DE3334334A1

DE3334334A1 - Heizvorrichtung fuer das aufheizen eines in einem elektrisch betriebenen durchstroemelement enthaltenen waermetraegers

Info

Publication number: DE3334334A1
Application number: DE19833334334
Authority: DE
Inventors: Klaus 3002 Wedemark Hermann; Wolfgang 3008 Garbsen Hermann; Hans Pratteln Hucke; Artur 3016 Seelze Schmidt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-09-22
Filing date: 1983-09-22
Publication date: 1985-04-11
Also published as: GB8420400D0; FR2552612A1; JPS6099951A; GB2147776A

Description

333433A

Heizvorrichtung für das Aufheizen eines In einem elektrisch betriebenen Durchströmelement enthaltenen Wärmeträgers

Die Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung für das Aufheizen eines in einem elektrisch betriebenen, rohrförmigen Durchströmelement enthaltenen, im Zwangsumlauf betriebenen fließfähigen Wärmeträgers einer Wärmeübertragungseinrichtung zum Heizen eines Wärme aufnehmenden Wärmeverbrauchers, bei der die elektrische Energie dem Durchströmelement mittels Elektroden, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Transformators in den Stromkreis zwischen der Stromquelle und dem Durchströmelement zugeführt wird.

Bei einer solchen, beispielsweise aus dem DE-GM 761815ο bekannten Heizvorrichtung hat sich gezeigt, daß die Installation des Widerstandsheizkörpers in dem Durchströmelement AbdichtungsSchwierigkeiten mit sich brachte, Schutzrohre erforderlich machte und das Vorsehen von Verbindungsflanschen nicht vermeidbar werden ließ.

Der Erfindung, wie sie im Anspruch gekennzeichnet ist, liegt nun die Aufgabe zugrunde, in Ausräumung der vorgenannten Nachteile eine mit einem elektrisch betriebenen Durchströmelement versehene Heizvorrichtung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei der der Aufbau des rohrförmigen Durchströmelements wesentlich vereinfachter

er gestaltet und trotzdem betriebssicher ist und bei der gleichzeitig gewährleistet ist, daß gewünschtenfalls

der thermische Wirkungsgrad der Heizvorrichtung gesteigert und eine praktisch konstante Heiztemperatur auf der gesamten Wärmeübertragungsfläche einstellbar ist.

Außer dem Erreichen der vorstehend dargelegten angestreb-. ten Maßnahmen sind mit der Erfindung noch weitere Vorteile zu erzielen, die insbesondere darin bestehen, daß ein besonderes Heizelement, wie beispielsweise ein elektrischer Widerstandsheizstab, überflüssig wird. Weiterhin ist der Transport der Wärme zum Ort des Verbrauches auch über längere Strecken fast verlustfrei möglich, so daß die Wärmeübertragungsflächen verringert werden können. Besonders wenn bei Verwendung eines elektrisch leitenden fließfähigen Wärmeträgers dieser Wärmeträger sich im rohrförmigen Durchströmelement sozusagen selbst erhitzt, können elektrische und weitgehend auch thermische Isolationen eingespart werden.

Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und den nachstehenden Erläuterungen der Zeichnungen, die jeweils im Längsschnitt beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes darstellen.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Ausschnitt des rohrförmigen geraden Durchströmelementes aus leitendem Werkstoff mit einem im Zwangsumlauf betriebenen, elektrisch nicht leitenden fließfähigen Wärmeträger,

Fig. 2 einen Ausschnitt des ähnlich aufgebauten rohrförmigen geraden Durchströmelementes aus elektrisch nicht leitendem Werkstoff mit einem im Zwangsumlauf betriebenen, elektrisch leitenden fließfähigen Wärmeträger,

Fig. 3 das rohrförmige Durchströmelement in Haarnadelform aus leitendem Werkstoff mit einem im Zwangsumlauf betriebenen, elektrisch nicht leitenden fließfähigen Wärmeträger und

Fig. 4 das rohrförmige Durchströmelement als dreifach parallel geschaltetes Bauelement.

Wie die Fig. 1 zeigt, besteht das Durchströmelement im wesentlichen aus einem geraden Rohr 1, das aus einem den elektrischen Strom leitenden Werkstoff gebildet ist und gleichzeitig den elektrischen Widerstandsheizkörper verkörpert. Bei in Betrieb befindlicher Wärmeübertragungsvorrichtung (nicht dargestellt) durchströmt ein fließfähi- ger Wärmeträger 2, wie mit Pfeilen angedeutet, dieses Rohr 1, an das die Einspeise-Elektrode 4 und die Masse-Elektrode 3, 3^l wie dargestellt angeschlossen sind. Wird nun der elektrische Stromkreis zugeschaltet, so wird die durch die Wand des Rohres 1 fließende elektrische Leistung in Wärme umgesetzt und auf den fließfähigen Wärmeträger 2 übertragen. Um nun den Leistungsumsatz über die Gesamtlänge des Durchströmelementes unterschiedlich gestalten zu können, ist die mittig zwischen denMasse-Elektroden 3, 3¹ angeordnete Einspeise-Elektrode 4 nach beiden Seiten verschiebbar angeordnet. Das gerade Rohr 1 kann verhältnismäßig lang ausgebildet sein.

In Fig. 2 ist ein rohrförmiges Durchströmelement dargestellt, das aus zwei einzelnen Rohrstücken 5 und 6 aus elektrisch nicht leitfähigem Werkstoff oder aber aus beliebigem Werkstoff besteht, innen aber durch einen Belag oder eine im Querschnitt beliebig gestaltete Auskleidung 7, 7¹ vom Medium elektrisch isoliert wird. Die Rohre 5 und 6 sind untereinander durch ein elektrisch leitendes Zwischenstück 9 verbunden und an ihren Enden mit elek-

trisch leitenden Endstücken 8 und 1o versehen. Zwischenstück 9 und Endstücke 8 und 1o sind an den Stellen 11 bis 14 dichtend mit den Rohren 5 und 6 verbunden. Um die elektrische Energie dem Medium 2 zuzuführen, ist die eine Elektrode 4 am Zwischenstück 9, die andere Elektrode 3, 3' an den Endstücken 8 und 1o angeschlossen.

Auch hier wird nach Zuschaltung des elektrischen Stromkreises die durch den elektrisch leitenden Wärmeträger 2 fließende elektrische Leistung unmittelbar in Wärme umgesetzt. Um im Bedarfsfall an einer bestimmten Stelle des Durchströmelement-Rohrstückes 6 den Leistungsumsatz zu erhöhen, ist mittig in diesem Rohrstück ein z.B. torpedoförmiger Verdrängerkörper 15 vorgesehen, um an dieser Stelle eine größere Erwärmung zu bewirken. Der Verdrängerkörper 15 kann verstellbar angeordnet sein.

Wie aus Fig. 3 hervorgeht, ist als weitere Ausführungsform das Rohr 21 des Durchströmelementes haarnadelförmig gebogen und mit seinen freien Enden 28, 29 in einer Metallplatte 16 als Masse gehalten. In der Mitte dieser Platte 16 ist in einer Bohrung ein Isolierkörper 17,angeordnet, in dem der elektrische Leiter 18 geführt ist, dessen freies Ende 19 mit dem gebogenen Ende 2o des Rohres 21 des Durchströmelementes verbunden ist. Auf der Anschlußseite des Durchströmelementes ist ein Transformator 26 vorgesehen, dessen eine Elektrode 22 der Sekundärspule 23 mit der Metallplatte 16 und die andere Elektrode 24 mit dem aus der Metallplatte 16 isoliert vorstehenden Ende des elektrischen Leiters 18 für die Einspeisung verbunden ist.Um während des Betriebes das stromführende heiße Rohr 21 abzuschirmen, ist ein Schutzgehäuse 25 vorgesehen, das auf der Rohrseite der Metallplatte 16 befestigbar ist.

Schließlich kann gemäß Fig. 4 das Durchströmelement aus drei ähnlich Fig. 1 aufgebauten Rohrstücken 27 bis gebildet sein, die parallel und mit Abstand voneinander angeordnet und durch vier Querverbindungsrohre 3o bis 33 an ihren Enden verbunden sind und in einen axial zum mittleren Rohrstück 28 angeordneten Endrohrstutzen 34, 35 münden. Sämtliche Rohrstücke, Querverbindungsrohre und Endrohrstutzen bestehen aus einem den elektrischen Strom leitenden Werkstoff und bilden den elektrischen Widerstandsheizkörper. Die Einspeise-Elektroden 36 bis 38 sind dabei in der Mitte der Rohrstücke 27 bis 29 und die Masse-Elektroden 39, 4o auf den Endrohrstutzen 34, angeordnet.

Die drei Rohrstücke 27 bis 29 des Durchströmelementes sind also hinsichtlich des Wärmeträgerflusses parallel geschaltet und bilden elektrisch eine Sternschaltung.

Der Patentanwalt 25

Claims

MITSCHERLICH · GUNSCHMANN · KÖRBER · SCHMIDT-EVERS ZUGELASSENE VERTRETER BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT PROF. REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATFN' Ol I ΙΓ-!

MANDATAIRES AGREES PRES L'OFFICE EUROPEE.M DES BREVETS

Dipl.-lng. H. Mitscherlich Dipl.-lng. K. Gunschmann Dipl.-lng. Dr. rer. nat. W. Körber

Hans Hucke Dipl.-lng. J. Schmidt-Evers

Essigweg 6 Dipl.-lng. W.Melzer

Steinsdorf straße 10 D-8000 München 22 Schweiz Telefon (089) 29 66 84-86

Telex 523 155 mitshd Psch-Kto. Mchn 195 75-803 EPA-Kto. 28 000 206

Gu/ay

22. September 1983

Ansprüche

1 ο Heizvorrichtung für das Aufheizen eines in einem elektrisch betriebenen rohrförmigen Durchströmelement enthaltenen, im Zwangsumlauf betriebenen fließfähigen Wärmeträgers einer Wärmeübertragungseinrichtung zum Heizen eines Wärme aufnehmenden Wärmeverbrauchers, bei der die elektrische Energie dem Durchströmelement mittels Elektroden zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem elektrisch nichtleitenden Wärmeträger (2) das Rohr (1) des Durchströmelementes selbst aus einem den elektrischen Strom leitenden Werkstoff besteht und den elektrischen Widerstandsheizkörper verkörpert, der mit den Elektroden (3, 3^l, 4) in Kontakt bringbar ist und den fließfähigen Wärmeträger (2) erwärmt (Fig. 1).
2. Heizvorrichtung für das Aufheizen eines in einem elektrisch betriebenen rohrförmigen Durchströmelement enthaltenen, im

2 -

Zwangsumlauf betriebenen fließfähigen Wärmeträgers einer Wärmeübertragungseinrichtung zum Heizen eines Wärme aufnehmenden Wärmeverbrauchers, bei der die elektrische Energie dem Durchströmelement mittels Elektroden zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem elektrisch leitenden fließfähigen Wärmeträger (2) dieser selbst mit den Elektroden (3, 3¹ , 4) in Kontakt bringbar ist und zur direkten Widerstandsheizung dient, während das Rohr (1) des Durchströmelementes aus einem den elektrischen Strom nichtleitenden Isolierwerkstoff besteht oder innen durch einen Belag oder eine beliebig gestaltete Auskleidung (7, T) vom Medium (2) elektrisch isoliert ist. (Fig. 2)
3. Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aus einem den elektrischen Strom leitenden Werkstoff bestehende Rohr (21) des Durchströmelementes haarnadelförmig gebogen und mit seinen freien Enden (28, 29) in einer Metallplatte (16) als Masse gehalten ist, in deren Mitte ein Isolierkörper (17) befestigt ist, in dem der elektrische Leiter geführt ist, dessen freies Ende (19) mit dem gebogenen Ende (2o) des Durchströmelementes verbunden ist. (Fig. 3)
4. Heizvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Stromquelle und dem Durchströmelement ein Transformator (26) zwischengeschaltet ist, wobei die eine Elektrode (22) der Sekundärspule (2 3) mit der Metallplatte (16) und die andere Elektrode (24) mit dem

gO aus der Metallplatte (16) isoliert vorstehenden Ende des elektrischen Leiters (18) für die Einspeisung verbunden ist.
5. Heizvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch ein das haarnadelförmige Rohr (21) des Durchström-Q5 elementes abdeckendes Schutzgehäuse (25), das sich auf der Metallplatte (16) abstützt.
6. Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Rohrstück (6) des Durchströmelement-Rohres (1) zur Steigerung der thermischen Leistungsdichte mittig ein torpedoartiger Verdrängerkörper (15) eingebaut ist.
7. Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspeisungsstelle für den elektrischen Strom zwischen zwei benachbarten Einspeisungsstellen verschiebbar angeordnet ist.
8ο Heizvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchströmelement-Rohr (1) gerade ausgebildet ist.
15
9. Heizvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchströmelement gerade oder mäanderförmig oder spiralig gebogen ist oder zu mehreren hintereinander in Wirkverbindung steht.
10. Heizvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Rohrstücke (27, 28, 29) des Durchströmelementes hinsichtlich des Wärmeträgerflusses parallel geschaltet ■ sind und elektrisch eine Sternschaltung bilden. (Fig. 4).

- 4 -