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"Elektrodendampferzeuger"
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Die Erfindung betrifft einen Elektrodendampferzeuger mit in einem
mittels eines Deckels geschlossenen Kessel, in eine zu verdampfende Flüssigkeit
eintauchende Elektroden, insbesondere für Drehstrombetrieb, und Mittel zur Einstellung
der Stromaufnahme.
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Für verschiedene Zwecke, beispielsweise in Laboratorien oder für Chemisch-Reinigungen
werden Kleindampferzeuger benötigt. Die Einstellung derartiger Elektrodendampferzeuger
auf eine bestimmte Dampfmenge oder eine bestimmte Stromaufnahme ist jedoch schwierig.
Bekannt ist es, die Füllhöhe der Flüssigkeit zu steuern, beispielsweise durch elektronische
Steuermittel. Dabei treten Schwierigkeiten auf, beispielsweise wegen der schwankenden
Leitfähigkeit der zu verdampfenden Flüssigkeit, Blasenbildungen, Wallungen an der
Oberfläche und dergl. mehr. Andere Kleindampferzeuger, die mit elektrischen Heizstäben
arbeiten, sind träge. Ihre Anlaufzeit bis zur
Lieferung des ersten
Dampfes ist relativ groß und in Abhängigkeit von der Dampfentnahme entsteht mehr
oder weniger nasser Dampf.
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Es wurden auch schon Schwimmersteuerungen für die Füllhöhen in derartigen
Elektrodendampfkesseln verwendet. Auch derartige Schwimmersteuerungen arbeiten ziemlich
träge und weisen ein mehr oder weniger großes Schaltspiel zwischen maximaler und
minimaler Füllhöhe auf.
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Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, einen Elektrodendampferzeuger
zu schaffen, bei dem mit einfachen Mitteln von außerhalb des Dampfkessels eine bestimmte
Stromaufnahme, beispielsweise in Abhängigkeit der zur Verfügung stehenden Stromversorgungsanlage,
einzustellen ist.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung bei einem Elektrodendampferzeuger
der eingangs erläuterten Art im wesentlichen dadurch gelöst, daß eine von außerhalb
des Kessels bedienbare Vorrichtung zur Ein- bzw. Verstellung der mit der Flüssigkeit
in kontakt stehenden Elektrodenoberflächen vorgesehen ist.
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Durch die Erfindung wird es ermöglicht, anstelle einer trägen oder
ungenauen Füllhöhensteuerung zur Einstellung der Stromaufnahme der Elektroden eine
genau einstellbare Elektrodenoberfläche mit der zu verdampfenden Flüssigkeit in
Kontakt zu bringen.
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Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind mindestens
zwei der Elektroden von je einer axial verschiebbaren Hülse aus dampf- und feuchtigkeitsbeständigem
Isoliermaterial eng umfaßt.
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Je nach dem Verschiebungsgrad der Isolierhülsen auf der Elektrode
wird die freie Oberfläche der Elektrode in einfacher Weise eingestellt. In den Spalt
zwischen Isolierhülse und Elektrode
eintretende Flüssigkeit ist
auf die Stromaufnahme ohne Einfluß, da ein Übergang des Stroms von diesen Elektrodenoberflächenteilen
auf die Elektrodenoberflächen einer benachbarten Elektrode nicht stattfinden kann.
Maßgeblich für die Stromaufnahme bleibt ausschließlich der von der verschiebbaren
Isolierhülse freigegebene bzw. freigelassene Elektrodenteil.
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Insbesondere bei Verwendung einer Drehstromspeisung ist es zweckmäßig,
wenn die Isolierhülsen aller (drei) Elektroden mit einem gemeinsamen Tragteil verbunden
sind. Dabei sind in vorteilhafter Weise die axial verschiebbaren Isolierhülsen mit
einer aus dem Deckel des Kessels ragenden, im wesentlichen parallel zur Längsachse
der Elektroden verlaufenden, Regulierstange verbunden.
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In zweckmäßiger Weise ist die Regulierstange mit einem gemeinsamen
Tragteil verbunden. Eine besonders einfache Ausführungsform ergibt sich dann, wenn
die Isolierhülsen mit dem gemeinsamen Tragteil einstückig ausgebildet sind.
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Als bevorzugtes Isoliermaterial für die Isolierhülsen wird Tetrafluoräthylen
verwendet.
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Gemaß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weisen die Elektroden
einen verjüngten Abschnitt auf, der von einer dampf-und feuchtigkeitsbeständigen
Isolierhülse fest umgeben ist. Auch diese feste Isolierhülse kann beispielsweise
aus Tetrafluoräthylen bestehen.
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In vorteilhafter Weise sind die Elektroden durch eine Abdichtungsvorrichtung
im Deckel des Kessels geführt, die aus einer einen verjüngten Längsabschnitt der
Elektroden umgreifenden Dichtungsring, eine diesen Dichtungsring übergreifende Hülse'und
zwei getrennte mit zur Längsachse schrägen
Gleitflächen versehene,
komprimierbare Dichtungsscheiben und äußere Schraubmittel zum Zusammenpressen der
Dichtungsscheiben aufweist.
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Zur leichteren axialen Einstellung der Isolierhülsen ist es vorteilhaft,
wenn die Regulierstange in einem Tragbügel am Deckel gehaltert ist, und Mittel zur
axialen Verschiebung der Regulierstange am Tragbügel angreifen bzw. sich abstützen.
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Um sicherzustellen, daß nicht nur die freien Oberflächen der Elektroden,
sondern auch ein Teil der Isolierhülsen in die Flüssigkeit im Kessel eintaucht,
sind Steuermittel für die Flüssigkeitsfüllhöhe im Kessel vorgesehen. In vorteilhafter
Weise dienen schwimmerbetätigte Ventilschalter als Steuermittel für die Einstellung
der Flüssigkeitsfüllhöhe.
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Bei einer Drehstromausbildung eines erfindungsgemäßen Elektrodendampferzeugers
sind in vorteilhafter Weise drei Elektroden dreieckförmig angeordnet und die Regulierstange
für die axiale Verschiebung der Isolierhülsen ist im Mittelpunkt des durch die Elektroden
gebildeten Dreiecks angebracht.
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Um stets eine mit der Flüssigkeit in Kontakt tretende Elektrodenoberfläche
sicherzustellen, ist in vorteilhafter Weise die Länge der ins Innere des Kessels
ragenden Elektrodenteile großer als die Länge der festen Isolierhülsen plus der
Länge der axial verschiebbaren Isolierhülse im voll abgesenkten Zustand.
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Um Störungen zwischen den Elektrodenanschlüssen und der zwischen Elektrodenanschlüssen
hoch geführten Regulierstange zu vermeiden ist es vorteilhaft, wenn die Regulierstange
an ihrem aus dem Deckel herausragenden Abschnitt mindestens teilweise von einer
Isolierhülse umgeben ist. Dabei ist zweckmäßiger Weise die axiale Länge der Isolierhülse
größer als die Höhe der Anschlußenden der Elektroden.
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Durch die Erfindung wird ein wesentlich besserer Wirkungsgrad erreicht,
da die zugeführte elektrische Energie voll in die Flüssigkeit übergeht. Bei einem
ausgeführten Ausführungsbeispiel der Erfindung wurden pro Stunde 70 kg Wasserdampf
erzeugt. Durch die Einstellung bzw. Höhenverschiebung der Regulierstange ist eine
leichte Anpassung an die jeweils vorhandene Stromstärke ermöglicht.
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Der sonst beim Einschalten gegenüber der Laufphase um bis zu 50 %
höhere Strombedarf wird bei einem erfindungsgemäßen Elektrodendampfkessel wesentlich
vergleichmäßigt.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand der
Zeichnung näher erläutert,die schematisch Ausführungsbeispiele darstellen. Dabei
zeigt: Fig. 1 einen Teilquerschnitt der erfindungsgemäßen Elektrodendampferzeuger,
Fig. 2 eine Teilansicht eines Deckels mit Elektroden und erfindungsgemäBerRegulierungsvorrichtung,
und Fig. 3 eine Draufsicht auf den Deckel mit Elektrodenanschlüssen.
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In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Elektrodendampferzeugers
dargestellt, mit einem Kessel 1, der durch einen Deckel 2 abgeschlossen ist. Der
Deckel 2 ist über Dichtungen und Schraubelemente mit dem Kessel 1 fest verbunden.
Der Kessel 1 weist nicht dargestellte Dampfabfuhröffnungen und Flüssigkeitszufuhrleitungen
sowie Mittel zum Anschluß von Abschlammventilen, Manometern und dergl.mehr auf.
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Durch den Deckel 2 sind in das Innere des Kessels 1 ragende Elektroden
4, 5, 6 geführt, von denen in Fig. 1 nur eine Elektrode 4 sichtbar ist.
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Die Elektroden bestehen vorzugsweise aus nicht-rostendem Edelstahl.
In dem Kessel 1 ist eine zu verdampfende Flüssigkeit 3 eingefüllt, deren Füllhöhe
zwischen einem minimalen Flüssigkeitsspiegel und einem maximalen Flüssigkeitsspiegel
mit Hilfe eines an sich bekannten Füllhöhensteuermittels 29 in Form eines schwimmerb§§tigten
Ventils reguliert wird. Die Elektroden 4 bzw. 5 und 6 weisen neben einem vollen
Abschnitt je einen verjüngten Abschnitt 14, 15, 16 und einen weiteren verjüngten
Abschnitt 24, 25, 26 auf. Die Ausbildung ist dabei derart getroffen, daß der volle
Abschnitt vollständig in die Flüssigkeit 3.eintaucht, während eine die verjüngten
Abschnitte 14, bzw. 15, 16 jeweils umgebende feste Isolierhülse 17, 18, 19 zum Teil
bis unter die Oberfläche der Flüssigkeit 3 reicht. Die Elektroden 4, 5, 6 bzw. die
von festen Hülsen 17, 18, 19 umgebenen verjüngten Abschnitte 14, 15, 16 sind von
einer gleitbaren Isolierhülse 9 aus dampf- und flüssigkeitsfestem Isoliermaterial
eng umfaßt. Die Verjüngung der Abschnitte 14, 15, 16 ergibt zusammen mit den festen
Isolierhülsen 17, bzw. 18, 19 den gleichen Durchmesser wie die freien Oberflächen
der jeweiligen Elektroden 4 bzw. 5 und 6.
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Die Isolierhülse 9 ist zweckmäßigerweise mit einem gemeinsamen Tragteil
10 verbunden bzw. mit diesem einstückig ausgebildet, der auch die die übrigen Elektroden
5, 6 umfaßenden Isolierhülsen 9 mit aufnimmt. Vorzugsweise am gemeinsamen Tragteil
10 angreifend ist eine Regulierstange 11 vorgesehen, mit deren Hilfe die Isolierhülsen
9 in axialer Richtung verschiebbar sind.
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Dabei ist die Regulierstange 11 in einem Tragbügel 28 gehaltert, wobei
sich eine Verstellschraube 32 am Tragbügel 28 abstützt.
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Durch Verdrehen der Schraube 32 ist eine axiale Verschiebung der Hülsen
9 ermöglicht. Durch die axiale Verschiebung der Hülsen 9 wird von den Elektroden
4 bzw. 5 und 6 jeweils eine bestimmte freie Oberfläche mit der Flüssigkeit 3 in
Kontakt gebracht. Da sich die mit der Flüssigkeit 3 in Kontakt stehenden
freien
Oberflächen der Elektroden 4, bzw. 5, 6 unterhalb des Flüssigkeitsspiegels befinden,
sind Blasenbildungen oder Wallungen der Oberfläche ohne Einfluß auf die Stromaufnahme
bzw. Stromübergang zwi-schen den Elektroden.
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Die Ausbildung ist dabei bevorzugt derart getroffen, daß die Länge
der Regulierstange 11 und die Länge der festen Isolierhülsen 17 bzw. 18 und 19 und
der Hülse 9 zusammengenommen, wenn sich die Isolierhülsen 9 in der tief-sten Stelle
befinden, geringer ist als die axiale Länge der Elektroden 4, so daß stets eine
bestimmte Mindestfläche der Elektroden 4 bzw. 5 und 6 mit der Flüssigkeit 3 in Kontakt
steht.
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Die zwischen hülse 9 und Elektroden 4 bzw. 5 und 6 eintretende Flüssigkeit
3 ändert an der Stromaufnahme nichts, da der Stromübergang zwischen den Elektroden
4, bzw. 5 bzw.6 durch die diese umgebenden Hülsen 9 verhindert ist.
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Die Durchführung der Elektroden 4, 5 und 6 durch den Deckel 2 erfolgt
mit Hilfe je eines Dichtungsringes 20, der von einer Isolierhülse 21 umgeben ist.
Gegen den Dichtungsring 20 stützt sich eine untere Dichtungsscheibe 22 an der mit
zur Längsachse der Elektroden schrägen Gleitflächen 12 bzw. 13 eine obere Dichtungsscheibe
23 sich abstützt.
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Mit Hilfe von Schraubmitteln 27 werden die Dichtungsscheiben 22 bzw.
23 gegeneinander keilförmig verschoben und in einer Durchgangsöffnung im Deckel
2 verpresst. Dadurch ist eine sichere dampfdichte und elektrisch isolierende Durchführung
geschaffen.
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Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß bei Verwendung einer Drehstromversorgung
drei Elektroden 4, 5, 6 vorgesehen sind, die zweckmäßigerweise dreieckförmig angeordnet
sind und wobei die
Regulierstange 11 im Mittelpunkt des durch die
drei Elektroden 4, 5, 6 gebildeten Dreiecks angeordnet ist.
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In Fig. 2 sind auch deutlich die Dichtungsringe 20 bzw.
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Hülsen 21 erkennbar. Die Öffnungen im Deckel 2 sind einerseits für
Verschraubungen'andererseits für Dampfabfuhr, für die Ventilzuleitung, Manometeranschlüsse
oder dergl.,die nicht Gegenstand der Erfindung sind, und daher nicht näher erläutert
werden, vorgesehen.
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Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß in zweckmäßiger Weise die Regulierstange
11 oberhalb des Deckels 2 mit einer Isolierhülse 30 versehen ist, deren axiale Länge
größer ist als die Höhe der Anschlußenden 31 der Elektroden 4 bis 6. Dadurch ist
sichergestellt, daß ein Stromübergang zwischen Elektroden untereinander bzw. den
Elektroden und der Regulierstange 11 vermieden ist.
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Die Isolierhülsen 9 bzw. festen Isolierhülsen 17 bis 19, die Dichtungsringe
20 und die Dichtungsscheiben 22, 23 sowie die Isolierhülse 30 sind zweckmäßigerweise
aus Tetrafluoräthylen gebildet. Sie können auch aus anderem Material bestehen, wobei
lediglich vorausgesetzt ist, daß dieses Material dampf- und flüssigkeitsfest und
hitzebebeständig ist.
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Da durch die ertindungsgemäße Ausbildung und An-ordnung der Isolierhülsen
9 die Füllhöhe der Flüssigkeit im Kessel 1 insoweit von untergeordneter Bedeutung
ist, als es genügt, daß die Füllhöhe über das untere Ende der Hülse 9 hinausragt,
kann das Schaltspiel des Füllhöhensteuermittels 29 relativ groß und die Steuerung
des Füllhöhensteuermittels 29 träge sein.
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Bei einem vereinfachten Ausführungsbeispiel genügt es, wenn nur zwei
der drei Elektroden 4, 5, 6 mit einer erfindungsgemäßen verschiebbaren Hülse 9 versehen
sind, da auch dann der Stromübergang zwischen diesen beiden Elektroden untereinander
und mit der freien Elektrode durch die jeweils freibleibende Oberfläche 8 der Elektroden
mit Hülse 9 bestimmt ist.
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Die Isolierhülsen 9 können auch aus einem geeigneten Keramikmaterial
hergestellt sein.
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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt. Sie umfaßt auch alle fachmännischen Weiterbildungen und Abwandungen
sowie Teil- und Unterkombinationen der beschriebenen und/oder dargestellten Merkmale
und Maßnahmen.