DE518665C - Elektrische Heizvorrichtung fuer Wasser und andere Fluessigkeiten - Google Patents

Description

Es ist bereits bekannt, bei elektrischen

Heizvorrichtungen für Wasser und andere Flüssigkeiten als Sekundärwicklung eines zur Umsetzung der elektrischen Energie in Wärme dienenden Transformators ein von der beheizten Flüssigkeit durchströmtes ge-

. wundenes Rohr oder mehrere solcher Rohre zu benutzen. Bisher wurden derartige solcher Heizeinrichtungen außerhalb des Wassergefäßes neben diesem angeordnet, was der Gesamteinrichtung ein für den Benutzer von Gasheizapparaten ungewohntes Aussehen verlieh und den Eindruck schwieriger Bedienbarkeit und Instandhaltung erregte. Auch ist es bekannt, die Heizkammer unter der Vorratskammer anzuordnen und eine Flüssigkeitsumlaufleitung vorzusehen, deren einer Zweig durch das Innere der Vorratskammer von deren Boden bis zu einer Stelle in der

ao Nähe des Deckels hindurchreicht. Als Heizvorrichtung für die Umlaufleitung dienen Widerstands wicklungen, die in abgeschlossenen Kammern angeordnet sind, so daß die entwickelte Wärme durch die Wandungen hindurch auf die zu heizende Flüssigkeit übertragen wird. Diese Vorrichtung hat den Nachteil, daß der Wärmeübergang verlangsamt und die Heizwirkung infolgedessen verzögert wird. Dies bedingt, daß die Außenwandungen der Heizvorrichtung sehr gut isoliert sein müssen, um Wärmeverluste zu vermeiden.

Die Erfindung bezweckt, eine Heizvorrichtung zu schaffen, bei der die Nachteile der bekannten Einrichtungen vermieden sind und besteht darin, daß bei einer elektrischen Heizvorrichtung, bei der als Sekundärwicklung eines zur Umsetzung der elektrischen Energie in Wärme dienenden Transformators ein von der zu heizenden Flüssigkeit durchströmtes gewundenes Rohr benutzt wird, die zugleich als Sekundärwicklung dienende Leitung nach oben durch das Innere des über der Heizkammer angeordneten Vorratsgefäßes für die Flüssigkeit hindurch bis in die Nähe des Deckels geführt ist.

Durch die erfindungsgemäße Vereinigung der Sekundärwicklungsheizung mit der unter dem Namen Thermosiphonwirkung bekannten Umlaufbewegung wird außer der Erzielung einer gefälligen baulichen Anordnung der Vorteil erreicht, daß ein guter Wärmeübergang auf das zu heizende Wasser erreicht wird, wobei eine besondere Isolation der Heizkammer sowie der Primärwindungen des Transformators nicht erforderlich ist, da letztere mit dem das heißeste Wasser enthaltenden Teil der Heizschlange nicht in Berührung stehen. Da die letzte Beheizung der die Heizschlange durchströmenden Flüssigkeit in dem nach oben geführten geraden Teil vor sich geht, werden schwer zu entfernende feste Niederschläge in dem gewundenen Teil der Schlange vermieden.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist auf der beiliegenden Zeichnung dargestellt.

Abb. ι ist ein senkrechter Schnitt durch die gesamte Heizvorrichtung.

Abb. 2 ist ein waagerechter Schnitt nach der Linie 2-2 der Abb. i.

Abb. 3 ist ein waagerechter Schnitt nach der Linie 3-3 der Abb. i.

to Der Gesamtapparat 1 besteht aus einem oberen Gefäß 2 und einem unteren Behälter 3, die durch ein Metallband 4 miteinander verbunden sind, und aus einem passenden Fuß- oder Traggestell 5. Das Gefäß 2 dient zur Aufnähme des zu heizenden' Wassers oder der sonstigen Flüssigkeit. Der Behälter 3 enthält dagegen die Heizeinrichtung 6. An der Grundplatte des Behälters 3 ist durch Klammern oder sonstige Befestigungsmittel 8 ein aus Eisenlamellen gebildeter geschlossener Kern befestigt, um den die Primärwicklungen 10 herumgelegt sind. Die Sekundärwindung des Transformators wird von den Rohrwindungen 11 gebildet, die an ihren Enden 12 und 13 mit geeigneten Verschraubungen 14 und 15 versehen sind.

Die Primärwicklungen 10 bestehen aus einer großen Anzahl von Windungen aus verhältnismäßig dünnem Draht mit hohem Widerstand, während die Sekundär windungen 11 nur aus wenigen Windungen von sehr geringem Rohrwiderstand bestehen. Auf diese Weise entsteht ein großes Übersetzungsverhältnis, so daß bei Verwendung von Wechselstrom mit ungefähr 110 Volt Spannung in den Primärwicklungen in den Sekundärwindungen von geringem Widerstand ein sehr starker Strom fließen wird, der die Wärmeerzeugung und die Temperaturerhöhung in der Rohrleitung bewirkt.

Von einem Vorratsbehälter führt ein Rohr

16 zum Wassergefäß 2, welches mit einem Fallrohr 17 in Verbindung steht, das sich bis zu einer Stelle in der Nähe des Bodens des Gefäßes erstreckt. Auf diese Weise wird das verhältnismäßig kalte Wasser an einem Punkt in das Gefäß eingeführt, der in der Nähe des Gefäßbodens liegt. Das Auslaßrohr 18 für das Heizwasser ist an den Deckel des Gefäßes 2 angeschlossen.

Im Boden des Gefäßes 2 ist eine von einer Nabe 19 umschlossene Öffnung vorgesehen. In diese öffnung ist eine Metallhülse 20 eingeschraubt, die sich vom Boden des Gefäßes 2 bis zu einem Punkt in der Nähe des Deckels erstreckt. , In der Hülse 20 ist, von dieser durch einen Zwischenraum getrennt, ein Ausdehnungsrohr 21 untergebracht, welches durch die Verschraubung 15 mit dem Ende 13 der Rohrwindung in Verbindung steht. Dieses Rohr 21 steht infolge des gelassenen Zwischenraumes in keiner Verbindung mit der Hülse 20 und dadurch mit der Wandung des Gefäßes. Um jedoch einen geschlossenen Sekundärstrom zu erzielen, ist das obere Ende des Rohres 21 mit dem oberen Ende der Hülse 20 verschweißt oder sonstwie elektrisch leitend verbunden.

In den Boden des Gefäßes 2 ist noch ein kurzes Rohr 22 eingeschraubt, welches in die Nabe 23 eingreift. Dieses Rohr steht durch die Verschraubung 14 mit dem Ende 12 der Rohrwindung 11 in Verbindung.

Infolge der beschriebenen Anordnung entsteht in der Sekundärwindung ein geschlossener Stromkreis. Der in den Windungen 11 erzeugte Strom fließt vom Rohrende 13 aufwärts durch das Rohr 21, dann abwärts durch die Hülse 20 zum Boden des Gefäßes 2 und damit zum Rohr 22, das mit dem anderenRohrende 12 in Verbindung steht.

Die Stromrichtung ist beim Verlauf in der Hülse 20 die umgekehrte von derjenigen im Rohr 21, wodurch jede Induktion vermieden wird.

DerTransformatorkern besitzt einebeträchtliche Induktivität. Dadurch wird eine Phasenverschiebung zwischen dem Strom und der elektromotorischen Kraft erzeugt und der effektive Heizwert des Sekundärstromes verkleinert. Um diese Wirkung auszugleichen, ist um den Transformatorkern noch eine Windung 44 gelegt, in die in Serie ein Kondensator 45 eingeschaltet ist. Dieser Kondensator 45 ist so groß, daß er eine geringe voreilende Flußkomponente im Kern erzeugt, die gerade ausreicht, um die nacheilende Wirkung der Induktivität des Kernes auszugleichen. Auf diese Weise wird die Blindkomponente im Sekundärstrom vermindert und der größte too Heizeffekt aus dem Transformator erzielt.

Aus obiger Beschreibung des Sekundärstromkreises wird ersichtlich, daß das in das Rohr 22 eintretende kalte Wasser bei der Wanderung durch die Windungen 11 allmäh-Hch erwärmt wird. Die Temperatur nimmt zu, sobald das Wasser durch das Rohr 21 hochsteigt, und zwar aus dem Grunde, da es immer weiter der Hitze im Rohr ausgesetzt bleibt. Der Ringraum zwischen dem Rohr 21 und der Hülse 20 dient dabei als Isolation für diese Teile. Die Tatsache, daß die größte Wassertemperatur nicht eher erreicht wird, als bis das Wasser zu einem Punkt in der Nähe des Deckels des Gefäßes 2 gelangt, verhindert χ ernsthafte Schaden und Verluste in der Auswirkung der Heizeinheit, da die Primärwicklungen nicht übermäßig beheizt zu werden brauchen und die Anwendung einer Wärmeisolierung um diese Teile unnötig wird.

Um die Temperatur regeln zu können, auf die das Wasser im Gefäß 2 gebracht wird, ist

ein Thermostat in dieses Gefäß eingebaut. Dieser Thermostat besteht aus einem Rohr 24, das unten eine erweiterte Tasche 25 und oben einen im wesentlichen halbkugelförmigen Behälter 26 besitzt. Dieser Behälter ist nach oben hin durch eine biegsame Membran abgeschlossen, die zweckmäßig aus Metall gefertigt wird. Der Thermostat wird in die Öffnung 27 am oberen Ende des Gefäßes 2 eingeschraubt und bildet einen wasserdichten Abschluß des Gefäßes. Die Tasche 25 wird gewöhnlich mit Äther oder einem anderen flüchtigen Mittel gefüllt. Steigt die Temperatur, so werden die aus diesem Mittel entwickelten Gase die Membran 26 nach oben durchdrücken und die Hebel 28 und 29 um ihre Zapfen ausschwingen, wobei durch den Schalter 30 der Primärstromkreis geöffnet wird. Mit der Membran 26 arbeitet die Schraubenfeder 31 und eine Stellschraube 32 zusammen, wodurch der äußere Druck auf die Membran derart verändert werden kann, daß das Thermostat auf wechselnde Temperaturen einstellbar wird.

Es ist zu beachten, daß die Tasche 25 des Thermostaten an einen Punkt etwa in mittlerer Höhe des Gefäßes 2 gebracht wird. Auf . diese Weise wird der Thermostat auf eine mittlere Wassertemperatur ansprechen. Würde die Tasche nach oben verlegt, so würde der Thermostat nur auf das heißeste Wasser und bei der Lage am Boden des Gefäßes nur auf das kalte Wasser ansprechen. Legt man die Tasche dagegen in mittlere Höhe, so erhält man das Wasser auf gleicher mittlerer Temperatur.

Die Rohrwindungen 11 stehen mit einer Entwässerung 40 in Verbindung, an die ein Hahn 41 angeschlossen ist. Zur Aufnahme dieses Hahnes ist das untere Ende der Seitenwand des Behälters 3 mit einem Schlitz 42 versehen. Dieser Schlitz kann beim Zusammenbau durch eine Metallscheibe 32 o. dgl. abgeschlossen werden, die gegen die innere Fläche des Behälters 3 gelegt wird und den unteren Teil dieses Schlitzes abschließt.

Es ist zu beachten, daß das von den Rohrwindungen ι r abzweigende Rohrstück 40 nach unten geneigt verläuft und an die Rohrwindüngen in einer Weise angeschlossen ist, daß scharfe Biegungen vermieden werden. Dies ist von besonderer Wichtigkeit, weil das Rohrstück 40 nicht nur als Entwässerung, sondern auch als Ablagerung für Verunreinigungen

o. dgl. dient. Es werden nämlich von dem durch die Rohrwindungen hindurchströmenden Wasser organische Stoffe abgesetzt, die in das abwärts geneigte Rohrstück 40 gelangen. Aus diesem Rohrstück können sie durch öffnen des Hahnes 41 oder durch Einführung eines Drahtes oder eines sonstigen Reinigers in das Rohrstück entfernt werden. Zweckmäßig wird auch eine Schmelzsicherung 47 in den Primärstromkreis eingebaut, und zwar in der Nähe der Rohrwindung 11 unterhalb des Gefäßbodens.

Beim Zusammenbau der Einrichtung wird zuerst die Heizeinheit auf der Grundplatte 7 befestigt. Dann wird der Behälter 3 über die Heizeinheit gestülpt und an seinem unteren Rand mit dem aufwärts gebogenen Flansch der Grundplatte vernietet oder sonstwie verbunden. Hierauf wird das Gefäß 2 auf den oberen Rand des Behälters 3 aufgesetzt und mit diesem durch das Band 4 verbunden. Aus Abb. 3 ist zu erkennen, daß im Behälter 3 eine Tür 46 vorgesehen ist, die das Innere des Behälters zur Verbindung der Verschraubungen 14 und 15 mit den Rohrenden 12 und 13 bzw. mit den Rohren 22 und 21 zugänglich macht. Soll die Einrichtung zum Arbeiten gebracht werden, so wird Wasser aus der Wasserleitung durch das Fallrohr 17 in dem Maße dem Boden des Gefäßes 2 zugeführt, wie erhitztes Wasser aus dem Rohr 18 entnommen werden soll. Da dieses kalte Wasser beim Einfließen in das Gefäß die Temperatur in der Tasche 25 des Thermostaten vermindert, werden die im Rohr 24 befindlichen Dämpfe abgekühlt. Die Membran 26 wird go sich also senken und mittels des Schalters 30 den Stromkreis durch die Primärwicklungen 10 schließen. Es wird dann Sekundärstrom in den Rohrwindungen 11 ""und im Rohrstück 21 erzeugt, wie oben beschrieben wurde. Dieser Sekundärstrom wird das Wasser, das amRohrende 12 in die Rohrwindungen 11 eintritt, allmählich erwärmen. Am Ende 13 der Rohrwindungen wird das Wasser ungefähr eine Temperatur von 55 bis 05⁰C annehmen. Die Höchsttemperatur von etwa 90 ° oder wie sie sonst am Thermostaten eingestellt, wird erst erreicht, wenn das Wasser das obere Ende des Rohres 21 erreicht hat.

Das heißeste Wasser befindet sich also am oberen Ende des Gefäßes, während sich das verhältnismäßig kalte Wasser am unteren Ende des Gefäßes absetzt. Die allmähliche Erwärmung des Wassers beim Aufstieg durch das Rohr 21 gibt Anlaß zu Konvektionsströ- no mungen innerhalb des Gefäßes 2, die eine Durchmischung des Wassers und eine gleichmäßige Temperatur herbeiführen. Da die Höchsttemperatur innerhalb des Rohres 21 entsteht, werden übermäßige Erhitzungen der Primärwicklungen und damit die Verwendung von Isolationsstoffen an diesen Teilen vermieden. Außerdem wird die Ablagerung von Schlamm o. dgl, sich eher im Rohr 21 als in den Rohrwindungen 11 vollziehen. Das ist von Wichtigkeit, da das Rohr 21 nach Lösung der Schraubenverbindung 15 leicht aus-

gekratzt und gereinigt werden kann, während eine Reinigung *der Rohrwindungen 11 nur schwer durchzuführen ist und mindestens einen Ausbau der ganzen Einrichtung erf ordert.

Auf diese Weise ist eine verhältnismäßig billige und einfache elektrische Heizeinrichtung von einfachem Aufbau geschaffen worden. Die ganze Einrichtung bis auf die Zuführungs- und Abführungsleitungen ist im Gefäßmantel eingeschlossen, die Anwendung von Isolierstoffen ist praktisch entbehrlich geworden, und die Ablagerung von Schlamm wurde auf solche Teile der Einrichtung beschränkt, die sich leicht reinigen lassen. Außerdem ist die thermostatische Regelvorrichtung so eingebaut, daß man im Gefäß einen großen Vorrat von Wasser unter der Temperatur erhält, auf die der Thermostat

so eingestellt ist.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   i. Elektrische Heizvorrichtung fürWasser und andere Flüssigkeiten, bei der als Sekundärwicklung eines zur Umsetzung der elektrischen Energie in Wärme dienenden Transformators ein von der zu heizenden Flüssigkeit durchströmtes gewundenes Rohr benutzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (11) nach oben durch das Innere eines über einer Heizkammer (3) angeordneten Vorratsgefäßes (2) für die Flüssigkeit hindurch bis in die Nähe des Gefäßdeckels geführt ist.
2. 2. Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das innerhalb des Vorratsgefäßes (2) befindliche Stück (21) des Rohres unter Freihaltung eines elektrisch isolierenden Luftspaltes mit einer Metallhülse (20) umgeben ist, die oben mit dem Rohrstück (21), unten dagegen mit dem metallischen Boden des Gefäßes (2)> elektrisch leitend und flüssigkeitsdicht verbunden ist, während das in der Nähe des Gefäßbodens (2) angeordnete Einlaufende (22) des Rohres (11) ebenfalls mit dem Gefäß (2) leitend verbunden ist.

   Hierzu !,Blatt Zeichnungen

   HEItLTN. GEDRUCKT IN DER