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Elektrisch beheizter Durchlauferhitzer
Die Erfindung betrifft einen elektrisch beheizten Durchlauferhitzer für Flüssigkeiten, insbesondere Öle, mit einem luftdicht abgeschlossenen, evakuierten Gefäss, das ein Heizelement und eine von der zu erhitzenden Flüssigkeit durchströmte Rohrschlange enthält und dessen äussere Gefässwand doppelwandig ausgebildet und ebenfalls von der zu erhitzenden Flüssigkeit durchflossen ist.
Es ist bereits ein elektrisch geheizter Durchlauferhitzer dieser Art bekannt, der zur raschen Dampferzeugung dient. Bei diesem Erhitzer ist das Gefässinnere luftleer gemacht oder mit einem neutralen Gas gefüllt, so dass man die Heizdrähte auf eine sehr hohe Temperatur erhitzen kann. Die Stromzufuhr zum Heizelement ist nicht regelbar und die Temperatur des aus dem Erhitzer austretenden Mediums ändert sich deshalb je nach der Flüssigkeitsmenge, die den Erhitzer durchströmt.
Der Durchlauferhitzer nach der Erfindung dient dagegen hauptsächlich zur Erwärmung von Öl, u. zw. vorzugsweise zum Vorwärmen von Schweröl, das in Ölbrennern von Heizungen u. dgl. verbrannt wird. Für diesen Zweck ist es sehr wichtig, dass das aus dem Erhitzer austretende Öl eine konstante Temperatur aufweist, da sich bekanntlich seine Viskosität mit der Temperatur ändert und dadurch die Brennerleistung beeinflusst. Es ist ferner wichtig, dass im Durchlauferhitzer keine örtlichen Überhitzungen auftreten, da diese zu Verkokungen des Öles führen können. Beide Voraussetzungen werden durch den bekannten Durchlauferhitzer nicht erfüllt. Dieser Nachteil wird beim Durchlauferhitzer nach der Erfindung behoben.
Erfindungsgemäss ist sein Gefäss teilweise mit einer Flüssigkeit und zum andern Teil vom Dampf derselben gefüllt, und er ist mit einem elastischen, gegenüber dem im Gefässinnern herrschenden Dampfdruck empfindlichen Steuerelement zur Regelung der Energiezufuhr zum Heizelement ausgerüstet.
Es ist zwar eine elektrisch beheizte Kochvorrichtung bekannt geworden, die ein luftdicht verschlossenes, evakuiertes Gefäss aufweist, in dem sich eine kleine Menge Flüssigkeit befindet, die bei der Erwärmung verdampft und eine in der Wandung des Vakuumgefässes eingebaute Membran beeinflusst, die ihrerseits einen Stromunterbrecher des elektrischen Heizkörpers öffnet und schliesst. Im Gegensatz zum Steuerelement des erfindungsgemässen Durchlauferhitzers ist der Stromunterbrecher bei dieser Kochvorrichtung nicht regelbar, sondern er öffnet den Stromkreis immer, wenn die Temperatur im Vakuumbehälter über 1000 C steigt. Er dient also nur dazu, die Kochtemperatur auf etwa 1000 C konstant zu halten.
Beim erfindungsgemässen Durchlauferhitzer kann mittels einer Regulierschraube der Ansprechdruck und damit die Temperatur in weiten Grenzen sehr fein eingestellt werden, was zum Einregulieren der richtigen Öltemperatur wichtig ist. Die Dampftemperatur im Gefässinnern kann nötigenfalls auf mehrere hundert Grad erhöht werden, um eine genügende Erwärmung des durchfliessenden Öles sicherzustellen.
Es sind auch schon Durchlauferhitzer bekanntgeworden, bei denen ein elektrisches Heizelement eine in einem Behälter eingeschlossene Flüssigkeit erhitzt, die ihrerseits durch die Behälterwände hindurch ihre Wärme auf die zu erwärmende zirkulierende Flüssigkeit überträgt. Bei solchen Durchlauferhitzern ist jedoch die Heizflüssigkeit dauernd mit der Aussenluft verbunden. Die höchste Temperatur der Heizflüssigkeit ist somit durch ihren Siedepunkt begrenzt und eine Möglichkeit zum Regulieren der Temperatur ist vorhanden. Ein solcher Durchlauferhitzer wäre für die Erwärmung von Schweröl für Ölbrenner nicht geeignet.
Die Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfiudungsgemässen Durchlauferhitzers, der zum Erwärmen von Schweröl dient, welches in einem Ölbrenner für Zentralheizungen verbrannt wird.
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Der Erhitzer besteht aus einem zylindrischen Mantel 1, dessen Stirnseiten durch Wände 2 und 3 gasdicht abgeschlossen sind. Über den Mantel l ist mit Abstand ein zweiter Mantel 4 angeordnet und im Zwischenraum 6 ist als Schikane ein schraubenlinienförmig gewundener Draht 5 eingelegt. Der Innenraum 12 des Gefässes ist evakuiert und teilweise mit Wasser 13 gefüllt. Im Innenraum ist ein elektrisches Heizelement 7 angeordnet, das über einen Schalter 8 und Leitungen 10,11 mit einer Stromquelle 9 verbunden ist. Ausserdem enthält der Innenraum eine Rohrschlange 14, die mit einer durch den Deckel 2 hindurchführenden Zuflussleitung 15 und mit einem in den Zwischenraum 6 des Gehäusemantels mündenden Abflussstutzen 16 in Verbindung steht.
Im äusseren Mantel 4 ist ferner ein Auslassstutzen 17 angeordnet, der mit dem Zwischenraum 6 verbunden ist.
Auf dem Deckel 3 ist eine an sich bekannte Temperaturregelvorrichtung montiert, die nur schematisch dargestellt ist, da sie nicht zur Erfindung gehört. Sie umfasst einen elastischen Balg 18, dessen Innenraum mit dem Innenraum des Erhitzergefässes in Verbindung steht. Der Balg 18 wirkt über eine Schraube 19 auf eine Blattfeder 20, die an ihrem einen Ende in einem Halter 22 eingespannt ist und mit ihrem andern Ende auf den ebenfalls auf dem Deckel 3 angeordneten Schalter 8 wirkt. Eine Regelschraube 21 gestattet die Blattfeder 20 gegen Schalter 8 vorzuspannen.
Die Wirkungsweise des Erhitzers ist folgende : Der Schalter 8 ist normalerweise geschlossen. Fliesst Strom aus der Stromquelle 9 durch das Heizelement 7 so erhitzt dieses das Wasser 13, das im evakuierten Raum sofort verdampft und die Gefässwände erhitzt. Die Temperatur ist eine Funktion des Druckes im Innenraum 12 des Gefässes. Dieser Druck verursacht eine elastische Dehnung des Balges 18. Dieser drückt über die Schraube 19 auf die Blattfeder 20 und hebt diese nach dem Überschreiten ihrer Vorspannungskraft vom Schalter 8 ab. Dadurch wird der Heizstrom unterbrochen und erst nach dem Unterschreiten eines bestimmten Druckes und damit einer bestimmten Temperatur wieder eingeschaltet. Die Vorspannung der Feder 20 und damit die Temperatur des Erhitzers kann durch Verstellen der Schraube 21 reguliert werden.
Das zu erhitzende Öl wird durch eine nicht gezeichnete Pumpe durch den Einlassstutzen 15 in die Rohrschlange 14 gefördert, in der es vorgewärmt wird. Es verlässt diese durch den Stutzen 16 und strömt in den Zwischenraum 6. Diesen durchfliesst es zwischen den Schikanen 5 auf einer schraubenlinienförmigen Bahn, bis es den Auslass 17 erreicht und zum Ölbrenner geleitet wird. Die grosse beheizte Oberfläche des Mantels 1 ermöglicht eine ganz gleichmässige Erwärmung der verhältnismässig dünnen Ölschicht im Zwischenraum 6. Örtliche Überhitzungen des Öles, die zu Verkokung führen können, werden durch diese Bauart des Erhitzers mit Sicherheit vermieden.
An Stelle des Balges 18 könnte auch eine einfache Membran verwendet werden und zur Erhitzung des Wassers 13 könnten anstatt Elektrizität auch heisse Gase usw. verwendet werden.
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Electrically heated water heater
The invention relates to an electrically heated instantaneous water heater for liquids, in particular oils, with an airtight, evacuated vessel which contains a heating element and a pipe coil through which the liquid to be heated flows and whose outer vessel wall is double-walled and the liquid to be heated also flows through it.
An electrically heated water heater of this type is already known, which is used for rapid steam generation. In this heater, the inside of the vessel is evacuated or filled with a neutral gas, so that the heating wires can be heated to a very high temperature. The power supply to the heating element cannot be regulated and the temperature of the medium emerging from the heater therefore changes depending on the amount of liquid flowing through the heater.
The water heater according to the invention, however, is mainly used to heat oil, u. between. Preferably for preheating of heavy oil, which u in oil burners of heaters. Like. Is burned. For this purpose it is very important that the oil exiting the heater has a constant temperature, as it is known that its viscosity changes with temperature and thereby influences the burner performance. It is also important that no local overheating occurs in the flow heater, as this can lead to coking of the oil. Both requirements are not met by the known instantaneous water heater. This disadvantage is eliminated in the instantaneous water heater according to the invention.
According to the invention, its vessel is partly filled with a liquid and partly with its vapor, and it is equipped with an elastic control element, which is sensitive to the vapor pressure inside the vessel, for regulating the energy supply to the heating element.
An electrically heated cooking device has become known, which has an airtight, evacuated vessel in which there is a small amount of liquid that evaporates when heated and affects a membrane built into the wall of the vacuum vessel, which in turn is a circuit breaker of the electrical Radiator opens and closes. In contrast to the control element of the instantaneous water heater according to the invention, the circuit breaker in this cooking device cannot be regulated, but it always opens the circuit when the temperature in the vacuum container rises above 1000.degree. So it only serves to keep the cooking temperature constant at around 1000 C.
In the instantaneous water heater according to the invention, the response pressure and thus the temperature can be set very finely within wide limits by means of a regulating screw, which is important for regulating the correct oil temperature. If necessary, the steam temperature inside the vessel can be increased to several hundred degrees in order to ensure that the oil flowing through is sufficiently heated.
Flow heaters have also become known in which an electrical heating element heats a liquid enclosed in a container, which in turn transfers its heat through the container walls to the circulating liquid to be heated. In such instantaneous water heaters, however, the heating fluid is permanently connected to the outside air. The highest temperature of the heating fluid is thus limited by its boiling point and there is a possibility to regulate the temperature. Such a water heater would not be suitable for heating heavy oil for oil burners.
The drawing shows a longitudinal section through an exemplary embodiment of a flow heater according to the invention, which is used to heat heavy oil which is burned in an oil burner for central heating.
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The heater consists of a cylindrical jacket 1, the end faces of which are sealed gas-tight by walls 2 and 3. A second jacket 4 is arranged at a distance over the jacket 1 and a helically wound wire 5 is inserted in the space 6 as a chicane. The interior 12 of the vessel is evacuated and partially filled with water 13. An electrical heating element 7 is arranged in the interior and is connected to a power source 9 via a switch 8 and lines 10, 11. In addition, the interior contains a pipe coil 14, which is connected to an inflow line 15 passing through the cover 2 and to an outflow connector 16 opening into the space 6 of the housing jacket.
In the outer jacket 4 there is also an outlet connection 17 which is connected to the intermediate space 6.
A temperature control device known per se is mounted on the cover 3 and is only shown schematically since it does not belong to the invention. It comprises an elastic bellows 18, the interior of which is connected to the interior of the heater vessel. The bellows 18 acts via a screw 19 on a leaf spring 20, which is clamped at one end in a holder 22 and with its other end acts on the switch 8, which is also arranged on the cover 3. A regulating screw 21 allows the leaf spring 20 to be pretensioned against switch 8.
The operation of the heater is as follows: The switch 8 is normally closed. If current flows from the power source 9 through the heating element 7, this heats the water 13, which evaporates immediately in the evacuated space and heats the vessel walls. The temperature is a function of the pressure in the interior 12 of the vessel. This pressure causes elastic expansion of the bellows 18. This presses on the leaf spring 20 via the screw 19 and lifts it off the switch 8 after its preload force has been exceeded. As a result, the heating current is interrupted and only switched on again after falling below a certain pressure and thus a certain temperature. The preload of the spring 20 and thus the temperature of the heater can be regulated by adjusting the screw 21.
The oil to be heated is conveyed by a pump (not shown) through the inlet connection 15 into the pipe coil 14, in which it is preheated. It leaves this through the nozzle 16 and flows into the intermediate space 6. It flows through this between the baffles 5 on a helical path until it reaches the outlet 17 and is directed to the oil burner. The large heated surface of the shell 1 enables the relatively thin oil layer in the space 6 to be heated evenly.
Instead of the bellows 18, a simple membrane could also be used, and hot gases etc. could also be used instead of electricity to heat the water 13.