DE1809178A1

DE1809178A1 - Heizvorrichtung fuer Fluessigkeiten

Info

Publication number: DE1809178A1
Application number: DE19681809178
Authority: DE
Inventors: Blain Roy W
Original assignee: Elevator Equipment Co
Current assignee: Elevator Equipment Co
Priority date: 1968-03-04
Filing date: 1968-11-15
Publication date: 1969-10-16
Also published as: FR1592441A; GB1208967A; US3497677A

Description

1809 ^

ELEVATOR EQUIPMENT CO., Los Angeles, Calif. / USA

Heizvorrichtung für Flüssigkeiten

Die Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung zur Temperaturregelung einer in einem Behälter befindliehen Flüssigkeit im allgemeinen und im besonderen eine in sich geschlossene Heizvorrichtung, die die Flüssigkeit auf einer Temperatur innerhalb eines vorgewählten Bereichs hält und sicherstellt, daß die Temperatur der Heizvorrichtung innerhalb zulässiger Betriebsgrenzen bleibt.

Bei den bisher üblichen Methoden zur Temperaturregelung einer in einem Behälter befindlichen Flüssigkeit waren das Heiz- und das Temperaturmeßelement stets räumlich voneinander getrennt. Nach den bisherigen Verfahren wird das Heizelement durch ein Meßgerät, wie z.B. ein Thermostat, geregelt, das nur auf die Temperatur der mit ihm in Kontakt befindliehen Flüs-

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sigkelt reagiert. Das Thermostat schaltet das Heizelement an und ab, wie es nötig ist«um die in Kontakt mit dem Thermostat befindliche Flüssigkeit auf dner vorgewählten Temperatur zu halten.Da de Thermostat bei diesen bisherigen Verfahren nur die Temperatur der angrenzenden Flüssigkeit mißt, ist es möglich, daß das Heizelement äußerst heißt wird und eine Verschlechterung bzw. Zersetzung der mit den Oberflächen des Heizelements in Kontakt befindlichen Flüssigkeit verursacht. Das geschilderte Problem ist insbesondere bei mit Hydrauliköl betriebenen Vorrichtungen aktuell, wo die Verschlechterung bzw. Zersetzung des Öls die Bildung von Kohlenstoffteilchen auf den Oberflächen des Heizelements verursacht, die wiederum die Heizwirkung der Oberflächen vermindern. Diese Abnahme der Wärmeleitfähigkeit der Oberflächen führt zu einer Temperatursteigerung derselben, wodurch wiederum noch mehr KohlenstoffiDlagerungen entstehen. Eine ständig zunehmende Verschlechterung bzw. Zersetzung, die zu einer Zerstörung des Heizelements führt, ist die Folge.

Ein weiteres Problem der bisherigen Regelsysteme mit getrennten Heiz- und Meßelementen besteht darin, daß cte Heizelement durch zu hohe Temperaturen zerstört werden kann, wenn die Flüssigkeit bei angeschalteter Temperaturregelungsanlage aus Versehen aus dem Behälter entleert wird. Deshalb besteht in der Praxis ein großes Bedürfnis nach einer Heizvorrichtung,durch die die Temperatur einer in einem Behälter befindlichen Flüssigkeit innerhalb eines gewählten Bereichs gehalten und zugleich dafür Sorge getragen wird, daß die Oberflächen des Elements zulässige Betriebstemperaturen nicht überschreiten.

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Es ist daher das Hauptziel der Erfindung, eine neue und verbesserte Heizvorrichtung für Plüssigkeitsbehälter zu schaffen, durch die eine Überhitzung und Beeinträchtigung der mit den Oberflächen der Heizung in Kontakt befindlichen Flüssigkeit verhindert wird.

Dies wird dadurch erreicht, daß der Heizkörper eine Kammer enthält, in welcher ein Heizelement an einer und ein Thermostat an einer anderen Stelle der Kammer sowie Vorrichtungen zum Stromanschluß für das Thermostat und das Heizelement in Reihenschaltung angeordnet sind.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sotten anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert und beschrieben werden, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen ist.

Fig. 1 ist eine Seitenansicht einer Heizvorrichtung in einem geschnitten dargestellten Plüssigkeitsbehälter.

Fig. 2 ist ein Teilschnitt durch Fig. 1 in größerem Maßstab.

Fig. 3 ist ein Teilschnitt nach Linie 3-3 in Fig. 2. Fig. 4 ist ein Teilschnitt nach Linie 4-4 in Fig. 5. Fig. 5 ist ein Querschnitt nach Linie 5-5 in Fig. 2.

Bei der dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist ein Behälter Io vorhanden, der mit einer Flüssigkeit 12

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mit einem Spiegel l4 gefüllt ist. Eine nach der Erfindung gestaltete Heizvorrichtung, allgemein mit der Bezugszahl 16 bezeichnet, hat einen Heizkörper 15* der mittels eines vorzugsweise in der Nähe des Behälterbodens Io befindlichen Loches 18 eingebaut ist. Der Heizkörper 15, der z.B. ein Aluminium-Spritzgußstück sein kann, hat eine Deckplatte 2o und ein Gehäuse 22, die mittels der Befestigungsschrauben 24 aneinander befestigt sind. Zwischen der Deckplatte 2o und dem Gehäuse 22 liegt eine Dichtung 26, die sowohl gegen Flüssigkeit dicht abschließt als auch bis zu einem gewissen Grad wärmeisolierend wirkt. An der Deckplatte 2o ist ein vorstehender Bolzen 28 mit einem mit Gewinde versehenen Ende Jo und einer sich axial erstreckenden Bohrung 32 angeordnet. Zwischen dem Bolzen 28 und einer inneren Oberfläche des Behälters Io liegt eine Dichtung und eine zweite Dichtung J>6 liegt zwischen einer Befestigungsmutter 38 und der Außenfläche des Behälters. Die Heizvorrichtung l6 ist am Behälter Io mittels der Befestigungsmutter 38 und der Dichtungen 34 und J>6, die z.B. Weichkupferringe sein können, befestigt. Die Dichtungen J54 und 36 dienen als Flüssigkeitsdichtung und Wärmeisolierung zwischen Behälter und Heizvorrichtung.

Ein Thermostat 4o ist zwischen einem Paar Halteelementen 42 und 44 an der inneren Oberfläche der Deckplatte 2o angeordnet. Ein mittels der Schrauben 48 und 50 an den Halteelementen 42 und 44 angebrachter Streifen 46 hält das Thermostat 4o an der Deckplatte 2o fest. Wie

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am besten in Fig. 4 zu sehen, befindet sich am Thermostat 4o eine an seinem linken Ende nach oben gebogene und einen U-förmigen Bereich 53 aufweisende Platte 51, die einen nach oben gerichteten vertikalen Stab 52 trägt. Eine Stiftschraube 54 ist durch die obere Flache des U-förmigen Bereichs 53 gegen dessen untere Fläche zur Verstärkung dieses Elements angeschraubt. Eine Stellschraube 56 ist durch den U-förmigen Bereich 53 in das Gehäuse 55 des Thermostats 4o eingeschraubt, in dem sie einen (nicht gezeigten) Wärme-Kontroll-Mechanismus der üblichen Bäfert steuert. Dieser Mechanismus kann aus einem Satz von Kontaktelementen und einem nicht gezeigten bimetallischen Element bestehen, die so angebracht sind, daß die Kontakte auf die Temperatur des Gehäuses 55 und die durch die Stellschraube 56 vermittelte Spannung reagieren und sich je nachdem öffnen oder schließen. Eine Feder 58 ist zwischen dem linken Ende des U-förmigen Teils 53 und der Stellschraube 56 angebracht, um die Stellschraube in ihrer Einstellung festzuhalten. Ein Zwischenring 60 mit einer Nase 62 ist auf der Stellschraube 56 angebracht. Die Nase 62 dient als Anschlag für den Stab 52 und begrenzt damit den Einstellbereich der Stellschraube 56. Das Thermostat 4o enthält ferner ein Paar jeweils an die Leitungen 66 und 68 angeschlossener Klemmen 63 und 64.

Im Gehäuse 22 ist eine aus einem zylindrischen Abschnitt 72, einem kegelstumpfförmigen Abschnitt 74 und einem zweiten zylindrischen Abschnitt 76 bestehende Kammer ausgebildet. Die Innenfläche ds-r Deckplatte 2o und das

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Gehäuse 55 ragen in den Abschnitt 72 der Kammer 7o und ein Heizelement ist in" den zweiten zylindrischen Abschnitt 76 eingebaut. In diesem Heizelement 78 befindet sich ein in Reihe zwischen einem Paar Leitungen 68 und 82 geschalteten Heizleiter 80. An der die Abschnitte 74 und 76 der Kammer 7o umfassenden Außenfläche des Gehäuses 22 sind eine Vielzahl von Wärme abgebenden Rippen 84 ausgebildet. Die Punktion der Rippen 84 besteht darin, den in Kontakt mit der Flüssigkeit befindlichen Oberflächenbereich so viel wie möglich zu vergrößern und dadurch die Heizwirkung der Heizvorrichtung l6 zu steigern. Als typisches Beispiel sind, wie dargestellt, eine Vielzahl von Rippen in Abständen längs des Kreisumfangs des Gehäuses angeordnet. Die Zahl der Rippen kann natürlich auch verringert oder vergrößert und ihre Anordnung zur Erzielung eines gewünschten Grades von Heizwirksamkeit verändert werden.

Eine Dose 86 für den elektrischen Anschluß ist am mit einem Gewinde versehenen Ende 2o des Bolzens 28 mittels der Befestigungsmutter 88 angebracht. Die Leitungen 66 und 82 sind mittels in der Anschlußdose 86 vorgesehener (nicht gezeigter) Klemmen an eine elektrische Kraftquelle angeschlossen.

Wenn die erfindungsgemäße Heizvorrichtung l6 in Betrieb gesetzt wird, wird mittels der Leitungen 82 und 66 elektrischer Strom an eine erste Klemme 9o des Heizelements 78 bzw. an die Klemme 63 des Thermostats 4o angeschlossen. Zum Regeln des Heizelements 78 reagiert de Thermo-

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stat 4o auf die Temperatur der in Kontakt mit der Deckplatte 2o befindlichen Flüssigkeit sowie auf die Temperatur des Gehäuses. Die zwischen der Deckplatte 2o und dem Gehäuse 22 liegende Dichtung 26 dient nicht nur als Flüssigkeitsdichtung, sondern auch als Wärmeisolierung, damit de Thermostat 4o nicht überempfindlich auf die Temperatur des Gehäuses 2o reagiert. Je nach dem Material und der Dicke, die für die Dichtung 26 gewählt worden ist, kann die Wirkung der Temperatur des Gehäuses 22 in einer gewünschten Anzahl von Graden von der Temperatur der Flüssigkeit abgesetzt werden. Wenn zum Beispiel die Stellschraube 56 des Thermostats so eingestellt ist, daß das Heizelement abgeschaltet wird, wenn die Temperatur der Flüssigkeit an der Deckplatte 2o X Grad erreicht, kann die Dicke der Dichtung 26 so gewählt sein, daß das Heizelement sich auch abschaltet, wenn die Temperatur der Gehäuseoberfläche X plus Y Grad erreicht.

Wenn die Kontakte des Th-^most^c- ^n e-eöffnet sind (keine elektrische Verbindung zwischen aea Lc-.v-un^sn 66 und 68) und die Temperatur am Thermostat unter eine gewählte Temperatur X-I fällt, setzt <te Thermostat 4o (te Heizelement 78 in Tätigkeit. Die vom Thermostat gemessene Temperaturänderung setzt sich hier wieder zusammen aus der Temperatur der Flüssigkeit und der des Gehäuses, aber - aufgrund der Dichtung 26 - mit verschiedenen Wirkungsfaktoren. Die vom Heizelement 78 erzeugte Wärme wird zu der Vielzahl von Rippen 84 und von da in die Flüssigkeit 12 geleitet, die in Kontakt mit den Oberflächen des Gehäuses 22 ist. Es ist zu beachten, daß die neuartige Ausbildung der Rippenoberflächen der Heizung 16 die Heiz-

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fläche und damit die Heizleistung vergrößert. Die vom Element 78 erzagte Wärme wird von der das Gehäuse berührenden Flüssigkeit auf die übrige im Behälter befindliche Flüssigkeit übertragen, bis sich der Stromkreis zum Heizelement 78 in Reaktion auf dB Thermostat 4o öffnet. Wie schon erwähnt, schaltet das Thermostat das Element 78 ab, wenn die Flüssigkeit an der Deckplatte 2o eine gewünschte Temperatur X erreicht oder wenn das Gehäuse 22 eine maximal zulässige Arbeitstemperatur, z.B. X plus Y Grad erreicht.

Erfindungsgemäß reagiert das Thermostat ^o sowohl auf die Temperatur der Flüssigkeit am Heizkörper als auch auf die Temperatur der Oberflächen des Gehäuses 22.Es kann daher weder eine übermäßige Erwärmung des Gehäuses noch eine Beeinträchtigung der in Kontakt mit dem Gehäuse befindlichen Flüssigkeit vorkommen, da die zwischen dem Gehäuse und dem Thermostat 4o (mittels der Dichtung 26) bestehende Wärmeverbindung eine Überhitzung der Gehäuseoberflächen verhütet. Weiterhin wird durch die Dichtung 26 ein zu starkes Reagieren des Thermostats 4o auf die Temperatur des Gehäuses 22 und ein übermäßiges Arbeiten des Thermostats verhütet.

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Claims

Patentansprüche

1. Heizvorrichtung zur Temperaturregulierung einer Flüssigkeit, bestehend aus einem sich in einem Behälter oefindlichen Heizkörper, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkörper (15) eine Kammer (70) enthält, in welcher ein Heizelement (78) an einer und ein Thermostat (4o) an einer anderen Stelle der Kammer sowie Vorrichtungen zum Stromanschluß (65, 64,. 68, 82) für den Thermostat (40) und das Heizelement (78) in Reihenschaltung angeordnet sind.

2. Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkörper (15) ein die Kammer (70) umschließendes Gehäuse (72) besitzt, das an einer Seite eine öffnung aufweist, sowie eine zum Verschließen der Öffnung bestimmte Deckplatte (20), wobei das Heizelement (78) in der Kammer (76) und der Thermostat (4c) an der Innenfläche der Deckplatte (20) angebracht sind.

3. Heizvorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine als Wärmeisolierung zwischen dem Gehäuse (22) und der Deckplatte (20) dienende, zwischen dem Gehäuse und der Deckplatte liegende Dichtung (26).

4. Heizvorrichtung nach den Ansprüchen 1,2 oder J5, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Heizkörper (I5) Befestigungsorgane (18, 28, 30, 32, 38) zum Befestigen der Heizung (16) in dem Behälter (10) unter dem normalen Flüssigkeitsspiegel (14) vorgesehen sind.

5· Heizvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der Außenfläche des Heizkörpers (15) eine Vielzahl von Rippen (84) ausgebildet sind.

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6. Heizvorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (70) einen zylindrisch geformten Abschnitt (J 6) hat, in dem sich das Heizelement (78) befindet und um dessen Außenfläche die Rippen (84) im wesentlichen symmetrisch angeordnet sind.

7· Heizvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (70) einen zweiten zylindrisch geformten Abschnitt (72) und - zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt - einen dritten kegelstumpfförmigen Abschnitt (74) hat; und daß das Heizelement (78) zylindrisch geformt und zum Anbringen im ersten zylindrisch geformten Abschnitt ausgebildet ist.

8. Heizvorrichtung nach Anspruch 7* dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (84) sich über die Außenflächen des ersten und dritten Abschnittes (44) der Kammer (70) hinziehen und der Umfang der Rippenglieder eine vielfach gespaltene kegelstumpfförmige Form hat.

9· Heizvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Deckplatte (20) ein mit Gewinde versehener Bolzen (28) mit einer Axialbohrung (32) angeordnet ist.

10. Heizvorrichtung zum Regeln der Temperatur einer Flüssigkeit in einem Behälter, gekennzeichnet durch ein wärmeabgebendes Gehäuse (22), in dem sich eine Kammer (70) mit einer öffnung an einem Ende (72) der Kammer und ein Hohlraum (76) an einem anderen Ende der Kammer befindet; ein in den Hohlraum einpaßbares Heizelement (78), das mit zwei Klemmen versehen ist; eine zum Anbauen an das Gehäuse (22) geeignete die öffnung bedeckende Deckplatte (20), an deren Außenfläche ein Gewindebolzen (28) mit Axialbohrung (32) angeformt ist, welche sich auch durch die D.eck-

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platte hindurch erstreckt; eine zwischen der Deckplatte und dem Gehäuse angeordnete Dichtung (26), ein an der Innenfläche der Deckplatte (20) angebrachtes Thermostat (4o), dessen Ausgangsklemme (64) mit der zweiten Klemme des Heizelements verbunden ist, und der eine Eingangsklemme (63) hat; und zwei sich durch die Bohrung (32) in dem Bolzen und in die Kammer erstreckende Leitungen (82, 66), von welchen die eine (82) an die erste Klemme (90) des Heizelements (78) und die andere (66) an die Eingangsklemme (63) des Thermostats (4θ) angeschlossen ist.

11. Heizvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sich am einen Ende der Kammer (70) ein erster zylindrisch geformter Abschnitt (72) befindet; daß der Hohlraum (76) zylindrisch geformt ist; daß die Kammer einen zwischen dem ersten Abschnitt und dem Hohlraum gelegenen zweiten Abschnitt (74) hat und daß an der Außenfläche des Gehäuses (22) eine Vielzahl wärmeverteilender Rippen (84) ausgebildet ist, die sich um die Außenflächendes zweiten Abschnittes (74) und des Hohlraumes (76) in der Form erstrecken, daß ihre Peripherie eine gegliederte Gestalt hat.

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