CH120608A - Elektrisch beheizter Dampfkessel oder Flüssigkeitserhitzer. - Google Patents

Description

  Elektrisch     beheizter    Dampfkessel oder     Flüssigkeitserhitzer.       Es sind elektrisch beheizte     Dampfkessel     oder Flüssigkeitserhitzer mit als Geizwider  stand dienenden stromführenden freien Was  serstrahlen bekannt, deren     Ausflussrohre    (Düsen)  lotrecht gestellt und nebeneinander in einem  Verteilungsbehälter angeordnet sind. Dieser  erfordert bei grösseren Kesselleistungen und  den üblichen Spannungen wegen des notwen  digen grossen     Wasserquerschnittes    Verteilungs  behälter mit grosser Bodenfläche     Lind    somit  auch Kessel von grossem Durchmesser.  



  Gemäss der Erfindung soll diesem Nach  teil dadurch begegnet werden, dass bei einem  elektrischen Dampfkessel oder Flüssigkeits  erhitzer mit stromführenden freien Wasser  strahlen, die aus einem durch. eine Umlauf  pumpe gespeisten Verteilungsbehälter aus  treten, die Richtung der     (_reschwindigkeit    der  aus dem Verteilungsbehälter austretenden  Wasserstrahlen an der Austrittsstelle an  nähernd     wagrecht    gewählt wird. Die Bahn  der Wasserstrahlen zwischen dem Vertei  lungsbehälter und der     Elektrode    ist     dann     annähernd eine Parabel.  



  Einige     .Ausführungsbeispiele    des neuen  Dampfkessels oder     Flüssigkeitserhitzers    sind    in der     Zeichnung    dargestellt, und zwar erfolgt  die     Leistungsregelung    bei diesen Kesseln  durch Änderung des wirksamen Querschnittes  der als Heizwiderstand dienenden wirksamen  Wasserstrahlen.  



  Bei dem in     Fig.    1 veranschaulichten Aus  führungsbeispiel ist ein oben offenes     Ver-          teilungsgefässamitseitlichen        Ausflussöffnungen          b    im Kessel eingebaut.

   Die seitlich austreten  den Wasserstrahlen c     treffen    auf die Elek  troden d und bilden den wirksamen Wider  standsweg.     DurchÄnderung    des Wasserstandes  im Verteilungsgefäss kann die Zahl der     Strah-          len'c        und        somit     Leistungsaufnahme  des Kessels geregelt werden.     Der-Ausfluss    der  einzelnen Wasserstrahlen c erfolgt unter dem  statischen Druck der darüber stehenden Was  sersäule.

   Um schädlichen Einwirkungen der  obern also     unterkleineremDruckausfliessenden     Strahlen auf die darunter liegenden Strahlen  möglichst vorzubeugen, werden die     Ausfluss-          öffnungen   <I>b</I> mit Taschen<I>f</I> versehen     (Fig.2),     durch die die einzelnen     Ausflussöffnungen    b  erst dann gespeist werden, wenn eine der  Taschenhöhe entsprechende, ausreichende  Druckhöhe zur Wirkung kommen kann.

        Die Austrittsquerschnitte der Wasserstrah  len sind vertikal angeordnet, so dass die  Richtung der Geschwindigkeit der aus     dein     Verteilungsbehälter     austretenen        Wässer-          strahlen    an der Austrittsstelle     annähernd        wag-          recht    ist.  



  Für die Höhe der Stromaufnahme der  einzelnen Wasserstrahlen     c    ist nebst dein       Strahlquerschnitt    die freie     Stralrllänge    von der       Auslauföffnung   <I>d</I> bis zur Elektrode<I>d</I> mass  gebend.

   Um diese     Länge        unabhängig    von  der Dicke der an den Elektroden d ablaufen  den Wasserschichten eindeutig festzulegen und  gleichzeitig guten Kontakt zwischen den Was  serstrahlen c und der) Elektroden d zu erzielen,  werden vor den Elektroden d Metallgitter h       (Fig.    3) angeordnet, welche mit der Elek  trode d leitend verbunden sind, so dass auch  durch das Gitter der Stromübergang von den  Wasserstrahlen     c    zu den Elektroden d ver  mittelt wird, während die Strahlen selbst zur       Elektrodenwand    durchfliessen und dann längs  dieser ablaufen.  



  Uni die Länge der von den Elektroden     cd     ablaufenden Wasserstrahlen c unabhängig von  dem jeweiligen Kesselwasserstand immer auf  einem für die Betriebsverhältnisse geeigneten  Wert zu halten, sind unter den Elektroden d  geerdete Metallgitter z angeordnet, welche  über dem höchsten Wasserstande liegen, also  stets vor) den ablaufenden Wasserstrahlen  getroffen werden.  



  Nach     Fig.    4 ist jede zu einer Elektrode  gehörende Gruppe von Auslauföffnungen b zu  mehreren lotrechten Schlitzen zusammenge  zogen, durch die das Wasser in kräftigen ge  schlossenen Strahlen ausläuft. Zur besseren  Regelung können die Schlitze b sich nach  oben erweitern     (Fig.    5). Die Elektroden<B>(1</B>  sind durchbrochen und mit     Leitschaufeln        k     ausgerüstet, so dass die     auftreffenden    Wasser  strahlen wieder nach oben gegen die Kessel  wand oder einem     davorliegenden    metallischen       Schutzschirrn    geleitet werden,     urn        darin    erst  abzufallen.  



  Nach     Fig.    6 lässt sich die Zahl der die  Elektrode d     treffenden    Wasserstrahlen c ver-    doppeln. Dies geschieht in konstruktiv     ver-          vollkorntnrreterWeise    durch Anordnung eines  zweiter), mit dein Verteilungsgefäss a in der  Kesselmitte konzentrisch liegenden Verteilungs  gefässes. Bei dieser Ausführung steigt das  zugeführte Wasser in beiden, dem innern  und dein äussern Verteilungsgefäss gleich     bpch     an     una    die aus beiden Gefässen austretenden  Wasserstrahlen c treffend auf die in der Mitte  zwischen beiden angeordneten Elektroden  fläehen     d.     



  Bei einem mit Drehstrom zu     betreibenden     Nessel sind gemäss     Fig.    7 regelmässig ver  teilte Elektroden d vorhanden; das äussere  Verteilungsgefäss wird dreiteilig ausgeführt       und    das innere     (;efiif,)    erhält drei, der Lage  der Elektroden entsprechende     (4ruppen    von       Ausströmungsöffnungen    b.  



  Die Regulierung des für den Stromdurch  gang     wirksamen        ('Kesamtstrahlquerschnitts    er  folgt durch Änderung der zugeführten     Was-          serrneugen,    bei konstanter Geschwindigkeit  der Propellerpumpe o, zum Beispiel durch  Veränderung des     Durclrtrittsquerschnittes        mit-          telst    von     aussen    verstellbarer Drosselklappen.  



  Bei dem     Ausführungsbeispiel    nach     Fig.    8  und 9 ist ein zylindrisches Verteilungsgefäss  a drehbar angeordnet. Auf dem Gefässmantel  sind in drei senkrechten Gruppen von je     ils     des Mantelumfanges Auslauföffnungen b ver  teilt, die je nach der Stellung des Verteilungs  behälters a die Wasserstrahlen c entweder  gegen die entsprechend bemessenen Elektroden  d oder durch die Zwischenräume direkt zum  Kesselboden lenken. Selbstverständlich können  die Strahlen auch teils gegen die Elektroden  d, teils     durch    den Zwischenraum fliessen. Auf  diese Weise kann die Kesselleistung von Vol  last beliebig abgestuft bis Null verändert  werden.

   An Stelle der Metallgitter     h    werden  hier Rippen g an den Elektroden vorgesehen.  Der Übersichtlichkeit halber ist bei diesem  und den andern Ausführungsbeispielen im       Aufriss    immer nur eine Gruppe von Aus  strömöffnungen und eine Elektrode dargestellt.  



  Gemäss     Fig.    10 und 11 ist das feststehende  Verteilungsgefäss a gleichfalls mit drei Gruppen      von Auslauföffnungen     ub    versehen, die ver  mittelst eines von aussen verstellbaren Kol  bens r beliebig abgedeckt oder für den Was  serausfluss freigegeben werden können.  



  Nach     Fig.    12 und 16 erfolgt der Wasser  auslauf durch einen einfachen Überfall, dessen  Querschnitt zweckmässig stufenförmig     (Fig.13)     oder in anderer geeigneter Form beispielsweise       dreieckförmig    nach unten verjüngt     (Fig.    14)  ausgebildet ist, so dass auch bei Senkung  des Wasserspiegels im Verteilungsgefäss, das  heisst bei kleinen Leistungen, stets ein ge  schlossener Wasserstrahl und gute Strom  führung zwischen Elektroden d und dem Aus  laufgefäss a gewährleistet ist.  



  Der Verteilungsbehälter a wird gemäss       Fig.-    16 zweckmässig mit dreieckigem Quer  schnitt ausgebildet, um eine grosse Länge der  Überfallkante zu gewinnen und mit geringer       Strahlhölre    und dementsprechend geringer  Kesselhöhe     auszukommen.     



  Die Elektroden erhalten vorteilhaft die  in     Fig.    12 dargestellte Form, so dass bei ver  mindertem Wasserumlauf, also gesenktem  Strahl, selbsttätig eine Verlängerung des  freien Wasserstrahles und somit eine Erhö  hung des elektrischen Widerstandes des Strahles  eintritt, wodurch die Gefahr der Funkenbil  dung erheblich verringert wird.  



       ZurErzielung    guten elektrischen Kontaktes  zwischen dem Verteilungsbehälter a und dem  ablaufenden Wasserstrahl c werden nach       Fig.    12 und 1.6 in den Überlauf Metallwände       p    eingesetzt, welche einerseits mit dem Me  tallbehälter verbunden sind und anderseits dem  ablaufenden Strahl eine grosse Oberfläche  bieten, also guten     Stromübergang    sichern.    Die beschriebenen Systeme können in be  kannter Weise mehrfach übereinander ange  ordnet werden, so dass das Wasser mehrere  elektrisch parallel geschaltete Stufen hinter  einander durchläuft, wobei für die gleiche  elektrische Leistung die umlaufende Wasser  menge entsprechend vermindert und somit  die Abmessungen der Umlaufpumpe wesent  lich verkleinert werden können.

      In     Fig.    15 ist eine derartige mehrstufige  Ausführung dargestellt.  



  Der Wasserumlauf wird in bekannter Weise  in der durch die Figuren     erläuterten    Art be  wirkt; zum Beispiel vermittelst einer ausser  halb des Kessels elektromotorisch oder me  chanischangetriebenen Kreiselpumpe     iyt        (Fig.    8)  oder vermittelst einer     Wasserstrahlvorrichtung     n, welche durch eine     aussenliAgende    Kreisel  pumpe in gespeist wird     (Fig.    10) oder ver  mittelst einer im Kessel selbst befindlichen  Kreisel- oder Propellerpumpe o, welche von  aussen angetrieben wird     (Fig.    1).  



  Um die im letzteren Falle erforderliche  Wellendurchführung durch die Kesselwand  zu vermeiden, kann auch gemäss     Fig.    4 die  innen befindliche Umlaufpumpe o von einer  mit ihr     gekuppelten        Wasserturbine    angetrieben  werden, die ihrerseits Druckwasser von einer  aussenliegenden Pumpe     in    erhält.  



  Die zur Leistungsregelung des Kessels  erforderliche Veränderung der Umlaufwasser  menge erfolgt in bekannter Weise durch  Schieber, Ventile oder sonstige Drosseleinrich  tungen oder durch Änderung der Pumpen  drehungszahl.  



  Die in den Figuren dargestellten Aus  führungen entsprechen im wesentlichen der  üblichen Anordnung bei     Drehstromkesseln,     wobei alle drei Phasen in einem Kesselge  häuse vereinigt sind. Es ist natürlich mög  lich jede gewünschte Phasenzahl in einem  Kessel unterzubringen oder beispielsweise die  Systeme für die drei Phasen des Drehstroms  auf drei getrennte Kesselgehäuse zu ver  teilen, was besonders für hohe Leistungen  oder hohe Spannungen vorzuziehen ist.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Elektrisch beheizter Dampfkessel oder Flüssigkeitserhitzer mit stromführenden freien Wasserstrahlen, die aus einem durch eine Umlaufpumpe gespeisten Verteilungsbehälter austreten, dadurch gekennzeichnet, dass die Richtung der Geschwindigkeit der aus dem Verteilungsbehälter austretenden Wasser strahlen an der Austrittsstelle annähernd wagrecht ist. U \'TERAE SPRü CHE 1. Elektrisch beheizter Dampfkessel oder Flüssigkeitserhitzer nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Aus- flussöffnungen (b) sich in dem Mantel eines zylindrischen Verteilungsgefässes befinden. 2.

   Elektrisch beheizter Dampfkessel oder Flüssigkeitserhitzer nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Aus flussöffnungen (b) als lotrechte Schlitze ausgebildet sind. 3. Elektrisch beheizter Dampfkessel oder Flüssigkeitserhitzer nachPatentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausfluss als L berfall ausgebildet ist. 4. Elektrisch beheizter Dampfkessel oder Flüssigkeitserhitzer nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass im Ver teilungsgefäss vor den Ausflussöffnungen <I>(b)</I> taschenartige Räume<I>(f)</I> ausgebildet sind, die den Ausfluss erst nach Über schreitung des obern Taschenrandes ge statten.

   Elektrisch beheizter Dampfkessel oder Flüssigkeitserhitzer nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dad u rcli gelzennzeich- net, dass das zylindrische Verteilungsgefiiss (a) drehbar angeordnet ist und die Ausfluss- öffnungen (b) in mehreren Gruppen auf dem Mantel des Verteilungsgefässes angeordnet sind,

   so dafä ein beliebigerTeil derWasser- strahlen (c) durch Verdrehen des Gefässes entweder gegen die Elektroden (d) oder gegen ;die Lücken zwischen den Elek troden gerichtet werden kann. 6.

   Elektrisch beheizter Dampfkessel oder Flüssigkeitserhitzer nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekenn- zeiclinet, dass irrzylindrischen Verteilungs gefäss<I>(a)</I> ein Kolben<I>(r)</I> beweglich an geordnet ist, 'der so verstellt werden kann, dass er eine bestimmte Anzahl von Ausflussöffnungen (b) frei gibt und die übrigen absperrt. 7. Elektrisch beheizter Dampfkessel öder Flüssigkeitserhitzer nach Patentanspruch und Unteranspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, dass sich die Überfallöffnung nach unten verjüngt, damit der Wasser strahl auch bei niedrigem Wasserstand geschlossen ausläuft. B.

   Elektrisch beheizter Dampfkessel oder Flüssigkeitserhitzer nach Patentanspruch und Unteranspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, da?) nahe den Ausflussöffnungen <I>(b)</I> Stromübertragungswände <I>(p)</I> vorge sehen sind. 9. Elektrisch beheizter Dampfkessel oder Flüssigkeitserhitzer nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Elek troden mit Längsrippen (g) versehen sind, um einen guten Kontakt mit den Wasser strahlen herzustellen. 10.

   Elektrisch beheizter Dampfkessel oder Flüssigkeitserhitzer nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Elek troden (d#, mit metallischen Gittern (i) versehen sind, um einen guten Kontakt mit den Wasserstrahlen herzustellen. 11. Elektrisch beheizter Dampfkessel oder Flüssigkeitserhitzer nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Elek troden ( < l) mit Leitflächen für die Wasser strahlen ausgebildet sind.

   1.'3. Elektrisch beheizter Dampfkessel oder Flüssigkeitserhitzer nach Patentanspruch und Unteranspruch 9; dadurch gekenn- zeichnet, dass an den Elektroden (d) Leitschaufeln (h) vorgesehen sind, durch welche die Wasserstrahlen gegen die Kesselwand gelenkt werden.