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Elektroden-Dampferzeuger l@aekti-()(leu-1)anipferzetiger sind bekannt.
Die Elektroden sind dabei in einen Kessel eingebaut, der iin übrigen mit Wasser
gefüllt ist. Die Wassermenge ist beachtlich groß, jedenfalls vielfach griil,ier,
als notwendig ist, um den angeschlossenen Verhraucher finit Danipf zu versorgen.
Naturgefnäß eignen sic'li derartige Elektroderikessel wegen der großen Wassermenge
in i'linen nicht für einen Betriel> als 1)tirclilatiferliitzer, weil man von diesen
eine sotortige spürbare @-Vassererwärmung alsbald nach lleginn der Wasserentnahme
erwartet. Die _\ufrecliterlialtung einer in allen Phasenleitern ;;leiclien 1>elastung
läßt sich bei diesen Kesseln ebenfalls nicht mit Siclierlieit erreichen, da die
nicht bei allen drei Elektroden stets gleich groß sind. Schließlich ist die Leistung
eines derartigen Kessels erschöpft, wenn die drei Elektroden bis an die Grenze ihrer
Belastbarkeit ausgenutzt sind; denn die Zahl dieser Elektroden läßt sich nicht einfach
vermehren.
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Es gibt auch Dampfwärmeverbraucher, wie z. B. Kochkessel oder Warmwasserboiler
mit eingebauten Elektroden. Einen großen Nachteil solcher Anlagen bildet es, daß
die wertvollen Kessel auch außerhalb der Betriebsstunden einer ständigen Korrosion
ausgesetzt sind, so daß sie rascher unbrauchbar werden als dampfbeheizte Anlagen.
Zudem fällt bei einem Schaden an den Elektroden die ganze Anlage aus, während bei
getrennter Dampferzeugung für die Dauer der Wiederherstellungsarbeiten ein Ersatzgerät
herangezogen werden kann, so daß der Kochbetrieb nicht ganz zum Erliegen kommt.
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Für die Beheizung beispielsweise doppelwandiger Kochkessel, galvanischer
Bäder, Steril.isationsapparate,
Ilc"izkörlx°.r, Heißmangeln sowie
zur Bereitung von Heißwasser für Spülmaschinen oder Waschzwecke sowie Färbereien
ist mit Vorteil ein Elektroden-Dampferzeuger gemäß der Erfindung anwendbar, der
sich dadurch auszeichnet, daß er wie ein Durchlauferhitzer betrieben werden kann.
Elektroden-Dampferzeuger werden im allgemeinen an ein Drehstromnetz angeschlossen.
Dann wird gemäß der weiteren Erfindung die Anordnung so getroffen, daß ein vorzugsweise
gußeiserner Körper drei untereinander zusammenhängende zylindrische Hohlräume für
die Aufnahme je einer Elektrode aufweist und elektrisch einen geerdeten Sternpunkt
darstellt. Die elektrische Installation wird dadurch sehr einfach, das jeden Elektrodenstab
umgebende Wasservolumen ist gering und eine gleiche Belastung aller Elektroden gesichert,
weil jede von der Gegenelektrode ganz umschlossen ist. Dadurch ist man zugleich
in die Lage versetzt, die räumliche Stellung der Elektroden zueinander beliebig
wählen zu können. Man kann sie also auch in einer Ebene nebeneinander anordnen und
erhält dann einen Einheitskörper mit drei zylindrischen Hohlräumen ähnlich wie bei
einem Radiatorglied eines Heizkörpers, an <las weitere gleiche Einheitskörper
angeschlossen werden können, bis eine gewünschte Gesamtgröße erreicht ist. Vorteilhafterweise
sind die Hohlräume der zusammengefügten Einheitskörper oben und unten durch Öffnungen
miteinander verbunden und für alle zusammen nur eine Zulaufleitung und nur eine
Entnahmeleitung für Wasser vorhanden. Dieser Aufbau aus Einheitskörpern entsprechend
dem Aufbau eines Radiators aus Gliedern ist der Weg zur Vergrößerung der Leistung,
der erst durch die Erfindung eröffnet ist und den es bei der bekannten Anordnung
der Elektroden in einem Kessel überhaupt nicht und bei anderer räumlicher Unterbringuttg
der Elektroden nicht in dieser Einfachheit gibt.
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Durch die Erfindung ist eine Elektrodenanordnung geschaffen, die ebensogut
für die Dampferzeugung wie die Bereitung warmen Wassers geeignet ist. Es ist nicht
eine Frage der Bauart, sondern lediglich eine Sache der äußeren Leitungsgestaltung
der Zuleitung und der Entnahmeleitung, ob die Anordnung als Dampferzeuger oder als
Durchlauferhitzer arbeitet. Änderungen an der Bauart sind für den Übergang auf die
andere Betriebsart nicht notwendig. Ein Übergang auf die andere Betriebsart ist
durch eine Umschaltung der äußeren Installation erreichbar.
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Beim Betrieb als Dampferzeuger, wenn also kein 1#'asser entnommen
wird, ist eine Leistungsregelung durch ein Dampfdrosselorgan bei Vorhandensein eines
Aufnahmebehälters für das durch den Dampfdruck aus dem Raum um die Elektroden verdrängte
U@asser möglich, wenn dieses verdrängte Wasser bei .1bnahme des Dampfdruckes zurückfließen
kann. Diese Regelung der Leistung durch Drosselung des Dampfweges ist praktisch
erst dadurch möglich, daß erfindungsgemäß die die Elektroden umgebende Wassermenge
gering ist wie bei einem Durchlauferhitzer; denn große Wassermengen zu verdrängen,
setzt einen entsprechend großen Aufnahmebehälter voraus und benötigt zuviel Zeit,
so daß die Regelung unbrauchbar träge würde. Bei der erfindungsgemäß aber nur geringen
Wassermenge kann male als Aufnahmebehälter das zu beheizende Gefäß benutzen, das
mit dem Dampferzeuger auch durch eine Kondensleitung verbunden ist. In diese Kondensleitung
hinein wird das Wasser durch den steigenden Dampfdruck verdrängt und steigt gegebenenfalls
bis in den zu beheizenden Kessel, d. h. bis in den Heizmantelraum dieses Kessels
und fließt von da zurück, wenn der Dampfdruck nachläßt. In dem Elektrodenheizelement
oder in dem Register der zusammengefügten Heizelemente hat die Verdrängung des Wassers
die Wirkung, daß die Heizstromstärke abnimmt. Es spielt sich ein von der Stärke
der Dampfdrosselung abhängiger Gleichgewichtszustand zwischen elektrischer Energiezufuhr
und gedrosselter Dampfentnahme ein. Die Anordnung schützt sich also selber vor unzulässigen
Drucksteigerungen und erlaubt die Einstellung einer gewünschten Leistungsaufnahme.
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Beim Betrieb als Durchlauferhitzer hat man einen vollkommenen Schutz
vor unzulässigen Drücken, wenn die Zapfleitung ständig offen ist und die Durchflußmenge
durch ein Absperrorgan in der Wasserzuleitung eingestellt wird. Dadurch ist auch
die Einstellung einer gewünschten Wassertemperatur möglich.
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Zur Erläuterung der Erfindung dienen acht Figuren, die aber nur Beispiele
der Ausführung und Anwendung der Erfindung wiedergeben.
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Es zeigen die Fig. i bis 3 konstruktive Einzelheiten, die übrigen
Figuren Anwendungen der Erfindung.
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Fig. i a, i b, i c sind drei verschiedene Schnitte durch einen gußeisernen
Körper i, der einem Radiatorglied nicht unähnlich ist. Dieser Körper i weist drei
zylindrische Hdhlräume 2 auf, die untereinander verbunden sind und zur Aufnahme
je einer Elektrode 3 (Fig. 2) bestimmt sind. Aus gußtechnischen Gründen oder der
Festigkeit wegen können die rohrartigen Wandungen der drei Hohlräume durch Rippen
4 gegeneinander abgestützt sein. In der Längsrichtung der Hohlräume ist oben und
unten je eine mit Gewinde versehene Öffnung S für den Einbau je einer Elektrode
3 vorgesehen. Der Einbau erfolgt Wasser- und dampfdicht unter Verwendung von Dichtungseinlagen
6 und 7 sowie elektrisch isoliert durch Isolatoren B. Am oberen Ende ist der Elektrodenstab
verlängert, so daß man die Stromzuleitungen anklemmen kann, beispielsweise mittels
einer Klemmutter g. Am oberen und unteren Ende des mittleren Hohlraumes ist der
gußeiserne Hohlkörper i quer zu seiner Breite durchstoßen durch zwei Öffnungen io
und i i unten sowie 12 und 13 oben. Die beiden äußeren Rohre 2 tragen außen Vorsprünge
14, die aber auch fehlen dürfen. Durch die beschriebene Gestaltung des Körpers i
ist es möglich, weitere gleiche Körper mit der Flachseite aneinaniderzufügen und
so zuverbinden, daß dieHohlräume aller Körper untereinander zusammenhängen wie bei
den Gliedern eines Radiators. Jeder Körper
i stellt mit seinen
eingebauten Elektroden eine bestimmte Leistuligseinheit dar, und durch das Zusainlnenschließen
mehrerer derartiger Einheiten kann man eine dementsprechend vielfache Gesamtleistung
erhalten. Eine derartige aus mehreren Körpern i zusammengebaute Anordnung erhält
nur einen gemeinsamen Anschluß für die Wasserzuleitung und einen einzigen Rohrstutzen
für die Entnahme von heißem Wasser oder von Dampf. Fig. i zeigt deutlich die Kleinheit
des Gesamthohlraumes eines Einheitskörpers i.
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Die Fig. 3 a und 31) lassen ein aus drei Einheiten zusammengebautes
Register erkennen. Die Einlieiten sind hier mit 15, 16 und 17 bezeichnet. Der Wasseransc'liluß
18 erfolgt bei der Einheit 15, während<liel:ntnahme i91>ei derEiriheit
i7 vorgenoimnien wird. Da insgesamt vier Anschlußmöglichkeiten vorhanden sind, können
alsa ferner eine Kondensleitung 2o und eine Leitung zur restlosen Entleerung bei
21 angebracht sein. Jede dieser Leitungen ist nur einmal vorhanden, unabhängig davon,
wie viele Leistungseinheiten zu einer größeren Gesamtleistung zusammengefaßt sind.
Die Elektrodenanordnung, bestehend aus einer oder mehreren Leistungseinheiten, ist
von einem kesselähnlichen Mantel 22 umhüllt. Dieser dient dem Wärmeschutz und auch
dem mechanischen Schutz, ist also nicht finit Wasser gefüllt. Er umhüllt auch die
elektriscben Anschlußklemmen 23.
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Anwendungen der neuen Vorrichtung als Durchlauferhitzer. d. 1i. mit
Entnahme warmen Wassers zeigen als Beispiele die Fig. 4 und 5.
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Iil Fig. .I ist ein Heißwasserbereiter 24 nach der Erfindung mit einer
ständig offenen Zapfleitung 25 versehen. Zur Entnähme von heißem Wasser wird ein
Dreiwegehahn 26 gedreht, dessen Bohrung in der einen Stellung den Heißwasserbereiter
24 mit der Frischwasserzuleitung 27, in der anderen Stellung mit einem Entleerungsröhrchen
52 verbindet.
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Grundsätzlich die gleiche Anordnung ist in Fig.5 gezeigt. Die \Z'arniwasserzapfleitung
28 geht aber von einem Boiler 29 aus, der über eine Leitung 30 vorn Erhitzer 3 r
gemäß der Erfindung aufgeladen wird. Durch ein Überlaufröhr 32 ist auch bei dieser
Anlage eine ständig offene Entnahmeleitung vorhanden. Die Warmwasserzapfstellen
können im übrigen verscliließhar sein; sie bieten bei ihrer Off nun- 1Vasser aus
dem Inhalt des Boilers. Dieser wird wieder aufgeladen, sobald ein Dreiwegehahn 33
dementsprechend eingestellt wird. Die Frischwasserleitullg ist bei 34 angedeutet.
Den Betrieb des Erhitzers nach der Erfindung alsDampferzeuger ()der richtiger gesagt
mit stehendem Wasserinhalt, während die andere Betriebsweise mit durchfließen--(leiii
\\'asser ist, erläutern die Fig. 6 bis B.
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.Nach hig. (i wird eine Warmwasserheizung mit kadiatciren und einem
Ausdehnungsgefäß 36, es l:oiint(# auch eine Dampfheizung sein, durch einen Erhitzer
nach der Erfindung betrieben. Der Frischwasseranscliluß liegt hei 38, die Entnahme
erfolgt bei ;<9, der Rücklauf des Wassers aus den Radiatoren benutzt die Leitung
.4o. Schließlich kann bei - r das ganze Svstein entleert werden. In den Zuleitengen
zu den einzelnen Heizkörpern sind die üblichen Sperrhähne 42 und 43 vorgesehen.
Das ganze System ist mindestens bis über die Sperrhähne mit Wasser gefüllt. Bei
einer Dampfheizung genügt die Füllung des Dampferzeugers. Nachdem der Strom eingeschaltet
wurde, erwärmt sich das Wasser im Erhitzer und beginnt durch die Radiatoren zu kreisen.
Sind die Sperrhähne teilweise geschlossen, dann verlangsamt dies die Wasserzirkulation,
so daß die Temperatur im Erhitzer immer weiter ansteigt. Es bildet sich Dampf, der
mit zunehmendem Druck mehr und mehr Wasser aus dem Erhitzer in die Kondensleitung
und das -Ausdehnungsgefäß 36 oder in die Radiatoren verdrängt. Dadurch verringert
sich die Eintauchtiefe der Elektroden und damit zugleich auch die elektrische Leistungsaufnahme,
bis das Gleichgewicht zwischen der Wärmeal)gabe der Radiatoren und der im Erhitzer
zugeführten Wärmemengen hergestellt ist.
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In Fig. 7 wird ein doppelwandiger Koc'h'kessel 44 von einem Erhitzer
45 nach der Erfindung beheizt. Der Wasserzulauf 46 ist nach der Füllung des Erhitzers
mit Wasser geschlossen. Es wird also nicht eine durchlaufende, sondern eine stehende
Wassermenge erhitzt, so daß es zur Dampfbildung kommt. Durch die Leitung 47 und
ein Drosselorgan 48 gelangt der Dampf in den Dampfraum des Kessels 44. Ist die Dampferzeugung
stärker, als das Drosselorgan 48 durchläßt, so verdrängt der steigende Dampfdruck
einen Teil, des Wassers aus dem zylincirischen Elektrodenraum durch die Kondensleitung
49 in den Dampfraum des Kessels 44 wie oben bei den Radiatoren. Die Folge ist eine
Verringerung der aufgenommenen elektrischen Leistung,- die man also durch das Dampfdrosselorgan
48 regeln kann.
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Fig. 8 zeigt eine ähnliche Anlage, jedoch liegt der Kochkessel 5o
weniger 'hoch als der Kessel 44 in Fig. 7 über dem Erhitzer 51. Es ist aber notwendig,
daß das Kondensat aus dem Kessel zum Erhitzer zurückfließt, damit sich der zylindrische
Elektrodenraum bei fallendem Dampfdruck von selbst wieder mehr mit Wasser füllt.