Elektroden-Dampfheizung zur Beheizung eines Wärmeverbrauchers Elektroden-Dampfheizungen, bei welchen zwei oder mehr Elektroden in eine elektrolytische Flüssig keit eintauchen, welche beim Stromdurchgang durch Joulesche Wärme erhitzt und zum Teil verdampft wird, wobei der entwickelte Dampf als Wärmeträger benützt wird, sind an sich bekannt. Die bekannten Elektroden-Dampfheizungen dieser Art weisen jedoch die Nachteile auf, dass die Leistungsaufnahme infolge Veränderung der Menge und der Konzentration des Elektrolyten unkonstant ist und dass die Elektroden einem merklichen Verschleiss unterworfen sind.
Die unkonstante Leistungsaufnahme, das periodisch er forderlich werdende Ergänzen des Elektrolyten und das Ersetzen der Elektroden standen bisher einer all gemeineren Anwendung solcher Elektronen-Dampf- heizungen zur Beheizung von Wärmeverbrauchern, beispielsweise Kochgefässen, Warmwasserbereitern, Heizkörpern entgegen. Diese Nachteile werden durch die vorliegende Erfindung behoben.
Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine Elek- troden-Dampfheizung zur Beheizung eines Wärme verbrauchers, welche einen mit einer Beheizungsvor- richtung versehenen Elektrolytbehälter besitzt, dessen unterer Teil durch eine Rohrleitung mit dem unteren Teil einer die Elektroden enthaltenden Elektroden kammer verbunden ist, deren oberer Teil durch eine Rohrleitung mit dem Heizraum des Wärmeverbrau chers verbunden ist, aus welchem eine Kondensatlei- tung in die Elektrodenkammer zurückführt, wobei der Elektrolytbehälter,
die Elektrodenkammer und der Heizraum des Wärmeverbrauchers sowie die Rohrlei tungen und die Kondensatleitung ein hermetisch ge schlossenes System bilden, das Ganze derart, dass sich der Elektrolyt im Nichtbetriebszustand zum grössten Teil im Elektrolytbehälter befindet und im Betrieb nach Massgabe des der Temperatur des beheizten Elektrolytbehälters entsprechenden Dampfdruckes und des durch die Kondensationsverhältnisse im Wärmeverbraucher gegebenen Systemdruckes in der Elektrodenkammer zur Verdampfung gebracht wird,
wobei der an der Wärmeaufnahmefläche des Wärme verbrauchers kondensierende Elektrolyt durch die Kondensatleitung in die Elektrodenkammer zurück fliesst.
Der Elektrolytbehälter kann auf beliebige Weise beheizbar sein. Mit Vorteil wird: jedoch dieser Elek- trolytbehälter mit einer regelbaren elektrischen Be- heizungsvorrichtung versehen. Der Elektrolytbehälter kann in bezug auf die Elektrodenkammer in beliebi ger Höhe angeordnet sein. Der Wärmeverbraucher kann beispielsweise ein Kochgefäss, ein Heizkörper, ein Heizungskessel sein.
In Fig. 1 und 2 der Zeichnung sind zwei bei spielsweise Ausführungsformen der erfindungsgemä ssen Elektroden-Dampfheizung zur Beheizung eines Wärmeverbrauchers schematisch dargestellt. In Fig. 1 ist mit 1 ein geschlossener Elektrolyt behälter bezeichnet, welcher mit einer elektrischen Beheizungsvorrichtung 2 versehen ist und dessen un terer Teil durch eine Rohrleitung 3 mit dem unteren Teil einer geschlossenen -Elektrodenkammer 4 ver bunden ist, in welcher die Elektroden 5 und 6 an geordnet sind.
Der obere Teil der Elektrodenkam- mer 4 ist durch eine Rohrleitung 7 mit dem geschlos senen Heizraum eines Wärmeverbrauchers 8, im dar gestellten Falle eines Kochkessels, verbunden, aus dessen unterem Teil eine Kondensatleitung 9 in die Elektrodenkammer 4 zurückführt.
Mit 10 ist ein Hauptschalter bezeichnet, mit welchem sowohl die Elektroden 5 und 6 als auch die Beheizungsvorrich- tung 2 des Elektrolytbehälters 1 an ein Stromnetz s, t anschliessbar sind, während mit 11 ein Schalter be zeichnet ist, mit welchem die Beheizungsvorrichtung 2 bei eingeschalteten Elektroden 5, 6 ausgeschaltet wer den kann.
Bei nicht im Betrieb befindlicher Beheizungsvor- richtung 2 des Elektrolytbehälters 1 befindet sich der Elektrolyt zum grössten Teil im Elektrolytbehälter 1, sind die Elektroden 5, 6 nicht beide benetzt und ist der übrige Raum in dem durch diesen Elektrolyt behälter 1, der Elektrodenkammer 4 und dem Heiz raum des Wärmeverbrauchers 8 sowie den Rohrlei tungen 3, 7 und der Kondensatleitung 9 gebildetem, geschlossenem System mit einem inerten Gas oder Gasgemisch gefüllt.
Wird nun die Elektroden-Dampf- heizung durch Schliessen des Hauptschalters 10 und des Schalters 11 in Betrieb gesetzt, so wird der Elek- trolytbehälter 1 durch die Beheizungsvorrichtung 2 aufgeheizt.
Wird der Dampfdruck der im Eläktrolyt- behälter 1 befindlichen Elektrolytflüssigkeit grösser als der Druck der gasförmigen Füllung des übrigen Sy stems, so tritt im Elektrolytbehälter 1 Dampfbildung ein, und es wird Elektrolyt aus dem Elektrolytbehäl- ter 1 durch die Rohrleitung 3 in die Elektrodenkam- mer 4 verdrängt.
Sobald die Elektroden 5 und 6 vom Elektrolyt erreicht werden, setzt der Stromdurchgang zwischen den Elektroden 5 und 6 ein, und dieser Stromdurchgang nimmt mit der Eintauchtiefe der Elektroden 5 und 6 zu. Durch Joulesche Wärme wird in der Elektrodenkammer 4 Elektrolyt verdampft. Der Elektrolytdampf vermischt sich mit dem inerten Gas und gelangt durch die Rohrleitung 7 in den ge schlossenen Heizraum des Wärmeverbrauchers B. In diesem Heizraum gibt der Elektrolytdampf seine Wärme an die Wärmeabgabefläche ab und konden siert.
Das Kondensat fliesst durch die Kondensatlei- tung 9 in die Elektrodenkammer 4 zurück. Der Dampfdruck im Elektrolytbehälter 1 und der Druck des Gas-Elektrolytdampf-Gemisches in der Elektro- denkammer 4 und im Heizraum des Wärmeverbrau chers 8 stehen in einer Wechselwirkung, und ein sta tionärer Zustand ergibt sich, wenn an der Wärme aufnahmefläche des Wärmeverbrauchers 8 gerade so viel Elektrolytdampf kondensiert wird, als in der Elektrodenkammer 4 erzeugt wird.
Wird dem Gas- Elektrolytdampf-Gemisch durch die Wärmeaufnahme fläche des Wärmeverbrauchers 8 mehr Wärme ent zogen, so sinkt infolge zu starker Kondensation von Elektrolytdampf der Druck des Gas-Elektrolytdampf- Gemisches, und unter der Wirkung des höheren Dampfdruckes im Elektrolytbehälter 1 wird mehr Elektrolyt aus diesem in die Elektrodenkammer 4 verdrängt.
Dies hat zur Folge, dass die Eintauchtiefe der Elektroden 5, 6 und damit die Verdampfung von Elektrolyt in der Elektrodenkammer 4 zunimmt, bis das Gleichgewicht zwischen dem Druck in der Elek- trodenkammer 4 und dem Heizraum des Wärmever brauchers 8 einerseits und im Elektrolytbehälter 1 an derseits wieder hergestellt ist.
Tritt bei gleichbleiben der Temperatur des Elektrolytbehälters 1 eine Ab nahme der Kondensation von Elektrolytdampf an der Wärmeaufnahmefläche des Wärmeverbrauchers 8 ein, beispielsweise infolge Steigerung der Temperatur des im Kochgefäss befindlichen Kochgutes, so hat dies eine Drucksteigerung im ganzen geschlossenen System zur Folge.
Dies bewirkt eine teilweise Kondensation des im Elektrolytbehälter 1 enthaltenen Dampfes; wodurch Elektrolyt aus der Elektrodenkammer 4 durch die Rohrleitung 3 in den Elektrolytbehälter 1 zurückströmt, die Eintauchtiefe der Elektroden 5, 6 und damit die Leistungsaufnahme und Elektrolyt dampfbildung in der Elektrodenkammer 4 abnimmt, bis der Druck in der Elektrodenkammer 4 und im Wärmeverbraucher 8 mit dem der Temperatur des Elektrolytbehälters 1 entsprechenden Dampfdruck des Elektrolyten übereinstimmt.
Nimmt die Kondensation von Elektrolytdampf im Wärmeverbraucher 8 zu, so sinkt der Druck daselbst und in der Elektrodenkam- mer 4, der Dampfdruck des Elektrolyten im Elektro- lytbehälter 1 überwiegt, und es wird Elektrolyt aus dem Elektrolytbehälter 1 durch die Rohrleitung 3 in die Elektrodenkammer 4 verschoben, die Eintauch- tiefe der Elektroden 5, 6 und damit die Leistungsauf nahme und Elektrolytdampfbildung in der Elektro- denkammer 4 nehmen zu,
bis wiederum das Druck gleichgewicht zwischen Wärmeverbraucher 8 und Elektrodenkammer 4 sowie dem Elektrolytbehälter 1 hergestellt ist. Hört die Kondensation von Elektrolyt dampf an der Wärmeaufnahmefläche des Wärmever brauchers 8 vollständig auf, z. B. bei leer eingeschal tetem Kochkessel, so wird der Elektrolyt aus der Elektrodenkammer 4 bis auf einen kleinen Rest, der eine zur Deckung der Wärmeverluste gerade genü gende Elektrolytdampfbildung noch ermöglicht, ver drängt.
Durch Beeinflussung der Beheizungsvorrich- tung 2 des Elektrolytbehälters 1 wird dessen Tem peratur und dadurch der Dampfdruck im System und die Wärmeübertragung im Wärmeverbraucher 8 regu liert.
Die Elektrolytdampfbildung der Elektrodenkam- mer 4 und damit die Leistungsaufnahme regulieren sich selbsttätig bis zu der durch die maximale Ein tauchtiefe der Elektroden 5, 6 gegebenen Grenze nach Massgabe der Wärmeübertragungsverhältnisse im Wärmeverbraucher 8 und dem durch die Tem peratur des Elektrolytbehälters 1 gegebenem Dampf druck.
Die Beheizungsvorrichtung 2 des Elektrolyt behälters 1 kann auf verschiedene Weise reguliert werden, beispielsweise durch impulsweises Einschal ten und Ändern der Impulsdauer, durch Vorschalten eines Regulierwiderstandes, durch direkte Spannungs änderung mittels eines Reguliertransformators. Es kann sich dabei als vorteilhaft erweisen, nur einen Teil der Beheizungsvorrichtung 2 regulierbar auszu gestalten. Die Reguliervorrichtung der Beheizungs- vorrichtung 2 kann in Abhängigkeit von der Leistung, vom Druck oder von der Temperatur gesteuert sein.
Da weder für die Regulierung der Leistungsauf nahme noch für die Begrenzung des Druckes beweg liche Teile durch die Wandungen des Elektrolyt behälters 1 und der Elektrodenkammer 4 hindurch geführt werden müssen, des weiteren das System auch keine Durchbrechungen aufweist, die durch betriebs mässig bewegte Teile geschlossen sind, kann die aus dem Elektrolytbehälter 1, der Elektrodenkammer 4 und dem Heizraum des Wärmeverbrauchers 8 mit Einschluss der Rohrleitungen 3 und 7 und der Kon- densatleitung 9 bestehende Anlage als hermetisch ge schlossenes System ausgebildet werden, so dass Ge währ dafür geboten ist,
dass Menge und Konzentra tion des Elektrolyten unverändert erhaltenbleiben.
Gegebenenfalls kann aus Sicherheitsgründen ein in der Zeichnung nicht dargestellter Thermostat in den Elektrolytbehälter 1 oder in die Elektrodenkam- mer 4 oder in beide eingebaut werden, welcher den Schalter 11 oder den Hauptschalter 10 bei Erreichen einer Maximaltemperatur ausschaltet. An geeigneter Stelle kann auch eine Schmelzsicherung angeordnet sein, welche die Stromzufuhr unterbricht, wenn die Temperatur in der Elektrodenkammer 4 oder im Heizraum des Wärmeverbrauchers 8 eine gefährliche Höhe erreicht.
An einer vom Elektrolyt nicht erreich baren Stelle der Wandung des Heizraumes des Wärmeverbrauchers 8, der Elektrodenkammer 4 oder der diese verbindenden Rohrleitung 7 kann ferner eine Weichlotsicherung vorgesehen sein, welche bei Erreichen eines bestimmten Druckes und einer be stimmten Temperatur, aber selbstverständlich erst nachdem die anderen Sicherungsvorrichtungen zur Wirkung gebracht wurden, gelöst wird. Die vorgese henen Sicherungsvorrichtungen können mit elektro optischen oder elektroakustischen Alarmvorrichtun gen versehen werden.
Die in Fig.2 dargestellte Ausführungsform der Elektrodendampfheizung zur Beheizung eines Wärme verbrauchers entspricht im wesentlichen der vorbe- schriebenen Ausführungsform. Mit 1 ist wiederum ein Elektrolytbehälter bezeichnet, welcher mit einer elektrischen Beheizungsvorrichtung 2 versehen ist und dessen unterer Teil durch eine Rohrleitung 3 mit dem unteren Teil einer Elektrodenkammer 4 verbun den ist.
Die Elektrodenkammer 4, in welcher die Elektroden 5 und 6 angeordnet sind, ist durch eine Rohrleitung 7 mit dem Heizraum eines Wärmever brauchers 8, in diesem Falle eines Heizungskessels, verbunden, und aus diesem Heizraum führt eine Kon- densatleitung 9 in die Elektrodenkammer 4 zurück. Mit dem Heizraum des Wärmeverbrauchers 8 ist ein geschlossener Behälter 8' durch eine Rohrleitung ver bunden, in deren Wand ein Metallpfropf 12 mittels Weichlot eingelötet ist.
Bei dieser Anordnung wird das in der Elektrodenkammer 4 und im Heizraum des Wärmeverbrauchers 8 enthaltene inerte Gas bei Ein setzen der Dampfentwicklung in der Elektrodenkam- mer 4, ohne sich wesentlich mit Elektrolytdampf zu mischen, in den Behälter 8' verdrängt. Dabei bleibt dieser Behälter 8' und die ihn mit dem Heizraum des Wärmeverbrauchers 8 verbindende Rohrleitung ver hältnismässig kühl, und dies hat den Vorteil, dass zum Einlöten des Metallpfropfes 12 ein Weichlot verwen det werden kann, dessen Schmelztemperatur niedriger ist als die Temperatur des Elektrolytdampfes bei maximal zulässigem Druck.
Die Sicherheit wird da durch wesentlich erhöht. Auch die Ausführungsform nach Fig.2 wird zweckmässig mit den vorstehend erwähnten, in der Zeichnung nicht dargestellten Si cherungsvorrichtungen versehen.