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Anordnung der Flüssigkeitselektrode für nach dem Elektrodenprinzip
elektrisch beheizte Dampfkessel. Zum Erhitzen von elektrisch leitenden Flüssigkeiten
verwendet man Elektrodens5 steme, bei welchen die Flüssigkeit selbst den Heizwiderstand
bildet. Praktische Anwendung finden dieselben bei Durchlauferhitzern, Warmwasserspeichern
und Dampfkesseln. Solche Elektroden lassen sich auch für Hochspannung ausführen.
Für diesen Zweck ist ein hoher Widerstand erforderlich, der bisher dadurch erreicht
wurde, daß man die Flüssigkeitssäule nach Art eines elektrischen Leiters in ihren
Abmessungen, also in der Länge und im Querschnitt, begrenzt. Dies geschah bisher
in der Weise, daß man in beiderseits offene Isolierrohre, welche in die Flüssigkeit
eintauchen und einen Teil derselben abgrenzen, Elektroden isoliert eingeführt hat.
Der Stromübergang findet dann von der Elektrode durch die eingeschlossene Flüssigkeit
nach den beiden offenen Enden des Rohres statt.
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Zur Regelung der Leistung hat man in die Isolierrohre eine zweite
metallisch mit dem Kesselgehäuse verbundene Elektrode eingeführt, durch deren Heben
und Senken die Länge des Widerstandsweges geändert und ' dadurch die Leistung gesteigert
oder vermindert wurde. Durch Verkürzung des Weges steigt die Leistung, durch Verlängerung
wird diese vermindert. Bei höherer Leistung -findet somit die Energieumsetzung in
einem kleineren Raume statt als bei geringerer Leistung. Da bei höherer Stromstärke
keine Querschnittsvergrößerung stattfindet, so ergeben sich bei dieser Konstruktion
große Unzuträglichkeiten. Bei einer gewissen Stromdichte tritt plötzliche Verdampfung
der Wassersäule ein, welche zur Stromunterbrechung und so zu sehr ungleichmäßigem
Arbeiten führt.
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Die Anordnung eines Isolierrohres zur Abgrenzung der Flüssigkeitssäule
hat ferner den Nachteil, daß sich auch im unteren Teil des Rohres in der Flüssigkeit
Dampfblasen bilden, welche sich beim Aufstieg zusammenballen und so ebenfalls den
Querschnitt der Widerstandssäule lockern und die gute Funktion des Kessels beeinträchtigen.
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Außer diesen geschilderten Nachteilen ist es nicht möglich, mit Rohren
horizontal gelagerte Kessel zu beheizen. Für hohe Spannungen werden die Rohre außerordentlich
lang und teuer und auch sehr zerbrechlich. Die entstehenden Dampfschläge in den
Rohren führen- häufig zu deren Zertrümmerung. Außerdem «-erden -durch die lokalisierte
Wärmeentwicklung die = Rohre stark angegriffen und besitzen nur kurze Lebensdauer.
Da die Leitfähigkeit des Wassers in sehr weiten Grenzen schwankt, so ist es bei
der Rohrkonstruktion unmöglich, sich den Wasserverhältnissen
genügend
anzupassen. Es müssen umständliche Wasseruntersuchungen vorgenommen werden, um annähernd
den richtigen Leitungsquerschnitt berechnen zu können. Da jedoch die Wasserzusammensetzung
außerordentlich schwankt und z. B'. bei gereinigtem Wasser die Konzentration desselben
nach längerer Betriebszeit in den Kesseln immer mehr sich steigert, so werden die
bisher vorgesehenen Reguliervorrichtungen meist dadurch außer Betrieb gesetzt, daß
man gezwungen ist, bei angereichertem Wasser die Reguliervorrichtung bis an die
Endstellung auseinanderzuziehen. Dadurch ist jeg-
liche Regulierfähigkeit
ausgeschaltet.
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Alle diese Nachteile vermeidet die. nachstehend erläuterte Flüssigkeitselektrode,
deren Wesen darin beruht, daß die Elektrode zwischen mehr als zwei quer zur Längsrichtung
der Elektroden gegenseitig verstellbaren Isolierplatten derart angeordnet ist, daß
der Flüssigkeitsquerschnitt innerhalb des Isoliergehäuses und damit die Energieaufnahme
des Kessels nach Bedarf geändert werden kann.. Auf diese Weise ist ein freier Durchgang
der sich erhitzenden Flüssigkeit gesichert. Dampfstauungen und Dampfschläge können
nicht eintreten. Die Regelung findet in elektrisch richtiger Weise durch Vergrößerung
oder Verminderung des Leitungsquerschnittes statt, wodurch eine sehr weitgehende
Regelbarkeit ermöglicht und dadurch wiederum große Unabhängigkeit von der Leitungsfähigkeit
des Wassers erreicht ist.
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Die Zeichnung veranschaulicht einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
für. vertikale Anordnung der Elektrode.
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Abb. i ist eire Seitenansicht, Abb. a ein Längsschnitt und Abb. fl
ein Querschnitt der neuen Elektrodenanordnung.
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Abb. d. und 5 zeigen die Anwendung der Erfindung für horizontale Anordnung
der Elektrode.
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d ist die Isoliereinführung und b die Elektrode, welche von den Isolierplatten
g, la und i. umschlossen ist. Zwischen diesen Isolierplatten entstehen somit Schlitze,
durch welche die FliFssigkeit von außen an die Elektrode gelangen kann. Der Stromübergang
findet söniit von der Elektrode durch den Schlitz nach dem übrigen Kesselinhalt
statt. Durch Verstellung der Isolierplatten g, A und % in radialer Richtung ist
es ermöglicht, die Weite der Schlitze und damit den Querschnitt zu verändern. Die
Breite der- Isolierplatten wählt man entsprechend der Betriebsspannung, ebenso muß
entsprechend der Leistung die Schlitzbreite und die Eintauchtiefe der Elektrode
in der Flüssigkeit bemessen werden. Die sich erhitzende Flüssigkeit strömt in der
in Abb. i und 3 dargestellten Pfeilrichtung aus dem Schlitz heraus, so daß keine
Dampfstauung und Dampfschläge entstehen können.
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Es empfiehlt sich, die Isolierplatten gemäß Abb. a nach oben weiter
auseinanderzustellen als unten, so daß im Oberteil eine stärkere Dampfentwicklung
stattfinden kann als im Unterteil- des Systems.
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Die Isolierteile selbst können beliebig gestaltet und mit mehr als
drei Längsschlitzen versehen sein. Bei der dargestellten Ausführung sind drei Schlitze
vorhanden, wobei angenommen ist, daß die Regelung durch radiale Verstellung der
Teile g, lt, i stattfindet.
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Die besonders einfache Ausbildung des ganzen Systems und der leichte
Austritt der erhitzten Flüssigkeit gestattet ferner eine horizontale Anordnung,
wie dies beispielsweise die Abb. q. und 5 veranschaulichen. Die Isolierkörper n
bzw. o, o' sind hier im senkrechten (Querschnitt dargestellt. Die Teile o, o' können
feststehen, so daß die Regelung durch Heben und Senken des oberen Teiles n erfolgen
kann. Abb. 5 zeigt diese Verstellung des Isolierteiles n gegenüber der Stellung
in Abb. q..
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Abb.6 zeigt den Einbau der neuen Elektrodenanordnung in einen 'stehenden
Kessel, wobei angenommen ist, daß die Regelung durch Heben und Senken des Wasserspiegels
erfolgt. Durch Heben des. Wasserspiegels tritt eine Vergrößerung des Leitungsquerschnittes
und gleichzeitig eine Vergrößerung der aktiven leitenden Elektrodenöberfläche ein;
umgekehrt bei Senken des Wasserspiegels. Man kann aber auch- beliebige Stellvorrichtungen
anordnen, um den Leitungsquerschnitt 'durch entsprechendes Einstellen der Elektrodenplatten
mit Bezug auf die Elektrode zu verändern.