DE1257306B - Elektroden-Durchflusserhitzer - Google Patents

Elektroden-Durchflusserhitzer

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DE1257306B
DE1257306B DE1961T0020310 DET0020310A DE1257306B DE 1257306 B DE1257306 B DE 1257306B DE 1961T0020310 DE1961T0020310 DE 1961T0020310 DE T0020310 A DET0020310 A DE T0020310A DE 1257306 B DE1257306 B DE 1257306B
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DE
Germany
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medium
electrode
flow heater
processing chamber
chamber
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Application number
DE1961T0020310
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English (en)
Inventor
Horst Trappmann
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Stiebel Werke & Co Dr GmbH
Original Assignee
Stiebel Werke & Co Dr GmbH
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/10Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium
    • F24H1/101Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium using electric energy supply
    • F24H1/106Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium using electric energy supply with electrodes

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)

Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (5)

  1. Patentansprüche: 1. Elektroden-Durchflußerhitzer, bei dem die Leitfähigkeit des zu erwärmenden Mediums, das mit den Elektroden unmittelbar in Berührung kommt, durch während des Betriebes zugeführte chemische Beimengungen fortlaufend beeinflußbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Baukörpers des Durchflußerhitzers (1) außer der Elektrodenheizkammer (8) noch eine Aufbereitungskammer (6) für die Beimischungen angeordnet und über zwei Öffnungen (Kanal 5, Überlaufrohr 18) mit dem Zuflußkanal (4) des Mediums zur Elektrodenheizkammer (8) verbunden ist, und daß durch automatisch und stufenlos arbeitende Durchflußmengenregler (9, 10), 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 (6) zur Einstellung der gewünschten Leitfähigkeit des Mediums geführt werden.
  2. 2. Elektroden-Durchflußerhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine in sich räumlich abgeschlossene Elektrodenheizkammer (8) ganz oder teilweise in der Aufbereitungskammer (6) angeordnet ist.
  3. 3. Elektroden-Durchflußerhitzer nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Durchflußmengenregler ein im waagerechten Zuflußkanal (4) des Mediums verschiebbares, einen Eisenkern tragendes Steuerelement (9, 10) dient, und daß dieser Eisenkern (10) mediumdicht ummantelt ist.
  4. 4. Elektroden-Durchflußerhitzer nach den Ansprüchen 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß der über die Aufbereitungskammer (6) geführte Mengenanteil des zugeführten Mediums derart geregelt wird, daß der in einer oder mehreren Elektrodenheizkammern (8) fließende Strom oder die aufgenommene elektrische Leistung annähernd konstant bleibt.
  5. 5. Elektroden-Durchflußerhitzer nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufbereitungskammer (6) 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. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 738 107, 909 379, 915 009, 923 688, 923 617; deutsche Auslegeschrift Nr. 1029 958.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE738107C (de) * 1941-03-18 1943-08-03 Hermann Plauson Elektrolyt fuer unmittelbare elektrische Warmwasser-Radiatorenheizung mit Elektroden
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