DE915009C

DE915009C - Electrode water heater

Info

Publication number: DE915009C
Application number: DER7378D
Authority: DE
Original assignee: Rheinisch Westfaelisches Elektrizitaetswerk AG
Current assignee: RWE AG
Priority date: 1941-10-14
Filing date: 1941-10-14
Publication date: 1954-07-12

Description

Elektroden-Durchlauferhitzer Gegenstand des Hauptpatents ist ein Elektroden-Durchlauferhitzer mit in einen Behälter eintauchenden Elektroden für beliebige Spannungs- und Anschlußwerte.Electrode instantaneous water heater The subject of the main patent is an electrode instantaneous water heater with electrodes immersed in a container for any voltage and connection values.

Während der Ingangsetzungsperiode, d. h. nach Öffnung des Flüssigkeitszulaufes, ist dieser größer als der Ablauf, so daß sich der die Elektroden aufnehmende Behälter füllt und während des Betriebes des Erhitzers gefüllt bleibt und der Flüssigkeitsstand den Stromdurchfluß ohne Schaltorgan regelt. Die Leistungsabgabe ist dabei abhängig vom Wasserwiderstand bzw. der Einlauftemperatur des Wassers und von der Durchlaufgeschwindigkeit.During the start-up period, i. H. after opening the liquid inlet, if this is greater than the drain, so that the container receiving the electrodes fills and remains filled during operation of the heater and the liquid level regulates the current flow without switching device. The power output is dependent the water resistance or the inlet temperature of the water and the flow speed.

Zweck der neuen Anordnung ist die Erreichung bestimmter Solleistungen, unabhängig vom Wasserwiderstand, der Einlauftemperatur und der Durchflußgeschwindigkeit des Wassers. Um den Einfluß des Wasserwiderstandes auszuschalten, kann es sogar notwendig werden, als Elektrolyt eine besondere Flüssigkeit zu verwenden, die mit dem durchströmenden Wasser in keinerlei unmittelbarer Verbindung steht.The purpose of the new arrangement is to achieve certain target performance, independent of the water resistance, the inlet temperature and the flow rate of the water. In order to eliminate the influence of the water resistance, it can even It will be necessary to use a special liquid as the electrolyte, which with is in no direct contact with the water flowing through it.

Erfindungsgemäß wird die gleich große Leistungsabgabe selbstregelnd vom Elektroden-Durchlauferhitzer dadurch erzielt, daß abhängig von der durchfließenden Wassermenge eine abgezweigte Teilmenge oder eine durch den Luftdruck dieser Teilmenge beeinflußte Elektrolytmenge innerhalb des Elektrodenzylnnders in -der im Hauptpatent vorgeschlagenen Weise aufsteigt und als Elektrolyt zwischen den Elektroden wirksam ist. Dabei wird die im Elektrodenraum entstehende Wärme durch eine zwischen Durchströmwasser und Elektrolyt befindliche Wand, beispielsweise ein Überströmrohr, übertragen.According to the invention, the power output of the same size is self-regulating achieved by the electrode water heater that depends on the flowing through Amount of water is a branched off partial amount or a partial amount due to the air pressure Affected amount of electrolyte inside the electrode cylinder in the main patent proposed way ascends and as Electrolyte between the Electrodes is effective. The heat generated in the electrode space is transmitted through a wall located between the water flowing through and the electrolyte, for example a Overflow pipe, transferred.

Bei der Verwendung einer besonderen Elektrolytflüssigkeit wird der Erfindungszweck dadurch erreicht, daß ein hohlzylinderartig ausgebildeter Elektrolytbehälter durch Druckluft von einem mit einer Schwimmerkugel gegen Wasserübertritt gesicherten besonderen Steigbehälter beeinflußt ist.When using a special electrolyte fluid, the The purpose of the invention is achieved in that a hollow cylinder-like electrolyte container by means of compressed air from one secured against water spill with a float ball special riser is affected.

Für diese besondere Anordnung ist es notwendig, daß der Abfluß des Durchlauferhitzers eine einstellbare Drosselwirkung gegenüber dem Zufluß zum Steigbehälter besitzt.For this particular arrangement it is necessary that the drain of the Flow heater has an adjustable throttling effect against the inflow to the riser owns.

Gegenüber bekannten Bauarten von Elektrodengeräten, bei denen, wie beispielsweise bei Kochkesseln, ebenfalls eine Trennung des Elektrodenraumes von dem Nutzwasserraum mit Wärmeübertragung durch die Trennwand vorhanden ist, ist wesentlich, daß es sich beim Erfindungsgegenstand darum handelt, durch die Anordnung einer Trennwand zwischen Elektroden- und Nutzwasser die Leistung des Gerätes unabhängig vom Wasserwiderstand auf annähernd gleicher Höhe zu halten, während es bei den bekannten Kochkesseln und Speicherkonstruktionen darum geht, die Leistung nach Beendigung des Anheizvorgangs entsprechend dem bei Erreichung der Kochtemperatur verminderten Wärmebedarf automatisch herabzuregeln.Compared to known types of electrode devices in which how for example in boiling kettles, also a separation of the electrode space from the usable water space with heat transfer through the partition wall is essential, that it is the subject of the invention by the arrangement of a partition between the electrode water and the process water, the performance of the device is independent of the water resistance to keep at approximately the same level, while it is with the known kettles and storage constructions is about the performance after the end of the heating process automatically according to the reduced heat requirement when the cooking temperature is reached to turn down.

In der Zeichnung und deren Beschreibung gehen weitere Erfindungsmerkmale hervor. Dabei zeigt Abb. i die Anordnung eines Durchlauferhitzers selbstregelnder Bauart nach der Erfindung; Abb. a zeigt einen Schnitt längs der Linie II-II der Abb. i ; Abb. 3 zeigt einen Elektroden-Durchlauferhitzer mit Fremdelektrolyt; Abb. 4 zeigt einen Schnitt längs der Linie IV-IV der Abb. 3.Further features of the invention can be found in the drawing and the description thereof emerged. Fig. I shows the arrangement of a self-regulating flow heater Type of construction according to the invention; Fig. A shows a section along the line II-II of Fig. I; Fig. 3 shows an electrode water heater with foreign electrolyte; Fig. 4 shows a section along the line IV-IV in FIG. 3.

Nach Abb. i beispielsweise ist die Anordnung so getroffen, daß Füllung und Entleerung des Elektrodenzylinders, d. h. Ein- und Ausschaltung des Gerätes in der bereits im Hauptpatent geschilderten Art und Weise, so vor sich gehen, daß, wenn über das vorgeschaltete Drosselventil der Wasserzufluß freigegeben wird, das Wasser über die Oberkante des Rohres 5 durch das überströmrohr 16 unten in das Elektrodengefäß i eintritt. Es tritt zum Teil sofort wieder durch die Austrittsöffnung aus. Diese Menge ist aber, da das Entlüftungsrohr 13 noch offen steht, beträchtlich geringer, als die unter Wasserleitungsdruck eintretende Wassermenge, so daß eine vom Durchflußwasser abgezweigte Teilmenge im Behälter i sehr schnell ansteigt. Dies Wasser kommt mit den Elektroden 3, 3 in Berührung, der Stromdurchgang und damit der Erwärmungsvorgang beginnt. Der Anlaufvorgang dauert so lange, bis das Entlüftungsrohr 13 durch die mit dem Wasserspiegel angehobene Schwimmerkugel 14 verschlossen wird. In diesem Augenblick ist der Anlaufvorgang beendet und zunächst die gesamte Elektrodenfläche wasserberührt. Der Wasseraustritt erfolgt, da das Elektrodengefäß i nunmehr geschlossen ist, unter vollem Wasserleitungsdruck, womit der stationäre Durchflußzustand erreicht ist.According to Fig. I, for example, the arrangement is such that filling and emptying the electrode cylinder, d. H. Switching the device on and off proceed in the manner already described in the main patent in such a way that, if the water supply is released via the upstream throttle valve, the Water over the upper edge of the pipe 5 through the overflow pipe 16 down into the electrode vessel i enters. Some of it emerges again immediately through the outlet opening. These However, since the vent pipe 13 is still open, the amount is considerably less, than the amount of water entering under water line pressure, so that one of the water flowing through diverted partial amount in the container i increases very quickly. This water comes with me the electrodes 3, 3 in contact, the passage of current and thus the heating process begins. The start-up process lasts until the vent pipe 13 through the with the water level raised float ball 14 is closed. In this The start-up process is ended instantly and initially the entire electrode area in contact with water. The water escapes because the electrode vessel i is now closed is, under full water line pressure, with which the steady-state flow condition is reached is.

Das Einregeln der Solleistung vollzieht sich nun wie folgt: Die durch den Stromdurchgang durch die im Elektrodenraum aufgestiegene Teilmenge frei werdende Wärme wird an das übrige durchströmende Wasser durch eine zwischen dem Durchströmwasser und dem Elektrolyt befindliche Wand, beispielsweise in Abb. i die Wand des Überströmrohres 16, übertragen. Fläche und Baustoff dieser Wand bestimmen im Zusammenhang mit der Einlauftemperatur des Durchströmwassers und dessen Geschwindigkeit längs der Übertragungsfläche die übertragbare Wärmemenge und damit die elektrische Leistungsaufnahme des Gerätes. Ist nämlich die elektrische Leistungsaufnahme größer, als sie der bei Siedetemperatur durch die Trennwand übertragbaren Wärmemenge entspricht (und so sind die Abmessungen der Elektroden usw. konstruktiv gewählt), so tritt innerhalb des Elektrodenraumes Dampfbildung auf, wodurch ein Teil des darin befindlichen Wassers in den Durchlaufstrom zurückgedrückt wird. Dadurch verringert sich die wasserberührte Elektrodenfläche und die elektrische Leitungsaufnahme des Gerätes so lange, bis Gleichgewicht zwischen der elektrisch zugeführten und durch die Trennwand vom Elektrolyt an das umströmende Wasser übertragbaren Leistung hergestellt ist. Auch die nicht elektrolytberührte Trennwandfläche innerhalb des Elektrodenraumes wirkt dabei an der Wärmeübertragung mit. Der den Elektrodenraum über dem Elektrolytspiegel füllende Dampf kondensiert nämlich an dieser anderseitig durch das Durchflußwasser gekühlten Fläche. Es ist auch möglich, einen Teil dieses Dampfes durch Anordnung entsprechender Düsenbohrungen unmittelbar zur Wärmeabgabe an das Durchströmwasser in dieses einzuleiten.The adjustment of the target output is now carried out as follows: The through the passage of current through the subset that has risen in the electrode space is released Heat is transferred to the rest of the water flowing through an area between the water flowing through it and the wall located in the electrolyte, for example in Fig. i the wall of the overflow pipe 16, transferred. Area and material of this wall determine in connection with the Inlet temperature of the water flowing through and its speed along the transfer surface the amount of heat that can be transferred and thus the electrical power consumption of the device. That is, if the electrical power consumption is greater than it is at the boiling point corresponds to the amount of heat that can be transferred through the partition wall (and so are the dimensions of the electrodes etc. is chosen structurally), then occurs within the electrode space Steam builds up, causing some of the water it contains to enter the flow-through stream is pushed back. This reduces the electrode area in contact with water and the electrical line consumption of the device until equilibrium between the electrically supplied and through the separating wall from the electrolyte to the flowing around Water transferable power is produced. Even the one not in contact with the electrolyte Partition wall surface within the electrode space acts on the heat transfer with. The vapor filling the electrode space above the electrolyte level condenses namely on this surface that is cooled on the other side by the flow-through water. It is it is also possible to use part of this steam by arranging appropriate nozzle bores to be introduced directly into the flow water to give off heat.

Wird zum Abstellen des Durchlauferhitzers die Wasserzufuhr unterbrochen, so öffnet sich das Schwimmerventil 14 unter dem Einfluß des äußeren Luftdrucks, unddas nunmehr wieder oben offene Elektrodengefäß i läuft leer, wodurch der Wasserweg zwischen den Elektroden 3, ¢ unterbrochen und das Gerät abgeschaltet ist.If the water supply is interrupted to switch off the flow heater, so the float valve 14 opens under the influence of the external air pressure, and the electrode vessel i, which is now open again at the top, runs empty, whereby the waterway between the electrodes 3, ¢ interrupted and the device is switched off.

Die Ausführung nach der Abb. 3 ist für den Fall vorgesehen, daß das Leitungswasser infolge absolut zu geringer oder zu hoher Leitfähigkeit oder aber auch starker Schwankungen derselben als Elektrolyt auch bei Anwendung der selbstregelnden Bauart, wie sie vorstehend geschildert wurde, nicht geeignet ist. Der Elektrodenzylinder der ursprünglichen Ausführungsform ist hierbei in einem eigentlichen Elektrodenraum und einem besonderen Steigzylinder, der vor dem Drosselquerschnitt durch ein Überströmrohr ig wasserseitig mit dem eigentlichen Elektrodenerhitzer gekuppelt ist und in den das Wasser in der bekannten Weise beim Anlaufen des Gerätes aufsteigt, aufgeteilt.The design according to Fig. 3 is provided for the case that the Tap water as a result of absolutely too low or too high conductivity or else also strong fluctuations in the same as the electrolyte, even when the self-regulating one is used Design, as it was described above, is not suitable. The electrode cylinder The original embodiment is in this case in an actual electrode space and a special rising cylinder, which is in front of the throttle cross-section through an overflow pipe ig is coupled to the actual electrode heater on the water side and into the the water rises in the known manner when the device is started up, divided.

Als Elektrolyt dient eine besondere Flüssigkeit, die mit dem durchströmenden Wasser in keinerlei unmittelbarer Verbindung steht. Diese befindet sich bei ausgeschaltetem Gerät teilweise, die Elektroden nicht berührend, im unteren Teil des Elektrodenzylinders, teilweise in einem besonderen Elektrolytbehälter. Beim Anlauf des Gerätes entweicht nun die durch das im Steigzylinder aufsteigende Wasser verdrängte Luft nicht mehr, wie bei der Ausführung nach Abb. i und 2, unmittelbar ins Freie. Sie wird vielmehr durch das obere Verbindungsrohr 19a in den Elektrolytlaeliälter gedrückt, aus diesem den Elektrolyt in den kommunizierend angeordneten Elektrodenzylinder herüberdrückend. Dadurch wird durch das Ansteigen der Wassersäule im Steigzylinder genau wie bei der ursprünglichen Bauform, jedoch nunmehr indirekt, eine Berührung zwischen Elektroden und Elektrolyt herbeigeführt und der Erwärmungsvorgang eingeleitet. Die Wärmeübertragung vom Elektrolyt an das durchströmende Wasser erfolgt in der gleichen Weise wie vorstehend für die Abb. i und 2 beschrieben.A special liquid is used as the electrolyte, which is mixed with the flowing through Water is not in direct contact. This is located themselves with the device switched off partially, not touching the electrodes, in the lower one Part of the electrode cylinder, partly in a special electrolyte container. When the device starts up, the rising cylinder in the ascending cylinder escapes Water no longer displaced air directly, as in the version according to Figs. I and 2 into the open. Rather, it is fed into the electrolyte tank through the upper connecting pipe 19a pressed, from this the electrolyte into the communicating electrode cylinder pushing over. This is caused by the rise of the water column in the ascending cylinder just like the original design, but now indirectly, a touch between electrodes and electrolyte and initiated the heating process. The heat transfer from the electrolyte to the water flowing through takes place in the in the same way as described above for Figs.

In der Abb. 3 ist mit 17 der Elektrodenzylinderboden, mit 18 der hohlzylinderartig ausgebildete Elektrolytbehälter und mit i9 das untere Verbindungsrohr nach dem Steigzylinder 2o bezeichnet. Der Abfluß des Durchlauferhitzers besitzt eine Drosselwirkung gegenüber diesem unteren Verbindungsrohr i9. Der Steigzylinder ist mit dem Decke12i verschlossen, in dem sich für den Luftübertritt ein oberes Verbindungsrohr 19a befindet. Aus der Zeichnung ist ersichtlich, und es wird keine Schwierigkeiten bereiten, die Durchflußöffnungen der überströmrohre so abzustimmen, daß eine gleich groß bleibendeLeistungsabgabe an das durchströmende Wasser gesichert ist.In Fig. 3, 17 is the electrode cylinder base and 18 is a hollow cylinder trained electrolyte container and with i9 the lower connecting pipe after the rising cylinder 2o designated. The outflow of the water heater has a throttling effect this lower connecting pipe i9. The rising cylinder is closed with the ceiling12i, in which there is an upper connecting pipe 19a for the passage of air. From the Drawing can be seen and there will be no difficulty in the flow openings of the overflow pipes so that the power output remains the same is secured to the flowing water.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Self-regulating electrode water heater with power output independent of the water resistance according to Patent 909 379, characterized in that, depending on the amount of water flowing through, a branched off partial amount or a partial amount through the. Air pressure of this partial amount of the affected amount of electrolyte rises within the electrode cylinder and acts as an electrolyte between electrodes, for example in such a way that a partial amount passes into a rising cylinder (2o) and the air displaced thereby presses an electrolyte liquid from the electrolyte cylinder (18) into the electrode chamber; The amount of heat generated by the contact between the electrolyte and the electrodes is transferred through a wall located between the water flowing through and the electrolyte, which wall is formed, for example, by an overflow pipe (16).

2. Self-regulating water heater according to claim i, characterized in that that a good heat-conducting overflow pipe is attached concentrically in the water heater is.

3. Self-regulating water heater according to claim i and 2, characterized in that that means ,, z. B. nozzle bores are provided in such a way that part of the in the electrode vessel developed steam is introduced directly into the flow water to give off heat will. q .. Self-regulating water heater according to claim i and 2, characterized in that that a hollow cylinder-like electrolyte container by compressed air from a Special riser tank secured against water leakage with a float ball is affected. 5. Self-regulating water heater according to claim r to 3, characterized characterized in that the discharge of the water heater has an adjustable throttling effect opposite to the inflow of the riser tank.