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Durchflußerhitzer zum Erhitzen beliebigen Gutes, beispielsweise Milch,
mittels das Gut durchsetzenden elektrischen Stromes oder elektrischer Wechselfelder
Es ist bekannt, daß man festes sowie auch flüssiges Gut, beispielsweise Milch *und
andere, insbesondere organische Flüssigkeiten, dadurch erhitzt, daß durch das Gut
ein elektrischer Strom hindurchgeschickt wird. Beispielsweise ist es bekannt, daß
man eine Flüssigkeit durch ein elektrisch leitendes Rohr, z. B. durch ein Rohr aus
einem Edelmetall oder aus Kohle, hindurchleitet, wobei das Rohr an den: einen Pool
einer elektrischen Wechselstromquelle und ein innerhalb des Rohres li:onzentri.sch
angeordneter, ebenfalls elektrisch leitender Stab an den anderen Pol der Wechsels.tromquelle
angeschlossen wird. Das Rohr und. der Stab bilden hierbei die beiden Elektroden,
zwischen denen der Stroni durch die zu behandelnde Flüssigkeit hindurchgeleitet
wird.
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Um die Flüssigkeit während, ihres Durchlaufens durch die Erhitzereinrichtung
auf die gewünschte Endtemperatur @zu bringen, kann man entweder die Durchflußgeschwindigkeit
der Flüssigkeit oder die der Flüssigkeit in der Zeiteinheit zugeführte Wärmemenge
oder auch beides- regeln. Die zugeführte Wärmemenge kann bei dem beschriebenen elektrischen.'Durchlauferhitzer
beispielsweise durch Vergrößerung oder Verringerung der angelegten Spannung geregelt
werden.
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Gegenstand der Erfindung ist- ein Durchlauferhitzer zum Erhitzen beliebigen
Gutes, beispielsweise Milch., mittels durch das Gut hindurchgeleiteten elektrischen
Stromes, bei der das Gut ebenfalls zwischen zueinander parallelen Stromzuführungselektroden
oder Elektrodengruppen verschiedener Polarität hindurchfließt. Erfindungsgemäß ist
jedoch mindestens eine der beiden Elektroden bzw. Elektrodengruppen derart gegenüber
den anderen Elektroden bzw. Elektrodengruppen in von diesen gleichbleibendem .Abstand
verschiebbar vorgesehen, daß sich der stromdurchflossene O_uerschnitt des Gutes
zwischen den Elektroden bzw. Elektrodengruppen ändert.
Bei einer
solchen Einrichtung kann die Einhaltung der gewünschten. Endtemperatur dadurch erzielt
werden, daß die elektrische Stromstärke durch Verschiebung der verschiebbaren Elektrode
bzw. E'lektrodengruppe entsprechend geregelt wird.
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Die Vorteile einer solchen Einrichtung, sowie weitere vorteilhafte
Ausbildungen der Erfindung -werden. an Hand eines in der Zeichnung dargestellten,
für die Erhitzung von Milch oder beliebiger anderer, insbesondere organischer Flüssigkeiten
bestimmten Ausführungsbeispieles erläutert.
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Die -wesentlichen Bestandteile des dargestellten Durchlauferhitzers
sind zwei Stromzuführungsele-htrodzn, nämlich ein elektrisch leitendes Elektrodenrohr
i und ein innerhalb dieses Rohres konzentrisch angeordneter Elektrodenstab 2. Idas
Elektrodenrönr i ist an beiden Enden durch Kappen 3 und .4 aus elektrisch nichtleitendem
Stoff abgeschlossen, an die ein Zuflußrohr 5 und ein Abflußrohr 6 für die Flüssigkeit
angeschlossen ist. Der Elektroden.stab 2 ist durch die Kappe d. verschiebbar hindurchgeführt
und außerhalb des Erhitzers mit einer Spindel ? versehen, mittels der er in seiner
Längsrichtung verschoben werden kann. Ein Thermometer 8 ist zum Überwachen der erzielten
Endtemperatur vorgesehen..
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Wird durch diesen Erhitzer Flüssigkeit hindurchgeleitet und werden
die Elektroden an Spannung gelegt, so fließt zwischen den Elektroden durch die Flüssigkeit
hindurch ein elektrischer Strom, und zwar in jenem Bereich des Durchlauferhitzers,
in welchem in der Zeichnung der' Verlauf der elektrischen Strompfade von einer Elektrode
zur anderen eingezeichnet ist.
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Wird nun der Elektrodenstab in seiner Längsrichtung verschoben, so
ändert sich der stromdurchflossene Ouerschnitt der Flüssigkeit zwischen den beiden
Elektroden und hierm.it auch die Stromstärke und mit dieser die der Flüssigkeit
in der Zeiteinheit zugeführte Wärmemenge, sofern die Durchflußgeschwindigkeit der
Flüssigkeit die gleiche bleibt. Ein besonders wichtiger Vorteil -ist es hierbei,
daß die elektrische Stromdichte in der Flüssigkeit trotz der Stromstärkenänderung
konstant bleibt, denn der Abstand der beiden Elektroden voneinander -wird bei einer
Verschiebung des Elektrodenstabes nicht geändert. Dies ist für die Behandlung von
Milch und anderen organischen Flüssigkeiten besonders wichtig, da Cberhitzungen
einzelner Flüssigkeitsteilchen durch eine einmalige Festlegung der im Betrieb gleichbleibenden
Stromdichte ausgeschlossen werden können.
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Erwähnt sei, daß bereits ein in einen Dampfkessel eingebauter elektrischer
Durchlauferhitzer folgender Bauart bekannt ist: Das zu verdampfende Wasser fließt
zwischen zwei koaxial und senkrecht angeordneten zylindrischen Elektroden hindurch
und wird mittels des von Elektrode zu Elektrode durch das Wasser geleiteten elektrischen
Strom. -s erhitzt. Die äußere Elektrode ist auf ihrer besamten Länge mit Löcherig
versehen, so daß das in den Zwischenraum der Elektroden von unten her hineingedrückte
Wasser durch die Löcher -wieder abfließen kann. Auch bei diesem bekannten Durchlauferhitzer
ändert sich der stromdurchflossene Ouerschnitt des Gutes zwischen den Elektroden,
doch im Gegensatz zum Durchlauferhitzer nach der Erfindung nicht dadurch, daß eine
Elektrode gegenüber der anderen in von dieser gleichbleibendem Abstand verschiebbar
ist, sondern .dadurch, daß das Wasser in dem Zwischenraum der fest angeordneten
Elektroden je nach seinem Zuführungsdruck mehr oder minder ansteigt. Eine gleichmäßige
Erhitzung einer Flüssigkeit, wie beispielsweise Milch, kann ,daher mit der bekannten
Anordnung im Gegensatz zum Durchlauferhitzer nach der Erfindung nicht erreicht -werden,
denn die Durchlaufzeit der einzelnen Flüssigkeitsteilchen durch den vom elektrischen
Strom durchsetzten Bereich ist ganz verschieden, je nachdem, ob die Teilchen durch
höher oder tiefer gelegene Löcher der Elektrode entweichen.
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Die Einregelung einer gleichbleibenden Endtemperatur kann in einfacher
Weise dadurch erfolgen, daß durch Verschiebung des Elektrodenstabes die elektrische
Stromstärke je nach Bedarf erhöht oder erniedrigt wird, beispielsweise in der Weise,
daß das Tlierinometer 8 als Kontaktthermometer ausgebildet wird und selbsttätig
auf die Verstellspindel ; des Elektrodenstabes regelnd -einwirkt.
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Bei einer solchen Regelung ändert sich also die in der Erhitzereinrichtung
zur Annvendung gebrachte elektrische Stromstärke ständig. Zu beachten ist Bierbei,
daß diese Stromstärkeänderungen nicht nur von der jeweiligen Anfangstemperatur der
zu erhitzenden Flüssigkeit abhängig sind, sondern auch von der Beschaffenheit und
insbesondere elektrischen Leitfähigkeit der jeweils zu erhitzenden Flüssigkeit.
Die Stromstärke kann also im Betriebe recht beträchtliche Größenunterschiede aufweisen,
zumal wenn die Erhitzereinrichtung für Flüssigkeiten verschiedener @\rt verwendet
wird. Dies ist aber insofern von \ aahteil, als die elektrische Energieerzeugungsanlage
der Erhitzereinrichtung für den größten im Betrieb jemals vorkommenden Stromstärkewert
bemessen sein muß, -während sie in den allermeisten Fällen aber nur zum Teil ausgenutzt
ist.
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Um dies zti verineif-ien, wir gemäß der
weiteren Ausbildung
.der Erfindung folgende Regelung vorgenommen: Die im Gerät angewandte Stromstärke
wird durch eine selbsttätige Steuerung der Verschiebungsmittel der verschiebbaren
Elektrode stets auf einen konstanten Wert eingeregelt, also ohne Rücksicht darauf,
ob hierbei die gewünschte Endtemperatur in der Flüssigkeit eingehalten wird oder
nicht. Die Einstellung der verschiebbaren Elektrode wird hiernach also von .der
Beschaffenheit bzw. elektrischen Leitfähigkeit der jeweils zu behandelnden Flüssigkeit
abhängen. Die selbsttätige Konstanth.altung der elektrischen Stromstärke kann 'durch
beliebige elektrische stromabhängige Regeleinrichtungen erfolgen. Um nun aber auch
,die erforderlicheEndternperatur der Flüssigkeit einzuhalten, werden außer den selbsttätig
kn - Sinne konstanter elektrischer Stromstärke wirkenden E'lektrodenverschiebungsinittelit
gleichzeitig weitere Mittel vorgesehen, welche in an sich bekannter.Weise die in
der Zeiteinheit durch ,den Erhitzer durchströmende Flüssigkeitsmenge in Abhängigkeit
von .der Flüssigkeitstemperatur am Austrittsende in der Behandlungseinrichtung im
Sinne eines gleichbleibenden Temperaturwertes ändern. Beispielsweise kann dies dadurch
erfolgen; daß in Abhängigkeit von dem Thermometer 8 ein Drosselventil in .der Flüssigkeitsleitung
entsprechend geregelt wird.
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Bei einer solchen Ausbildung bietet die Einrichtung nach der Erfindung
den Vorteil, daß sie bei der selbsttätigen Aufrechterhaltung der erforderlichen
Endtemperatur stets mit der vollen größ.tanwendbaren Stromstärke, mit .der je nach
der Art-der Flüssigkeit höchstmöglichen, im Betrieb stets gleichbleibenden Stromdichte
und mit der je nach: Art der Flüssigkeit größtmöglichen Durchflußgeschwindigkeit
arbeitet und- somit in jegl,ieher Hinsieht voll ausgenutzt ist.
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Die-Erfindung ist nicht an das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel
gebunden, sondern kann in mann nigfacher Weise abgewandelt werden. So' kann beispielsweise
statt des Elektrodenstabes a das Elektrodenrohr i verschiebbar angeordnet werden.
Der Elektrodenstab kann ,durch ein Elektrodenrohr ersetzt werden. Statt zweier Elektroden
können auch mehrere Elektroden verwendet werden, beispielsweise beim Arbeiten mit
Drehstrom vier Elektroden entsprechend den drei Phasenleitern und. dem Nulleiter
des etzes, wobei zweckmäßig .die Nulleiterele@ktrode verschiebbar innerhalb eines
Isolierrohres angeordnet wird, an dessen Innenseite in der Längsrichtung .die drei
Phasenelektroden vorgesehen sind. An Stelle einer jeden Elektrode kann auch jeweils
eine Elektrodengruppe vorgesehen werden. Szhließlich können die zueinander parallelen
Elektroden bzw. El-ektrodengruppen statt der Rohr- bzw. Stabform auch die Form von
ebenen Plattenhaben, von denen die eine Elektrodenplatte bzw. Plattengruppe ,parallel
zu .der anderen verschiebbar ist.
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Gemäß der weiteren Ausbildung der Einrichtung nach der Erfindung kann
diese auch für Anlagen verwendet werden, .in welchen der das zu erhitzende Gut durchsetzen-de
elektrische Strom die Form eines elektrischen Wechselfeldes von hoher Frequenz hat,
beispielsweise von einer Frequenz entsprechend einer Wellenlänge von weniger als
ioo m. Auch in einem solchen Falle kann eine der beiden Elektroden erfindungsgemäß
längsverschierbbär vorgesehen werden, und auch in einem solchen Fralle kann- die
geschilderte Regelung der Stromstärke und der Temperatur bei konstanter Stromdichte
vorgenommen werden. Zu beachten ist hierbei lediglich, daß .bei Verwendung von Wechselfeldern
das zu behandelnde Gut die Elektrode nicht unmittelbar berührt, sondern daß in an
sich bekannter Weise ein geeignetes Dielektrikum zwischen .das Gut und die Elektrode
zwischengeschaltet ist.