DE68910144T2 - Heizgerät. - Google Patents

Description

• Heizgerät zum Heizen eines elektrisch leitenden, fließfähigen Mediums
• Die Erfindung betrifft ein Heizgerät, insbesondere ein Heizgerät zum Heizen eines elektrisch leitenden, fließfähigen Mediums.
• Ein solches Gerät ist in GB-A-2067390 offenbart. Dieses bekannte Gerät weist ein Rohr auf, durch das beim Gebrauch ein zu heizendes Medium fließt, wobei das Rohr eine elektrische Leitfähigkeit aufweist, die nicht größer als die des Mediums ist; ferner weist das Gerät wenigstens zwei beabstandet voneinander entlang des Rohres angeordnete Heizelektroden auf, von denen jede eine dem in dem Rohr fließenden Medium ausgesetzte Oberfläche aufweist; desweiteren weist das Gerät Zuführungseinrichtungen zum Anlegen einer elektrischen Wechselstrom-Versorgung an die Heizelektroden auf, so daß ein Wechselstrom in dem Medium zwischen den Heizelektroden fließt und das Medium heizt.
• Bei diesem bekannten Gerät ist jede Heizelektrode zylindrisch und ist mit ihrer Achse quer zu der Fließrichtung des Mediums in dem Rohr angeordnet, wobei ein Bereich an jedem Ende sich in die Wand des Rohres erstreckt, und wobei im wesentlichen der gesamte Strom lediglich zwischen vorbestimmten Bereichen der Oberflächen der Heizelektroden, die dem Medium ausgesetzt sind, fließt. Somit erstreckt sich jede Heizelektrode vollständig durch das Rohr und ist von der Rohrwand in der Art eines einfach gelagerten Balkens gehaltert, wobei die Heizelektrode an zwei Stellen durch die Rohrwand hindurchtritt, von denen jede eine Abdichtung erfordert, um Verluste des geheizten Mediums zu verhindern, und von denen jede Schwierigkeiten verursacht, die von unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten des Rohres und der Heizelektrode hervorgerufen werden.
• FR 460 315 offenbart ein Heizgerät zum Heizen eines elektrisch leitenden, fließfähigen Mediums, mit einem Rohr (a), durch das beim Gebrauch ein zu heizendes Medium fließt, wobei das Rohr eine elektrische Leitfähigkeit aufweist, die nicht größer als die des Mediums ist. Drei Heizelektroden (c) sind beabstandet voneinander entlang des Rohres (a) angeordnet. Beim Gebrauch fließt ein elektrischer Strom in dem Medium zwischen den Elektroden (c) und heizt das Medium.
• Erfindungsgemäß weist das Heizgerät zum Heizen eines elektrisch leitenden, fließfähigen Mediums ein Rohr auf, durch das beim Gebrauch ein zu heizendes Medium fließt, wobei das Rohr eine elektrische Leitfähigkeit aufweist, die nicht größer als die des Mediums ist; ferner wenigstens zwei beabstandet voneinander entlang des Rohres angeordnete Heizelektroden, von denen jede eine dem in dem Rohr fließenden Medium ausgesetzte Oberfläche aufweist; ferner Zuführungseinrichtungen zum Anlegen einer elektrischen Wechselstrom- Versorgung an die Heizelektroden, so daß ein Wechselstrom in dem Medium zwischen den Elektroden fließt und das Medium heizt, dadurch gekennzeichnet, daß jede Heizelektrode zylindrisch ist und vollständig innerhalb des Rohres mit ihrer Achse quer zu der Fließrichtung des Mediums in dem Rohr angeordnet ist, daß eines ihrer Enden an der Innenfläche der Wand des Rohres befestigt ist, wodurch die Heizelektrode von der Wand des Rohres in der Art eines Kragbalkens gehaltert ist, daß ferner eine elektrische Verbindung zu jeder Heizelektrode mittels eines elektrischen Leiters hergestellt ist, der durch eine in dem Teil der Rohrwand, an dessen Innenwand das eine Ende der Elektrode befestigt ist, ausgebildete Öffnung verläuft, und daß die Berührungsfläche zwischen der Heizelektrode und der Innenfläche der Wand des Rohres mit einer planflächigen, aseptischen Dichtung abge- dichtet ist.
• Das erfindungsgemäße Gerät hat gegenüber vorbekannten Geräten den Vorteil, daß weniger Dichtungen zwischen dem Rohr und den Heizelektroden erforderlich sind und daß Dichtungen vom planflächigen aseptischen Typ benutzt werden. Desweiteren verursacht jede Heizelektrode nur eine Unterbrechung der Rohrwand. Dies ist wichtig, wenn das geheizte Medium beispielsweise ein Lebensmittel ist, da weniger Spalten und ähnliches vorhanden sind, die Bakterien beherbergen können. Desweiteren ist es einfach, die veränderliche Ausdehnung zwischen dem Rohr und der Elektrode zu berücksichtigen, da nur eine Verbindung zwischen dem Rohr und jeder Heizelektrode vorhanden ist.
• Vorzugsweise ist das freie Ende einer jeden Heizelektrode innerhalb des Rohres abgerundet, um einen gleichmäßigen Mediumfluß darüber zu erhalten und um die Heizstromkonzentration zu minimieren.
• Die gesamte dem Medium in dem Rohr ausgesetzte Heizelektrodenoberfläche kann mit einem Edelmetall beschichtet sein, beispielsweise mit Platin-Iridium. Wenn es aber erwünscht ist, den Heizstrom auf einen bestimmten Oberflächenbereich der Heizelektrode zu beschränken, kann der verbleibende Teil der Oberfläche eine Beschichtung eines elektrisch isolierenden Materials erhalten, beispielsweise eines Kunststoffmaterials, oder die Heizelektrode kann beispielsweise einen aus einem elektrisch nicht leitenden oder halbleitenden Material hergestellten freien Endbereich aufweisen.
• Vorzugsweise ist die Heizelektrode hohl und eine Einrichtung zum Umwälzen von Luft oder einem anderen Fluid in der Heizelektrode ist vorgesehen, um eine Kühlung derselben zu bewirken. Eine Kühlung der Elektrode und vorzugsweise auch der Wand des Rohres ist wünschenswert, um eine Zersetzung des geheizten Mediums und eine mögliche Anhäufung von überhitztem Medium in dem Gerät zu verhindern.
• An der Heizelektrode kann ein Druckmeßwertgeber angebracht werden, beispielsweise an ihrem freien Ende, um den Druck in dem geheizten Medium zu messen und so jegliche Verstopfungen, die in dem Rohr auftreten, zu detektieren. Wenn jede Heizelektrode in dem Gerät einen solchen Druckmeßwertgeber aufweist, kann jegliche Verstopfung schnell lokalisiert werden und fortlaufende Informationen zum Messen des Massenflusses können erhalten werden.
• Ein Temperaturfühler, beispielsweise in Form eines Thermoelements, kann an der Heizelektrode angebracht werden, wo durch die Temperatur des geheizten Mediums überwacht werden kann, wobei die erhaltenen Informationen verwendet werden, um ein Warnsignal bei jeglichen Verstopfungen, die in dem Rohr auftreten können, abzugeben.
• Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, in denen zeigen:
• Fig. 1 eine Ansicht von oben einer Heizelektrodenanordnung zum Gebrauch in einem erfindungsgemäßen Gerät; Fig. 2 eine Seitenschnittansicht der Anordnung der Fig. 1.
• Das zu beschreibende Gerät entspricht dem in GB-A-2067390 beschriebenen Typus, auf die Bezug bezüglich der vollständigen Details der Erregung und des Betriebs eines solchen Geräts genommen werden kann.
• Wie in den Zeichnungen zu erkennen ist, weist das Gerät einen Rohrabschnitt 1 aus glasfaserverstärktem PTFE zum Anschluß an ein Rohr (nicht gezeigt) auf, durch das ein fließfähiges, elektrisch leitendes Medium, das geheizt werden soll, fließt, wie durch die Pfeile F angedeutet wird. Wie aus Fig. 2 klar hervorgeht, weist der Rohrabschnitt 1 einen Durchlaß 2 zum Durchfluß von Medium mit einem vergrößerten Querschnitt im Vergleich zu dem Querschnitt des Rohres, mit dem er verbunden ist, auf.
• In den Durchlaß 2 in dem Rohrabschnitt 1 erstreckt sich eine hohle zylindrische Heizelektrode 3, deren Oberfläche dem Medium ausgesetzt ist, das im Gebrauch durch den Durchlaß 2 fließt. Die Elektrode 3 erstreckt sich von der Wand des Rohrabschnitts 1 mit ihrer Achse quer zu der Fließrichtung des zu heizenden Mediums in der Art einen Kragbalkens. Das freie Ende 4 der Elektrode 3 ist gewölbt und trägt einen Fühler 5, der von der Elektrode 3 elektrisch isoliert ist und der zum Messen des Drucks oder der Temperatur des in dem Durchlaß 2 fließenden Mediums benutzt wird. Die Elektrode 3 ist an der Wand des Rohrabschnitts 1 mittels einer planflächigen, aseptischen Dichtung 6 angebracht. Verbindungen zu der Elektrode 3 laufen durch die Dichtung 6, wobei diese Verbindungen einen rohrförmigen Leiter 7 umfassen, durch den das Innere der Elektrode 3 mit Kühlluft beaufschlagt wird, wie durch die Pfeile A in Fig. 2 angedeutet wird. Die Kühlluft verläßt die Elektrode 3 durch einen Durchlaß 8 außerhalb des Leiters 7 und verläßt das Gerät durch eine Entlüftung 9. Die Kühlluft wird durch eine Röhre 10 aus einem Kunststoffmaterial von außerhalb des Geräts eingeführt. Der Elektrode 3 wird mittels eines Kabels 11, das in einem an dem Leiter 7 befestigten Anschlußstück 12 endet, elektrische Energie zugeführt. Der Leiter 7 tritt in den Rohrabschnitt 1 durch einen Körper 12 aus isolierendem Material mit einer Abdichtung 13 an seinem inneren Ende ein. Der Leiter 7 ist in dem Körper 12 mittels einer Überwurfmutter 14 eingespannt.
• Die Zeichnungen zeigen nur eine einzelne Heizelektrodenanordnung, es ist selbstverständlich, daß wenigstens zwei dieser Anordnungen, die beabstandet entlang eines Rohres angeordnet sind, für ein oben erläutertes Gerät erforderlich sind.
• Wie auf den Zeichnungen und der obigen Beschreibung klar hervorgeht, ist der Durchlaß 2 durch den Rohrabschnitt 1 im wesentlichen frei von Spalten od. dgl. und ergibt einen gleichmäßigen Fluß des Mediums über die gesamte Oberfläche der Heizelektrode 3. Ferner ist angesichts der Montage der Heizelektrode 3 in der Art eines Kragbalkens nur an einem ihrer Enden eine Abdichtung erforderlich.

Claims (8)

1. Heizgerät zum Heizen eines elektrisch leitenden fließfähigen Mediums, mit einem Rohr (1), durch das beim Gebrauch ein zu heizendes Medium fließt, wobei das Rohr (1) eine elektrische Leitfähigkeit aufweist, die nicht größer als die des Mediums ist; ferner mit wenigstens zwei beabstandet voneinander entlang des Rohres (1) angeordneten Heizelektroden (3), von denen jede eine dem in dem Rohr (1) fließenden Medium ausgesetzte Oberfläche aufweist; und mit Zuführungseinrichtungen (11, 12) zum Anlegen einer elektrischen Wechselstrom-Versorgung an die Heizelektroden (3), so daß ein Wechselstrom in dem Medium zwischen den Elektroden (3) fließt und das Medium heizt, dadurch gekenn -zeichnet, daß jede Heizelektrode (3) zylindrisch ist und vollständig innerhalb des Rohres (1) mit ihrer Achse quer zu der Fließrichtung des Mediums in dem Rohr (1) angeordnet ist, daß eines ihrer Enden an der Innenfläche der Wand des Rohres (1) befestigt ist, wodurch die Heizelektrode (3) von der Wand des Rohres (1) in der Art eines Kragbalkens gehaltert ist, daß ferner eine elektrische Verbindung zu jeder Heizelektrode (3) mittels eines elektrischen Leiters (7) hergestellt ist, der durch eine in dem Teil der Rohrwand, an dessen Innenwand das eine Ende der Elektrode (3) befestigt ist, ausgebildete Öffnung verläuft, und daß die Berührungsfläche zwischen der Heizelektrode (3) und der Innenfläche der Wand des Rohres (1) mit einer planflächigen aseptischen Dichtung (6) abgedichtet ist.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende (4) einer jeden Heizelektrode (3) innerhalb des Rohres (1) abgerundet ist.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Heizelektrodenoberfläche, die dem Medium in dem Rohr (1) ausgesetzt ist, mit einem Edelmetall beschichtet ist.

4. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte dem Medium in dem Rohr (1) ausgesetzte Heizelektrodenoberfläche mit Ausnahme eines bestimmten Oberflächenbereichs eine Beschichtung aus einem elektrisch isolierenden Material aufweist, wodurch der in dem Medium fließende Heizstrom auf diesen bestimmten Oberflächenbereich der Heizelektrodenoberfläche beschränkt ist.

5. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Heizelektrode (3) einen freien Endbereich aus einem elektrisch nichtleitenden oder halbleitenden Material aufweist.

6. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Heizelektrode (3) hohl ist und daß eine Einrichtung (7) zum Umwälzen eines Kühlfluids in der Heizelektrode (3) vorgesehen ist, um eine Kühlung derselben zu bewirken.

7. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druckmeßwertgeber an jeder Heizelektrode (3) angebracht ist, um den Druck in dem geheizten Medium zu messen.

8. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Temperaturfühler an jeder Heizelektrode (3) angebracht ist, wodurch die Temperatur des geheizten Mediums überwacht werden kann.