-
Vorrichtung zur elektrischen Beheizung von Flüssigkeiten Es gibt bereits
Vorrichtungen zur elektrischen Beheizung von Flüssigkeiten, bei welchen der obere
Behälterteil mit der Flüssigkeit durch einen nach abwärts gekrümmten Kanal' in Verbindung
steht und der Heizstrom zwischen zwei innerhalb eines von der Flüssigkeit umgebenen
Behälters angeordneten Elektroden so lange geschlossen bleibt, bis die Elektroden
durch Verdampfen der Flüssigkeit von ihr bloßgelegt werden. Diese Bloßlegung erfolgt
dabei jedesmal, wenn der Dampfdruck in einer die Elektroden umgebenden Tauchglocke
genügend groß wird, uni die Flüssigkeit aus dieser Tauchglocke lierauszudrängen.
Da die Dampfbildung bereits lange vorher vor sich geht, bevor das Wasser in dem
Behälter einen bestimmten höheren Wärmegrad angenommen hat, so steigt allmählUch
dieser Dampfdruck so weit, daß infolge der Wasserverdrängung aus der Tauchglocke
ununterbrochene Schwankungen des Wasserspiegels eintreten. Ein geregelter Betrieb
ist infolgedessen unmöglich.
-
Die vorliegendeErfindung vermeidetdiesen Nachteil dadurch, daß die
Bloßlegung der Elektrode erst dann erfolgt, wenn die sie umgebende Flüssigkeitsmenge
unter Beibehaltung eines gleichbleibenden Dampfdruckes verschwunden ist. Die Zeichnungen
veranschaulichen einige Ausführungsbeispiele der Erfindung.
-
Abb. i zeigt einen lotrechten Schnitt eines Kessels gemäß der Erfindung.
-
Abb.. 2 und 3 zeigen Schnitte zweier weiterer Ausführungsformen
der Heizvorrichtung. Abb. 4 und 5 zeigen Stromdiagramme. ,
Mit Bezug
auf Abb. i wird das zu heizende Wasser i des Kessels:2 von dem Wasser
3,
durch welches der Strom hindurchgeht, durch ein IsOliergefäß 4 getrennt,
so daß die beiden Wasserniassen i und 3 dauernd durch einen Luftraum
5 getrennt sind, welcher sie elektrisch isoliert, jedoch die Möglichkeit
läßt, daß sie sich gegenseitig denselben Druck mitteilen. Der isolierende Gasraum
wird mittels einer Tauchglocke 6 gebildet, die sich gegenüber dein Austritt
aus dem Behälter 4 befindet. Das Gefäß,4 besteht aus isolierendem Stoff, während
die Tauchglocke 6 aus isolierendem oder leitendem Stoff oder einer Vereinigung
beider bestehen kann. Der Austrittskanal 7 kann ebenfalls aus derartigem
Stoff bestehen. Die Ausbildung dieser drei Teile kann verschieden sein, wie aus
Abb. i bis 3 ersichtlich ist. Bei diesen ist das Ge-fäß 4 annähernd
in derselben Weise ausgebildet, während die Tauchglocke 6 und der Kanal
7 verschieden ausgebildet sind.
Der Strom wird den Elektroden
in dem Ge-fäß, z. B. durch ein Kabel, zugeführt, welches einen oder mehrere
isolierte Leiter besitzt. Auf diese Weise ist es möglich, den nutzlosen Strom auf
die Verluste der Isolierung des Kabels und die Stromverluste entlang der benetzten
Wandungen an dem Ge-fäß 4 zu vermindern, mit anderen Worten, wird dieser
Leerstrom bei ioo Volt mit dem Isolierwiderstand von Minimum 5o ooo Ohin etwa 0,002
Amp. sein, d. h. von einer Ordnungsgröße, die sehr unbedeutend ist.
-
Wenn man die beiden Leiter in genügendem Abstand voneinander im Wasser
anordnet, so steigt die Anfangstemperatur stufenweise nach einer Kurve bis zum Maximalwert
von iool, welcher Höchstwert dann erreicht wird, wenn die ganze Wassermasse beheizt
ist, d. h. am Schluß der Beheizung, und dieser Wert bleibt nunmehr konstant,
bis die Verdampfung erfolgt ist und der Wasserspiegel die Leiter bloßlegt und dadurch
von selbst den Strom unterbricht. Wenn die Leiter einander genähert werden in dem
Maße, wie dasWasser sich der Temperatur von ioo' nähert, so vermindern die Dampfblasen,
welche zwischen den Leitern entstehen, wesentlich diese Maximalstromstärke. Wenn
dagegen die Leiter in dein Gefäß 4 angeordnet sind und die Wassermasse in diesem
Gefäß 4 sich wesentlich schneller erhitzt als die Wassermasse i, die zu beheizen
ist, so wird anfänglich eine vollständige Verschiebung zwischen den Temperaturen
dieser beiden Wasserrnassen erfolgen. Wenn somit bereits die Siedetemperatur in
dem Gefäß 4 erreicht ist, wird das Wasser in dem Kessel'2 nur einige Grad wärmer
als ursprünglich sein. Es geht daraus hervor, daß der Strom rasch ansteigt, um während
des größten Teiles der Beheizung sich in der Nähe des Maximalwertes zu halten.
-
Die Übertragung der Wärmeeinheiten erfolgt durch die Verdarapfung
des Wassers innerhalb des Gefäßes 4 sowie durch seine Kondensation, sei es innerhalb
des Gefäßes 4 entlang dessen Wandungen, sei es außerhalb an der Austrittsstelle
der Glocke 6. Wenn die Leiter genügend im Abstand stehen, so wird dieser
Maximalwert des Stromes sich aufrechterhalten, bis das Wasser im Gefäß 4
ganz verdampft ist. Diese Verdampfung erfolgt um so rascher, je heißer die
Wasserrnasse i wird, da die inneren Kondensationen immer weniger und weniger leicht
erfolgen in dem Maße, wie die Temperatur der Wassermasse i ansteigt. Wenn das Wasser
verdampft, -werden die Leiter allmählich bloßgelegt, wodurch ein Sinken der Stromstärke
und dann die Stromunterbrechung eintritt.
-
Dann wird aber der Wasserdampf, welcher in dem Gefäß 4 geblieben ist,
kondensieren, und das dadurch entstandene Vakuum wird das Wasser i in das Gemäß
4 einsaugen. Die Luft oder das Gas von der Elektrolyse, welche in der Glocke
6 an-.esammelt waren, kehrten in das Gefäß 4 zurück und halten die Trennung
zwischen den beiden Wassermassen aufrecht. Es wird dann der Strom auf seinen Maximalwert
gebracht, und der Betrieb beginnt von neuem, wobei die Verdampfung des Wassers im
Gefäß 4 mit einer um so größeren Geschwindigkeit vor sich geht, je heißer
das Wasser i wird. Sind die Leiter genügend angenähert, so kann man die Unterbrechungen
des Stromes vermeiden, weil die obenerwähnte Entstehung der Dampfblasen genügt,
um den Strom in solchem Maße zu vermindern, daß das Gefäß 4 sich nicht mehr entleert,
und daß der vorhandene Strom gerade die äußeren Wärmeverluste aufhebt.
-
Man kann auch durch eine zweckentsprechende Entfernung der Leiter
voneinander z-wischen diesen beiden äußersten Fällen eine Mittelstufe wählen und
den Strom veimindern, indem man das Bloßlegen der Elektroden infolge des Verdampfens
beibehält. Das Resultat ist übrigens im wesentlichen dasselbe, jedoch ist die Gestalt
der Stromkurve eine andere; sie besitzt die Gestalt der Abb. 5
in dem Falle,
wenn die Elektroden einen großen Abstand haben, und die Gestalt der Abb. 4, wenn
sie sehr angenähert sind, wobei sämtliche Zwischenkurven möglich sind. Es ist ersichtlich,
daß man so eine Regelung bei einer Wassertemperatur von ioo*-" verwirklicht, und
zwar durch Anwendung einer Wassermasse, im Gegensatz zu mechanischen Reglern, welche
bei 85' wirksam sind.
-
Die Leiter 8 können aus Metall oder aus Kohle bestehen, sie
sind in beliebiger Weise befestigt, so z. B. zwischen zwei isolierenden Platten,
die von einer einzigen isolierenden Stange oder von einer leitenden Stange drachdrungen
sind, die von den Leitern selbst isoliert oder nicht isoliert ist und zwischen ihnen
mittels Schraubengewinde fest-eklemmt ist. Der Abstand kann entweder durch Schrauben
oder durch Distanzscheiben geregelt werden. Man kann zwischen den Leitern auch bewegliche,
isolierende Teile einschalten, die die Anfangsstromstärke regeln sollen. Die Leiter
können in Serien oder parallel geschaltet sein und in beliebiger Anzahl vereinigt
werden. Man kann der Wassermasse 3 oder der Masse i Salze zwecks Änderung
der Leitfähigkeit zusetzen.
-
Die vorliegende Erfindung kann auch für die Regelung der Temperaturen
benutzt werden. Wenn man das Wasser i bei dem Atmosphärendruck läßt, so ist die
konstante Temperatur iooll C. Wenn man jedoch den Kessel durch ein Ventil
abschließt, welches
durch ein Gewicht oder regelbare Feder belastet
ist, so ist ersichtlich, daß die beschriebenen Verdampfungswirkungen sich entsprechend
den Maximaltemperaturen und dem Drucke des Wasserdampfes vollziehen werden, welche
durch die Stellung des Gewichtes oder der Feder am Ventil bestimmt werden, so daß
man eine abgemessene Abstufung der Temperaturen erzielt, die konstant aufrechterhalten
werden können.
-
DurchVerwendung der selbsttätigen Unterbrechungen und der Wiederanschaltungen
des Stromes kann man mit der Vorrichtung, welche in Serie mit einem Schwingungsstromkreis
geschaltet ist, Apparate von langer Schaltungsdauer, z. B. für Lichtreklame (Abb.
5), ausbilden.
-
'Wenn man den Kessel in Serie mit dem Xet7 läßt, kann man einen Unterbrecher
mit verzögerter Wirkung und mit selbsttätiger oder nicht selbsttätiger Wiederanschaltung
vorsehen, welcher weder 01, noch Klammern, noch Metall aufweist, sicher wirkt
und keine Lichtbogenwirkung verursacht, da sämtliche Unterbrechungen durch stufenweise
Wasserverdampfung erzielt werden (Abb. 5).
-
Für einen Kessel für häusliche Zwecke kann man die Rohrleitungen
entsprechend anordnen, wie z. B. das Rohr 9 für kaltes Wasser, das Rohr io
für heißes Wasser, das Rohr 8
für die Entleerung. Man könnte auch den Kessel
für jede beliebige Einrichtung von Thermosiphons verwenden.
-
Um eine vollkommene und ganz sichere Erdung zu erzielen, ist es nicht
nötig, sich einzig auf das Kabel oder das geerdete Zuleitungsrohr fürWasser zu verlassen,
sondern man kann das austretende Wasser auf ein-Metallnetz fließen lassen, welches
so geerdet ist, daß jeder Wasserfaden, der zufällig unter Spannung war, auf die
Spannung Null durch Berührung mit dem geerdeten Metalldraht gebracht wird. Um den
Kessel zu steuern, kann man jede beliebige Vorrichtung. wie Uhrwerke, Fernsteuerung
usw., benutzen-.
am allereinfachsten ist es jedoch, einen Stromwender zu benutzen,
welcher den während der Pausen nicht verwendeten Strom durch den Kesselstrorn ersetzt,
so daß man vorteilhaft die Stromabfälle ausnutzt. Entsprechende Zähler können zweckentsprechend
angeordnet werden.