DE728299C

DE728299C - Elektrischer Hochspannungskessel

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Publication number: DE728299C
Application number: DEM148027D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1940-06-14
Filing date: 1940-06-14
Publication date: 1942-11-25

Description

Elektrischer Hochspannungskessel Es ist ein elektrischer Elektrodenkessel bekannt, bei welchem das zu erwärmendeWasser selbst als Leiter dient und mit seinem Ohmschen Widerstand die Umwandlung der elektrischen in thermische Energie herbeiführt und bei dem der vom Strom .durchflossene Wasserquerschnitt der einer Wassersäule ist, die von einem oben aufgestellten Behälter aus durch eine mit ihm leitend verbundene Elektrode über eine zweite, von der Kesselmasse isolierte und mit einem der Leiter der Speisestromzuführung verbundene Elektrode fällt und von dieser über eine zweite, wie die erste mit der Kesselmasse verbundene Elektrode, wodurch zwei Phasen-Kesselmasse-Stromkreise gebildet werden, die zueinander parallel geschaltet sind.
Auch die Erfindung bezieht sich auf einen solchen Kessel. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß die fallende Wassersäule von einem obenliegenden . Behälter gespeist wird, aus dem das Wasser durch eine Öffnung austritt, die zur Regelung,der Ausflußmenge als Funktion der Höhe des im Behälter befindlichen Wasserspiegels senkrechte, nach oben schräg zulaufende Seitenwände hat. Es wird dadurch erreicht, daß der Querschnitt der Wassersäule mit sinkendem Wasserspiegel abnimmt und mit steigendem Wasserspiegel wächst und @daher die Ausflußmenge in einfachster Weise durch Regelung des Wasserspiegels beherrscht werden kann.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen erläutert. In diesen stellen dar: Fig. i und 2 zwei schematische Schaltbilder der Elektrodenanordnungen zweier Ausführungsformen, Fig. 3 und .l. einen erfindungsgemäß mit dreiphasigem Wechselstrom gespeisten Kessel in Längs- und Querschnitt, Fig. 5 bis 7 eine Form der Phasenelektroden in verschiedenen Ansichten, Fig. 8 und g die Vorrichtung für die Bildung der Wassersäulen in verschiedenen Ansichten, Fig. ro und i z eine Form der Massenelektroden am Anfang der Wassersäulen und Fig. ri eine schematische Darstellung der entstehenden Stromkreise.
Wie aus den schematischen Fig. i und 2 hervorgeht, sind die Endelektroden r und 2 stets mit der Kesselmasse verbunden, die (1azwischenliegenden Elektroden 5 und 6 da-. geg rt . gen sind von der Kesselmasse isolie und mit den Speisestromzuleitungen verbunden.
Im Falle der Fig. i entstehen zwei parallel geschaltete Stromkreise 3 und .4 zwischen der Phasenelektrode 5 und den Masseelektroden i und 2.
Im Falle der Fig. 2 entsteht außer diesen Stromkreisen ein weiterer Stromkreis i zwischen den beiden auf verschiedenen Potentialen liegenden Phasenelektroden 5 und 6.
Es ist ohne weiteres klar'" daß die zwischen der fallenden Wassersäule liegenden Phasenelektroden mehr als zwei sein können, so,daß zwei benachbarte Elektroden voneinander abweichenden Potentials entstehen.
Bleiben das Potentialgefälle des speisenden Stromkreises, der Abstand zwischen den Elektroden und die Wasserleitfähigkeit gleich, so wird die vom Kessel absorbierte Energiemenge zu dem Wassersäulenquerschnitt proportional sein.
Für den Betrieb der Vorrichtung ist es notwendig, im Innern des Kessels einen ununterbrochenen Wasserumlauf zu schaffen. Zu diesem Zweck wird das Wasser mittels einer Pumpe 16 von der unteren Seite des Kessels durch ein Rohr i; (Fig. 12) abgesaugt und gelangt durch das Rohr 18 in den oberen Behälter 9. Von diesem aus fällt das Wasser kaskadenartig über die Elektroden herab und bildet die erforderliche Anzahl von Wassersäulen, um dein Speisenetz eine gleichmäßig verteilte Belastung zu erteilen. Da ein Teil des zirkulierenden Wassers von der in thermische Energie umgewandelten elektrischen Energie verdampft und aus dein Kessel entfernt wird, ist eine Nachfüllpumpe vorhanden, so daß praktisch die Wassermenge im Kessel gleichbleibend ist.
Die Fig. 3 und d veranschaulichen die Anwendung des Erfindungsgedankens auf einen mit dreiphasigem Wechselstrom gespeisten Kessel, wobei im einfachsten Falle eine einzige Phasenelektrode zu jeder Säule gehört.
In dem normalen Gehäuse S des Kessels befindet sich der Druckbehälter 9 für das Wasser, welches durch die Elektroden i (vgl. Fig. S und 9) hindurchfällt. Es bilden sich die Wassersäulen 3 zu den von der Masse isolierten Phasenelektroden 5. Von diesen aus fällt das Wasser über die Massenelektroden 2 oder über das im Kessel enthaltene Wasser, wobei die Wassersäule d. gebildet wird.
Jede Phasenelektrode q wird von den Isolatoren io getragen und ist mittels einer Zuleitung 14 mit einem metallischen Leiter i i verbunden, der durch einen Einführungsisolator 12 und ein abgedichtetes Lager i3 in den Kessel eintritt. Die Phasenelektroden 5 und die 1lassenelektroden 2 können mit Hilfe der Isolatoren io von einem einzigen Lager id' getragen werden, welches von mit dem Kessel S verbundenen Lagerböcken 15 festgehalten wird.
In dieser Weise kann man die einzelnen Stücke im Freien montieren und das Ganze, fertiggestellt, durch die Domlöcher 20' in clen Kessel einführen.
Wie schon erwähnt, wird das umlaufende Wasser von einer Pumpe 16 von der unteren Seite des Kessels durch das Rohr i; gepumpt und zum Druckbehälter 9 durch das Rohr iS gefördert. Im Druckbehälter 9 ist ein Überlaufsrohr 26 angebracht, um einen etwaigen von der Pumpe zugeführten Wasserüberschuß abzulassen.
Um die größte Regelmäßigkeit in der Stromaufnahme zu erhalten, ist es notwendig, daß die Wassersäule eine möglichst regelmäßige Gestalt annimmt. Zu diesem Z«-eck wird die Wassersäule durch die in den Druckbehälter 9 gestellten Zellengehäuse 20 in Mehrere Elemente unterteilt, die eines über das andere gelegt sind und in der Länge allmählich anwachsen. Ein Gehäuse mit rechtwinkligem Querschnitt und dreieckigem Längsschnitt (Fig. 8 und 9) ist hierzu von einer Reihe von Scheidewänden 21 in mehrere Kanäle 22 geteilt.
Sowohl die mit dem Druckbehälter 9 verbundenen Massenelektroden i (Fig. io und i i ) als auch die einzelnen Elektroden #, (Fig.
5 und j) sind mit den Scheidewänden 23 bzw. 2d., «-elche jenen des Elementes 2o entsprechen, verbunden, um zweckmäßig die Wassersäulen 3 und :I in den aufeinanderfolgenden Fallstrecken regelmäßig zu halten.
Die Massenelektrode 2 kann eine glatte Oberfläche haben.
Die Seitenwände der Elektroden haben noch einen zweiten Zweck, nämlich die Berührungsfläche zwischen diesen Elektroden und der Wassersäule zu vergrößern, so daß ein größerer Durchgang des Stromes möglich ist.
Um überdies die größte Regelmäßigkeit der Wassersäule zu gewährleisten, sind diePhasenelel:troden 5 trichterförmig gestaltet, und die Wassersäule trifft mit ihrem ganzen Quersghnitt auf die metallische Oberfläche, um einen passenden Stromdurchgang herzustellen. Aus der Vorrichtung 2o erkennt man leicht, daß die Länge der fallenden Wassersäule und mit ihr der dem Strom angebotene Durchgangsquerschnitt finit dem Erhöhen des Wasserniveaus im Druckbehälter 9 wächst, so daß die Schwankungen der vom Kessel absorbierten Belastung in sehr einfacher Weise durch die Änderung des Niveaus im Behälter 9 erreicht werden. Das wird am einfachsten erreicht durch Bedienung eines auf dem Ausströmrohr 18 der in dem Falle als Zentrifugalpumpe arbeitenden Pumpe angebrachten Ventils 25.
Wenn eine selbsttätige Regelung der absorbierten Belastung verlangt wird, so kann man eines der bekannten Relaissysteme anwenden, die bei elektrischen Elektrodenkesseln im Gebrauch sind. Ein solches Relais steuert das Ventil 25, welches in diesem Falle als motorisch bedientes Ventil ausgebildet ist.
Die Anpassung an die verschiedenen Potentialunterschiede zwischen den Speisestromleitern und an die verschiedenen Stromaufnahmen wird erreicht durch Änderung der Elektrodenabstände, des Querschnittes der fallenden Wassersäulen und der Zahl der Stromzweige für jede Wassersäule unter entsprechender Änderung .der Anzahl der isolierten, in die Wassersäule selbst eingeschalteten Phasenelektroden.
Die Beschreibung und die Zeichnungen, «-elche die Ausführung des Grundgedankens erläutern, sind nur als Beispiel angeführt; die Einzelheiten und die Anordnung der einzelnen Teile können verschieden sein. So ist es z. B. möglich, in einem dreiphasigen Kessel die aufgenommene Belastung in drei einphasige Stromzweige zu unterteilen, indem in jedem von diesen ein Wassersäulenelektrodensystem angeordnet wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: r. Elektrischer Hochspannungskessel, bei welchem das zu erwärmende Wasser selbst als Leiter dient und mit seinem Ohmschen Widerstand die Umwandlung der elektrischen in thermische Energie herbeiführt und bei dem der vom Strom durchflossene Wasserquerschnitt der einer Wassersäule ist, die von einem oben aufgestellten Behälter aus durch eine mit ihm leitend verbundene Elektrode über eine zweite, von der Kesselmasse isolierte und mit einem der Leiter der Speisestromzuführung verbundene Elektrode fällt und von dieser über eine zweite, wie die erste mit der Kesselmasse verbundene Elektrode, wodurch zwei Phase-Kestselmasse-Stromkreise gebildet werden, die zueinander parallel geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die fallende Wassersäule von einem obenliegenden Behälter gespeist wird, aus dem das Wasser durch eine Öffnung austritt, die zur Regelung der Atisflußmenge als Funktion der Höhe des im Behälter befindlichen Wasser-Spiegels senkrechte,.nach oben schräg zulaufende Seitenwände hat.
2. Elektrodenkessel nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß die Wassersäule von der ersten Phasenelektrode (i) über eine oder mehrere Elektroden (5, 6) fällt, die auch isoliert mit den Speiseleitern in solcher Weise verbunden sind, daß zwei nebeneinanderliegende solcher Elektroden unter verschiedenem Potential stehen, und daß die Wassersäule danach über die mit der Kesselmasse verbundene Endelektrode (2) fällt, so daß zwischen Phasenelektrode und Kesselmasse außer ,den den Anfangsstromkreis und den Endstromkreis bildenden beiden Stromkreisen (3, 4) eine Reihe von anderen Stromkreisen (z. B. 7) zwischen Elektroden verschiedenen Potentials gebildet werden.
3. Elektrodenkessel nach Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die fallende Wassersäule von einer Reihe von Elementarsäulen gebildet ist, welche von einer Reihe im Druckbehälter gelegener Röhren oder Kanäle (2o) verschiedener Längen gebildet werden, so daß der gesamte wirksame Wassersäulenquerschnitt in Abhängigkeit von der im Druckbehälter vorhandenen Wasserhöhe steht, und daß die Säule eine regelmäßige Form behält.
4. Elektrodenkessel nach Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Behälter (9) verbundene Massenelektrode (i, 2o) durch Zwischenwände (21) in mehrere den Elementarröhren entsprechende Elemente zerteilt ist, um die Form der Säule regelmäßig zu halten und eine große Berührungsfläche zwischen Metall und Wasser für den Durchgang des Stromes zu erzielen.
5. Elektrodenkessel nach Ansprüchen i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenelektroden (5, 6), um die größtmögliche Wasser-Metall-Oberfläche für den Stromdurchgang zu bieten, trichterförmig gestaltet und außerdem mit Scheidewänden (24) versehen sind zur Bildung der der Massenelektrode entsprechenden Kanäle, um die Wassersäule regelmäßig zu halten und die Berührungsfläche zu vergrößern.
6. Elektrodenkessel nach Ansprüchen i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen Wassersäulen anstatt in einem @einzigen Kessel in verschiedenen, zweckmäßig untereinander verbundenen Kesseln angeordnet sind.