DE2507859A1

DE2507859A1 - Wassererhitzer mit tauchelektroden

Info

Publication number: DE2507859A1
Application number: DE19752507859
Authority: DE
Inventors: Albert Curchod
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-03-05
Filing date: 1975-02-24
Publication date: 1975-10-02
Also published as: CA1027620A; GB1486346A; FR2263659A1; FR2263659B1; DE2507859C3; DE2507859B2; CH588049A5; BE826255A; US3978313A

Description

Albert CURCHOD, CHARDONNE / Schweiz

Aime LUPORINI, LACRODt-VALMER / Frankreich

Wassererhitzer mit Tauchelektroden

Die Erfindung betrifft einen Wassererhitzer mit Tauchelektroden, worin das Wasser durch den Widerstand des zwischen den Elektroden fliessenden elektrischen Stromes erhitzt wird, mit wenigstens drei im Dreieck an eine Dreiphasenstromquelle angeschlossenen Elektroden und einer Stromregeleinrichtung.

Ein Wassererhitzer dieser Art ist bekannt (DT-PS 356 288), wobei die Elektroden radial und symmetrisch auf einem Isolierkörper angeordnet sind. Die Verwendung eines Dreiphasenstromes ergibt einen günstigeren elektrischen Koeffizienten als ein Einphasenstrom und

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folglich eine bessere Ausbeute.

Pamit eine derartige Einrichtung auch praktische Verwendung finden kann, ist es jedoch erforderlich, den verbrauchten Strom zu regeln, und zwar nicht nur in Abhängigkeit von den jeweiligen Anforderungen, d.h. von der gewünschten Wassertemperatur, sondern auch in Abhängigkeit von der zulässigen Stromstärke in einem häuslichen Ver« sorgungsnetz, wobei ausserdem zu berücksichtigen ist, dass diese zulässige Stromstärke auch in Abhängigkeit von anderen Stromverbrauchern variieren kann. Die Einrichtungen zur Stromregulierung besitzen Schaltautomaten und unterbrechen den Strom, sobald die gewünschte Wasser- oder Umgebungstemperatur erreicht ist. Diese Ein- und Ausschaltung ist jedoch für einen häuslichen Gebrauch unter den üblichen Bedingungen nicht anwendbar, da man solche schlagartigen Stromänderungen in der Grössenordnung von 25 A nicht zulässt unter Berücksichtigung des Stromverbrauches einer solchen Einrichtung, was nicht ohne Störung eines häuslichen Versorgungsnetzes abgehen würde.

Man verfügt zurzeit über elektronische Regeleinrichtungen, wie Thyratrone oder Triacs, die den Strom auf einem konstanten Wert halten. Während die Einschaltung eines derartigen Elementes in den Speisestromkreis der Elektroden keine Schwierigkeiten bietet bei einem einphasigen Speisestrom, ist es dagegen nicht dasselbe, wenn man drei Elektroden im Dreieck angeschlossen hat, wie es der Fall ist bei einem Wassererhitzer mit Tauchelektroden, die von einem Dreiphasenstrom gespeist werden. Wenn man nämlich ein Thyratron oder einen Triac in jede Phase schaltet, lässt das erste dieser Elemente, welches sich öffnet, einen Strom durch, welcher gleich ist der Summe der Ströme in den beiden anderen Elementen (Knotengesetz),

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Dies hat aber zur Folge, dass aas ganze System aus demGleichgewicht gerät, wobei sich die Winkel der Ströme «.u.f jeder der Phasen verändern. Weiterhin kann sich auch der Widerstandswert des zu erhitzenden Wassers stark von einer Quelle zur andern ändern. Diese Variationen verändern vollständig die Arbeitsbedingungen und insbesondere den Stromverbrauch und die Erhitzungszeit.

Zweck der Erfindung ist die Erzielung einer Arbeitsweise mit einer gewünschten Intensität, und zwar unabhängig von der Temperatur und der Art des zu erhitzenden Mediums, damit in der Regulierungsphase eine grösstmögliche Anwendungsbreite besteht.

Hierzu ist ein Wassererhitzer der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäss gekennzeichnet durch einen ersten Isolierkörper mit drei in gleichmässigen Abständen daran befestigten Elektrodenpaaren, von denen jedes Paar an eine Phase der Stromquelle angeschlossen ist, und durch einen zweiten, gegenüber dem ersten in konstantem Abstand angeordneten Isolierkörper mit ebenfalls drei in gleichmässigen Abständen daran befestigten Elektrodenpaaren, welche paarweise durch einen Leiter untereinander verbunden sind, ferner durch eine Zu- und Ableitung für das zu erhitzende Wasser an der Kammer zwischen den beiden Isolierkörpern, von denen der eine relativ zu dem anderen beweglich ist unter Veränderung der gegenüberliegenden Lage der Elektroden zueinander und demgemäss des zwischen den Elektroden des festen Isolierkörpers und den Elektroden des beweglichen Isolierkörpers fliessenden Stromes.

Die Isolierkörper können hierbei in vorteilhafter Weise zylindrisch ausgebildet und konzentrisch zueinander angeordnet sein, sie können jedoch auch andere Formen aufweisen, insbesondere flächenförmig und parallel zueinander angeordnet sein.

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In den Zeichnungen ist eine beispielsweise Ausführungsform eines erfindungsgemäss ausgebildeten Wassererhitzers dargestellt, wobei zeigen :

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Axialschnittes,

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Schnittes nach II-II

in Fig. 1,

Fig. 3 in schematischer Darstellung die Lage der Elektroden

bei maximalem Strom,

Fig. 4 eine mögliche Elektrodenstellung bei minimalem Strom

zum Halten einer einmal erreichten Wassertemperatur,

Fig. 5 eine von der Darstellung in Fig. 4 abweichende Elektrodenlage bei gleichem Minimalstrom und

Fig. 6 die Ruhe- oder Unterbrechungsstellung, wobei der Strom

praktisch null ist.

Der in den Zeichnungen dargestellte Wassererhitzer besitzt einen äusseren Hohlzylinder 1 aus einem Isolierstoff, welcher an seinen beiden Stirnseiten durch die beiden Flansche 2 und 3 verschlossen ist. Diese beiden Stirnwandflansche 2 und 3 können vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff, jedoch ebenfalls aus einem geeigneten Kunststoff bestehen. Innerhalb dieses Hohlzylinders 1 ist ein Vollzylinder 4 angeordnet, welcher gleichfalls aus einem Isolierstoff besteht und auf einer vorzugsweise metallischen Welle 5 sitzt. Das untere Ende dieser Welle 5 ist frei drehbar in einem Lager 6 im unteren Stirnwandflansch gelagert, so dass diese Welle in diesem Lager verdreht werden kann. Das obere Ende der Welle 5 geht durch eine Abdichtung 7 im oberen Stirnwandflansch 2 und ist an einen Motor 8 angeschlossen, womit der innere Zylinderkörper 4 in langsame Umdrehung versetzbar ist, um ihn in die gewünschte Lage relativ zu dem äusseren Zylinderkörper 1

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zu bringen.

Die beiden Stirnwandflansche 2 und 3 sind dicht an den Hohlzylinder 1 angesetzt und durch Verkleben oder Verbolzen, erforderlichenfalls unter Zwischenlage einer Dichtung, gesichert. Das zu erhitzende Wasser tritt in den Zylinder 1 durch eine Zuleitung 9 ein und verlässt diesen Zylinder im oberen Teil durch eine Ableitung 10,

"Wie Fig. 2 zeigt, sind an der Innenwand des Zylinders 1 drei Paare von Elektroden 11,12;13,14 und 15,16 befestigt. Die Elektroden jedes Paares sind ausserhalb mittels Metallstäben 17,18 und 19 elektrisch leitend untereinander verbunden. Diese Elektroden sind in geeigneter "Weise, beispielsweise mittels Bolzen 20,an dem zylindrischen Isolierkörper 1 befestigt. Die Elektroden 11, 13 und 15 sind über Thyristoren 21, 22 und 23 an die Phasen der Dreiphasenstromquelle angeschlossen. Alle die Elektroden 11 bis 16 haben die Form von Segmenten von Zylinde rwänden.

Auf dem Innenzylinder 4 sind ebenfalls drei Paare Elektroden 24,25; 26,27 und 28,29 befestigt, welche etwa dieselbe Form wie die Elektroden 11 bis 16 aufweisen. Diese Elektroden sind beispielsweise mittels Schrauben 30 befestigt. Die Elektroden jedes Paares sind untereinander elektrisch leitend durch Leiter 31, 32 und 33 verbunden. Diese Leiter brauchen nicht notwendigerweise gegenüber dem "Wasser isoliert zu werden, welches sich in der Kammer zwischen den beiden Zylindern 1 und 4 befindet.

Die erwähnten Thyristoren 21, 22 und 23 sind an sich nicht unbedingt erforderlich, wie sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Funk-

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tionsweise in Verbindung mit den Figuren 3 bis 6 ergibt, wo diese Thyristoren weggelassen sind.

Die Funktionsweise dieses Wassererhitzers ist folgendermassen:

Bei kaltem Wasser, beispielsweise mit einer Temperatur von 11 C, bringt man den Innenzylinder 4 in die Stellung, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist und wobei sich die Elektrode 25 gegenüber der Elektrode 11, die Elektrode 26 gegenüber der Elektrode 12 usw. befindet. Die inneren Elektroden überbrücken dadurch in gewisser Weise die äusseren Elektroden, so dass sich das elektrische Dreieck auf dem Weg 12-26-27-13-14-28-29-15-16-24-25-11 schliesst. In dieser Stellung hat der Strom seinen Maximalwert von beispielsweise 20 A.

Die Temperatur des Wassers steigt und der Strom ebenfalls. Um den gewünschten Maximalstrom von beispielsweise 20 A zu halten, lässt man den Zylinder 4 in der einen oder anderen Richtung drehen, bis die gewünschte Temperatur von beispielsweise 60 C erreicht ist. Fig. 4 zeigt ein Beispiel für Minimalstrom zum Halten der angezeigten Temperatur, wie man es durch Drehung des Zylinders 4 entgegen dem Uhrzeigersinn erreicht, während die Fig, 5 eine andere Stellung zeigt, wo der Minimalstrom der gleiche ist, was man jedoch durch die Verdrehung des Zylinders 4 in Uhrzeigerrichtung erreicht hat.

Die Regulierung erfolgt automatisch mittels eines Thermostaten und eines Strommessgerätes, beispielsweise eines Widerstandes, welche die Steuer-und Antrieb Seinrichtungen für den Antriebsmotor 8 steuern.

Wenn man Thyristoren zur Begrenzung des Maximalstromes verwendet,

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kann man die Elektroden in der in Fig. 3 dargestellten Stellung belassen, bis die angezeigte Temperatur erreich 1st, worauf die Elektroden dann in die Stellung für Minimalstrom gebracht werden. Es ist auch möglich, die beiden Methoden-zu kombinieren, wobei die Thyristoren nur dann wirksam werden, um den Strom in der Nähe eines bestimmten Wertes zu halten.

Die Isolierkörper der Elektroden brauchen nicht notwendigerweise Zylinderform zu haben und konzentrisch angeordnet zu sein. Es genügt lediglich, dass diese Isolierkörper während ihrer relativen Verschiebung parallel zueinander und in einem konstanten Abstand voneinander gehalten werden, Deshalb können die Elektroden auch auf zwei flache, parallele Isolierkörper montiert werden, wobei die Regulierung dadurch erfolgt, dass einer der Isolierkörper in seiner Ebene seitlich verschoben wird, wenn die Elektroden linear verteilt sind, oder verdreht wird, wenn die Elektroden kreisförmig um die Rotationsachse verteilt sind. Die Isolierkörper weisen in diesem, letzten Fall die Form paralleler Scheiben auf.

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Claims

PATENTANSPR UEC HE

Wassererhitzer mit Tauchelektroden, worin das Wasser durch den Widerstand des zwischen den Elektroden fliessenden elektrischen Stromes erhitzt wird, mit wenigstens drei im Dreieck an eine Dreiphasenstromquelle angeschlossenenElektrodeiund einer Stromregeleinrichtung, gekennzeichnet durch einen ersten Isolierkörper (1) mit drei in gleichmässigen Abständen daran befestigten Elektrodenpaaren (11 bis 16), von denen jedes Paar an eine Phase der Stromquelle angeschlossen ist, und durch einen zweiten, gegenüber dem ersten in konstantem Abstand angeordneten Isolierkörper (4) mit ebenfalls drei in gleichmässigen Abständen daran befestigten Elektrodenpaaren ( bis 29), welche paarweise durch einen Leiter (31 bis 33) untereinander verbunden sind, ferner durch eine Zu- und Ableitung (9,10) für das zu erhitzende Wasser an der Kammer zwischen den beiden Isolierkörpern, von denen der eine relativ zu dem anderen beweglich ist unter Veränderung der gegenüberliegenden Lage der Elektroden zueinander und demgemäss des zwischen den Elektroden des festen Isolierkörpers und den Elektroden des beweglichen Isolierkörpers flies senden Stromes,
2. Wassererhitzer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zylindrische, konzentrisch zueinander angeordnete Isolierkörper (1,4).
3. Wassererhitzer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch flächenförmige, parallel zueinander angeordnete Isolierkörper.
4. Wassererhitzer nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch

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einen fest angeordneten Zylinderkörper (1) und einen dem gegenüber beweglichen Zylinderkörper
5. Wassererhitzer nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen inneren, gegenüber dem äusseren verdrehbaren Zylinderkörper (4), dessen Drehwelle (5) mit einem Ende in einem Lager (6) in der einen Kammer-Stirnwand (3) gelagert ist und mit dem anderen Ende durch eine Dichtung (7) in der gegenüberliegenden Kammer-Stirnwand (2) geht,
6, Wassererhitzer nach Anspruch 4 und 5, gekennzeichnet durch einen an dem aus der Kammer-Stirnwand (2) heraus stehenden Wellenende angeschlossenen Antriebsmotor (8),
7. Wassererhitzer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Thyristor (21-23) in den Anschlussleitungen zu den drei Phasen der Stromquelle,

8, Wassererhitzer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Einrichtungen zur Messung des Stromes und der Wassertemperatur sowie zum Steuern und Antrieb des beweglichen Isolierkörpers in Abhängigkeit von der Temperatur und dem gemessenen Strom.

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