DE7345741U

DE7345741U - Elektrische Heizvorrichtung

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Publication number: DE7345741U
Application number: DE7345741U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-12-24
Publication date: 1974-09-05

Description

S 803 Hermann J. Schladitz, München 60, Pläntschweg 74 /

Elektrische Heizvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine elektrische Heizvorrichtung zum raschen Erhitzen oder Verdampfen von strömenden Medien, mit mindestens einem porösen Körper aus miteinander verfilzten und an ihren Berührungsstellen metallisch miteinander verbundenen polykristallinen Metallwhiskern oder metallisierten Nichtmetallwhiskern oder -Fäden, der von dem zu erhitzenden Medium durchströmt wird und mit einer Wand aus gut wärmeleitendem Werkstoff in wärmeleitender Verbindung steht, welche ihrerseits ein elektrisches Heizelement darstellt oder von einem solchen erwärmt wird.

Poröse Körper, die aus miteinander verbundenen polykristallinen Metallwhiskern oder metallisierten Nichtmetall-Whiskern oder -Fäden, wie Al₂O3-Whisker, Kohle-, Quarz- oder Gesteinsfasern bestehen, können mit einer außerordentlich großen inneren Oberfläche hergestellt werden, und sie wurden mit gutem Erfolg als elektrische Widerstands-Heizelemente für die Verdampfung; oder Vernebelung von flüssigen Brennstoffen verwendet. Da eine direkte Erhitzung durch elektrischen Strom aufgrund der guten elektrischen Leitfähigkeit solcher poröser Körper in manchen Fällen Schwierigkeiten mit sich bringt, wurde bereits eine indirekte elektrische Erhitzung des porösen Körpers vorgeschlagen, die dadurch erreicht wurde, daß der poröse Körper in wärmeleitender Verbindung mit einem durch elektrischen Strom erhitzten Bauelement steht, des-

sen elektrischen Widerstand ein Vielfaches des elektrischen Widerstandes des porösen Körpers beträgt.

Es hat sich nun gezeigt, daß diese indirekte elektrische Erhitzung zwar erhebliche Vorteile aus d^r Sicht der zur Verfügung stehenden Energiequelle hat, jedoch im Vergleich zu einem durch direkten elektrischen Stromdurchgang erhitzten Whiskers-Skelett eine längere Zeit zur Erhitzung des Mediums auf eine bestimmte Temperatur benötigt, wenn ein zylindrischer poröser Körper größeren Durchmessers verwendet wird, weil der zentrale Bereich dieses zylindrischen porösen Körpers wesentlich weniger stark erwärmt wird, als der äußere Bereich,der in unmittelbarer Nachbarschaft der durch elektrischen Strom erhitzten Wand ist. Ein Heizelement aus abwechselnd angeordneten Heizscheiben und Whiskerscheiben ist zwar hinsichtlich der gleichmäßigen Ehitzung des Whisker-Skeletts günstiger als der zylindrische Körper _a jedoch ist bei diesen Whiskerscheiben, die radial von innen nach außen durchströmt werden, nur eine relativ geringe Verweilzeit für das zu erhitzende Medium möglieh, da diese Scheiben aus baulichen Gründen nicht mit zu großem Durchmesser hergestellt werden können. Die Whiskerscheiben müssen also, um eine bestimmte Flüssigkeitsmenge in einer bestimmten Zeit auf eine bestimmte Temperatur zu erhitzen oder sogar zu verdampfen, auf relativ hohe Temperaturen erhitzt werden, was bei der Erhitzung bzw. Verdampfung von Kohlenwasserstoffen die Tendenz zum Cracken und damit zu einer porenverstopfenden Rückstandsbildung verstärkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Heizvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die einen einfachen Aufbau aufweist und eine schnellere

Aufhetzung des zu erhitzenden Mediums ermöglicht.

Diese Aufgabe wird e?findungsgemäß dadurch gelöst, daß der poröse Körper die Form eines Rohlzylindere oder einer dünnen, länglichen Platte hat, mit einer Eintrittsöffnung für das Medium am einen stirnseitigen Ende und mit einer Austrittsöffnung für das erhitzte oder verdampfte Medium am anderen stirnseitigen Ende.

Bei üem erfindungsgemäßen Vorschlag wird, verglichen mit einem porösen Vollzylinder, der Bereich des porösen Körpers, der aufgrund seinesxgroßen Abstandes von der wSfrmeabgebenden Wand nur geringfügig an der Erhitzung des Mediums teilnimmt, weggelassen, wodurch einerseits eine erhebliche Einsparung an Whiskern erzielt wird und andererseits eine schnellere und vor allem gleichmäßigere Erhitzung des Mediums erfolgt, während bei einem Vollzylinder das Medium im zentralen Bereich nur geringfügig erwärmt und daher durch den entsprechend höher erhitzten Teil des den Randbezirk des Vollzylinders durchströmenden Mediums aufgeheizt werden mußte, um die gewünschte mittlere Temperatur zu erreichen. Insbesondere beim Verdampfen von flüssigen Brennstoffen, beispielsweise Heizöl, Dieselöl oder Benzin, treten hierbei besondere Schwierigkeiten auf, da es nicht zweckdienlich ist, solche Kohlenwasserstoffe über eine bestimmte Temperatur hinaus zu erhitzen, da sonst die Gefahr einer Rückstandsbildung und Crackung besteht. Demzufolge ist en auch sehr schwierig, den durch den zentralen Bereich des porösen Vollzylinders strömenden Brennstoffteil, der, wie vorher erwähnt nicht ausreichend hoch erwärmt werden kann, nun durch entsprechend höhere Erhitzung des den Randbereich des Zylinders durchströmenden Brennetoffteile auf die gewünschte hohe Temperatur zu erhitzen.

In einer praktischen Ausführung«form der Erfindung ist der poröse Hohlzylinder von einem Innen- und einem Außenrohr begrenzt, wobei zumindest auf dem Außenrohr eine Heizwicklung aufgebracht ist, und wobei diese Einheit in ein värmeisolierendos Gehäuse eingesetzt ist und am einen stirnseitigen Ende einen Zuflußanschluß für das zu erhitzende Medium und am anderen stirnseitigen Ende eine Austrittsöffnung für das erhitzte Medium aufweist. Eine derax'tige elektrische Heizvorrichtung kann vorzüglich zum Erhitzen von flüssigen Brennstoffen, insbesondere zum Verdampfen von Heizöl verwendet werden. Zu diesem Zweck wird das Gehäuse mit der aus dem porösen Hohlzylinder im Innen- und im Außenrohr und der Heizwicklung bestehenden Einheit zentral in ein Verbrennungsluft führendes Rohr eingesetzt und an seinem die Auetrittsöffnung enthaltenden Ende als /entilsitz ausgebildet. Diese Ausbildung bietet sich als Einweg-Ausführung an, wobei bei einer Störung die Einheit oder auch das Gehäuse mit der Einheit ausgebaut und weggeworfen und durtfh eine neue Vorriehtung ersetzt wird. Dabei kann das Gehäuse mit der Einheit lösbar an einem Deckel angebracht sein, der eine öffnung in der Wand des die Verbrennungsluft führenden Rohres verschließt.

Zusätzlich zu des Erhitzung des Außenrohres oder anstelle derselben kann auch das Innenrohr elektrisch beheizt werden. Alternativ kann das Innenrohr mit einer Abgasleitung in Verbindung stehen, sodaß zusätzlich zu der elektrischen Erhitzung dee Außenrohred eine Erhitzung des Innenrohres durch die heissen Abgase stattfindet.

Wird anstelle eines Hohlzylindera eine dünne längliche Platte für die Form des porösen Körpers gewählt, so ist es füV die Erhitzung von flüssigen Brennstoffen, insbesondere für das Verdampfen von Heizöl, zweckmässig, daß

mehrere plattenförmige poröse Körper mit elektrisch beheizter Ummantelung parallel zueinander, jedoch in einem Abstand voneinander, in einen Gehäuse angeordnet sind, wobei die Zwischenräume zwischen benachbarten Platten als Durchtrittskanäle für die Verbrennungsluft dienen.

Weitere Einzelheiten und Merkmale ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen,

in denen einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind. Es zeigt:

Fig. 1 einen Teil eines ölbrenners mit einer erfindungs- ]

gemäßen Heizvorrichtung zum Verdampfen des F.eiz- ;

Öls, und ;

Fig. 2 eine anders ausgebildete elektrische Heizvor- ^:

-' \ richtung, die in dem in Fig. 1 gezeigten ölbren- ^

ner verwendet werden könnte. :

Es sei zunächst auf Fig. 1 bezuggenommen. Der dort ge- '

zeigte ölbrenner weist ein Verbrennungsluft führendes >

Rohr 1 auf, welches an seinem brennkaniraers ei t igen Ende durch ein Lochblech 2 verschlossen ist. Zentral ist in dem Rohr 1 eine zylindrische elektrische Heizvorrichtung 3 angeordnet, die zum Verdampfen des mit der Ver- [ brennungsluft zu vermischenden Heizöle dient. Die elek- : trische Heizvorrichtung 3 besteht aus einem porösen j Körper H in Form eines Hohlzylinders, der von einem j Innenrohr 5 und einem Aussenrohr 6 begrenzt ist* Der : poröse Körper k besteht aus miteinander verfilzten und ι an ihren Berührungsstellen metallisch miteinander verbundenen polykristallinen Metallwhiskern oder metalli- | sierten Nichtmetallwhiskern oder -Fäden, und er steht in wärmeleitender Verbindung sowohl mit dem Innenrohr

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5 als auch mit dem Auasenrohr 6. Diese Verbindung kann beispielsweise durch Ansintern oder durch Metallabscheidung, vorzugsweise durch thermische Zersetzung einer Metallverbindung, insbesondere eines Metallcarbonyle, erfolgen. Das Innenrohr 5 ist an seiner Innenfläche und das Aussenrohr 6 ist an seiner Aussenflache mit je einer elektrischen Heizwicklung 7 bzw. 6 versehen, die mit einer nicht gezeigten elektrischen Stromquelle verbunden werden können. Das Innenrohr 5 und der den porösen Körper 4 aufnehmende Zwischenraum 9 zwischen den Rohren 5 und 6 sind auf der einen Seite dureh einen Deckel 11 und auf der anderen Seite durch einen Deckel 10 verschlossen. _w Durch den Deckel 11 erstreckt sich ein ölzuführungsrohr 12, das in den Zwischenraum 9 mündet. Der Deckel 10 weist im Bereich des Zwischenraumes 9 eine Anzahl von Austrittsöffnungen 13 auf, die in feine Kammer I^ münden, welche einerseits von dem Deckel 10 und andererseits von dem Abschluß 15 des Aussenrohres 6 begrenzt ist. Die Kammer 14 besitzt eine Ausströmöffnung 16 mit einem Ventilsitz 17» der in später noch zu beschreibender Weise mit einen· Ventilkörper 18 zusammenwirkt. Das Aussenrohr 6 ist zumindest im Bereich der elektrischen Heizwicklung 8 von einem wärmeisolierenden Gehäuse 19 umgeben.

Der Ventilkörper 18 ist an einer Stange 20 befestigt, die sich durch ein Führungsrohr 21 in der Heizvorrichtung 3 hindurcherstreckt und an einer schwenkbaren Stange 22 anliegt, die aus einer Öffnung 23 in dem Rohr 1 herausragt und an dem Anker eines Elektromagneten 2M angebracht ist. Eine Feder 25, die sich einerseits an dem Deckel 11 der Heizvorrichtung 3 und andererseits an einem Anschlag 26 abstützt, ist bestrebt, den Ventilkörper 18 auf den Ventilsitz 17 zu drücken. Wird der Elektromagnet 21 erregt, so wird die Stange 22 in die dargestellte Stellung verschwenkt,

wodurch die Stange 20 in der Zeichnung nach links verschoben und der Ventilkörper 18 von dem Ventilsitz 17 abgehoben wird.

In dem die Verbrennungsluft zuführenden Rohr 1 ist ferner ein Gebläserad 27 mit Gebläseschaufel 28 frei drehbar angeordnet. Das Gebläserad 27 wird durch den entsprechend den Pfeilen 29 einströmenden Luftstromangetrieben- Der Zweck des Gebläserades 27 mit seinen Schaufeln 28 besteht darin, den aus der Ausströmöffnung 16 bei geöffnetem Ventil 17» 18 austretenden öldampf intensiv rit der Verbrennungsluft zu vermischen. Um zu vermeiden, daß gegebenenfalls vorhandene öltröpftahen nach aussen gegen die Wand des Rohres 1 geschleudert werden und die Verbrennung im Randbereich des Lochblechs 2 ungünstig beeinflussen, ist das Gebläserad 27 von einer Hutze 30 umgeben, die sich zum Lochblech 2 hin verjüngt und dafür sorgt, daß auch nichtverdampfte Heizöltröpfchen in den zentralen Bereich des Rohres 1 geführt werden. Zur Einstellung der Luftmenge kann vor dem Lochblech 2 ein relativ zu diesem verdreh- oder verschiebbares zweites lochblech 32 angeordnet werden, dessen Löcher je nach Bedarf mit den Löchern des Lochblechs 2 mehr oder weniger in Deckung gebracht werden können.

Im Betrieb wird durch das Rohr 1 mittels eines nicht gezeifcfcen Gebläses die Verbrennungsluft zugeführt, wobei das Gebläserad 27 in Drehung versetzt wird. Gleichzeitig wird durch das Rohr 12 Heizöl zugeführt und der poröse Körper 1 durch Anschluß der Heizwicklung 7 und 8 an eine Stromquelle erhitzt. Das durch den porösen Körper M strömende Heizöl wird dabei verdampft und der öldampf gelangt durch die Austrittsöffnung 13 in die Kammer IM. Mit Einschalten des Brenners wird auch der Elektromagnet 2Ί

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erregt, wodurch der Ventilkörper 18 von seinem Sitz 17 abf-ehoben wird. Der öldampf kann nun aus der Kammer 14 durch die Ausströmöffnung 16 austreten und vermischt sich mit der Verbrennungsluft. Das öldampf-Luftgemisch tritt aus den öffnungen der Lochbleche 2, 31 in die Brennkammer aus und wird dort in fitIieher Weise gezündet. Ee entwickelt sich eine büaue, nicht lerohtende Flamme in geringem Abstand von dem äußeren Lochblech 31.

Um bei Störungen ein schnelles Auswechseln der elektrischen Heizvorrichtung 3 zu ermöglichen!, kann diese lösbar an einem Deekel 33 angebracht sein, der eine Öffnung 34 in der Wand des Rohres 1 verschließt. Wird der Deckel 33 abgenommen, so kann die elektrische Heizvorrichtung als komplfccte Einheit iüinechließlich des Ventilkörpers 18 entnommen werden. Das Zuführungsrohr 12 ist dabei zweckmäßigerweise als flexible Leitung ausgebildet.

Alternativ zu der dargestellten Ausführung kann das Gebläserad 27 auch durch einen eigenen Motor angetrieben werden. Die innere Heizwicklung 7 kann gegebenenfalls weggelassen werden, insbesondere dann, wenn das Innenrohr 5 mit einer nicht gezeigten Abgasleitung in Verbindung steht, alto von heißem Abgas durchströmt und von diesem aufgeheizt wird. Diese heißen Abgase können dann gegebenenfalls in die Brennkammer zurückgeführt werden.

Fig. 2 zeigt eine elektrische Heizvorrichtung, die anstelle der Heizvorrichtung 3 von Fig. 1 verwendet werden könnte. Dieee Heizvorrichtung enthält einen porösen Körper in Form einer dünnen länglichen Platte, die von einem Mantel 35 aus gut wärmeleitendem Material umgeben ist, welche eine äußere Heizwicklung 36 trägt. Das Ganze ist von einem wärmeisolierenden Gehäuse 37 umgeben. Mit 12· ist wiederum die ^zuführungsleitung, mit 21·' die Ventil-

stangenführung und mit 16' der den Ventilsits und die Ausströmungsöffnung enthaltende Portsatε des Mantels 35 bezeichnet.

Den beiden, in Fig. 1 und 2 gezeigten elektrischen Heizvorrichtungen ist gemeinsam, daß in jedem Fall die nur durch Wärmeleitung erwärmten Bestandteile der porösen Körper in einem geringen Abstand von der elektrisch beheizten Wand liegen, sodaß eine schnelle und gleichmäßige Erhitzung des durchströmenden Mediums erreicht wird.

Selbstverständlich können, falls erforderlich, auch mehrere durch indirekte elektrische Beheizung erhitzte poröse Körper vorgesehen werden. Beispielsweise können mehrere plattenförmige poröse Körper entsprechend Fig. 2 mit elektrisch beheizter Ummantelung parallel zueinander in einem Gehäuse angeordnet werden, wobei die Zwischenräume zwischen benachbarten Platten Durchtrittskanäle für die Verbrennungsluft bilden, wenn die elektrische Heizvorrichtung beispielsweise zum Verdampfen von Heizöl innerhalb eines ölbrenners dienen soll.

- Pefrentübspruche -

Claims

9 λ t, e η t ψχ\ β ρ r Ü c h e

!.Elektrische Heizvorrichtung zum raschen Erhitzen oder Verdampfen von strömenden Medien, mit mindestens einem porösen Körper aus miteinander verfilzten und an ihren Berührungsstellen metallisch miteinander verbundenen polykristallibeb Metallwhiskern oder metallisierten Nichtmetall-Whiskern oder-Pasern, der von dem zu erhitzenden Medium durchströmt wird und mit einer Wand au3 gut wärmeleitendem Werkstoff in wärmeleitender Verbindung steht, die ihrerseits ein elektrisches Heizelement darstellt oder von einem solchen erwärmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der poröse Körper die Form eines Hohlzylinders (4) oder einer dünnen länglichen Platte (^) hat, der bzw. die in Längsrichtung von aem au erhitzenden Medium durchströmt ist.
2. Elektrische Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlzylinder von einem Innon- und einem Außenrohr (5 bzw. 6) begrenzt ist, daß zumindest auf dem Außenrohr eine Heizwicklung (8) aufgebracht ist, und daß diese Einheit in ein wärmeisolierfendes Gehäuse (19) eingesetzt ist und am einen stixneeitigen Ende einen Zuflußanschluß (17) für das zu erhitzende Medium und am anderen stirnseitigen Ende eine Austrittsöffnung (16) für das erhitzte oder verdampfte Medium aufweist.
3. Elektrische Heizvorrichtung nach Anspruch 2, zum Erhitzen von flüssigen Brennstoffen, insbesondere zum Verdampfen von Heizöl, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse mit der aus dem porösen Hohlzylinder (Ό, dem Innen- und dem Außenrohr (5,6) und der Heizwicklung

(7>8) bestehende Einheit zentral in ein Verbrennungsluft führendes Rohr (1) eingesetzt ist und an seinem die Auttrittsöffnung (16) enthaltenden Ende einen Ventilsitz (17) aufweist, der mit einem beweglichen Ventilkörper (18) in dem Rohr (1) zusammenv.'irkt.
4. Elektrische Heizvorrichtung nach Anspruch 3, daurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (19) mit der Einheit lösbar an einem$eckel (33) angebracht ist, der eine Öffnung (3Ό in der Wand des Verbrennungsluft führenden Rohres 'I) verschließt.
5. Elektrische Heizvorrichtung nach Anspruch 3₅ dadurch gekennzeichnet, daß das Tnnenrohr (5) der Einheit, beispielsweise durch eine an seiner Innenfläche vorgesehene Heizwicklung (7)> elektrisch beheizt ist.
6. Elektrische Heizvorrichtung nach Anspruch 1, zum Erhitzen von flüssigen Brennstoffen, insbesondere zum Verdampfen von Heizöl, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere plattenf ^;rmige poröse Körper (¹I') mit elektrisch beheizter Ummantelung (35) parallel zueinander, jedoch in einem Abstand voneinander in einem Gehäuse angeordnet sind, wobei die Zwischenräume zwischen benachbarten Platten üurchtrittskanäle für die Verbrennungsluft bilden.