DE2507859C3

DE2507859C3 - Wassererhitzer mit Tauchelektroden

Info

Publication number: DE2507859C3
Application number: DE2507859A
Authority: DE
Inventors: Albert Chardonne Curchod (Schweiz)
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-03-05
Filing date: 1975-02-24
Publication date: 1980-01-24
Also published as: GB1486346A; BE826255A; DE2507859A1; US3978313A; DE2507859B2; CH588049A5; FR2263659B1; CA1027620A; FR2263659A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Wassererhitzer mit Tauchelektroden, wie er im Oberbegriff des Patentanspruches 1 beschrieben ist.

Bei einem bekannten Wassererhitzer dieser Art (DE-PS 3 56 288) sind die Elektroden radial und symmetrisch auf einem 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

ίο 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

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

JO 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

w 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-

ii hilzer 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 Str<>m durch, welcher gleich ist der Summe der Ströme in den beiden anderen

n> Elementen (Knotengesetz). Dies iiat 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 /■■<, erhitzenden Wassers stark von einer Quelle zur andern

·»"> ändern. Diese Variationen verändern vollständig die Arbeitsbedingungen und insbesondere den Stromverbrauch und die Erhu/ungszeit.

Der rrfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Arbeitsweise derartiger Wassererhitzungsgeraie unab

'·» hängig von der Temperatur und der Art des /u erhitzenden Mediums zu erzielen damit in der Reguherungsphase eine größtmögliche Anwendungs breite besieht.

ilierzu ist ein Wassererhitzer der eingangs erwähnten

"·■· Art eifindungsgemäß gekennzeichnet durch Merkmale, wie sie im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches I aufgeführt sind.

/weckmäßige Ausgestalliing< η ergeben sich aus den I interansprüchen.

Wi Gegenüber den bekannten Ausführungen 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,

6¹) 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 ί zu werden brauchen.

Ein weiterer Vorteil besteht bei der erfindungsgemä-Qen Ausbildung darin, daß höhere Ströme als bei der bekannten Reihenschaltung der Elektroden anwendbar sind, so daß dadurch auch eine höhere Leistung to erzielbar ist

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

Fig. 1 eine schematise!!? Seitenansicht eines Axial- π schnittes,

F i g. 2 eine schematische Darstellung eines Schnittes nachll-tlin Fig. 1,

F i g. 3 in schematischer Darstellung die Lage der Elektroden bei maximalem Strom, >r>

Fig.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 abweichende Elektrodenlage bei gleichem Minimalstrom und r,

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 ίο 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, ii 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 Stirnwandflansch 3 gelagert, so daß diese Welle in diesem Lager verdreht werden kann. Das w obere Ende der Welle 5 geht durch eine Abdichtung 7 im oberen Stirnwandflansch 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 /u dem äußeren Zylinderkör· r, per 1 zu bringen

Die beiden Stirnwandflansche 2 und 3 sind dicht an den Hohl/ylinder 1 angesetzt und durch Verkleben oder Verbol/en. erforderlichenfalls unter Zwischenlage einer Dichtung, gesichert Das zu erhitzende Wasser tritt in .n den Zylinder 1 durch einp 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 aufk-rhalb . ■ mittels Metallstab™ 17, 18 und 19 elektrisch leitend untereinander verbunden Diese Elektroden sind tr, geeigneirr Weise, beispielweise mittels Bolzen 20. an dem zylindrischen Isolierkörper 1 befestigt. Dk Elektroden 11, 13 und 15 sind über Thyristoren 21, 22 wi und 23 an die Phasen der DreiphasenstroTiquellc angeschlossen. Alle die Elektroden 11 bis 16 haben die Form von Segmenten Von Zylinderwänden.

Auf dem InhenzyÜnder 4 sind ebenfalls drei Paare Elektroden 24, 25; 26, 27 und 28, 29 befestigt, welche etwa dieselbe Form wie die Elektroden Jl 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 Fig.3 bis 6 ergibt, wo diese Thyristoren weggelassen sind.

Die Funktionsweise dieses Wassererhitzers ist folgendermaßen·

Bei kaltem Wasser, beispielsweise mit einer Temperatur von 11⁰C, 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 innereri Elektroden überbrücken dadurch in gewisser Weise die äußeren Elektrode*, so daß sich das elektrische Dreieckauf dem Weg 12—26—27-13-14-28-29-15-16-24-25-11 schließt In dieser Stellung hat der Strom seinen Maximalwert von beispielsweise 20 A.

Die Toinperatur 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 beispitlsweise 60° C erreicht ist. F i g. 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 ! 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 Strommeügerätev beis^els weise eines Widerstandes, welche die Steuer und Antriebseinrichtungen für den Antriebsmotor 8 steuern.

Wenn man Thyristoren zur Begrenzung des Maximalstromes verwendet, kann man die Elektroden η der in F ι g. J 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 Nahe eines bestimmten Wertes zu halten.

Die Isolierkörper der Flekt-oden brauchen nicht notwendigerweise /vl !derform /u haben und konzentrisch angeordnet ·α .i-in Fs ge-iugi lediglich, daß diese Is'ilie: Vö-per während ih"-er r:anven Verschiebung parallel zueinander und >n cnem konsi inten Abstand voneinander gehalten werden Deshalb körnen die Flektmdet: auch auf zwei flache, parallele Isolierkörper montier' werden, wobei die Regulierung dadurch erfolgt, daß einei der Isolierkörper in seiner Ebene seitlich verschoben 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 Fail die Form paralleler Scheiben auf.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Wassererhitzer mit Tauchelektroden, worin das Wasser durch den Widerstand eines zwischen den Elektrodßn fließenden, elektrischen Stromes erhitzt wird, mit wenigstens drei im Dreieck an eine Dreiphasenstromquelle angeschlossenen Elektroden an einem ersten Isolierkörper und mit einer entsprechenden Anzahl Gegenelektroden an einem zweiten, gegenüber dem ersten in konstantem Abstand angeordneten Isolierkörper, weiche 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 gleichmäß,gen 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 Oberbrückungselektroden sind.

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

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

4. Wassererhitzer nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen fest angeordneten zylindrischen Isolierkörper (1) und einen dem gegenüber beweglichen zyiindri hen 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 Anschlußleitungen zu den drei Phasen der Stromquelle

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