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Vorrichtung zur elektrischen Erhitzung von Flüssigkeiten. Bei der
Einrichtung des Hauptpatentes ist die Elektrode von Isolierkörpern umgeben, welche
für die den Widerstand bildende Flüssigkeit Leitkanäle bilden, in denen die Umwandlung
der elektrischen Energie in Wärme erfolgt. Gemäß dem Zusatzpatent 373145 ist die
Aufhängung dieser Körper derart, daß sie wechselweise mit einem Doppelhebel verbunden
sind, dessen Verdrehung .die Leitkanäle einstellt. Damit wird die Leistung der Elektrode
so geregelt, daß sie der Summe der durch die Öffnungen gebildeten Flüssigkeitsquerschnitte
proportional ist. Da nun der Wasserwiderstand sich mit der Temperatur ändert und
zwischen dem Wasser am oberen Ende der Elektrode und dem Wasser am unteren Ende
erhebliche Temperaturunterschiede auftreten, so ergibt sich eine ungleiche Belastung
der Elektrode. Aus diesem Grunde wird erfindungsgemäß die Anordnung so getroffen,
daß die Leitkanäle nicht immer andauernd denselben Querschnitt besitzen, sondern
eine Abstufung im Querschnitt gemäß dem beabsichtigten Zweck getroffen werden kann.
Die sich hieraus ergebende Wirkung wird durch die Darstellung der Zeichnung an zwei
beispielsweisen Stellungen verdeutlicht.
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Abb. r zeigt die Isolierkörper in einer Lage, bei der die unteren
Leitkanäle größeren Querschnitt haben als die oberen.
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Abb.2 zeigt umgekehrt die oberen Leitkanäle mit größeren öffnungen.
Die
Elektrode a besteht aus einer Anzahl von oben und unten leitend miteinander verbundenen
Stäben. Die Isolierkörper b weisen die Form von trichterförmigen Hohlkörpern auf,
die zwischen den beiden oberen- und unteren Isolierkörpern b' in der Achsenrichtung
beweglich sind. Durch irgendeine Stellvorrichtung soll eine Verstellbarkeit der
Teile b in weiten Grenzen gegeneinander und gegen die Endkörper b' möglich sein.
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Zunächst sei der Zweck und die Wirkung der verschiedenen Einstellungen
an dem Zeichnungsbeispiel erläutert.
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Die Stellung nach Abb. i bezweckt eine möglichst gleichmäßige Belastung
der Elektrode. Wenn bei Beginn des Betriebes ein nach dem Elektrodenprinzip zu beheizender
Dampfkessel in allen seinen Teilen gleiche Temperatur hat, so ändert sich diese
alsbald, wenn das warme Wasser von unten aufsteigt, so daß die oberen Kanäle g zwischen
den Isolierkörpern b wärmeres Wasser als Flüssigkeitswiderstand erhalten als die
unteren. Da sich nun mit der Temperatur der Wasserwiderstand erheblich ändert -
beispielsweise zwischen io und 2o° um iooo Ohm, zwischen 2o und 10o° um
3000 Ohm-, so ist, da die Leistung dem Widerstand proportional ist, die Belastung
der einzelnen gleich großen Kanäle und damit die Belastung der Elektrode Sehr ungleich.
Für die Zeiteinheit steigert sich diese verschiedene Belastung der Elektrode immer
mehr, so daß schließlich an ihrem oberer Teil Dampf erzeugt wird, während ihr unterer
Teil mit den zugehörigen Leitkanälen noch mit kaltem Wasser arbeitet, das z. B.
io bis i5° Anfangstemperatur hat.
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Nehmen nun die Kanäle g in ihrer Breit-oder Höhe gemäß Abb. i von
unten nach oben ab, so ist es möglich, dadurch die Leistung entsprechend der Wassertemperatur
an der Elektrode so auszugleichen, daß jeder Kanal die gleiche Leistung abgibt.
Dadurch erhält man den Vorteil, daß der Kessel gleichmäßiger erwärmt wird und daß
eine Dampfleistung erst dann erfolgt, wenn der ganze Kessel auf der entsprechenden
Temperatur angelangt ist. Eine Entnahme von Wärme entzieht damit dem Kessel viel
weniger von seiner Wärmekapazität, als wenn nur die oberen Wasserschichten die betreffende
Temperatur erreicht haben. Es hat auch das Nachspeisen von Frischwasser viel geringere
Wärmeschwankungen zur Folge, wenn der ganze Kessel einheitlich durchgewärmt ist,
als wenn nur die oberen Schichten die für die Leistung notwendige Temperatur besitzen.
Andererseits kann auch eine umgekehrte Einstellung der Isolierkörper b von Bedeutung
sein. Bei beiden Abbildungen kommt als isrenzfall der in Betracht, daß entweder
nur unten oder nur oben ein Leitkanal geöffnet ist, und daß demnach nur unten oder
nur oben Leistung abgegeben wird. Bei Abb.2 wird oben mehr Leistung abgegeben wie
unten, und wenn nun im Grenzfall nur oben ein Kanal geöffnet und dort Leistung-abgegeben
wird, so findet eine Erwärmung des Wassers nur in seinen oberen Schichten statt,
und es ist dank der schlechten Wärmeleitfähigkeit des Wassers möglich, zeitweilig
mit der oberen Wasserschicht die gewünschte Leistung abzugeben und den Kessel in
dieser Weise sehr schnell für bestimmte Fälle betriebsbereit zu machen; in solchen
Fällen wird dann mit einem viel kleineren 'Wärmevolumen gearbeitet, als es dem Wasserinhalt
des betreffenden Kessels entspricht.
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Durch allmähliches Einregeln der Isolierkörper derart, d,aß sie zunächst
in eine gegenseitige Stellung nach Abb.2 und dann allmählich weitergehend bis in
die Stellung nach Abb. i gebracht werden, ist die Möglichkeit gegeben, bei der Inbetriebsetzung
eines Kessels sehr schnell auf Leistung zu kommen und dann allmählich die Leistung
auf die ganze Elektrode zu verteilen. Die Stellung der Isolierkörper nach Abb. i
ist beispielsweise so gewählt, daß trotz des Zuspeisens kalten Wassers von unten
die Elektrode dauernd gleichmäßig belastet bleibt.
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Die bauliche Anordnung für die Verstellung oder Einstellung der einzelnen
Isolierkörper macht keine Schwierigkeiten; man kann sie einzeln oder zu mehreren
zusammengefaßt an Doppelhebeln, wie im Zusatzpatent 373145 gezeigt, aufhängen,
man kann ebensowohl die einzelnen Isolierkörper als auch einzeln durch Hängestangen
o. dgl. mit einer Schaltwalze verbinden, die mit Kurvenführungen versehen i wird,
in welche die Hängestangen mit Querzapfen eingreifen. Die Foren der Kurvenführungen
läßt sich dann leicht so wählen, daß durch Drehung der Schaltwalze alle für den
jeweiligen Betrieb wichtigen Einstellungen der Isolierkörper erreicht werden.