DE2507859B2

DE2507859B2 - Wassererhitzer mit Tauchelektroden

Info

Publication number: DE2507859B2
Application number: DE2507859A
Authority: DE
Inventors: Albert Chardonne Curchod
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-03-05
Filing date: 1975-02-24
Publication date: 1979-05-17
Also published as: GB1486346A; FR2263659B1; BE826255A; CA1027620A; US3978313A; CH588049A5; DE2507859C3; DE2507859A1; FR2263659A1

Description

('.rfinrliirig betrifft einen Wassererhitzer mit cri, wie er im Oberbegriff des Patentan- >[>riK \n:<i I h^v.hncbcri isl.

fffi rifii-rn bekannten Wassererhitzer dieser Art (I)I. l", \ 'A, /M) sind die Klcktroden radial und </rfiffi«-tnwh ;nil r.ifiern Isolierkörper angeordnet. Die Verwendung eines Dreiphasenstromes ergibt einen günstigeren elektrischen Koeffizienten als ein Einphasenstrom und folglich eine bessere Stromausbeute.

Bei einer anderen bekannten Ausführung (FR-PS 7 79 078) sind drei Elektrodenpaare untereinander in Reihe geschaltet, wobei insbesondere hinsichtlich der elektrischen Anschlüsse an dem beweglichen Isolierkörper schon bei einem Stromdurchgang von beispielsweise 20 A erhebliche technische Schwierigkeiten auftreten

in und besondere Maßnahmen an den längenveränderlichen Stromzuleitungen vorgesehen werden müssen.

Damit derartige Einrichtungen auch praktische Verwendung finden können, ist es erforderlich, den aufgenommenen Strom zu regeln, und zwar nicht nur in

ΐϊ Abhängigkeit von den jeweiligen Anforderungen, d.h. von der gewünschten Wassertemperatur, sondern auch iii Abhängigkeit von der zulässigen Stromstärke in einem häuslichen Versorgungsnetz, die auch in Abhängigkeit von anderen Stromverbrauchern variieren kann.

Bekannte Einrichtungen zur Stromregulierung besitzen Schaltautomaten und unterbrechen den Strom, sobald die gewünschte Wasser- oder Umgebungstemperatur erreicht ist. Diese Ein- und Ausschaltung ist jedoch für einen häuslichen Gebrauch unter den üblichen Bedin-

2ϊ gungen nicht anwendbar, da man solche schlagartigen Stromänderungen in der Größenordnung von 25 A nicht zuläßt, weil sie nicht ohne Störung eines häuslichen Versorgungsnetzes abgehen.

Elektronische Regeleinrichtungen, wie Thyratrone

jn oder Triacs, vermögen den Strom auf einem konstanten Wert zu halten. Die Einschaltung eines derartigen Elementes in den Speisestromkreis der Elektroden bietet keine Schwierigkeiten bei einem einphasigen Speisestrom. Wenn man dagegen bei einem Wasserer-

v> hitzer mit Tauchelektroden, die von einem Dreiphasenstrom gespeist werden, ein Thyratron oder einen Triac in jede Phase schaltet, läßt das erste dieser Elemente, welches sich öffnet, einen Strom durch, welcher gleich ist der Summe der Ströme in den beiden anderen Elementen (Knotengesetz). Dies hat aber zur Folge, daß das ganze System aus dem Gleichgewicht gerät und sich die Winkel der Ströme auf jeder der Phasen verändern. Weiterhin kann sich auch der Widerstandswert des zu erhitzenden Wassers stark von einer Quelle zur andern

4> ändern. Diese Variationen verändern vollständig die Arbeitsbedingungen und insbesondere den Stromverbrauch und die Erhitzungszeit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Arbeitsweise derartiger Wassererhitzungsgeräte unab-

^r><> hängig von der Temperatur und der Art des zu erhitzenden Mediums zu erzielen, damit in der Regulierungsphase eine größtmögliche Anwendungsbreite besteht.

Hierzu ist ein Wassererhitzer der eingangs erwähnten

« Art erfindungsgemäß gekennzeichnet durch Merkmale, wie sie im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 aufgeführt sind.

Zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

wi Gegenüber den bekannten Aueführungen besteht bei der erfindungsgemäßen Ausbildung schaltungstechnisch der grundsätzliche Unterschied darin, daß nur die Elektrodenpaare des einen Isolierkörpers an jeweils eine Phase der Stromquelle angeschlossen sind, während die Elektrodenpaare am anderen Isolierkörper lediglich Überbrückungselektroden sind, die an keine Stromquelle angeschlossen, sondern nur paarweise untereinander verbunden sind. Hieraus ergibt sich der

wesentliche praktische Vorteil, daß die Elektroden des einen Isolierkörpers, vorzugsweise des beweglichen Isolierkörpers, welche lediglich als Überbrückungs- oder Übertragungselektroden dienen, nicht mit elektrischen Anschlüssen, etwa über Schleifkontakte, versehen zu werden brauchen.

Ein weiterer Vorteil besteht bei der erfindungsgemäßen Ausbildung darin, daß höhere Ströme als bei der bekannten Reihenschaltung der Elektroden anwendbar sind, so daß dadurch auch eine höhere Leistung ι ο erzielbar ist

In den Zeichnungen ist eine beispielsweise Ausführunfesform eines erfindungsgemäß ausgebildeten Wassererhitzers dargestellt, wobei zeigt

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Axial- ΐί schnittes,

F i g. 2 eine schematische Darstellung eines Schnittes nach H-II in Fig. 1,

Fig.3 in schematischer Darstellung die Lage der Elektroden bei maximalem Strom,

Fi g. 4 eine mögliche Elektrodenstellung bei minimalem Strom zum Halten einer einmal erreichten Wassertemperatur,

F i g. 5 eine von der Darstellung in F i g. 4 aoweichende Elektrodenlage bei gleichem Minimalstrom Lnd

F i g. 6 die Ruhe- oder Unterbrechungsstellung, wobei der Strom praktisch null ist

Der in den Zeichnungen dargestellte Wassererhitzer besitzt einen äußeren Hohlzylinder 1 aus einem Isolierstoff, welcher an seinen beiden Stirnseiten durch in die beiden Flansche 2 und 3 verschlossen ist Diese beiden Stirnwandflansche 2 und 3 können vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff, jedoch ebenfalls aus einem geeigneten Kunststoff bestehen. Innerhalb dieses Hohlzylinders 1 ist ein Vollzylinder 4 angeordnet, ss welcher gleichfalls aus einem Isolierstoff besteht und auf einer vorzugsweise metallischen Welle 5 sitzt. Das untere Ende dieser Welle 5 ist frei drehbar in einem Lager 6 im unteren Stimwandflansch 3 gelagert, so daß diese Welle in diesem Lager verdreht werden kann. Das to obere Ende der Welle 5 geht durch eine Abdichtung 7 im oberen Stimwandflansch 2 und ist an einen Motor 8 angeschlossen, womit der innere Zylinderkörper 4 in langsame Umdrehung versetzbar ist, um ihn in die gewünschte Lage relativ zu dem äußeren Zylinderkör- 4-, per 1 zu bringen.

Die beiden Stimwandflansche 2 und 3 sind dicht an den Hohlzyiinder 1 angesetzt und durch Verkleben oder Verbolzen, erforderlichenfalls unter Zwischenlage einer Dichtung, gesichert Das zu erhitzende Wasser tritt in ίο den Zylinder 1 durch eine Zuleitung 9 ein und verläßt diesen Zylinder im oberen Teil durch eine Ableitung 10.

Wie F i g. 2 zeigt sind an der Innenwand des Zylinders 1 drei Paare von Elektroden 11, 12; 13, 14 und 15, 16 befestigt. Die Elektroden jedes Paares sind außerhalb r, mittels Metallstab^ η 17, 18 und 19 elektrisch leitend untereinander verbunden. Diese Elektroden sind in geeigneter Weise, beispielsweise mittels Bolzen 20, an dem zylindrischen Isolierkörper 1 befestigt. Die Elektroden 11, 13 und 15 sind über Thyristoren 21, 22 wi und 23 an die Phasen der Dreiphasenstromquelle angeschlossen. Alle die Elektroden 11 bis 16 haben die Form von Segmenten von Zylinderwänden.

Auf dem Innenzylinder 4 sind ebenfalls drei Paare Elektroden 24, 25; 26, 27 und 28, 29 befestigt, welche etwa dieselbe Form wie die Elektroden 11 bis 16 aufweisen. Diese Elektroden sind beispielsweise mittels Schrauben 30 befestigt Die Elektroden jedes Paares sind untereinander elektrisch leitend durch Leiter 31,32 und 33 verbunden. Diese Leiter brauchen nicht notwendigerweise gegenüber dem Wasser isoliert zu werden, welches sich in der Kammer zwischen den beiden Zylindern 1 und 4 befindet

Die erwähnten Thyristoren 21,22 und 23 sind an sich nicht unbedingt erforderlich, wie sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Funktionsweise in Verbindung mit den F i g. 3 bis 6 ergibt wo diese Thyristoren weggelassen sind.

Die Funktionsweise dieses Wassererhitzers ist folgendermaßen:

Bei kaltem Wasser, beispielsweise mit einer Temperatur von 11°C, bringt man den Innenzylinder 4 in die Stellung, wie sie in F i g. 3 dargestellt ist und wobei sich die Elektrode 25 gegenüber der Elektrode 11, die Elektrode 26 gegenüber der Elektrode 12 usw. befindet Die inneren Elektroden überbrücken dadurch in gewisser Weise die äußeren Elektrooin, so daß sich das elektrische Dreieckauf dem Weg 12—2t>- 27—13—14— 28-29-15-16-24-25-11 schließt In dieser Stellung hat der Strom seinen Maximalwert von beispielsweise 20 A.

Die temperatur des Wassers steigt und der Strom ebenfalls. Um den gewünschten Maximalstrom von beispielsweise 20 A zu halten, läßt man den Zylinder 4 in der einen oder anderen Richtung drehen, bis die gewünschte Temperatur von beispielsweise 6O⁰C erreicht ist Fig.4 zeigt ein Beispiel für Minimalstrom zum Halten der angezeigten Temperatur, wie man es durch Drehung des Zylinders 4 entgegen dem Uhrzeigersinn erreicht, während die F i g. 5 eine andere Stellung zeigt, wo der Minimalstrom der gleiche ist, was man jedoch durch die Verdrehung des Zylinders 4 in Uhrzeigerrichtung erreicht hat

Die Regulierung erfolgt automatisch mittels eines Thermostaten und eines Strommeßgerätes, beispielsweise eines Widerstandes, welche die Steuer- und Antriebseinrichtungen für den Antriebsmotor 8 steuern.

V. enn man Thyristoren zur Begrenzung des Maximalstromes verwendet, kann man die Elektroden in der in F i g. 3 dargestellten Stellung belassen, bis die angezeigte Temperatur erreicht ist, worauf die Elektroden dann in die Stellung für Minimalstrom gebracht werden. Es ist auch möglich, die beiden Methoden zu kombinieren, wobei die Thyristoren nur dann wirksam werden, um den Strom in der Nähe eines bestimmten Wertes zu halten.

Die Isolierkörper der Elektroden brauchen nicht notwendigerweise Zylinderform zu haben und konzentrisch angeordnet zu sein. Es genügt lediglich, daß diese Isolie "körper während ihrer relativen Verschiebung paraüel zueinander und in einem konstanten Abstand voneinander gehalien werden. Deshalb Können die Elektroden auch auf zwei flache, parallele Isolierkörper montiert werden, wobei die Regulierung dadurch erfolgt, daß einsr der Isolierkörper in seiner Ebene seitlich verschobeil wird, wenn die Elektroden linear verteilt sind, oder verdreht wird, wenn die Elektroden kreisförmig um die Rotationsachse verteilt sind. Die Isolierkörper weisen in diesem letzten Fall die Form paralleler Scheiben auf.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Wassererhitzer mit Tauchelejctroden, worin das Wasser durch den Widerstand eines zwischen den Elektroden fließenden elektrischen Stromes erhitzt wird, miit wenigstens drei im Dreieck an eine Dreiphaiienstromquelle angeschlossenen Elektroden an einer; ersten Isolierkörper und mit einer entsprechenden Anzahl Gegenelektroden an einem zweiten, gegenüber dem ersten in konstantem Abstand angeordneten Isolierkörper, welche zur Stromregelung relativ zueinander unter Veränderung der gegenseitigen Lage der Elektroden und damit des zwischen den Elektroden fließenden Stromes beweglich sind, gekennzeichnet durch zweiteilig ausgebildete Elektroden, deren Einzelelektroden (11—16,24—29) in gleichmäßigen Abständen an den Isolierkörpern (1, 4) angeordnet und paarweise zusammengeschlossen sind und von denen nur die Elektrodenpaare (11 — 12, 13—14, 15—16) an dem einen Isolierkörper (1) an jeweils eine Phase der Stromquelle angeschlossen sind, während die Elektrodenpaare (24—25, 26—27, 28—29) an dem anderen Isolierkörper (4) an keine Stromquelle angeschlossene Überbrückungselektroden sind.

2. Wassererhitzer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zylindrische, konzentrisch zueinander angeordnete Isolierkörper (1,4).

3. Wassererhitzer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch flächenförmige, parallel zueinander angeordnete Isolierkörper.

4. Wassererhitzer nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine" fest angeordneten zylindrischen Isolierkörper (1) und einen dem gegenüber beweglichen zylindrischen Isolierkörper (4)·

5. Wassererhitzer nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen inneren, gegenüber dem äußeren verdrehbaren zylindrischen Isolierkörper (4), dessen Drehwelle (5) mit einem Ende in einem Lager (6) in der einen Kammer-Stirnwand (3) gelagert ist und mit dem anderen Ende durch eine Dichtung (7) in der gegenüberliegenden Kammer-Stirnwand (2) geht.

6. Wassererhitzer nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch einen an dem aus der Kammer-Stirnwand (2) herausstehenden Wellenende angeschlossenen Antriebsmotor (8).

7. Wassererhitzer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch je einen Thyristor (21—23) in den Anschluülleitungen zu den drei Phasen der Stromquelle.

8. Wassererhitzer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Einrichtungen zur Messung des Stromes und der Wassertemperatur sowie zum Steuern und Antrieb des beweglichen Isolierkörpers in Abhängigkeit von der Temperatur und dem gemessenen Strom.