DE612379C - Elektrischer Fluessigkeitserhitzer, bei welchem die zu erwaermende Fluessigkeit durch eine Reihe von dicht nebeneinander angeordneten, im wesentlichen geraden Metallrohren stroemt - Google Patents

Elektrischer Fluessigkeitserhitzer, bei welchem die zu erwaermende Fluessigkeit durch eine Reihe von dicht nebeneinander angeordneten, im wesentlichen geraden Metallrohren stroemt

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DE612379C
DE612379C DEC43710D DEC0043710D DE612379C DE 612379 C DE612379 C DE 612379C DE C43710 D DEC43710 D DE C43710D DE C0043710 D DEC0043710 D DE C0043710D DE 612379 C DE612379 C DE 612379C
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    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/10Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium
    • F24H1/101Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium using electric energy supply
    • F24H1/102Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium using electric energy supply with resistance
    • F24H1/105Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium using electric energy supply with resistance formed by the tube through which the fluid flows

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Description

  • Elektrischer Flüssigkeitserhitzer, bei welchem die zu erwärmende Flüssigkeit durch eine Reihe von dicht nebeneinander angeordneten, im wesentlichen geraden Metallrohren strömt Die Erfindung betrifft Verbesserungen an elektrischen Flüssigkeitserhitzern für Öl, Wasser und anderen Flüssigkeiten und bezweckt eine Vorrichtung, vermittels welcher die Flüssigkeit auf hohe Hitzegrade unter beträchtlichen Drucken gebracht werden kann, wie es z. B. bei der Raffinierung und Krakkung von Rohöl erwünscht ist, bei welcher oft das Öl auf Temperaturen von 4ao° C und darüber bei Drucken von go Atm. und darüber erhitzt werden muß.
  • Bei den elektrischen Flüssigkeitserhitzern, bei welchen die zu erwärmende Flüssigkeit durch eine Reihe von dicht nebeneinander angeordneten, im wesentlichen geraden Metallrohren strömt, deren dünne Wände aus Metall von hohem elektrischem Widerstand: bestehen und durch einen Wechselstrom direkt beheizt werden, besteht der Nachteil, daß eine erhebliche Selbstinduktion beim Durchgang der Wechselströme auftritt. Dies ist auch dann der Fall, wenn die Rohre dicht nebeneinander verlaufen, jedoch gruppenweise vom Strom in gleicher Richtung durchflossen werden.
  • Erfindungsgemäß erzielt man eine praktisch völlige Aufhebung der Selbstinduktion, wenn man die Rohre an ihren Enden in an sich bekannter Weise durch Krümmer hintereinanderschaltet, so daß sie eine einzige Rohrschlange für die kontinuierlich hindurchströmende Flüssigkeit bilden; während je zwei benachbarte Rohre an ihren einen Enden elektrisch voneinander isoliert und an den entgegengesetzten Enden elektrisch verbunden sind und die Zu- und Ableitung des niedergespannten Wechselstromes durch jene isolierten Enden erfolgt. Vorzugsweise ist die Heizrohrschlange in einen verschlossenen Behälter eingebaut, während ihre beiden Enden mit dem unteren bzw. oberen Teil des Dehälterinnenraumes in Verbindung. stehen.
  • Zur Sicherung einer ständigen Füllung der Rohrschlange sowie zur Erleichterung des Austritts etwaiger Gase ist der Behälter durch O_uerwände nahe seinen beiden Enden in eine Eintrittskammer, eine Austrittskammer und eine Mittelkammer unterteilt, wobei die Enden der Rohrschlange in die Eintritts- bzw. Austrittskammer münden.
  • Um ferner die Aufrechterhaltung einer gleichförmigen Temperatur der ausströmenden Flüssigkeit zu gewährleisten, werden an sich bekannte thermostatische Schalter von der Temperatur der aus der Rohrschlange ausströmenden Flüssigkeit beeinflußtund dienen zur Steuerung des Heizstromes.
  • Schließlich ist in an sich bekannter Weise nahe dem Eintrittsende der Rohrschlange ein von der Flüssigkeitsströmung gesteuerter Schalter angeordnet, welcher bei Strömungsverminderung oder Unterbrechung den Heizstrom ausschaltet.
  • In den beiliegenden Zeichnungen ist die Erfindung an Flüssigkeitserhitzern veranschaulicht, welche besonders zur Erhitzung von Rohöl auf hohe Temperatur geeignet sind, wobei das 01 durch den Erhitzer unter beträchtlichem Druck und mit hoher Geschwindigkeit strömt. Es ist jedoch klar, daß die Erfindung nicht auf solche Zwecke oder Anordnungen beschränkt ist und daß sie leicht abgeändert werden kann, um in wirksamer Weise als Verdampfer zur Konzentrierung von Zuckerlösungen oder anderen Flüssigkeiten oder zur Erzeugung von überhitztem Dampf oder für zahlreiche andere Zwecke in der Industrie zu dienen.
  • Abb. i stellt einen Aufriß eines elektrischen Flüssigkeitserhitzers gemäß der Erfindung dar, welcher zur Raffinierung und Krackung von Öl bei hohen Temperaturen und erhöhten Drucken dienen soll.
  • Abb. 2 ist ein Querschnitt nach Abb. i. Abb. 3 stellt im vergrößerten Maßstabe eine Einzelheit im Aufriß dar und zeigt insbesondere die Heizelemente und die Art und Weise, in welcher der elektrische Strom diesen zugeführt wird.
  • Abb. 4 ist ein Teilschnitt nach der Linie 4 der Abb. 3.
  • Abb. 5 ist ein Aufriß einer abgeänderten Ausbildungsform gemäß der Erfindung.
  • @"1bb. 6 zeigt eine Teilansicht des einen Endes der Vorrichtung gemäß Abb. 5, aus weleher die Art und Weise ersichtlich ist, wie ein niedriggespannter Strom von hoher Stärke den Heizelementen von einem Trans- . formator zugeführt wird, so daß er durch benachbarte Elemente in entgegengesetzten Richtungen fließt.
  • Abb. 7 ist eine Teilansicht des entgegengesetzten Endes der Vorrichtung gemäß Abb. 5 und zeigt die Verbindung der Enden der benachbarten Heizelemente.
  • Die in den Abb. i bis 4 dargestellte bevorzugte Ausbildungsform der Vorrichtung besteht aus einem Behälter i von vorzugsweise zylindrischer Form, welcher aus Stahl oder einem anderen geeigneten Material hergestellt und _ so bemessen ist, daß er der Temperatur und dem Druck, unter welchem das Rohöl behandelt werden soll, widerstehen kann. Der Behälter ist mit Deckeln 2 verschlossen, welche Mannlöcher 3 tragen sowie geeignete Deckel für diese. Auf der Außenseite des Be-. hälters ist eine Isolätion 4 vorgesehen, von welcher nur ein Teil dargestellt ist.
  • Die Hilfsmittel zur Erhitzung der Flüssigkeit umassen ein rohrförmiges Heizelement oder, wie aus den Abbildungen ersichtlich, vorzugsweise abwechselnd eine Reihe von Elementen 5, 6 mit dünnen Wänden aus Material von hohem Widerstand, beispielsweise aus Nickel-Kupfer-Legierung, Chromstahllegierung o. dgl. Die Heizelemente sind itn Innern des Behälters auf Querwänden 7, 8 gelagert, die vorzugsweise in der Nähe der Behälterenden angeordnet sind und das Innere desselben in einen Einlaßteil g, einen Auslaßteil io und einen Mittelteil ii unterteilen. Die Querwand 7 besteht vorzugsweise aus Kupfer oder einem anderen die Elektrizität gut leitenden Material und dient zur Lagerung und auch zur Leitung des elektrischen Stromes von dem einen Element zum anderen. Die Heizelemente können mit der Querwand 7 verschweißt oder irgendwie sonst elektrisch und mechanisch verbunden sein. Die Querwand 8 besteht aus isolierendem Material (z. B. Kunstharz) und ist so angeordnet, daß sie zur Lagerung der anderen Enden der Heizelemente 5, 6 dient.
  • Gegen die Querwand 8 und vorzugsweise mit ihr verbunden lagert sich eine Leiterplatte 1.2 von geringem Widerstand, welche elektrisch mit den Heizelementen 5 verbunden ist, während auf der gegenüberliegenden Seite der Querwand 8 eine ähnliche Leiterplatte 13 angeordnet ist, die elektrisch mit den Heizelementen 6 in Verbindung steht.
  • Um die Leiterplatte i2 von den Heizelementen 6 und die Leiterplatte 13 von den Heizelementen 5 zu isolieren, sind auf den betreffenden Heizelementen geeignete Buchsen 14, 15 aus isolierendem Material angeordnet.
  • Vermöge dieser Anordnung fließt ein' elektrischer Strom von verhältnismäßig niedriger Spannung durch die abwechselnden Reihen der Heizelemente 5, 6 in entgegengesetzten Richtungen, so daß die Wirkung der Selbstinduktion im wesentlichen aufgehoben wird, welche sich sonst bemerkbar machen würde, wenn der Strom durch sämtliche Heizelemente in der nämlichen Richtung fließen würde.
  • Irgendwelche geeignete, an sich bekannte Hilfsmittel können zur Zuführung eines verhältnismäßig niedrig gespannten Heizstromes an die Leiterplatten i2, 13 vorgesehen sein bzw. von diesen Platten auf die betreffenden Heizelemente.
  • Bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform wird der Strom von der Sekundärwicklung 16 eines Transformators durch geeignete Leiter 17, 18 den Leiterplatten 12 bzw. 13 zugeführt.
  • Die Primärwicklung ig des Transformators wird aus einem Wechselstromnetz durch die Leiter 2o, 2,1 sowie einen Schalter 22, einen Unterbrecher 23 und einen Spannungsregler 24 gespeist. Der Transformator ist gewünschtenfalls als Niederspannungstransformator ausgebildet, so daß ein hochgespannter Strom von verhältnismäßig geringer Stärke in .einen niedriggespannten Strom von hoher Stärke umgewandelt wird, der von der Sekundärwicklung des Transformators zu den Heizelementen fließt. Irgendwelche geeignete, an sich bekannte Hilfsmittel können vorgesehen sein, um zu bewirken, daß die Flüssigkeit durch die Rohrleitung, aus welcher die Heizelemente bestehen, strömt. Bei der dargestellten und bevorzugten Ausführungsform sind die abwechselnden Heizelemente 5, 6 durch geeignete Krümmer oder Verbindungsstücke 25, 26 verbunden, so daß eine fortlaufende Rohrleitung gebildet wird, deren Abschnitte die Heizelemente darstellen. Das eine Ende 27 der Rohrleitung steht mit der Innenkammer 9 des Behälters und das andere Ende a8 der Rohrleitung mit dem Austrittsende io des Behälters in Verbindung.
  • Die Flüssigkeit wird in den Einlaßteil9 der Leitung durch ein Rohr 29 und eine Pumpe 30 unter Druck gefördert oder durch andere geeignete druckerzeugende Hilfsmittel. Auf diese Weise fließt ein Flüssigkeitsstrom nacheinander durch die Heizabschnitte der Rohrleitung und wird nacheinander durch direkte Berührung mit den Innenwänden jener Heizelemente während des Durchströmens erhitzt. Die durch den Einlaß 29 eintretenden Flüssigkeiten oder Dämpfe werden also in erhitztem Zustande der Auslaßkammer io zugeleitet, von wo sie durch ein geeignetes Auslaßrohr 3 1 austreten können.
  • Vorzugsweise ist der untere Teil der Querwand 7 mit einer Reihe von Löchern 32 versehen, durch welche die Flüssigkeit in den Mittelraum i i des Behälters gepreßt wird. Entlüftungslöcher 33, welche vorzugsweise im oberen Teil der Trennwand 8 vorgesehen sind, gestatten das Entweichen von Gasen und Dämpfen und gewünschtenfalls auch den Austritt von Flüssigkeit in die Auslaßkammer io.
  • Dadurch, daß die Heizelemente im Innern des Behälters i eingeschlossen sind, welcher eine Form aufweist, die leicht großen Kräften und Innendrucken widersteht, wird im wesentlichen auf die Innen- und Außenflächen der Heizelemente der gleiche Druck ausgeübt, so daß es möglich ist, die Wandstärke dieser Elemente und auch der Verbindungsstücke verhältnismäßig dünn und leicht zu gestalten und die Möglichkeit eines Berstens oder Leckens auszuschließen, welche bei den gebräuchlichen Rohrerhitzern, insbesondere zur Erhitzung und Behandlung von Rohölen und ähnlichem Material, unter hohen Temperaturen und Drucken eine große Gefahrenquelle für den Arbeiter (Feuersgefahr) bildet.
  • Der zylindrische Behälter ist mit einer Erdleitung 34 versehen, welche die Gefahr elektrischer Schläge -für die Arbeiter, welche mit dem Behälter oder den Rohrleitungen in Berührung gelangen, ausschließt. Diese Erdleitung verhindert auch die Entzündung oder Explosion von Öl oder Gasen durch elektrische Funken oder Lichtbögen, die unter gewissen Bedingungen zufällig zwischen dem Behälter oder Rohrleitungen und Erde auftreten können. Die Erdung macht auch eine elektrische Isolierung des Behälters i und der Rohrleitung oder der metallischen Verbinduligen zwischen Erde und Behälter i unnötig.
  • Vorzugsweise sind an sich bekannte Hilfsmittel vorgesehen, um die Heizelemente auf vorbestimmte Temperatur zu halten. Bei der dargestellten Ausbildungsform wird dies durch Regulierung des elektrischen Stromes ermöglicht, welcher von einem Thermostaten gesteuert wird, der der Höchsttemperatur der erhitzten Flüssigkeit oder ihrer Dämpfe unterworfen ist.
  • Bei der dargestellten Ausführungsform erstreckt sich ein-=Thermostat 35 in das Aus -laßrohr 31 und ist mit geeigneten Drahtleitungen 36, 37 mit einem Spannungsregler 24 für die Primärspule des Transformators verbunden. Wenn die Temperatur der Flüssigkeit oder ihrer Dämpfe, welche aus dem Erhitzer durch das Auslaßrohr 31 ausströmt, einen vorbestimmten Wert übersteigt, bewirkt der Thermostat das Schließen des Stromkreises durch die Leitungen 36, 37, so daß die Steuermittel für den Spannungsregler in Tätigkeit gesetzt werden, welcher sogleich eine Verringerung der Primärspannung des Transformator i9 bewirkt, wodurch auch die Sekundärspannung und der den Heizelementen und 6 zugeführte Strom verringert wird und mithin auch die in diesen Elementen erzeugte Wärme.
  • Sollte andererseits die Temperatur der durch Rohrleitung 31 ausströmenden Flüssigkeit oder Dämpfe zu niedrig sein, so wird durch die Thermostatvorrichtung der erwähnte Stromkreis unterbrochen, so daß der Spannungsregler 24 eine Erhöhung der Spannung bewirkt und mithin auch eine Verstärkung des durch die Heizelemente 5 und 6 fließenden Stromes und der darin erzeugten Wärme. Vermittels dieser Ausbildungsform kann die Flüssigkeit praktisch auf eine vorbestimmte konstante Temperatur erhitzt werden.
  • Es sind ferner an sich bekannte Hilfsmittel vorgesehen, um den elektrischen Strom derart zu überwachen, daß dieser nur dann durch die Heizelemente fließt, wenn auch die Flüssigkeit durch diese und den Behälter strömt.
  • Bei der dargestellten Ausbildungsform ist ein automatischer Schalter 38 im Einlaßrohr 29 angeordnet und wird durch den Flüssigkeitsstrom gesteuert. Der Schalter 38 ist so angeordnet, daß beim Strömen der Flüssigkeit durch das Einlaßrohr ein Stromkreis durch die Leitungen 39, 4o und das Solenoid oder den Magneten 41 des Unterbrechers 23 geschlossen ist, so daß -letzterer ebenfalls geschlossen bleibt und der Primärstrom des Transformators über den Schalter?,?, fließt.
  • Sollte die Flüssigkeitsströmung durch das Einlaßrohr 29 aufhören, sei es durch Zufall oder aus anderen Gründen, dann werden die Kontakte des Schalters 38 unverzüglich geöffnet, wodurch eine Unterbrechung des Primärstromes für den Transformator durch den Ausschalter 23 bewirkt wird, so daß keine weitere Stromzuführung zu den Heizelementen mehr stattfindet.
  • Wenn daher beim Betriebe der Einrichtung die Flüssigkeit unter Druck in die Einlaßkammer 9 des Behälters x strömt, wird sie durch die Querwände 7, 8 gezwungen, die Heizrohrleitung zu durchfließen, wobei sie allmählich erwärmt wird.
  • Da die Heizelemente im wesentlichen achsenparallel angeordnet sind und der elektrische Strom je zwei benachbarte Elemente in entgegengesetzten Richtungen durchflie13t, werden die Wirkungen der Selbstinduktion im wesentlichen aufgehoben.
  • Die erwärmte Flüssigkeit und ihre Dämpfe treten aus der Heizröhrleitung in die Austrittskammer des Behälters, aus welcher sie durch das Auslaßrohr 31 abgeführt werden. Hierbei wirkt die ausströmende Flüssigkeit auf den Thermostat 35, welcher seinerseits die Primärspannung des Transformators überwacht' und mithin den Heizstrom regelt, so daß eine im wesentlichen konstante Temperatur der austretenden Flüssigkeit oder ihrer Dämpfe erzielt wird.
  • Irgendeine Unterbrechung in der Strömung der Flüssigkeit in die Einlaßkammer des Behälters i bewirkt eine Unterbrechung des Primärstromes, so daß zufällige Überhitzungen wegen Unterbrechung der Flüssigkeitsströmung völlig ausgeschlossen sind.
  • Da die Löcher in der Querwand 7 den Eintritt der Flüssigkeit in die Mittelkammer des Behälters gestatten und die Entlüftungslöcher den Austritt von Luft oder Dämpfen oder auch von Flüssigkeit aus der Mittelkammer, wird innerhalb und außerhalb der Heizrohrelemente im wesentlichen der nämliche Druck aufrechterhalten, so daß diese auch für hohe Drucke aus dünnwandigem Material hergestellt «erden können, was ferner ermöglicht, !, verhältnismäßig geringe Ströme von niedriger Stromstärke zu benutzen, um die Heizelemente auf die gewünschte Temperatur zu erwärmen.
  • Es können natürlich auch andere Hilfsmittel verwendet werden, um einen Druckausgleich zwischen der Innen- und Außenseite der Heizelemente herbeizuführen.
  • In den Abb. 5, 6 und 7 ist eine abgeänderte Ausbildungsform gemäß der Erfindung dargestellt, bei welcher abwechselnde Reihen von Heizelementen 4a und 43 entsprechend den obengenannten Elementen 5 und 6 vorgesehen sind, die an ihren Enden durch geeignete [J-Rohre oder Verbindungsstücke 44 und 45 'verbunden sind und in Pfeilern 46, 47, 48 vorzugsweise innerhalb des Mauerwerkes 49 gelagert sind. Bei dieser Ausbildungsform wird die Flüssigkeit mittels einer geeigneten Pumpe 50 und Rohrleitung 5 i dem Einlaßende 52 der Rohrleitung zugeführt.
  • Das Auslaßende 53 ist vorzugsweise mit einem Thermostat 54 versehen, dessen Drahtleitungen 55, 56 zum elektrisch gesteuerten Ausschalter 57 führen, der zur Regelung der Sekundärspannung des Transformators 59 dient, welcher in dem dargestellten Beispiel als Dreiphasentransformator ausgebildet ist.
  • Ferner kann in an sich bekannter Weise ein automatischer Schalter 6o im Einlaßrohr 5 i angeordnet sein, welcher auf einen geeigneten Unterbrecher 61 in den Primärleitungen des Transformators einwirkt. Ein verhältnismäßig niedrig gespannter Wechselstrom wird aus der Sekundärwicklung des Transformators (ein- oder mehrphasig) zur Heizung benutzt.

Claims (5)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Elektrischer Flüssigkeitserhitzer, bei welchem die zu erwärmende Flüssigkeit durch eine Reihe von dicht nebeneinander angeordneten, im wesentlichen geraden Metallrohren strömt, deren dünne Wände aus Metall von hohem elektrischem Widerstand bestehen und durch einen Wechselstrom direkt beheizt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre an ihren Enden in an sich bekannter Weise durch Krümmer (25,:26) hintereinandergeschaltet sind, so daß sie eine einzige Rohrschlange für die kontinuierlich hindurchströmende Flüssigkeit bilden, während je zwei benachbarte Rohre (5, 6) an ihren einen Enden elektrisch voneinander isoliert und an den entgegengesetztenEnden elektrisch verbunden sind und die Zu- und Ableitung des niedergespannten Wechselstromes durch jene isolierten Enden erfolgt, so daß die Wirkung der Selbstinduktion aufgehoben ist.
  2. 2. Elektrischer Flüssigkeitserhitzer nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizrohrschlange in einen verschlossenen Behälter (i) eingebaut ist und ihre beiden Enden (27 bzw. 28) mit dem unteren bzw. oberen Teil des Behälterinnenraumes in Verbindung stehen.
  3. 3. Elektrischer Flüssigkeitserhitzer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (i) durch Querwände (7, 8) nahe seinen beiden Enden in eine Eintrittskammer (9), eine Austrittskammer (io) und eine Mittelkammer (ii) unterteilt ist und die Enden (2,7 bzw. 28) der Rohrschlange in die Eintritts- bzw. Austrittskammer münden.
  4. 4. Elektrischer Flüssigkeitserhitzer nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß an sich bekannte thermostatische Schalter (35) von der Temperatur der aus der Rohrschlange ausströmenden Flüssigkeit beeinflußt werden und zur Steuerung des Heizstromes dienen (Leitung 36, 37, Spannungsregler 24) zum Zwecke der Aufrechterhaltung einer gleichförmigen Temperafur der ausströmenden Flüssigkeit.
  5. 5. Elektrischer Flüssigkeitserhitzer nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise nahe dem Eintrittsende der Rohrschlange (bei 29) ein von der Flüssigkeitsströmung gesteuerter Schalter (38) angeordnet ist, welcher bei Strömungsverminderung oder Unterbrechung den Heizstrom ausschaltet (Leitungen 39, 40, Solenoid 41 und Trennschalter 23).
DEC43710D 1929-09-14 1929-09-14 Elektrischer Fluessigkeitserhitzer, bei welchem die zu erwaermende Fluessigkeit durch eine Reihe von dicht nebeneinander angeordneten, im wesentlichen geraden Metallrohren stroemt Expired DE612379C (de)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2732133A1 (de) * 1977-07-15 1979-01-25 Linde Ag Elektroerhitzer
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DE3837198A1 (de) * 1988-11-02 1990-05-03 Alf Grefe Elektroerhitzer zur thermischen behandlung von ein- oder mehrphasigen fluiden mit durch elektrischer widerstandsheizung direkt beheiztem rohr
SE2030194A1 (en) * 2020-06-11 2021-12-12 Kanthal Ab Heater

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