DE427169C

DE427169C - Electrically heated steam boiler or liquid heater

Info

Publication number: DE427169C
Application number: DEA44861D
Authority: DE
Inventors: Hans Hold; Maximilian Pfeffer; Dipl-Ing Theodor Stein
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1925-04-18
Filing date: 1925-05-02
Publication date: 1926-03-25

Description

Elektrisch beheizter Dampfkessel oder Flässigkeitserhitzer. Bei dem im Hauptpatent beschriebenen Elektrodampfkessel mit als Heizwiderstand dienenden stromführenden freien Wasserstrahlen sind die Ausflußrohre (Düsen) lotrecht nebeneinander in den Verteilungsbehältern angeordnet. Bei größeren Kesselleistungen und den üblichen Spannungen wird daher wegen des notwendigen großen VV-asserquerschnittes ein Verteilungsbehälter mit großer Bodenfläche und somit auch ein Kessel von großem Durchmesser erforderlich.Electrically heated steam boiler or liquid heater. In which Electric steam boiler described in the main patent with serving as a heating resistor With current-carrying free water jets, the outflow pipes (nozzles) are perpendicular to each other arranged in the distribution tanks. For larger boiler outputs and the usual ones Due to the necessary large VV water cross-section, stresses therefore become a distribution container with a large floor area and thus a large diameter boiler is required.

Erfindungsgemäß wird dieser Nachteil dadurch vermieden, daß die Auslauföffnungen nicht im, Boden, sondern in den Seitenwandungen der Verteilungsgefäße derart angeordnet sind, daß dieWasserstrahlen seitlich wagereat oder schräg nach aufwärts oder abwärts gegen die isoliert befestigten Elektroden fließen. In der Zeichnung sind mit Drehstroin betriebene Kessel nach der Erfindung Ueispielsweise dargestellt. Sie zeigen verschiez# dene Einrichtungen, durch welche der für die Stromaufnahme maßgebende wirksame Querschnitt der Wasserstrahlen verändert ui;7d SO-mit die Kesselleistung in weiten Grenzen reguliert werden kann.According to the invention, this disadvantage is avoided in that the outlet openings not arranged in this way in the bottom, but in the side walls of the distribution vessels are that the water jets wagereat sideways or obliquely upwards or downwards flow against the insulated attached electrodes. The drawing shows rotary current operated boiler according to the invention shown for example. They show different # special devices through which the effective cross-section that is decisive for power consumption the water jets changed ui; 7d SO-with the boiler output regulated within wide limits can be.

Bei dem in Abb. i veranschaulichten Ausführungsb.eispiel 4st ein oben offenes Verteilungsgefäß a mit seitlichen Ausflußöffnungen b im Kessel eingebaut. Die seitlich austretenden Wasserstrahlen c treffen auf die Elektroden d und bilden den wirksamen Widerstandsweg. Durch Änderung des Wasserstandes im Verteilungsgefäß kann die Zahl der Strahlen c und damit auch die: Leistungsaufnahme des Kessels geregelt werden. Der Ausfluß der einzelnen Wasserstrahlen c erfolgt unter dem statischen Druck der daräberstehenden Wassersäule. Um schädlichen Einwirkungen der oberen, also unter kleinerem Druck- ausfließenden Strahlen auf die darunterliegenden Strahlen möglichst vorzuheugen, werden die Ausflußöffnungen b mit Taschen f versehen (Abb.:2), durch die die einzelnen Ausflußöffnungen b erst dann gespeist werden, wenn eine der Taschenhöhe entsprechende _ ausreichende Druckhöhe zur Wirkung kommen kann.In the embodiment example 4st illustrated in Fig. I, a distribution vessel a open at the top with lateral outflow openings b is installed in the boiler. The laterally exiting water jets c hit the electrodes d and form the effective resistance path. By changing the water level in the distribution vessel, the number of jets c and thus also the: power consumption of the boiler can be regulated. The outflow of the individual water jets c takes place under the static pressure of the water column above them. In order to prevent harmful effects of the jets flowing out under lower pressure on the jets below, the outflow openings b are provided with pockets f (Fig.:2), through which the individual outflow openings b are only fed when one of the pocket height corresponding _ sufficient pressure level can take effect.

Für die Höhe der Stromaufriahme der einzelnen Wasserstrahlen c ist nebst dem Strahlquerschnitt die freie Strahllänge von der Auslauföffnung b bis zur Elektrode d maßgebend. Um diese Länge unabhängig von der Dicke der an den Elektroden d ablaufenden Wasserschichten eindeutig festzulegen und gleichzeitig guten Kontakt zwischen den Wasserstrahlen c und den Elektroden d zu erzielen, werden vor den Elektrodend Metallgitterh (Abb.3) angeordnet, welche mit der Elektroded leitend verbunden sind, so daß auch durch das Gitter der Stromübergang von den Wasserstrahlen c zu den Elektroden d verrnittelt wird, während die Strahlen selbst zur Elektrodenwand durchfließen und dann längs dieser ablaufen.In addition to the jet cross-section, the free jet length from the outlet opening b to the electrode d is decisive for the height of the current uptake of the individual water jets c. In order to clearly define this length independently of the thickness of the water layers running off the electrodes d and at the same time to achieve good contact between the water jets c and the electrodes d , metal grids (Fig. 3) are arranged in front of the electrodes, which are conductively connected to the electrode so that the current transfer from the water jets c to the electrodes d is mediated through the grid as well, while the jets themselves flow through to the electrode wall and then run along it.

Um die Länge der von den Elektroden d ablaufenden Wasserstrahlen c unabhängig von dem jeweiligen Kesselwasserstand immer auf einem für die Betriebsverhältnisse geeigneten Wert zu halten, sind unter den Elektroden d geerdete Metallgitter i angeordnet, welche über dem höchsten Wasserstande liegen, also stets von den ablaufenden Wasserstrahlen getroffen werden.In order to keep the length of the water jets c running off the electrodes d, regardless of the respective boiler water level, at a value suitable for the operating conditions, grounded metal grids i are arranged under the electrodes d , which are above the highest water level, i.e. always from the running water jets to be hit.

Nach Abb. 4 ist jede zu einer Elektrode gehörende Gruppe von Auslauföffnungen b zu mehreren lotrechten Schlitzen zusammengezogen, durch die das Wasser in kräftigen geschlossenen Strahlen ausläuft. Zur besseren Regelung können die Schlitze b sich nach oben erweitern (Abb. 5). Die Elektroden b sind durchbrochen und mit Leitschaufeln k ausgerüstet, so daß die auftreffenden Wasserstrahlen wieder nach oben gegen die Kesselwand oder einem davorliegenden metall-ischen Schutzschirm geleitet werden, um dann erst abzufallen.According to Fig. 4, each group of outlet openings b belonging to an electrode is drawn together to form several vertical slits through which the water flows out in powerful closed jets. For better regulation, the slots b can widen upwards (Fig. 5). The electrodes b are perforated and equipped with guide vanes k so that the jets of water that strike are directed upwards again against the boiler wall or a metal protective screen in front of it, and only then fall off.

Nach Abb. 6 läßt sich die Zahl der die Elektroded treffenden Wasserstrahlenc verdoppeln. Dies geschieht in konstruktiv vervollkommneter Weise durch Anordnung eines zweiten, mit dem Verteilungsgefäß a in der Kesselmitte konzentrisch liegenden Verteilungsgefäßes. Bei dieser Ausführung steigt das zugeführte Wasser in beiden, dem inneren und dem äußeren Verteilungsgefäß, gleich hoch an, und die aus beiden Gefäßen austretenden Wasserstrahlenc treffen auf die in der Mitte zwischen beiden angeordneten Elektrodenflächen d. According to Fig. 6 , the number of water jets hitting the electrodes can be doubled. This is done in a structurally perfected manner by arranging a second distribution vessel which is concentric with the distribution vessel a in the center of the vessel. In this embodiment, the supplied water rises to the same level in both the inner and the outer distribution vessel, and the water jets c emerging from both vessels hit the electrode surfaces d arranged in the middle between the two.

Bei einem mit Drehstrom zu betreibenden Kessel sind gemäß Abb. 7 regelmäßig verteilte Elektroden d vorhanden, das äußere Verteilungsgefäß wird dreiteilig ausgeführt, und das innere Gefäß erhält drei der Lage der Elektroden entsprechende Gruppen von Ausströniungsöffnungen b. In a boiler to be operated with three-phase current there are regularly distributed electrodes d as shown in Fig. 7 , the outer distribution vessel is designed in three parts, and the inner vessel contains three groups of outflow openings b corresponding to the position of the electrodes.

Die Regulierung des für den Stromdurchgang wirksamen Gesamtstrahlquerschnittes erfolgt durch Änderung der zugeführten Wassermengen, bei konstanter Geschwindigkeit der Propellerpumpe o, z. B. durch Veränderung des Durchtrittsquerschnittes mittels von außen verstellbarer Drosselklappen, Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 8 und 9 ist ein zylindrisches Verteilungsgefäß a drehbar angeordnet. Auf dem Gefäßmantel sind in drei senkrechten Gruppen von je 1-/" des Mantelumfanges Auslauföffnungen b verteilt, die je nach der Stellung des Verteilungsbehälters a die Wasserstrahlen c entweder gegen die entsprechend bemessenen Elektroden d oder durch die Zwischenräume direkt zum Kesselboden lenken. Selbstverständlich können die Strahlen auch teils gegen die Elektroden d, teils durch den Zwischenraum fließen. Auf diese Weise kann die Kesselleistung von Vollast beliebig abgestuft bis Null verändert werden. An Stelle der Metallgitter lb werden hier Rippen g an den Elektroden vorgesehen. Der Übersichtlichkeit halber ist bei diesem und den anderen Ausführungsbeispielen im Aufriß immer nur eine Gruppe von Ausströmöffnungen und eine Elektrode dargestellt.The regulation of the effective total jet cross-section for the passage of current is carried out by changing the amount of water supplied, at a constant speed of the propeller pump o, z. B. by changing the passage cross-section by means of externally adjustable throttle valves, In the embodiment according to Fig. 8 and 9 , a cylindrical distribution vessel a is rotatably arranged. On the vessel jacket of the jacket circumference of discharge openings are arranged in three vertical groups of 1- / "distributed b, which, depending on the position of the distribution container a, the water jets c either d against correspondingly sized electrodes or direct through the spaces directly to the boiler bottom. Of course, the Beams also flow partly against the electrodes d, partly through the gap. In this way, the boiler output can be varied from full load to zero. Instead of the metal grids lb, ribs g are provided on the electrodes. For the sake of clarity, this and the other exemplary embodiments only ever show one group of outflow openings and one electrode in elevation.

Gemäß Abb. i o und i i ist das feststehende Verteilungsgefäß a gleichfalls mit drei Gruppen von Auslauföffnungen b versehen, die vermittels eines von außen verstellbaren Kolbens r beliebig abgedeckt oder für den Wasserausfluß freigegeben werden können. - Nach Abb. 12, und 16 erfolgt der Wasserauslauf durch einen einfachen Überfall, dessen Querschnitt zweckmäßig stufenförmig (Abb. 13) oder in anderer geeigneter Form beispielsweise dreieckfärmig nach unten verjüngt (Abb. 14) ausgebildet ist, so daß auch bei Senkung des Wasserspiegels im Verteilungsgefäß, d. h. bei kleinen Leistungen, stets ein geschlossener Wasserstrahl und gute Stromführung zwischen Elektroden d und dem Auslaufgefäß a. gewährleistet ist.According to Fig. Io and ii, the stationary distribution vessel a is also provided with three groups of outlet openings b , which can be covered as desired by means of an externally adjustable piston r or released for the outflow of water. - According to Fig. 12 and 16, the water is discharged through a simple overflow, the cross-section of which is expediently stepped (Fig. 13) or in another suitable shape, for example triangularly tapered downwards (Fig. 14), so that even when the water level drops in the distribution vessel, d. H. with low power, always a closed water jet and good current flow between electrodes d and the discharge vessel a. is guaranteed.

Der Verteilungsbehälter a wird gemäß Abb. 16 zweckmäßig mit dreieckigem Querschnitt ausgebildet, uni eine große Länge der Überfallkante zu gewinnen und mit geringer Strahlhöhe und dementsprechend geringer Kesselhöhe auszukommen.The distribution container a is appropriately triangular as shown in Fig. 16 Cross-section designed to gain uni a great length of the overflow edge and manage with a low jet height and a correspondingly low bowl height.

Die Elektroden erhalten vorteilhaft die in Abb. i?, dargestellte Form, so daß bei vermindertem Wasserumlauf, also gesenktem Strahl, selbsttätig eine Verlängerung des freien Wasserstrahles und somit eine Erhöhung des elektrischen Widerstandes des Strahles eintritt, wodurch die Gefahr der Funkenbildung erheblich verringert wird.The electrodes are advantageously given the shape shown in Fig. I ?, so that with reduced water circulation, i.e. lowered jet, an extension automatically of the free water jet and thus an increase in electrical resistance of the beam occurs, which significantly reduces the risk of sparking will.

Zur Erzielung guten elektrischen Kontaktes zwischen dem Verteilungsbehältera und dein ablaufenden Wasserstrahl c werden nach Abb. 1:2 und 16 in den Überlauf Metallwände p eingesetzt, welche einerseits mit dem Metallbehälter verbunden sind und andererseits dem ablaufenden Strahl eine große Oberfläche bieten, also guten Stromüb.ergang sichern.In order to achieve good electrical contact between the distribution container a and the running water jet c, metal walls p are inserted into the overflow as shown in Fig. 1: 2 and 16, which are connected to the metal container on the one hand and offer the running jet a large surface on the other, i.e. good power transmission. secure the outcome.

Die beschriebenen Systeme können in bekannter Weise mehrfach übereinander angeordnet werden, so daß das Wasser mehrere elektrisch parallel geschaltete Stufen hintereinander durchläuft, wobei für die gleiche elektrische Leistung die umlaufende Wassermenge entsprechend vermindert und somit die Abmessungen der Umlaufpumpe wesentlich verkleinert werden können.The systems described can be used in known way be arranged several times on top of each other, so that the water several electrically parallel switched stages one after the other, with for the same electrical Performance accordingly reduces the amount of water circulating and thus the dimensions the circulation pump can be significantly reduced in size.

ln Abb. 15 ist eine derartige mehrstufige Ausf ührung dargestellt.Such a multi-stage design is shown in Fig. 15.

Ader Wasserumlauf wird in bekannter Weise in der durch die Abbildungen erläuterten Art bewirkt, z. B. vermittels einer außerhalb des essels liegenden elektromotorisch oder rnechanisch angetriebenen Kreiselpumpe in (Abb. 8) oder vermittels einer Wasserstrahlvorrichtungn, welche durch eine außenli#gende Kreiselpumpe m gespeist wird (Abb. io) oder vermittels einer im Kessel selbst befindlichen Kreisel- oder Propellerpumpe o, welche von außen angetrieben wird (Abb. i).Ader water circulation is effected in a known manner in the manner illustrated by the figures, for. B. by means of an electric motor or mechanically driven centrifugal pump located outside the boiler (Fig. 8) or by means of a water jet device which is fed by an external centrifugal pump (Fig. 10) or by means of a centrifugal or propeller pump located in the boiler itself o, which is driven from the outside (Fig. i).

'Um die im letzteren Falle erforderliche Wellendurchführung durch die Kesselwand züi vermeiden, kann auch gemäß Abb. 4 die innen befindliche Umlaufpumpe o von einer it ihr gekuppelten Wasserturbine angetrieben werden, die ihrerseits Druckwasser von einer außenliegenden Pumpe in erhält.'In order to carry out the shaft feed-through required in the latter case To avoid the boiler wall, the internal circulation pump can also be used as shown in Fig. 4 o be driven by a water turbine coupled to it, which in turn Receives pressurized water from an external pump in.

Die zur Leistungsregulierung des Kessels erforderliche Veränderung der Umlaufwasserenge erfolgt in bekannter Weise durch Säieber, Ventile oder sonstige Drosseleinrichtungen oder durch Änderung der Pumpenurndrehungszahl.The change required to regulate the output of the boiler the circulating water strait takes place in a known manner by means of sowing valves, valves or other means Throttling devices or by changing the pump speed.

Die in den Abbildungen dargestellten Ausführungen entsprechen im wesentlichen der üblichen Anordnung bei Drehstromkesseln, wobei alle drei Phasen in einem Kesselgehäuse vereinigt sind. Es ist natürlich möglich, jede gewünschte Phasenzahl in einem Kessel unterzubringen oder beispielsweise die Systeme für die drei Phasen des Drelistroms auf drei ge- trennte Kesselgehäuse zu verteilen, was besonders für hohe Leistungen oder hohe Spannungen vorzuziehen ist.The designs shown in the figures essentially correspond to the usual arrangement in three-phase boilers, with all three phases being combined in one boiler housing. It is of course possible to accommodate any desired number of phases in a boiler or, for example, the systems for the three phases of the Drelistroms on three sepa- boiler casing to distribute, which is particularly preferable for high performance or high voltages.

Claims

PATENT REQUIREMENTS: i. Electrically heated steam boiler or liquid heater according to patent 410256, characterized in that the ZD current-carrying water jets (c) flow out of the water distribution tank (a) fed by the circulation pump in a predominantly horizontal direction towards the electrodes (d).

2. Electrically heated steam boiler according to claim i, characterized in that the outflow openings are designed as pockets (1) which allow the outflow only after the upper edge of the pocket has been exceeded, ie after a certain pressure level has been reached for each opening. 3. Electrically heated steam boiler according to claim i, characterized in that the outflow openings are designed as vertical slots (Fig. 5). 4. Electrically heated steam boiler or liquid heater according to claim i, characterized in that the outflow openings (b) are arranged in three groups on the jacket of a rotatable cylindrical distribution vessel (a) so that any part of the water jets (c) by rotating the vessel either against the electrodes (d) or against the gaps between the electrodes. 5. Electrically heated steam boiler or liquid heater according to claim 1, characterized in that the outflow openings (b) located in the jacket of a cylindrical distribution vessel (a) can be blocked as desired by means of an externally adjustable piston (r). 6. Electrically heated steam boiler according to claim i, characterized in that the outflow is designed as a simple overflow (Fig. 12-). 7. Electrically heated steam boiler according to claim i and 6, characterized in that the overflow opening tapers downward so that the water jet runs out closed even at low water level (Fig. 13, 14). 8. Electrically heated steam boiler according to claim 3 and 6, characterized in that current transmission walls (p) are provided near the outflow openings. G. Electrically heated steam boiler according to claim i, characterized in that the electrodes (d) are provided with longitudinal ribs (g # or with metallic grids (i) in order to establish good contact between the water jet and electrode. Io. Electrically heated steam boiler according to claim i, characterized that are provided, the electrodes (d) with guide vanes (k) or otherwise formed so that the running water jets are geeitet through it to a suitable location, z.- as the boiler wall.