DE2512255A1 - Elektrische heizvorrichtung - Google Patents

Elektrische heizvorrichtung

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DE2512255A1
DE2512255A1 DE19752512255 DE2512255A DE2512255A1 DE 2512255 A1 DE2512255 A1 DE 2512255A1 DE 19752512255 DE19752512255 DE 19752512255 DE 2512255 A DE2512255 A DE 2512255A DE 2512255 A1 DE2512255 A1 DE 2512255A1
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electrodes
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Laythol W Quaintance
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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
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00Ohmic-resistance heating
    • H05B3/60Heating arrangements wherein the heating current flows through granular powdered or fluid material, e.g. for salt-bath furnace, electrolytic heating

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Description

  • Ulektrische Heizvorrichtung Die erfindung bezieht sich auf elektrische Heizkörper bzw.
  • Heizapparate für die Erwärmung von elektrisch leitfähigen Fluids. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine neue und verbesserte elektrische Heizvorrichtung, die insbesondere zur Erwärmung elektrisch leitfähiger bzw. leitender Fluids, wie Leitungswasser, geeignet ist.
  • Bisher ist eine Vielzahl von elektrischen heizkörpern bereitgestellt worden, bei denen in einem Fluid, insbesondere Wasser, die ohmische Verlustleistung ausgenutzt worden ist.
  • Diese Heizkörper basieren auf dem Umstand, daß gewöhnliches Leitungswasser stark mineralisiert ist, sowie auf dem Umstand, daß eine an das Wasser angelegte Spannung das Fließen eines Stromes durch das betreffende Wasser hervorruft. Ein mit einer Heizvorrichtung dieses Typs verbundenes Problem liegt in der Galvanisierung der Elektroden. Darüber hinaus ist es schwierig, eine gleichmäßige Erwärmung mit einem Ninimum an Sinstellungen und Steuerungen zu erzielen. Außerdem zeigt das Fluid eine Neigung, fern von den Elektroden schnell zu kochen.
  • Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zu Grunde, eine verbesserte elektrische Heizvorrichtung für elektrisch leitfähige bzw. leitende Fluids zu schaffen, welche Vorrichtung einfach aufgebaut und haltbar sein soll und die Temperatur der durch sie hindurchtretenden Fluids in sicherer und wirksamer Weise schnell ansteigen lassen soll. Darüber hinaus soll die neu zu schaffende elektrische Heizvorrichtung stets in eine Stellung minimaler Durchgangsweite oder Öffnung zurückzukehren imstande sein und automatisch eine solche Einstellung vornehmen können, daß gleichmäßige Erwärmungstemperaturen beibehalten werden. Die neu zu schaffende elektrische Heizvorrichtung soll insbesondere für die Erwärmung von Leitungswasser und dgl. beim Betrieb an 110V-oder 220-V-Spannungssystemen geeignet sein. Darüber hinaus soll eine Galvanisierung oder Mineralisierung bzw. Versteinerung der stromführenden Elektroden vermieden sein.
  • Außerdem soll die neu zu schaffende elektrische Heizvorrichtung mit einer Steuereinrichtung versehen werden, die die elektrische Speisung von einer Speisequelle her in dem Fall automatisch abzuschalten gestattet, daß der Fluidfluß aufhört. Demgegenüber soll die Speisespannung bzw. die Speisung für die Elektroden wieder bereitgestellt werden, wenn der Fluidfluß beginnt. Die Stromversorgung soll im übrigen dann aufgehoben sein, wenn die Temperatur des Fluids übermäßig hoch ist. Schließlich soll die neu zu schaffende elektrische Heizvorrichtung für Fluids Innen- und Außenelektroden aufweisen, durch die ein konvergierend verlaufender Durchgang festgelegt ist, der zu seinem auslaßseitigen Ende hin in dem das Fluid förmenden Volumen fortschreitend kleiner wird, derart, daß verhindert ist, daß Wasser zwischen den Elektroden kocht. Ferner soll auf der Austrittsseite der Elektroden eine temperaturempfindliche B'inrichtung verwendet werden, um den Abstand zwischen den Elektroden zwecks Regulierung der Erwärmung automatisch einzustellen.
  • Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein äußeres elektrisch nicht leitendes Gehäuse vorgesehen, in welchem eine hohle, kegelstumpfförmige Außenelektrode und eine kegelstumpfförmige Inneneinsteckelektrode untergebracht sind, die in Abstand von der betreffenden Außenelektrode und konzentrisch zu dieser angeordnet ist, derart, daß ein ringförmiger Strömungsdurchgang zwischen den beiden Elektroden geschaffen ist. Dieser Strömungsdurchgang läuft dabei zu dem Auslaßende konvergierend zu, um das Fluidfördervolumen allmählich zu verringern. An zumindest eine oder beide der beiden Elektroden, also der Innenelektrode und der Außenelektrode, wird eine gesonderte Wechselspannung angelegt; vorzugsweise wird an jede Elektrode eine Wechselspannung von etwa 110V angelegt, so daß in dem Fall, daß ein mit dem Gehäuse verbundenes, ein Fluid leitendes Metallrohr auf Erdpotential liegt, das Fluid in dem Durchgang einen Strom leitet, der von der jeweiligen Elektrode nach Erde hin fließt. Auf diese Weise ist eine Galvanisierung oder Mineralisierung der Elektroden vermieden. Die Innenelektrode ist in bezug auf die Außenelektrode axial bewegbar; sie wird durch ein Bimetallteil automatisch bewegt bzw. verschoben, um den Abstand zwischen den Elektroden derart einzustellen, daß das Fluid auf einer gewünschten gleichmäßigen Temperatur gehalten bleibt. Ein Vorspannungsteil führt die Innenelektrode automatisch in eine Stellung minimalen Zwischenraums zwischen den Elektroden zurück. Ein auf der Strömungsaustrittsseite der Blektroden vorgesehenes und mit einem Schalter in dem für die Elektroden vorgesehenen Speisekreis verbundenes Strömungsbetätigungsglied schließt den Speisekreis automatisch, wenn ein Fluidstrom durch den Durchgang auftritt. Ein Thermostat-Schalter kann dabei verwendet werden, um die elektrische Spannungsabgabe zu unterbrechen, wenn die Temperatur übermäßig hoch ist.
  • An Hand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend beispielsweise näher erläutert.
  • Fig. 1 zeigt in einer Schnittansicht eine Merkmale der vorliegenden Erfindung verkörpernden Heizeinheit.
  • Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht längs der in Fig. 1 eingetragenen Linien 2-2.
  • Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht längs der in Fig. 1 eingetragenen Linien 3-3.
  • Fig. 3A zeigt eine Teilschnittansicht längs der in Fig. 1 eingetragenen Linien 3A-3A.
  • Fig. 4 zeigt in einem Schaltplan eine Heizvorrichtung, die in der in Fig. 1 bis 3 dargestellten Heizeinheit verwendet ist.
  • In Fig. 1 bis 3A ist eine elektrische Heizeinheit gezeigt, die generell mit 10 bezeichnet ist und die ein Gehäuse 11 enthält, welches als zusammenhängende Einheit aus einem elektrisch nichtleitfähigen Material hergestellt ist. Vorzugsweise ist das betreffende Gehäuse 11 aus einem Kunststoff geformt; es weist einen hohlen zylindrischen Körper mit an dessen gegenüberliegenden Enden vorgesehenen Endteilen 12 und 13 auf. In den Endteilen 12 bzw. 13 sind Innengewindeöffnungen 14 bzw. 15 gebildet, durch die ein Strömangseinlaß bzw. ein Strömungsauslaß festgelegt ist.
  • Durch diese Innengewindeendteile eignen sich die Gehäuseenden für die Verbindung mit Außengewindearmaturen an den Enden von Fluidrohrleitungen oder Strömungsleitungen.
  • In dem Gehäuse 11 ist eine elektrisch leitende Hülse 18 aus Kupfer, Messing oder dgl. untergebracht, die eine äußere Aufnahmeelektrode 21 umgibt und für diese Elektrode eine Abstützung mit sich bringt. Die äußere Aufnahmeelektrode 21 weist hohle und kegelstumpfförmige innere Ringflächen auf, die zum auslaßseitigen Ende der betreffenden Elektrode hin nach innen konvergierend verlaufen. In der äußeren Elektrode bzw. Außenelektrode ist eine innere Einsteckelektrode 22 angeordnet, die ebenfalls eine kegelstumpfförmige Außenringfläche aufweist, welche zu dem auslaßseitigen Ende hin konvergierend nach inden verläuft. Auf diese Weise bilden die Außenflächen der Innenelektrode und der Außenelektrode einen ringförmigen Brhitzungs- bzw. Erwärmungsdurchgang oder eine Erwärmungskammer 23, die zum auslaßseitigen Ende der betreffenden Anordnung hin konvergierend verläuft, so daß der das Fluid fördernde Raum des Durchgangs vom Einlaß zum Auslaß hin fortschreitend kleiner wird und spitz zuläuft.
  • Der betreffende Durchgang besitzt eine solche Größe, daß ein Verkochen oder Verdampfen des leitfähigen bzw. leitenden Fluids verhindert ists wenn dieses in dem Durchgang erhitzt wird und durch den betreffenden Durchgang hindurchtritt. Die Innenelektrode 22 besteht vorzugsweise aus Kohlenstoff; sie weist einen massiven leitenden Schaft 24 auf, der durch die Mitte der Elektrode sich hindurchzieht. Der betreffende Schaft weist Gewindeendteile 24a und 24b an den gegenüberliegenden Enden auf, die sich über die Enden des Kohlenstoffkörpers hinaus erstrecken.
  • Die Innenelektrode 22 ist in einer solchen Weise abgestützt, daß sie konzentrisch in der Längsachse des Gehäuses geführt ist, und zwar mittels drei in Umfangsrichtung voneinander in Abstand vorgesehenen zylindrischen oder stabförmigen Führungen 25. Diese Führungen 25 sind derart angeordnet, daß der Bereich der Innenelektrode 22 auf der Strömungseintrittsseite in einer geführten Axialbewegung eine Längsgleitbewegung auszuführen vermag, wie dies am besten aus Fig. 3 ersichtlich ist. Die Innenelektrode und die Außenelektrode enden in einer Abstandsbeziehung zu der End- bzw. Stirnwand 12, und zwar zur Bildung einer auf der Strömungseintrittsseite befindlichen Kammer 26 in dem Gehäuse 11. Diese Kammer 26 ist auf der Strömungseintrittsseite der Elektroden vorgesehen.
  • In dem Gehäuse ist auf der Strömungsaustrittsseite der Elektroden ein scheibenförmiges Tragteil 27 vorgesehen.
  • Dieses Tragteil 27 weist eine Mittelöffnung 27a und vier in Umfangsrichtung angeordnete und in Abstand voneinander vorgesehene Öffnungen 27b auf. An dem Ende der Welle 24 ist auf der Außenseite einer Mutter 29 eine zylindrische Führung 28 angeschraubt. Die betreffende Mutter 29 hält die Welle 24 an der Innenelektrode. Die Führung 28 verläuft durch die Mittelöffnung 27a hindurch; sie ist relativ zu dieser Öffnung derart gleitbar, daß das auf der Strömungsaustrittsseite liegende Ende der Innenelektrode zur Ausführung einer geführten Gleitbewegung in einer koaxialen Beziehung zu der Außenelektrode abgestützt ist. Die in Umfangsrichtung voneinander entfernt liegenden Öffnungen 27b ermöglichen den Durchtritt des Fluids. Die Innenelektrode und die Außenelektrode enden in einer Abstandsbeziehung zu der Endwand bzw. Stirnwand 13, derart, daß eine auf der Strömungsaustrittsseite der Elektroden in dem Gehäuse gebildete Kammer 30 vorliegt.
  • Ein elektrisches Anschlußverbindungsglied für die Außenelektrode 21 ist durch ein Schraubbolzenteil 31 mit einem Außengewindeendteil 31a und einem nach innen sich erstreckenden Außengewindeendteil 31b gebildet. Der Bolzen bzw. das Bolzenteil 31 verläuft durch Öffnungen in dem Gehäuse 11 und der leitenden Hülse 18 hindurch; der betreffende Bolzen ist in die Außenelektrode 21 eingeschraubt, um eine elektrische Verbindung zu der betreffenden Außenelektrode 21 herzustellen. Eine Scheibe 32 und eine elektrische Verbindungsleitung 33 sind mittels einer Mutter 34 an dem Außengewindeendteil 31a befestigt.
  • Bin elektrisches Anschlußverbindungsglied für die Innenelektrode 22 ist durch einen Bolzen 36 gebildet, der einen nach außen verlaufenden Gewindeaußenendteil 36a aufweist.
  • Der betreffende Bolzen 35 verläuft durch eine in dem Gehäuse befindliche Öffnung hindurch. Eine elektrische Leitung 38 und eine scheibe 37 sind an dem Gewindeteil 36a auf der Außenseite des Gehäuses mittels einer Mutter 39 befestigt.
  • Zwischen dem Bolzen 36 und dem Gewindeschaftendteil 24a ist eine innere isolierte elektrische Leitung 41 angeschlossen. Die elektrische Leitung 41 ist an dem Schaft 24 mittels einer Mutter 24 befestigt. Dabei ist eine Scheibe 42 zwischen der Mutter und dem Kohlenstoffkörper in der auf der Strömungseintrittsseite liegenden Kammer 26 vorgesehen. Eine Isolatorkappe 44 überdeckt den Anschluß am Bolzen 36, und eine Isolatorkappe 45 überdeckt den Anschluß zu dem Schaft 24 in der auf der Strömungseintrittsseite liegenden Kammer 26. Auf diese Weise ist verhindert, daß das Fluid die elektrischen Anschlußglieder kurzschließt.
  • In dem Gehäuse ist in der auf der Strömungsaustrittsseite liegenden Kammer 30 eine temperaturabhängige oder temperaturempfindliche Einrichtung 46 untergebracht, um das erwärmte bzw. erhitzte Fluid festzustellen. Die Einrichtung 46 ist eine Bimetallfeder, die aus zwei Schichten 47 und 48 besteht, welche unterschiedliche Wärmeausdehnungswerte besitzen. Die betreffende Einrichtung 46 besitzt im wesentlichen doppeltzurückgebogene S-Formen, die an der Unterseite verbunden sind, wobei einer der nach unten gebogenen Endteile an der Führung 28 befestigt ist und wobei der andere nach unten gebogene Endteil 56 von einer Scheibe 50 getragen ist, die auf der Strömungsaustrittsseite der Scheibe 27 Strömungsöffnungen 50a aufweist. Wenn die Einrichtung 46 sich erwärmt, bewegen sich deren Endteile derart, daß die Innenelektrode 24 in Richtung zur Einströmseite hin gedrückt wird, und zwar entgegen den Kräften einer Rückführfeder 49 in der auf der Strömungseintrittsseite liegenden Kammer 26, um den Zwischenraum oder Durchgang 23 zwischen den Elektroden in Ubereinstimmung mit der Fluidtemperatur einzustellen. Die Rückführfeder- 49 führt die Innenelektrode in die Stellung minimalen Abstands zwischen den Elektroden zurück.
  • In der auf der Strömungsaustrittsseite liegenden Kammer 30 ist ein durch die Strömung betätigtes Teil bzw. Glied 51 in Form einer kreisförmigen Klappe vorgesehen. Dieses Teil 51 spricht auf die durch den Durchgang hindurchtretende Fluidströmung an. Die betreffende Klappe weist eine Mittelöffnung auf, welche es der betreffenden Klappe ermöglicht, über der Führung 28 zu gleiten. Die betreffende Klappe ist an einem Stift 52 angebracht, der durch eine Wand des Gehäuses verläuft.
  • Der Stift 52 dreht sich unbehindert und ermöglicht dem Teil 51, zur Strämungsaustrittsseite hin unbehindert zu schwenken, wenn ein Fluid durch den Durchgang hindurchströmt. Wie in Fig. 4 gezeigt, ist der Schwenkungsstift 52 mit zwei Drehkontaktarmen 54 und 55 eines Drehschalters verbunden, der in dem Speisekreis für die Steuerung der elektrischen Leistung für die Elektroden angeordnet ist. Eine elektrische 220-V-Wechselspannungsquelle oder-Speisequelle, die mit 56 für das System dargestellt sei, enthält eine herkömmliche Dreileiterquelle, deren Eingangsleitungen 57 und 58 jeweils gesondert eine Wechselspannung von 110 V führen; die dritte Leitung 59 ist geerdet - sie stellt die %leitung dar. Die aktiven Leitungen 57 und 58 sind über Kontaktarme 61 bzw. 62 eines manuellen elektrischen Steuerschalters mit den Kontaktarmen 54 bzw. 55 verbunden. Die Kontaktarme 54 und 55 sind ihrerseits an den Anschlüssen 38 bzw. 33 der Heizschaltung angeschlossen. Bin temperaturempfindlicher Schalter T1, der vom Thermostattyp sein mag, ist in die Leitung 57 eingefügt, und ein entsprechender Schalter T2 ist in die Leitung 58 eingefügt. Diese Schalter sind in dem Gehäuse untergebracht; sie sind geöffnet, wenn die Temperatur des erwärmten bzw. erhitzten Fluids übermäßig hoch wird, und sie schließen automatisch, wenn die Temperatur unter eine gewählte Maximaltemperatur sinkt, wie 71 0c. Die Heizeinheit 10 ist in Fig. 4 als zwischen einer hbgaberohrleitung 65, die das Fluid von einer Quelle her aufnimmt, und einem Auslaßhahnventil 66 befindlich dargestellt, wobei die Abgaberohrleitung wie im Falle der meisten Rohrsysteme elektrisch geerdet ist.
  • Im Zuge einer vollständigen Arbeitsablauffolge für das in Fig. 4 dargestellte System werden die Kontaktarme 61 und 62 des Steuerschalters geschlossen, und das Ventil 66 wird geöffnet, um einen Fluidstrom durch das Heizvorrichtungsgehäuse hervorzurufen. Die Kontakte 54 und 55 schließen sich, und der Speisekreis gibt eine gesonderte Wechselspannung an jede der Elektroden 21 und 22 ab. Der Durchgang 23 zwischen den Elektroden wird mittels einer Feder 49 bei einem minimalen Spalt für den schnellsten Heizschalter gehalten; der Durchgang weitet sich allmählich auf, und die Strömung nimmt zu,- wenn das Fluid auf die gewünschte Temperatur gebracht ist.
  • Wenn die Temperatur des Fluids ansteigt, drückt die Anordnung 46 gegen den Stößel 28 und bewegt die Innenelektrode 21 zu der Strömungseintrittsseite hin. Dadurch wird der Strömungsdurchgang erweitert. Auf diese Weise wird für das den Durchgang durchströmende Fluid eine weitgehend gleichmäßige Temperatur beibehalten. Nachdem das Strömungsregulierungsventil 66 geschlossen ist, hört die Fluidströmung dlrch den Durchgang auf und das Teil 51 dreht sich derart, daß die Kontaktarme 54 und 55 in eine geöffnete Stellung gelangen und daß der Speisekreis geöffnet ist. Dieser Speisekreis bleibt solange geöffnet, bis das Regulierungsventil bzw.
  • Steuerventil 66 wieder geöffnet und der Erwärmungsvorgang wiederholt wird.
  • Wenn in gewissen Anwendungsfällen lediglich eine 110-Volt-Leitung zur Verfügung steht oder wenn die über eine Speiseleitung gelieferte Leistung die allein benötigte Leistung ist, dann kann die Leitung 33 mit Masse bzw. Borde verbunden sein, und der Spannung führende Anschluß wird mit der Leitung 38 verbunden, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist. Im Gegensatz dazu könnten die Leitung 38 geerdet und der Anschluß 33 mit der Spannung führenden Leitung verbunden werden.
  • Aus Vorstehendem dürfte ersichtlich sein, daß die oben beschriebene Heizvorrichtung, bei der ein nicht leitendes Gehäuse und eine elektrische Spannung an zumindest einer Elektrode verwendet sind, einen Strom von der betreffenden Elektrode nach Erde durch das Wasser fließen läßt. Dies aer alvanisierunn hat sich als wesentlich Sür die Herabsetzung(oder des Niederschlages von Mineralien an den Elektroden erwiesen. Die Ausnutzung eines Erwärmungs- bzw. Erhitzungsdurchgangs der zu dem Auslaßende hin konvergierend verläuft und der das Fluidtransportvolumen zu dem Auslaß hin fortschreitend kleiner werden läßt, übt auf das Wasser einen Druck aus und hilft, einen Fluidverlust auf Grund einer Verdampfung zu vermeiden.
  • Die automatische Einstellung des Abstands in Übereinstimmung mit der Fluidtemperatur bringt eine genaue Regulierung der Abgabetemperatur mit sich. Es dürfte ferner einzusehen sein, daß mehrere eizeinheiten in einer Strömungsleitung hintereinander angeordnet werden können, um bei Bedarf größere Mengen zu erwärmen oder um die Temperaturen schneller ansteigen zu lassen. Als fakultatives Merkmal könnte eine manuelle Einstellung des Abstands zwischen der Innenelektrode und der Außenelektrode vorgesehen sein, und zwar durch Verwendung einer Gewindeschraube, die axial durch das Ende des Gehäuses hindurchläuft und in die Innenelektrode 22 hinein. Ferner dürfte einzusehen sein, daß die an den Blektroden liegende Spannung zur Anderung des Temperaturbereichs des Fluid eingestellt werden kann.
  • Durch die vorliegende Erfindung ist also eine elektrische Heizvorrichtung für elektrisch leitfähige Fluids, insbesondere mineralhaltiges Leitungswasser, geschaffen. Diese Vorrichtung enthält eine Innenelektrode und eine in Abstand dazu angeordnete Außenelektrode. Diese beiden Elektroden sind konzentrisch zueinander angeordnet und derart geformt, daß ein ringförmiger Strömungsdurchgang gebildet bzw. festgelegt ist, der fortschreitend konvergierend zuläuft, derart, daß das Fluid fördervolumen zu dem Auslaßende hin abnimmt. An eine oder beide der Elektroden wird eine gesonderte Spannung angelegt.
  • Das die Elektroden umgebende und abstützende Gehäuse besteht aus einem elektrisch nicht leitenden Material. Mit dem betreffenden Gehäuse ist ein Metallrohr verbunden, das auf Erdpotential liegt. Dadurch kann ein gesonderter Stromflußweg von jeder Elektrode durch das Fluid nach Erde hin geschaffen werden. Die Innenelektrode der beiden Elektroden ist in axialer Richtung derart einstellbar, daß die Größe des Durchgangs zur Änderung der Heizwirkung verändert wird.
  • Lin Vorspannungsglied drückt die Innenelektrode in eine Stellung minimalen Zwischenraums zwischen den Elektroden.
  • Eine temperaturabhängige Anordnung auf der Austrittsseite der Elektroden bewegt die Innenelektrode gegen das Vorspannungsglied,um den Abstand zwischen den Elektroden in Übereinstimmung mit der Fluidtemperatur automatisch einzustellen, und zwar zur Beibehaltung einer gleichmäßigen Erwärmungs- bzw. Erhitzungswirkung. Ein strömungsabhängiges Teil öffnet und schließt automatisch den Stromkreis zu den Elektroden auf das Auftreten einer Fluidströmung durch den Fluiddurchgang. Ein in der Netzspeiseleitung bzw. Speiseleitung enthaltener Thermoschalter verhindert eine übermäßige Erhitzung.

Claims (12)

Patentansprüche
1. elektrische Heizvorrichtung für eine Erwärmung von elektrisch leitfähigen Fluids, dadurch gekennzeichnet, daß ein Außengehäuse (10) aus einem elektrisch nicht leitenden Material vorgesehen ist, daß dieses Gehäuse (11) Endteile (12,13) aufweist, durch die an den Gehäuseenden ein Strömungseinlaß bzw. ein Strömungsauslaß festgelegt ist, daß in dem Gehäuse (11) eine hohle äußere Aufnahmeelektrode (21) angeordnet ist, die eine kegelstumpfförmige Innenfläche aufweist, daß in Abstand von und konzentrisch zu der betreffenden Fläche der äußeren Elektrode (21) eine innere Einsteckelektrode (22) mit einer kegelstumpfförmigen Außenfläche derart angeordnet ist, daß zwischen den beiden Elektroden (21,22) ein ringförmiger Strömungsdurchgang (23) mit einer ausgewählten Spaltbreite gebildet ist, daß die Elektrodenoberflächen vom einlaßseitigen Ende zum auslaßseitigen Ende hin derart konvergierend verlaufen, daß das Fluidfördervolumen zu dem auslaßseitigen Ende hin unter Vermeidung des Verkochens des Fluids im Zuge des Durchtritts durch den betreffenden Strömungsdurchgang (23) verringert ist, und daß ein Spannungsspeisekreis (56) eine Spannung an zumindest eine der beiden Elektroden (21, 22) abzugeben vermag, wobei das den genannten Strömungsdurchgang (23) hindurchströmende leitfähige Fluid als Leiter dient, der unter Vermeidung einer Galvanisierung der Elektroden (21,22) den Strom von der jeweiligen Elektrode (21,22) nach Erde fließen läßt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an die Elektroden (21,22) jeweils eine Wechselspannung von etwa 110 Volt angelegt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorspannungseinrichtung (49) vorgesehen ist, welche die innere Einsteckelektrode (22) in eine Stellung minimalen Zwischenraums zwischen den beiden Elektroden (21, 22) drückt.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen (51, 52, 54, 55) vorgesehen sind, die den Spannungsspeisekreis in dem Fall automatisch schließen, daß das Fluid durch den Strömungsdurchgang (23) hindurchströmt, und die den Spannungsspeisekreis in dem Fall öffnen, daß der Fluidstrom aufhört.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsspeisekreis an dem Gehäuse (11) gesondert angebrachte Anschlüsse (31,36) enthält, die jeweils mit einer Elektrode (21;22) verbunden sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (11) aus einem Kunststoff besteht und daß in dem Gehäuse (11) eine eine Halterung für die äußere Aufnahmeelektrode (21) bildende Metallhülse (18) vorgesehen ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Strömungseintrittsseite des Gehäuses (11) in Umfangsrichtung versetzt angeordnete Führungen (25) vorgesehen sind, die am Umfang der inneren Einsteckelektrode (22) anliegen, und daß auf der Strömungsaustrittsseite des Gehäuses (11) ein scheibenförmiger Träger (27) mit einer Mittelöffnung (27a) vorgesehen ist, der eine Verlängerung (28) der inneren Einsteckelektrode (22) zu deren Abstützung trägt, derart, daß diese Elektrode (22) zur Ausführung einer axial ausgerichteten Bewegung innerhalb der äußeren Aufnahmeelektrode (21) getragen ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Speisekreis (46) eine gesonderte Spannung an beide Elektroden (21, 22) abgibt.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Schalteinrichtungen (T1, T2) vorgesehen sind, die den Speisekreis in dem Fall automatisch öffnen, daß die Temperatur des erhitzten Fluids einen vorgewählten Maximalwert überschreitet.
10. Elektrische Heizvorrichtung für die Erwärmung von leitfähigen Fluids, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein äußeres Gehäuse (11) mit Endteilen (12,1D) vorgesehen ist, durch die ein S.trömungseinlaß bzw. ein Strömwlgsauslaß an den betreffenden Gehauseenden festgelegt ist, daß in dem äußeren Gehäuse (11) eine hohle äußere AuSnahmee-ektrode (21) mit einer kegelstumpfförmigen Innenoberfläche angeordnet ist, daß in Abstand vcn und konzentrisch zu der betreffenden Oberfläche der äußeren Elektrode (21) eine innere Einsteckelektrode (22) mit einer kegelstumpfförmigen Außenfläche angeordnet ist, derart, daß zwischen den betreffenden Elektrodenflächen ein ringförmiger Strömungsdurchgang (23) mit einer vorgewählten Spaltbreite geschaffen ist, daß die Elektrodenoberflächen von der Einlaßseite zu der Auslaßseite hin derart konvergierend verlaufen, daß das Fluidfördervolumen zu der Auslaßseite hin unter Vermeidung des Verkochens des Fluids beim Durchströmen des Strömungsdurchgangs (23) verringert ist, daß die innere Elektrode (22) zur Ausführung einer axial ausgerichteten Bewegung innerhalb der äußeren Elektrode (21) getragen ist, daß eine Spannungsabgabeeinrichtung (56) vorgesehen ist, die eine elektrische Spannung an zumindest eine der genannten Elektroden (21, 22) zur Erwärmung des in dem Spalt (23) enthaltenen Fluids abgibt, daß eine Vorspannungseinrichtung (49) die innere Elektrode (22) in die äußere Elektrode (21) in eine minimale Spaltstellung eindrückt, und daß auf der Strömungsaustrittsseite der Elektroden (21,22) eine entgegen der Vorspannungseinrichtung (49) derart arbeitende fluidtemperaturabhängige Einrichtung (los6) vorgesehen ist, daß der Spalt (23) zwischen den beiden Elektroden (21,22) auf ein Ansteigen der Fluidternperaturen hin sich automatisch vergrößert.
11. Elektrische Heizvorrichtung für die Erwärmung von elektrisch leitfähigen Fluids, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein äußeres Gehäuse (11) aus einem elektrisch nicht leitenden Material mit Endteilen (12,13) vorgesehen ist, welche einen Strömungseinlaß bzw. einen Strömungsauslaß festlegen, daß in dem äußeren Gehäuse (11) eine hohle äußere Aufnahmeelektrode (21) mit einer kegelstumpfförmigen Innenfläche angeordnet ist, daß in Abstand von und konzentrisch zu der betreffenden Oberfläche der äußeren Elektrode (21) eine innere Einsteckelektrode (22) mit einer kegelstumpfförmigen Außenfläche derart angeordnet ist, daß zwischen den betreffenden Elektroden (21, 22) ein ringförmiger Strömungsdurchgang (23) mit einer gewählten Spaltbreite geschaffen ist, daß die genannten Flächen der beiden Elektroden (21,22) von der Einlaßseite zur Auslaßseite hin derart konvergierend verlaufen, daß das Fluidfördervolumen zu der Auslaßseite hin unter Vermeidung des Verkochens des Fluids beim Durchtritt durch den Strömungsdurchgang (23) verringert ist, daß die innere Einsteckelektrode (22) zur Ausführung einer axial ausgerichteten Bewegung in der äußeren Elektrode -(2,) getragen ist, daß eine Spannungsabgaboeinrichtung (56) eine elektrische Spannung an zumindest eine der genannten Elektroden (21,22) abzugeben vermag, wobei das Fluid in dem genannten Durchgang (23) als Leiter dient, der einen Strom von der jeweiligen Elektrode (21,22) unter Vermeidung einer Galvanisierung der betreffenden Blektroden (21,22) nach Erde leitet, daß auf der Strömungsaustrittsseite der Elektroden (21,22) eine temperaturabhängige Einrichtung (46) angeordnet ist, die den Abstand zwischen den genannten Elektroden (21,22) dadurch automatisch einzustellen gestattet, daß sie die innere Einsteckelektrode (22) axial in bezug auf die äußere Aufnahmeelektrode (21) auf Temperaturänderungen hin verschiebt, und daß auf der Strömungsaustrittsseite der Elektroden (21,22) mit der Spannungsabgabeeinrichtung (56) gekoppelte strömungsbetätigte Einrichtungen (51,52,54,55) vorgesehen sind, die den Stromkreis in dem Fall automatisch schließen, daß ein Fluid durch den Durchgang (23) hindurchströmt.
12. Elektrische Heivorrichtung für die Erwärmung von Wasser, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein äußeres Gehäuse (11) aus einem Kunststoff mit Endteilen (12,13) vorgesehen ist, die einen Strömungseinlaß bzw. einen Strömungsauslaß an dem jeweiligen Gehäuseende festlegen, daß mit der Strömungseinlaßseite des Gehäuses (11) eine auf Erdpotential liegende Speiseleitung (65) verbunden ist, daß mit der Auslaßseite des Gehäuses (11) ein Strömungsregulierventil (66) verbunden ist, daß in dem äußeren Gehäuse (11) eine äußere Aufnahmeelektrode (21) mit einer kegelstumpfförmigen Innenfläche angeordnet ist, daß in Abstand von und konzentrisch zu der betreffenden äußeren Aufnahmeelektrode (21) eine innere Sinsteckelektrode (22) mit einer kegelstumpfförmigen Innenfläche angeordnet ist, derart, daß ein ringEòruniger Strömungsdurchgang (23) ausgewähtter Spaltbreite zwischen den beiden Elektroden (21,22) gebildet ist, daß die Oberflächen der Elektroden (21,22) von der Einlaßseite zu der Auslaßseite hin derart konvergierend verlaufen, daß das Fluidfördervolumen zu der Auslaßseite hin unter Vermeidung des Verkochens des Fluids beim Durchströmen durch den Strömungsdurchgang (23) verringert ist, daß die innere Einsteckelektrode (22) in der äußeren Aufnahmeelektrode (21) zur Ausführung einer axial ausgerichteten Bewegung getragen ist, daß eine Wechselspannungsabgabeschaltung (56) vorgesehen ist, welche eine gesonderte Wechselspannung an jede der Elektroden (21,22) abzugeben vermag, wobei das durch den Strömungsdurchgang (23) hindurchströmende Wasser als Leiter dient, der einen Strom von der jeweiligen Elektrode (21;22) unter Vermeidung einer Galvanisierung der Elektroden (21,22) nach Erde und damit zu der Wechselspannungs abgabeschaltung (56) zurückleitet, daß eine Vorspannungseinrichtung (49) die innere Elektrode (22) in eine Stellung minimalen Abstands zwischen den beiden Elektroden (21,22) drückt, daß auf der Strömungsaustrittsseite der beiden Elektroden (21,22) eine fluidtemperaturabhängige Einrichtung (46) vorgesehen ist, welche die innere Elektrode (22) gegen die Vorspannungseinrichtung (49) derart drückt, daß automatisch der Zwischenraum zwischen den beiden Elektroden (21, 22) eingestellt ist, und zwar durch Bewegung der inneren Elektrode (22) in axialer Richtung in Abhängigkeit von der Wassertemperatur in dem Gehäuse (11), daß in dem Gehäuse (11) auf der Strömungsaustrittsseite der Elektroden (21,22) mit der Spannungsabgabeschaltung (56) verbundene strömungsbetätigte Einrichtungen (51,52,54,55) angeordnet sind, die in dem Fall den Wechselstromkreis automatisch schliessen, daß das Strömungsregulierventil (66) geöffnet ist.
und die in dem Fall den Wechselstromkreis automatisch öffnen, daß das Strömungsregulierventil (66) geschlossen ist, und daß Schalteinrichtungen (T1,T2) vorgesehen sind, die den Wechselstromkrels in dem Fall automatisch öffnen, daß die Temperatur des erwärmten Fluids einen vorgewählten Maximalwert überschreitet.
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