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Elektrodenbeheizter Dampfkochkessel mit selbsttätiger Leistungsregulierung
Bei den elektrodenbeheizten Dampfkochkesseln, deren Leistung bzw. Energiezufuhr
dem Wärmebedürfnis des zu beheizenden Gefäßes selbsttätig angepaßt wird, handelt
es sich u. a. bekanntlich um die stufenlose Regulierung der Leistung in' Abhängigkeit
von. der Dampfdruckbildung. Bei diesen Einrichtungen wird die Heizflüssigkeit bei
gewünschter Dampfdruckbildung in dem Elektrodenraum bzw. dem Dampfmantel in einen
offenen, mit der Atmosphäre in Verbindung stehenden Aufnahmeraum gedrückt, um durch
den Austritt von Heizflüssigkeit aus dem Elektrodenraum eine Leistungsverminderung
zu bewirken. Bei fallendem Dampfdruck wird wieder eine entsprechende Leistungssteigerung
gewährleistet durch das selbsttätige Zurückfließen der Heizflüssigkeit aus dem Aufnahmeraum
zum Elektrodenraum.
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Bei dieser Art der Regulierung fällt die gesamte in den Aufnahmeraum
durch den Dampfdruck hineingedrängte Flüssigkeits= menge 'nach der Außerbetriebsetzung
des Kessels sofort in den Elektrodenraum zurück, was bei Wiederinbetriebsetzung
des Kessels zu hohen Stromstößen auf das Leitungsnetz führt und dieses ungünstig
beeinflußt. Außerdem besitzen derartige Kocheinrichtungen den. übelstand, daß die
Heizflüssigkeit bei Druckanstieg viel zu schnell aus dem Elektrodenräum gedrängt
und damit ein starker Leistungsabfall hervorgerufen wird, ohne d.aß die Kochtemperatur
im Kochgut erreicht ist. Es tritt, bedingt durch den weiteren Wärmebedarf des Kessels,
ein erneuter Druckabfall ein, und die Heizflüssigkeit fließt wieder in großer Menge
zum Elektrodenraum. Dieses häufige Pulsieren zwischen Leistungsminimum und Leistungsmaximum
geht nahezu so lange vor sich, bis die Kochtemperatur im Kochgut erreicht ist.
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Diese starken Mängel zu beheben, sind Anordnungen bekannt, bei denen
das Zurückfließen der Flüssigkeitsmenge aus dem Aufnahmeraum zum Elektrodenraum
in dem ausgeschalteten Zustande des Kessels vermieden
wird durch
Absperrorgane, wie Umschalthahn, Regelventil u. dgl. mehr. Bei diesen Vorrichtungen
handelt es sich bezüglich des Aufnahmeraums jedoch um einen geschlossenen Aufnahmeraum,
d. h. einen solchen, der nicht jederzeit mit der Außenluft in Verbindung stellt.
Hierbei wird von Haus aus die Bedingung gestellt, daß die vorgenannten Schalt- und
Regelorgane vakuumdicht schließen, um das im Aufnahmeraum vorhandene bzw. sich nach
der Abschaltung des Kessels bildende Vakuum zu erhalten, damit nach beendetem Kochprozeß
das zurückgedrängte Wasser im Aufnahmeraum festgehalten wird. Diese Bedingung ist
nur schwer einzuhalten, da bereits kleine Verschmutzungen, wie sie beispielsweise
durch Kesselsteinablagerungen auftreten, zu Undichtigkeiten und damit zum Luftdurchlaß
der Ventile und Hähne führen.
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Alle die v orgenannteü Mängel und Nachteile werden nun bei einem elektrodenbeheizten
Dampfkochkessel. mit einer von der Dampfdruckbildung in dem als Dampferzeuger ausgebildeten
Elektrodenraum bzw. -in dem Dampfmantel abhängigen selbsttätigen Leistungsregulierung
mit einem über dem Flüssigkeitsspiegel des Elektrodenraums oder eines besonderen
Flüssigkeitsraums sich befindenden und mit dem unteren Teil dieser Räume in Verbindung
und unter dem äußeren, atmosphärischen Luftdruck stehenden Aufnahmeraum für die
dampfbil-d-,nde Flüssigkeit dadurch beseitigt, daß gemäß der Erfindung ein Absperrorgan
in der die hinaufdrängende bzw. zurückfließende Heizflüssigkeit führenden Steigeleitung
zwischen Elektrodenraum und Aufnahmeraum vorhanden und mit einem Schaltorgan. für
die elektrische Energiezuführung mechanisch oder elektrisch zwangsläufig gekuppelt
ist, und daß die Steigeleitung mit einem Drosselorgan für die Heizflüssigkeit versehen
ist. Das Drosselorgan kann auch einstellbar oder derart doppeltwirkend ausgebildet
sein, daß die steigende Heizflüssigkeit unterschiedlich von der fallenden Heizflüssigkeit
gedrosselt wird.
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Durch diese Anordnung wird eine neuartige Wirkung erzielt, indem sie
zwangsläufig die Einschaltung der elektrischen Energiezuführung dem Zurückfluten
der Heiz-" flüssigkeit aus dem Aufnahmeraum in den Elektrodenraum voranstellt, so
daß das Auftreten von Stromspitzenf entsprechend der Gesamtnennaufnahme bei der
Inbetriebsetzung unterbunden ist. Zudem bietet das in die Steigeleitung zwischen
Elektrodenraum und Aufnahmeraum eingebaute Absperrorgan bei seiner neuwertigen Zweckbestimmung
den neuen Vorteil, das Dichthalten zuverlässiger als ein in einer Luft- oder vakuumführenden
Leitung eingebautes Absperrorgan zu garantieren. Das in die Steigeleitung eingebaute
-osselorgan befriedigt in einfacher und -;eerer Weise das neue Bedürfnis nach einem
cm Kochprozeß angepaßten Regelvorgang ,-'unter Vermeidung der bekannten starken
Druck- und Stromschwankungen und der zeitweilig auftretenden starken Überdrücke.
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Beispielsweise Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung geben
die schematischen Darstellungen in der Zeichnung Abb. i bis .I. Der das Kochgut
aufnehmende Innenkessel ca hängt mit seinem zu beheizenden Mantel b in dem Dampfraum
c des Elektrodenraunis d. Der Elektrodenraum d enthält die Elektroden e und ist
über die unterhalb des Flüssigkeitsspiegels f vorgesehene Steigeleitungg mit dem
Aufnahmeraum lt verbunden. Das Absperrorgan i., welches in der Steigeleitung g eingebaut
ist und dieselbe absperren kann, ist zwangsläufig mechanisch gekuppelt mit dem elektrischen
Schaltorgan h für die Energiezuführung. Da die Kupplung so gestaltet ist. daß sich
erst zwangsläufig das Schaltorgan 1" schalten läßt und nur in dessen eingeschaltetem
Zustande die Betätigung des Absperrorgans i möglich ist, wird eine allmähliche Leistungssteigerung
bei der Inbetriebsetzung des Kessels und ein Verbleiben der Heizflüssigkeit im Aufnahmeraum
nach beendetem Kochprozeß durch das zwangsläufige Absperrendes Absperrorgans i vordem
Abschalten des Schaltorgans h gewährleistet. Abb. i und .2 zeigen voneinander abweichende
Ausführungsformen dieser Kupplung, die aber dem gleichen Zwecke dienen. Sobald infolge
der Erwärmung und einsetzenden Verdampfung der Heizflüssigkeit in dein Elektrodenraum
bzw. dem Dampfraum Dampfdruck auftritt, wird Heizflüssigkeit durch die Steigeleitung
g zum Aufnahmeraum 1a gedrängt, wobei für den Eintritt in den Aufnahmeraum die vorhandene
Dampfdruckhöhe dem Höhenunterschied zwischen dein Aufnahmeraum und dem Flüssigkeitsspiegel
f entsprechen muß.. Damit die Bewegung der Heizflüssigkeit in den auftretenden Betriebszuständen
nicht unter zu starker Gescli-,viiidigkeit und Beschleun.igung vor sich geht und
auf diese Weise die Leistung des Kessels ungünstig beeinflußt, ist ein Drosselorgan
L vorhanden.
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Eine Weiterentwicklung dieses Drosselorgans Z zeigen die Abb. 3 und
.I. Bei Abb. 3 ist in Erkenntnis der betrieblichen Vorgänge bei steigendem und fallendem
Wärmebedarf eine doppeltwirkende Drosselanordnung in mit den beiden eingebauten
Drosseln ia und o und den Rückschlagorganen p angebracht. Die freien Durchtrittsöffnungen
der Drossein
n und o nehmen. voneinander unterschiedliche Werte
in geeigneter Bemessung ein.
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Abb. q. ist eine Ausführungsform, bei der das Drosselorgan q ebenfalls
doppeltwirkend@' in seinem Aufbau jedoch weiter verein'-: facht ist.
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r ist, ein Fülltrichter zum Füllen des Elektrodenraums d mit Heizflüssigkeit,
s ein Amperemeter zum Ablesen der jeweiligen Stromstärke. Der bei der Fortkochperiode
abgesunkene Flüssigkeitsspiegel f nimmt den Flüssigkeitsstand t ein.
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Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende: der.Innenkessel a
wird in bekannter Weise mit dem Kochgut gefüllt. Danach wird der Kessel mit Hilfe
des, elektrischen Schaltorgans h eingeschaltet und in der zwangsläufigen Betätigungsfolge
das Absperrorgan i geöffnet. Dann erfolgt die Füllung des Elektrodenraums d mit
Heizflüssigkeit mittels des Fülltrichters r, beispielsweise bis zum Flüssigkeitsspiegel
f. Diese Flüssigkeitshöhe würde dann der am Amperemeters abzulesenden gewünschten
Stromstärke entsprechen. Der im Elektrodenraum d durch die Elektroden e erzeugte
Dampf gibt seine Wärme an den zu beheizenden Mantel b des Innenkessels a so lange
ab, bis die in dem Dampf erzeugte Wärmemenge die von dem Innenkessel a abgenommene
Wärmemenge übersteigt. Demzufolge kommt es indem .Elektrodenraum d und dem Dampfraum
c zur Dampfdruckbildung. Dieser Dampfdruck steigt allmählich-an, bis er der Höhe
der Flüssigkeitssäule in der Steigeleitung g und jener des Flüssigkeitsspiegels
im Aufnahmeraumh entspricht. In diesem Betriebszustande hat das Kochgut im Innenkessel
a seine Kochtemperatur noch nicht erreicht, es nimmt der Wärmebedarf des Innenkessels
a nur einen geringeren Wert an.. Die Heizflüssigkeit wird durch den Dampfdruck alsdann
teilweise in den Aufnahmeraum h gedrängt, wobei. das Drosselorgan Z bewirkt, daß
die Heizflüssig-[zeit in einer solchen Weise und Menge aus dem Elekfrodenräum gedrängt
wird, daß der Flüssigkeitsspiegel im Elektrodenraum sich dem richtigen Betriebszustande
des Kessels unter Vermeidung der bekannten Intervalle sowohl des Dampfdrucks als
auch der Leistungsaufnahme anpaßt. Der Dampfdruck nimmt einen konstanten Wert an,
der der Flüssigkeitshöhe zwischen dem Flüssigkeitsspiegel im Elektrodenraum d und
demjenigen imAufnahmeraumhentspricht. Mitderweiter steigenden Temperatur des Kochguts
fällt selbsttätig die Stromaufnahme des Kessels, da die wirksamen Elektrodenflächen
abnehmen infolge der zunehmenden Heiz= flüssigkeitsverdrängung. Der erreichte End-,
-wert in der Stromaufnahme entspricht alsdann dem Wärmebedarf, der notwendig ist,
um das Kochgut am Kochen zu erhalten bzw. die Abstrahlungsverluste zu decken.
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. Die besondere Anwendung des Aufnahmeraumes der bekannten Art in
einer Höhe, die dem aufzubringenden Dampfdruck für die konstante Erhaltung der Fortkochperiode
entspricht, bietet hierbei insofern einen weiteren neuen Vorteil der Anordnung,
als auf diese Weise eine sichere Gewähr gegeben ist, daß weder unnötiger Überdruck
noch verschwenderische Leistungsaufnahme auftreten kann.
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Nach Beendigung der Kochperiode wird der Kochkessel abgeschaltet.
Da das Schaltorgan k durch das Absperrorgan i im Betriebszustande gesperrt ist,
erfolgt somit das Schließen des Absperrorgans i und danach das Abschalten der Energiezuführung
durch das Schaltorgan k. Die Heizflüssigkeit kann trotz des fallenden Dampfdrucks
nicht zum Elektrodenraum d zurückfließen. Damit ist gewährleistet, daß nur ein gewünschter
kleiner Einschaltstrom bei der Wiederinbetriebsetzung des Kochkessels auftreten
kann.
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Das Drosselorgan L sorgt bei der Wiederinbetriebsetzung des Kochkessels
dafür, daß die Heizflüssigkeit in dem Maße dem Elektrodenraum d zufließt, daß es
im Elektrodenraum zur Dampfbildung kommt, bevor die gesamte Heizflüssigkeit .den
Elektrodenraum erreicht hat. Hiermit wird der neue Vorteil gewonnen, daß kein. unzweckmäßig
hoher Stromanstieg auftreten kann. Würde nämlich die Heizflüssigkeit dem Elektrodenraum
zu schnell zufließen, so genügt die hierfür gebrauchte Zeit nicht; um die Heizflüssigkeit
zum Teil in. Dampf überzuführen und damit die Höhe- des Flüssigkeitsspiegels anzunehmen:,
die die Anordnung bei eingesetzter -Dampfbildung erreicht und niedriger ist, als
sie der gesamten Flüssigkeitsmenge entsprechen würde.