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Elektroden-Durchflußerhitzer Die Erfindung bezieht sich auf Elektroden-Durchflußerhitzer,
bei denen die Leitfähigkeit des zu erwärmenden Mediums, das mit den Elektroden unmittelbar
in Berührung kommt, durch während des Betriebes zugeführte chemische Beimengungen
fortlaufend beeinflußbar ist.
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Die bekannten Elektroden-Durchflußerhitzer, deren zu erhitzendes Medium
von Arbeits- oder vagabundierenden Strömen durchflossen wird, haben den Nachteil
der Abhängigkeit vom spezifischen elektrischen Widerstand des Mediums, und zwar
sowohl bezüglich der Leistungsaufnahme, wie auch bezüglich der eventuell verschleppten
gefährlichen Berührungsspannung. Deswegen hat man bereits dem zu erhitzenden Medium
chemische Beimischungen zugesetzt, z. B. Kochsalz, um so die elektrische Leitfähigkeit
(beispielsweise von Leitungswasser) zu erhöhen. Eine Beeinflussung der Leistung
von Elektroden-Durchflußerhitzern kann dabei auch während des Betriebes erfolgen,
etwa indem mehr oder weniger Zusätze aus einem gesonderten Behälter, z. B. über
ein Ventil, der Elektrodenheizkammer des Gerätes zugeführt werden.
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Die Mengenregulierung der zugeführten Beimischungen durch ein Ventil
während des Betriebes oder zu einem anderen Zeitpunkt ist jedoch umständlich und
erfordert auch von der Bedienungsperson ein Gefühl für den Grad der gegebenenfalls
vorzunehmenden Ventilverstellung.
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Es sind auch Elektroden-Durchflußerhitzer bekannt, bei denen in Abhängigkeit
von der durchfließenden Mediummenge eine abgezweigte Teilmenge oder eine durch die
Luftverdrängung dieser Teilmenge beeinflußte Elektrolytmenge innerhalb eines Elektrodenzylinders
aufsteigt und als Elektrolyt zwischen zwei oder mehreren Elektroden wirkt. Dieses
geschieht beispielsweise derart, daß bei Durchfluß des Mediums eine Teilmenge in
einen Steigzylinder übertritt und die hieraus verdrängte Luft eine Elektrolytflüssigkeit
aus einem Elektrolytzylinder in den Elektrodenzylinder drückt. Die durch die Berührung
des Elektrolyts mit den Elektroden in bekannter Weise entstehende Wärme wird nun
auf eine zwischen dem durchfließenden Medium und dem Elektrolyten befindliche Wand
und von dieser auf das durchfließende Medium übertragen.
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Nachteilig bei so aufgebauten Elektroden-Durchflußerhitzern ist es,
daß beim Zapfen zunächst eine größere Menge unerhitzten Mediums ablaufen muß, ehe
erhitztes Medium erhalten werden kann. Dieses ist dadurch bedingt, daß bei Beginn
des Zapfens eine Teilmenge des Mediums in den Steigzylinder eintreten, hieraus die
Luft verdrängen und über diese komprimierte Luft die Elektrolytflüssigkeit in den
Elektrodenzylinder drängen muß, um die Wärmeerzeugung überhaupt erst einzuleiten.
Hiernach aber muß die Elektrolytflüssigkeit erst erwärmt werden und die Wärme über
eine Wandung an das eigentlich zu erwärmende Medium abgeben, ehe der erwünschte
Nutzeffekt zustande kommt.
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Abgesehen hiervon sind derartig gestaltete Elektroden-Durchflußerhitzer
auch noch mit anderen Nachteilen behaftet: Die Elektrolytflüssigkeit wird bereits
nach einer kurzen Benutzungsdauer soweit verdampft sein, daß ein Auffüllen bis zu
einem bestimmten Flüssigkeitsspiegel erforderlich wird. Außerdem ist die Gestaltung
dieser Geräte durch Verwendung von Schwimmerventilen und den zugehörigen Führungen
und Dichtstellen sehr kostenaufwendig. Schließlich ist es bekannt, Elektroden-Durchflußerhitzer
mit mehreren, nebeneinander angeordneten. einander gegenübergestellten Elektroden
auszurüsten, wobei jeweils eine Elektrode mit der übernächsten zu einem Satz verbunden
ist und wobei diese Sätze sowohl parallel als auch in Serie schaltbar, als auch
durch gegenseitige elektrische Verbindung teilweise ausschaltbar sind, so daß durch
diese verschiedenen Schaltungen der Leistungsbereich des Durchtlußerhitzers den
verschiedenen vorkommenden elektrolytischen Leitfähigkeitsgraden des zu erhitzenden
Mediums angepaßt werden kann. Eine selbständige Anpassung der Anzahl der angeschlossenen
Elektroden an die jeweilige elektrolytische Leitfähigkeit des Mediums (z. B. des
Leitungswassers) ist hierbei jedoch nicht möglich. Außerdem ist die Verwendung mehrerer
Elektrodensätze kostspielig und bezüglich des Platzbedarfes sehr aufwendig: Durch
die Erfindung wird eine Einrichtung zur Regelung der Zufuhr von chemischen Beimengungen
ermöglicht, die zusätzliche Behälter und zahlreiche
andere Bauteile
einspart, somit konstruktiv raumsparend und billig ist und gleichzeitig eine unverzögerte,
besser kontrollierbare Dosierung erlaubt.
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Dies wird erfindungsgemäß erreicht, wenn innerhalb des Baukörpers
des Durchtlußerhitzers außer der Elektrodenheizkammer noch eine Aufbereitungskammer
für die Beimischungen angeordnet und über zwei Öffnungen mit dem Zuführungskanal
des Mediums zur Elektrodenkammer verbunden ist, und wenn durch automatisch und stufenlos
arbeitende Durchflußmengenregler, die von Änderungen des Stromes der elektrischen
Leistung oder der Temperatur des Mediums des Durchflußerhitzers gesteuert werden,
entsprechende Mengenanteile des zufließenden Mediums über die Aufbereitungskammer
zur Einstelluna der gewünschten Leitfähigkeit des Mediums Qeführt werden.
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Durch die Anordnung eines einen mediumdicht ummantelten Eisenkern
tragenden und durch einen Elektromagneten in der Lage beeinflußbaren Steuerelementes
im (waagerechten) Zuflußkanal des Mediums kann solch eine selbsttätige, kontinuierliche
Beeinflussung des Druchflußerhitzerbetriebes erfindungsgemäß erreicht, d. h. der
über die Aufbereitungskammer geführte Mengenanteil des zugeführten Mediums erfindungsgemäß
derart geregelt werden, daß der in einer oder mehreren Elektrodenheizräumen fließende
Strom bzw. die aufgenommene elektrische Leistung annähernd konstant bleibt.
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Es können - der Erfindung zufolge - der Aufbereitungskammer außer
Beimengungen zur Veränderung der elektrischen Leitfähigkeit des Mediums noch zusätzliche
Beimengungen zur Verbesserung des Geschmacks oder des Geruchs oder zu sonstiger
chemischer Beeinflussung des Mediums zugeführt werden, worin ein weiterer, interessanter
Vorteil gegenüber den bisher bekanntgewordenen Durchflußerhitzern zu sehen ist.
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Eine andere vorteilhafte Ausbildung des Erfindungsgedankens ist schließlich
in der Anordnung einer in sich räumlich abgeschlossenen Elektrodenkammer ganz oder
teilweise in der Aufbereitungskammer zu sehen. Hierdurch kann nämlich das in der
Aufbereitungskammer befindliche Medium vorgewärmt und somit eine bessere Lösungsbereitschaft
der in der Aufbereitungskammer befindlichen Chemischen Beimengungen erzielt werden.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an Hand einer
schematischen Zeichnung beschrieben: Die Figur zeigt einen Durchflußerhitzer, der
im wesentlichen aus einem Durchflußerhitzerkörper 1
und aus daran befindlichen
Leitungen, nämlich einer Zufuhrleitung 2 und einer Zapfleitung 3 besteht. In dem
Durehflußerhitzerkörper 1 befindet sich ein waagerechter Zuflußkanal 4, von dem
aus ein Kanal 5 zu einer Aufbereitungskammer 6 und ein weiterer Kanal 7 zu einer
Elektrodenheizkammer 8 führt. In dem waagerechten Zuflußkanal4 ist ein Steuerelement
9 mit einem daran befestigten Eisenkern 10
enthalten. Diese Steuereinrichtung
ist mit einem Ende einer Druckfeder 11 verbunden, deren anderes Ende mit einer durch
eine Kontermutter 12 zu sichernden Justierschraube 13 in Verbindung steht.
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Der Eisenkern 10 des Steuerelementes 9 ragt in den Spulenkörper 14
eines mittels einer Steuerspannungsquelle 15 erregbaren Elektromagneten 16 hinein.
In der Aufbereitungskammer 6 befinden sich chemische, im zu erhitzenden Medium lösliche
Stoffe, die in der Figur durch Partikelchen 17 angedeutet sind. Ein überlaufrohr
18 bestimmt den Flüssigkeitsspiegel in der Aufbereitungskammer 6. Die Elektrodenheizkammer
8 enthält außer zwei an eine Spannungsquelle 19 angelegten Elektroden
20 und 21
ebenfalls ein überlaufrohr 22, welches mit einer Ablaufbohrung
23 versehen ist. Dieses überlaufrohr 22
besteht aus isolierendem Material
und dient gleichzeitig als Widerstandskanal, d. h. es ragt in entsprechend bemessener
Länge in die Zapfleitung 3 hinein und gewährt so einen Schutz gegen gefährliche
Berührungsspannungen. Zum gleichen Zweck ist auch in der Zufuhrleitung 2 ein Isolierrohr
24 untergebracht.
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Die Wirkungsweise des Durchflußerhitzers ist folgende: Wird ein nicht
gezeichnetes Ventil in der Zufuhrleitung 2 geöffnet, so strömt das zu erhitzende
Medium durch diese Zufuhrleitung 2, der Pfeilrichtung folgend, in das Durchflußerhitzergehäuse
1 ein und
teiit sich in dem waagerechten Zuflußkanal 4 in zwei
Teilmengen auf, deren Ausmaße durch die Lage des Steuerelementes 9 bestimmt werden.
Die in der Figur links vom Steuerelement 9 vorbeiströmende Teilmenge des Mediums
dringt durch den Kanal s in die Aufbereitungskammer 6 ein, vermischt sich hier mit
Lösungskonzentrat und strömt über das überlaufrohr 18 zurück in den waagerechten
Zuflußkanal 4.
Hier mischt sich das Lösungskonzentrat mit der in der Figur
rechts vom Steuerelement 9 vorbeiströmenden Teilmenge des Mediums zu einem
Arbeitsmedium, strömt nun in den Kanal 7 und weiter in die Elektrodenheizkammer
B. Nur ein kleiner Teil des zuströmenden Arbeitsmediums wird beim Ansteigen des
Flüssigkeitsspiegels durch die Ablaufbohrung 23 in die Zapfleitung 3 ablaufen, da
der Querschnitt dieser Ablaufbohrung 23 im Verhältnis zum Querschnitt der Zufuhrleitung
2 gering gewählt ist. Vielmehr wird der größte Teil des Arbeitsmediums innerhalb
der Elektrodenheizkammer 8 ansteigen, die hierin angebrachten Elektroden
20 und 21 umspülen, hierdurch eine elektrischen Strom leitende Verbindung
zwischen den Elektroden 20 und 21 herstellen und so in bekannter Weise das
Arbeitsmedium erhitzen. Durch das nachströmende Arbeitsmedium wird das zuvor eingedrungene
und inzwischen erhitzte Arbeitsmedium soweit in der Elektrodenheizkammer 9 weitersteigen,
bis es sich in das innerhalb der Zapfleitung 3 angeordnete Überlaufrohr 22 ergießt
und schließlich durch die Zapfleitung 3 als erhitztes Nutzmedium zum Verbraucher
gelangt.
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Nach dem Schließen des bereits genannten (nicht dargestellten) Ventils
in der Zufuhrleitung 2 strömt von dem in der Elektrodenheizkammer 8 befindlichen
Medium noch soviel durch die Ablaufbohrung 23 in die Zapfleitung 3, bis der
Flüssigkeitsspiegel den gezeichneten Stand erreicht hat. Hierdurch wird der Stromfluß
in den Elektroden 20 und 21 automatisch unterbrochen, so daß auf eine
weitere Ein- bzw. Ausschaltvorrichtung verzichtet werden kann.
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Der durch die Elektroden 20 und 21 fließende Strom und damit die Wärmeabgabe
des Gerätes ist nun bekanntlich abhängig von der spezifischen Leitfähigkeit des
Mediums und diese hängt wiederum ab von der Leitfähigkeit des einfließenden Mediums
und dem Anteil des zugeführten, in der Aufbereitungskammer
6 mit
Lösungsbestandteilen angereicherten Lösungskonzentrats.
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Die der Aufbereitungskammer 6 zufließende Teilmenge des Mediums wird
aber - wie bereits erwähnt - von dem Steuerelement 9 bestimmt. Die Beeinflussung
dieses Steuerelementes 9, welches in dem in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel
mit dem (gegen Zersetzungseinflüsse durch das Medium geschützten) Eisenkern 10 verbunden
ist, geschieht durch den Elektromagneten 16, welcher mit der sich den gestellten
Anforderungen anpassenden Steuerspannung 15 gespeist wird. Diese Steuerspannung
15 ist abhängig entweder von dem durch die Elektroden 20 und 21 fließenden Strom
bzw. von der elektrischen Leistungsaufnahme des Durchflußerhitzers oder von der
Temperatur des Mediums oder gegebenenfalls auch von anderen Faktoren und erzeugt
in bekannter Weise ein magnetisches Feld, wodurch der Eisenkern 10, gegen
die Kraft der Feder 11, mehr oder weniger in den Spulenkörper 14 hereingezogen
wird und in gleichem Bewegungssinn das Steuerelement 9 und somit die in die Aufbereitungskammer
6 einströmende Teilmenge beeinflußt. Eine manuelle Einrichtung bzw. Einregulierung
der Lage des Steuerelementes 9 kann außerdem durch die Justierschraube 13 erfolgen.