen Heizkreislauf gemäß Anspruch 16 gelöst.The above object is also achieved by a heating circuit according to claim 16.
Insbesondere wird die Aufgabe gelöst durch einen Heizkreislauf für ein elektrisch leitfähiges flüssiges Heizmedium, insbesondere als Primärkreislauf einer Heizungsanlage für Wohn- und/oder Gewerberäume oder zur Warmwasseraufbereitung, umfassend:
- - eine Heizvorrichtung,
- - einen Wärmetauscher,
- - eine Umwälzpumpe und
- - Leitungen für das Heizmedium, die mit einer Zuströmöffnung und einer Abströmöffnung der Heizvorrichtung verbunden sind,
- a heating device,
- a heat exchanger,
- - a circulation pump and
- Pipes for the heating medium, which are connected to an inflow opening and an outflow opening of the heating device,
Ein Heizkreislauf mit einer Heizvorrichtung, einem Wärmetauscher, einer Umwälzpumpe und Leitungen für das Heizmedium ist aus dem Stand der Technik bekannt. Durch eine Kombination mit einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung ergeben sich für einen erfindungsgemäßen Heizkreislauf jedoch dieselben Vorteile, wie sie bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung beschrieben wurden. Insbesondere kann ein Heizkreislauf möglichst wartungsfrei betrieben werden, da die Heizvorrichtung zuverlässig und dauerhaft dicht ist.A heating circuit with a heating device, a heat exchanger, a circulation pump and lines for the heating medium is known from the prior art. By a combination with a heating device according to the invention, however, the same advantages arise for a heating circuit according to the invention as have already been described in connection with the heating device according to the invention. In particular, a heating circuit can be operated as maintenance-free as possible, since the heater is reliable and permanently tight.
Insbesondere ist der erfindungsgemäße Heizkreislauf über einen Wärmetauscher thermisch an einen Sekundärkreislauf gekoppelt. Über den Wärmetauscher wird die im Primärkreislauf von der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung erzeugte Wärme an den Sekundärkreislauf übertragen. In dem Sekundärkreislauf wird insbesondere ein anderes, vorzugsweise elektrisch nicht leitendes, Heizmedium selbst zum Verbrauch erwärmt, beispielsweise Wasser als Warmwasser, oder zur Beheizung von Wohn- und/oder Gewerberäumen, insbesondere über Radiatoren, genutzt. Insbesondere kann der erfindungsgemäße Heizkreislauf als Primärkreislauf bei einer Heizungsanlage mit einem bestehenden Sekundärkreislauf einfach nachgerüstet werden.In particular, the heating circuit according to the invention is thermally coupled via a heat exchanger to a secondary circuit. The heat generated in the primary circuit by the heater according to the invention is transferred to the secondary circuit via the heat exchanger. In the secondary circuit, in particular another, preferably electrically non-conductive, heating medium itself is heated for consumption, for example, water used as hot water, or for heating residential and / or commercial premises, in particular via radiators. In particular, the heating circuit according to the invention can be easily retrofitted as a primary circuit in a heating system with an existing secondary circuit.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung hat das Heizmedium eine elektrische Leitfähigkeit zwischen
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung in einer Seitenansicht; -
2 eine schematische Darstellung der Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung nach1 in einer Schnittansicht entlang der Linie C-C; -
3 eine schematische Darstellung der Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung nach1 in einer Schnittansicht entlang der Linie B-B; -
4 eine schematische Darstellung der Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung nach1 in einer Draufsicht; -
5 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Heizkreises mit einer an eine Dreiphasenwechselspannungsquelle angeschlossenen Heizvorrichtung.
-
1 a schematic representation of an embodiment of a heating device according to the invention in a side view; -
2 a schematic representation of the embodiment of a heating device according to theinvention 1 in a sectional view taken along the line CC; -
3 a schematic representation of the embodiment of a heating device according to theinvention 1 in a sectional view taken along the line BB; -
4 a schematic representation of the embodiment of a heating device according to theinvention 1 in a plan view; -
5 a schematic representation of an embodiment of a heating circuit according to the invention with a heater connected to a three-phase AC voltage source.
In der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung werden für gleiche und gleich wirkende Elemente dieselben Bezugszeichen verwendet. In den
Die
Die ersten Elektroden
Die Elektrodenhalterungen
Die Elektrodenhalterungen
An den Stirnseiten des Gehäuses
In
An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass alle oben beschriebenen Aspekte der Erfindung für sich alleine gesehen und in jeder Kombination, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellten Details, als wesentlich für die Erfindung beansprucht werden. Entsprechendes gilt für die erläuterten Verfahrensschritte. Abänderungen hiervon sind dem Fachmann geläufig.It should be noted at this point that all aspects of the invention described above taken alone and in any combination, in particular the details shown in the drawings, as essential for the invention claimed. The same applies to the described method steps. Variations thereof are familiar to the person skilled in the art.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Heizvorrichtungheater
- 22
- DreiphasenwechselstromquelleThree-phase AC power source
- 1010
- Gehäusecasing
- 1212
- Gehäusebodencaseback
- 13 13
- Gehäusedeckelhousing cover
- 1414
- Zuströmöffnunginflow
- 1515
- Abströmöffnungoutflow
- 16a, 16b, 16c16a, 16b, 16c
- Ausnehmungrecess
- 17a, 17b, 17c17a, 17b, 17c
- DurchgangsöffnungThrough opening
- 1818
- DurchgangsöffnungThrough opening
- 1919
- Flanschflange
- 2020
- Flanschflächeflange
- 2121
- Nutgroove
- 2222
- Innenseiteinside
- 2323
- erstes Gehäuseteilfirst housing part
- 2424
- zweites Gehäuseteilsecond housing part
- 2525
- Zuströmkanalinflow
- 2626
- Abströmkanaloutflow channel
- 2727
- Anschlussstutzenspigot
- 2828
- Auflageflächebearing surface
- 2929
- Dichtungpoetry
- 30a, 30b, 30c30a, 30b, 30c
- erste Elektrodefirst electrode
- 3131
- erstes Stirnendefirst front end
- 3232
- zweites Stirnendesecond front end
- 3333
- KontaktierungsausnehmungKontaktierungsausnehmung
- 4040
- zweite Elektrodesecond electrode
- 50a, 50b, 50c50a, 50b, 50c
- Anschlussleitungconnecting cable
- 5151
- Anschlussleitungconnecting cable
- 6161
- Elektrodenhalterungelectrode holder
- 6262
- Elektrodenhalterungelectrode holder
- 6363
- DurchgangskanalThrough channel
- 6464
- Halteausnehmungholding recess
- 6565
- Dichtungsringsealing ring
- 6666
- Kanalverschlusschannel closure
- 100100
- Heizkreislaufheating circuit
- 101101
- Wärmetauscherheat exchangers
- 102102
- Umwälzpumpecirculating pump
- 103103
- Leitungencables
- 200200
- SekundärkreislaufSecondary circuit
- AA
- Längsachselongitudinal axis
- L1, L2, L2L1, L2, L2
- Außenleiterouter conductor
- NN
- Neutralleiterneutral
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- US 2605381 A [0004]US 2605381 A [0004]
- DE 2426196 A1 [0005]DE 2426196 A1 [0005]
- WO 2009/013279 A2 [0006]WO 2009/013279 A2 [0006]
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102019112229A1 (en) * | 2019-05-10 | 2020-11-12 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Flow heater, device with flow heater and system with device |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CH92351A (en) * | 1921-05-07 | 1922-01-02 | Frei Karl | Electric hot water machine. |
US2451296A (en) * | 1947-01-03 | 1948-10-12 | Comb Eng Co Inc | Electric hot-water heater |
US2605381A (en) | 1949-02-19 | 1952-07-29 | G W B Electric Furnaces Ltd | Electrode boiler |
US3885125A (en) * | 1970-10-05 | 1975-05-20 | Fulton Boiler Works | Method for electrically heating a heat transfer fluid |
DE2426196A1 (en) | 1974-05-29 | 1975-12-11 | Stiebel Eltron Gmbh & Co Kg | Electric flow heater with adjustable power - has several heating electrodes independently switched in accordance with water conductivity |
DE2443397A1 (en) * | 1974-09-11 | 1976-04-01 | Gnp Ges Fuer Neue Industriepro | Electric water heating unit for coffee machines - consists of electrodes arranged in chamber through which water flows |
DE2604649A1 (en) * | 1975-02-05 | 1976-08-19 | Eaton Williams Raymond H | ELECTRODE BOILER |
US5526461A (en) * | 1993-03-23 | 1996-06-11 | Condair Ag | Evaporation vessel and electrode arrangement for an electrode evaporator having a dummy electrode |
WO2009013279A2 (en) | 2007-07-24 | 2009-01-29 | Andrejs Milnikovs | Flow type electrical heater |
-
2017
- 2017-06-28 DE DE102017114404.8A patent/DE102017114404A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CH92351A (en) * | 1921-05-07 | 1922-01-02 | Frei Karl | Electric hot water machine. |
US2451296A (en) * | 1947-01-03 | 1948-10-12 | Comb Eng Co Inc | Electric hot-water heater |
US2605381A (en) | 1949-02-19 | 1952-07-29 | G W B Electric Furnaces Ltd | Electrode boiler |
US3885125A (en) * | 1970-10-05 | 1975-05-20 | Fulton Boiler Works | Method for electrically heating a heat transfer fluid |
DE2426196A1 (en) | 1974-05-29 | 1975-12-11 | Stiebel Eltron Gmbh & Co Kg | Electric flow heater with adjustable power - has several heating electrodes independently switched in accordance with water conductivity |
DE2443397A1 (en) * | 1974-09-11 | 1976-04-01 | Gnp Ges Fuer Neue Industriepro | Electric water heating unit for coffee machines - consists of electrodes arranged in chamber through which water flows |
DE2604649A1 (en) * | 1975-02-05 | 1976-08-19 | Eaton Williams Raymond H | ELECTRODE BOILER |
US5526461A (en) * | 1993-03-23 | 1996-06-11 | Condair Ag | Evaporation vessel and electrode arrangement for an electrode evaporator having a dummy electrode |
WO2009013279A2 (en) | 2007-07-24 | 2009-01-29 | Andrejs Milnikovs | Flow type electrical heater |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102019112229A1 (en) * | 2019-05-10 | 2020-11-12 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Flow heater, device with flow heater and system with device |
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