DE68911136T2

DE68911136T2 - Elektrischer apparat.

Info

Publication number: DE68911136T2
Application number: DE68911136T
Authority: DE
Inventors: Richard Mosse; Der Post Jan Van
Original assignee: Beckswift Ltd
Current assignee: Beckswift Ltd
Priority date: 1988-04-25
Filing date: 1989-04-21
Publication date: 1994-06-23
Anticipated expiration: 2009-04-22
Also published as: AU614373B2; FI90571B; FI90571C; FI905235A0; EP0413726A1; AU3547489A; NO904556L; GB8809750D0; NO904556D0; JPH03503910A; ES2014608A6; DK170809B1; NO180240C; EP0413726B1; DK256390A; US5084153A; DE68911136D1; WO1989010438A1; NO180240B; DK256390D0

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine ohmsche Heizvorrichtung der Art mit einer Elektrode und einer Gegenelektrode, um einen Stromfluß durch ein leitendes Medium zu erzeugen, beispielsweise durch eine leitende Flüssigkeit, die Feststoffe enthalten kann oder nicht. Ein derartiges leitendes Medium wird im folgenden als "Elektrolyt" bezeichnet.
Die Durchführbarkeit einer solchen Vorrichtung wird oft durch die maximale Stromdichte begrenzt, der die Elektroden standhalten können. Es hat sich oft herausgestellt, daß die Stromdichte über den gesamten Oberflächenbereich der für den Stromfluß offenen Elektroden nicht konstant ist, sondern dazu neigt, an gewissen Teilen der Elektroden, typischerweise an den Elektrodenkanten, wesentlich anzusteigen. Dies kann daran liegen, weil zusätzliche Stromwege von einem Volumen des sich lateral über den Elektrodenkanten befindlichen Elektrolytes geliefert wird, oder kann an der Gestalt der Elektroden liegen. Um die maximale Stromdichte, der irgendein Teil einer Elektrode unterworfen ist, tief auf einem akzeptablen Wert zu halten, muß das Volumen des Oberflächenbereiches der Elektrode bei einer Stromdichte betrieben werden, die beträchtlich kleiner ist, als bevorzugt werden würde.
In einigen Fällen kann es möglich sein, dieses Problem zu vermeiden, indem die Spannung stärker als der Strom ansteigt, so daß sich die gewünschte Heizleistung bei einer zulässigen Stromdichte ergibt. Eine ansteigende Spannung kann jedoch Probleme, wie die Sicherheit des Benutzers oder Schädigung durch Funkenbildung, verursachen. Wenn Mittel zum Begrenzen des Stromes nicht eingeschlossen sind, werden höhere Spannungen selbst zu höheren Strömen führen, die in einem gegebenen System hindurchfließen. Die Verwendung von strombegrenzenden Faktoren kann an sich Probleme verursachen.
Es kann möglich sein, die Elektrodenabmessung zu vergrößern, aber dies kann Probleme verursachen. Die Elektrodenmaterialien sind häufig teuer, beispielsweise wertvolle Metalle enthaltene Ummantelungen, und in einigen Formen von Vorrichtungsabmessungen von Natur aus unerwünscht seien. Zum Beispiel führt bei für das Erwärmen von Nahrungsmitteln verwendeten ohmschen Heizungen die Verwendung von einer großen Elektrodenfläche zu einer Verwendung von großen Heizkammern. Dies wiederum macht ein schnelles Heizen schwieriger. Ein langsames Heizes ist wegen des dabei entstehenden Verlustes an Geschmack, Vitaminen, Gewebe oder anderen Faktoren unerwünscht, die die Qualität beeinträchtigen, dadurch daß die Nahrungsmittel dem Heizen lange ausgesetzt sind.
Es würde daher wünschenswert sein, einige Mittel bereitzustellen, um den Anstieg der Stromdichte an einzelnen Flächen der Elektrode, beispielsweise in Richtung auf die Kanten, in einer solchen Vorrichtung zu begrenzen.
Es ist früher vorgeschlagen worden, beispielsweise in der GB-A-526238 und in der US-A-2584654, das Verhältnis derjenigen Fläche einer in einen Elektrolyten eingetauchten Elektrode, die beim Vorbeifließen des Stromes wirksam ist, zu verändern, indem ein bewegliches Abschirmelement zwischen der Elektrode und einer Gegenelektrode angeordnet wird. Um einen veränderlichen Betrag der Elektrode dem Stromfluß auszusetzen, kann die Bewegung des Abschirmelementes zur Steuerung des Bruttostromflusses durch die Vorrichtung verwendet werden. Der Zweck des Abschirmelementes in solchen Systemen ist es nicht, die Stromdichte an besonderen Stellen an der Elektrode zu steuern, sondern einfach den Gesamtstromfluß so zu begrenzen, daß mit dem angeordneten Abschirmelement die Vorrichtung wesentlich unter ihrer maximalen Strombelastung arbeitet.
Die GB-A-2068017 offenbart eine kathodische Schutzanode in der Form eines Stabes, der mit einer deckelförmigen nicht- leitenden Abschirmung an jedem von der Oberfläche der Elektrode beabstandeten Ende versehen ist, um ein "Einschnüren" der Anode durch den bevorzugten Stromfluß zu verhindern.
Die US-A-4259166 offenbart eine Vorrichtung zum Metallisieren eines zylindrischen Metallsubstrates, beispielsweise einer Videosystemdiskette, wobei die Vorrichtung eine Abschirmung aufweist, die um die Oberflächenkante des Substrates herum befestigt ist, um eine bevorzugte Metallisierung an dieser Stelle zu verhindern.
L.J. Dearny (Elektroplating Handbook, 4. Auflage, Van Nostrand Reinhold Company, New York, S. 464-467) diskutiert die Verwendung von Abschirmungen beim Galvanisieren, um eine gleichmäßigere Verteilung des niedergeschlagenen Metalls zu erzeugen.
Die vorliegende Erfindung liefert eine ohmische Heizvorrichtung mit einer Heizkammer, die einen Einlaß für eine zu erhitzende Flüssigkeit und einen Auslaß für erhitzte Flüssigkeit aufweist, mit einer Heizelektrode und einer Heizgegenelektrode innerhalb der Kammer, die beide eine für den Stromfluß durch die Flüssigkeit offene Fläche aufweisen, wobei die Flüssigkeit beim Gebrauch durch die Kammer und über die Elektrode und die Gegenelektrode fließt dadurch gekennzeichnet daß die Vorrichtung außerdem ein Abschirmelement in einer festen Beziehung mit der Elektrode und der Gegenelektrode aufweist, daß das Abschirmelement dünn relativ zu der Länge des Stromweges in der Vorrichtung ist, den Flüssigkeitsfluß über die Elektrode und die Gegenelektrode nicht wesentlich versperrt und bezüglich der Elektrode und der Gegenelektrode so angeordnet ist, daß die Stromdichte an dem Teil oder an Teilen der Elektroden- und Gegenelektrodenoberflächen reduziert wird, welche ohne das Abschirmelement die höchste Stromdichte erfahren würden, wodurch das Abschirmelement auf diese Weise dazu dient, die Heizstrombelastung der Elektrode und der Gegenelektrode zu erhöhen und die Gleichförmigkeit des Heizens der Flüssigkeit zu erhöhen.
Die Elektroden in der erfindungsgemäßen Vorrichtung können eine große Formenvielfalt aufweisen, einschließlich plattenförmige, zylindrische oder sphärische. Die Flächen an den Elektroden, die normalerweise die maximale Stromdichte erfahren würden, hängen von der Elektrodenform und manchmal von der Natur der Gegenelektrode ab, mit der die Elektrode einen Stromweg definiert. Das Maximum der Stromdichte kann bei der dichtesten Annährung der Elektrode an die Gegenelektrode auftreten, wo die Stromwege am kürzesten sind. Oft wird das Maximum an einer Kante der Elektrode auftreten, wo der Elektrolyt außerhalb des direkten Weges zwischen der Elektrode und ihrer Gegenelektrode zusätzLiche Stromwege liefert. Im allgemeinen wird das Abschirmelement zwischen der Elektrode und ihrer Gegenelektrode angeordnet werden, wobei das Abschirmelement über derjenigen Fläche der Elektrodenoberfläche liegt die andernfalls die größte Strom dichte liefern würde. Indem die Stromdichte an diesen Flächen bezüglich der übrigen Elektrodenoberfläche begrenzt wird, kann Paradoxerweise die Strombelastung des Systems erhöht werden. Die mittlere Stromdichte kann erreicht werden, ohne daß die maximale Stromdichte erlaubte Grenzen übersteigt.
Durch die Anwesenheit eines Abschirmelementes wird es bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ermöglich, bei höheren Gesamtströmen als sonst zu arbeiten. Dies steht im Gegensatz zu der Wirkung beweglicher Abschirmungen, die verwendet werden, um den Strom in bekannten Geräten zu beschränken.
Bevorzugt erstreckt sich das Abschirmelement wesentlich über die abzuschirmende Fläche der Elektroden hinaus.
Die Dicke des oder jedes Abschirmelementes ist vorzugsweise kleiner als 10% des Stromweges, beispielsweise besonders bevorzugt geringer als 5%, beispielsweise von 0,1 bis 2%. Das oder jedes Abschirmelement ist so angeordnet, daß es kein wesentliches Hindernis für den flüssigen Elektrolytfluß quer zu der Richtung des Stromflusses bewirkt.
Bevorzugt überlappt das Abschirmelement den Kantenbereich der für den Stromfluß offenen Elektrodenfläche auf einer Distanz, die 10 bis 300% des Abstandes zwischen der Elektrode und der Gegenelektrode beträgt.
Besonders bevorzugt beträgt der Überlapp 10 bis 100%, noch bevorzugter jedoch 20 bis 50% des Abstandes, beispielsweise etwa 30%.
Das Abschirmelement erstreckt sich bevorzugt nach außen über die für den Stromfluß offenen Elektrodenf läche hinaus über eine Distanz, die mindestens so groß wie der Abstand zwischen der Elektrode und der Gegenelektrode ist, besonders bevorzugt über wenigstens zweimal dem Abstand, beispielsweise über wenigstens viermal dem Abstand.
Die Elektrode kann jede Gestalt aufweisen und eine beliebige Anzahl van Kanten oder beliebige Kantenformen aufweisen. Abschirmelemente können bevorzugt vorgesehen sein, irgendeine Kante der an den Elektrolyt grenzenden Elektrode zu überlappen.
Die Vorrichtung kann ein Paar von Abschirmelementen aufweisen, wobei jedes Abschirmelement zwischen der Elektrode und der Gegenelektrode in einer beabstandeten, gegenüberliegenden Beziehung mit der Elektrode angeordnet ist und sich über jeweils einen der beiden gegenüber angeordneten Kantenbereichen der für den Stromfluß offenen Elektrodenfläche erstreckt und dazu dient, teilweise das Hindurchfließen des elektrischen Stromes zwischen dem jeweiligen Kantenbereich und der Gegenelektrode zu behindern.
Die Vorrichtung kann ein weiteres Abschirmelement aufweisen, das zwischen der Elektrode und Gegenelektrode in einer beabstandeten gegenüberliegenden Beziehung mit der Elektrode angeordnet ist und sich über einen dritten Kantenbereich der für den Stromfluß offenen Elektrodenfläche erstreckt, wobei der dritte Kantenbereich zwischen den beiden gegenüber angeordneten Kantenbereichen eine Verbindung herstellt, wobei das weitere Abschirmelement dazu dient, teilweise das Hindurchfließen des elektrischen Stromes zwischen dem dritten Kantenbereich und der Gegenelektrode zu behindern.
Das erste, zweite und dritte erwähnte Abschirmelement können mit einem anderen eine Einheit bilden.
Die Vorrichtung kann ein zweites weiteres Abschirmelement aufweisen, das zwischen der Elektrode und der Gegenelektrode in einer beabstandeten gegenüberliegenden Beziehung mit der Elektrode angeordnet ist und sich über einen vierten Kantenbereich der für den Stromfluß offenen Elektrodenfläche erstreckt, wobei der vierte Kantenbereich zwischen den beiden gegenüber angeordneten Kantenbereichen eine Verbindung herstellt und gegenüber dem dritten Kantenbereich gegenüber angeordnet ist, wobei das zweite weitere Abschirmelement dazu dient, das Hindurchfließen des elekterischen Stromes zwischen dem vierten Kantenbereich und der Gegenelektrode teilweise zu behindern.
Das vierte Abschirmelement kann mit dem ersten, zweiten und dritten erwähnten Abschirmelement eine Einheit bilden.
Das Abschirmelement kann folglich eine Platte mit einer Öffnung darin aufweisen, um auf dem zentralen Bereich der Elektrode zu liegen.
In einigen Fällen kann bevorzugt werden, daß das oder jedes Abschirmelement wesentlichen in der Mitte zwischen der Elektrode und der Gegenelektrode angeordnet ist.
Jedoch kann das oder jedes Abschirmelement näher an der Elektrode als der Gegenelektrode angeordnet werden, und optional kann für das oder jedes mit der Elektrode verknüpfte Abschirmelement ein entsprechendes Abschirmelement für die Gegenelektrode vorgesehen sein, wobei die Anordnung der Abschirmelemente im wesentlichen symmetrisch zu dem Mittelpunkt zwischen der Elektrode und der Gegenelektrode ist. Dies würde im allgemeinen dann bevorzugt werden, wenn der Abstand der Zwischenelektrode groß bezüglich den Elektrodenabmessungen ist.
Wo die Elektrode planar ist, ist das oder jedes Abschirmelement bevorzugt ein im wesentlichen planares Element.
Eine alternative bevorzugte Elektroden-/Gegenelektrodenanordnung ist die, wo eine erste Elektrode und die Gegenelektrode ein Stab oder eine Röhre mit einer äußeren zylindrischen Elektrodenfläche sind und die andere Elektrode und Gegenelektrode rohrförmig sind und konzentrisch über der ersten lieget, die eine innere zylindrische Elektrodenfläche bildet. Dadurch wird ein ringförmiger Abstand bereitgestellt, der von dem Elektrolyt ausgefüllt wird. An dem Ende der Elektrode und der Gegenelektrode kann ein zylindrisches Abschirmelement vorgesehen sein, dessen Durchmesser zwischen dem der Elektrode und dem der Gegenelektrode liegt und das eine relativ dünne Wandstärke besitzt, wobei es auf dem Endbereich der Elektrode liegt. Eine Anzahl solcher Paare von Elektrode und Gegenelektrode kann longitudinal beabstandet voneinander vorgesehen sein. Die Elektrode oder Gegenelektrode, die die äußerste der beiden ist, kann bevorzugt ein ringförmiges Eindämmungsgefäß für einen Elektrolyten bilden oder kann die Wand eines solchen Gefäßes auf der Innenseite auskleiden.
Solch eine Anordnung stellt einen im wesentlichen nicht behinderten Flußweg für einen flüssigen Elektrolyten durch den ringförmigen Abstand zwischen den Elektroden bereit.
Während im allgemeinen das Abschirmelement relativ dünn sein muß, wird der Dünnheitsgrad des Abschirmelementes in der Richtung zwischen den Elektroden nicht kritisch sein. Jedoch kann es sein, daß das Abschirmelement im wesentlichen die gesamte an die Zelle angelegte Spannung aushalten muß und das Abschirmelement folglich eine genügende dielektrische Stärke haben muß, um der Spannung standzuhalten.
Die Wirkung des Abschirmelementes soll es sein, die Stromdichte an der Elektrode und der Gegenelektrode einheitlicher zu machen und insbesondere die Stromdichte an den Kanten, die abgeschirmt werden, zu verringern.
Abhängig von der Art der Vorrichtung kann die maximale Stromdichte an der Kante auf nicht mehr als die doppelte mittlere Stromdichte begrenzt werden, wenn die Vorrichtung verwendet wird, in einigen Fällen nicht mehr als das 1,5fache, und in einigen Fällen auch weniger als das 0,65fache des Mittelwertes.
Die Vorrichtung kann Mittel zum Anlegen einer Potentialdifferenz über die Elektrode und Gegenelektrode aufweisen, wobei die Mittel zum Anlegen einer Wechselpotentialdifferenz oder einer konstanten Potentialdifferenz ausgebildet sein können.
Die Vorrichtung kann eine Mehrzahl von Sätzen von Elektroden und Gegenelektroden aufweisen.
Die Vorrichtung kann derart sein, daß die Elektroden und Gegenelektroden einen Elektrolyten gemeinsam teilen.
Die Heizkammer kann ein rohrförmiges Element mit einer Mehrzahl von Elektroden sein, die in einer longitudinal beabstandeten Beziehung entlang einer Innenfläche davon angeordnet sind und mit einer entsprechenden Mehrzahl von Gegenelektroden, die in einer ähnlichen longitudinal beabstandeten Beziehung dort entlang angeordnet sind, beispielsweise entlang einer Innenfläche davon oder sich entlang einer zentralen Achse davon, den Elektroden gegenüberliegend, erstrecken.
Die Erfindung wird mit Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind.
Fig. 1 zeigt einen schematischen Längsquerschnitt (nicht im Maßstab) durch eine ohmsche Heizvorrichtung gemäß der Erfindung;
Fig. 2 zeigt ein Diagramm, das die Wirkung der Erfindung beim Begrenzen der Stromdichte an der Kante einer Elektrode darstellt;
Fig. 3 zeigt ein Diagramm, das die Veränderung in der Gleichförmigkeit der Stromdichte mit der Anordnung eines Abschirmelementes darstellt;
Fig. 4 zeigt einen Isopotentialverlauf für eine Vorrichtung allgemein von der in Fig. 1 gezeigten Art; und
Fig. 5 zeigt einen Isopotentialverlauf, der ähnlich dem der Fig. 4 ist, aber für verschiedene Arbeitsbedingungen.
Fig. 1 zeigt einen Längsquerschnitt. Die Heizkammer der ohmschen Heizvorrichtung 10 hat ein erstes Paar von gegenüberliegenden isolierten Seitenwänden 11, in die in Intervallen an einer Fläche davon drei Elektroden 12 und an der gegenüberliegenden Fläche davon drei Gegenelektroden 13 gesetzt sind. Ein zweites Paar von gegenüberliegenden isolierten Seitenwänden 11a dient dazu, die Seitenwände 11 zu beabstanden, um die Heizkammer zu definieren. Die Heizkammer weist einen quadratischen Querschnitt auf. Die Elektroden und Gegenelektroden sind einander identisch.
Im Betrieb wird das untere der Kammer mit einem zu heizenden Fluid gefüllt, beispielsweise Wasser, Milch oder einem fließbaren Nahrungsmaterial, das als ein Elektrolyt dient, um einen Stromweg zwischen den Elektroden 12 und den Gegenelektroden 13 zu ergänzen. Die Natur der Heizkammer ist derart, daß der Elektrolyt sich lateral über die querverlaufenden Kanten der Elektroden in die Bereiche 14 erstreckt.
Um eine übermäßige Stromdichte an den Kantenabschnitten der Elektroden und Gegenelektroden beim Betrieb zu vermeiden, ist die Vorrichtung mit Abschirmelementen 15 und 16 versehen. Diese bestehen aus isolierendem Material genügender dielektrischer Stärke, um der Spannung zu widerstehen, die an die Vorrichtung beim Betrieb angelegt werden soll. Die Abschirmelemente 15 sind an den Enden der Heizkammer angeordnet, wobei die Kanten der Elektroden 12 und der Gegenelektroden 13 überlappen, um sich so über die betreffende Elektrode und Gegenelektrode auf einer Distanz t zu erstrekken, die etwa 30% des Abstandes zwischen der Elektrode und der Gegenelektrode beträgt. Das Abschirmelement 15 erstreckt sich weg von der betreffenden Elektrode und Gegenelektrode über eine Distanz, die etwa dieselbe ist wie der Abstand zwischen der Elektrode und der Gegenelektrode.
Zwischen nachfolgenden Paaren von Elektroden sind Abschirmelementen 16 angeordnet, die mit jeder dem beiden Elektroden 12 auf einer Distanz t überlappen. Die Abschirmelemente 16 erstrecken sich über die Kante jeder Elektrode 12 weg von der Elektrode über eine Distanz, die über das Doppelte des Abstandes zwischen der Elektrode und der Gegenelektrode beträgt. Die Abschirmelemente dienen dazu, den Stromfluß von dem Kantenbereich 12a der Elektrode 12 zu behindern.
Die Dicke der Abschirmelemente 15, 16, hochkant gesehen in Fig. 1, ist übertrieben. In der Praxis weisen die Abschirmelemente in dieser Ausführung die Form von dünnen Platten aus isolierendem Material mit einer Dicke von etwa 1% des Zwischen-Elektrodenabstandes auf.
Es wird geschätzt, daß in einem System wie dem beschriebenen, in dem es mehr als ein Paar von Elektroden und Gegenelektroden gibt, zusätzliche Stromwege zwischen nachfolgenden Elektroden vorhanden sind, wenn eine Wechselspannung an die Elektroden und Gegenelektroden der Vorrichtung angelegt wird. Folglich kann der Strom nicht nur zwischen der Elektrode 12 und ihrer entsprechenden Gegenelektrode 13, sondern auch zwischen nachfolgendenen Elektroden 12 fließen, wenn es irgendeine Spannungsdifferenz zwischen ihnen gibt, wie sie auftreten wird, wenn verschiedenen Phasen einer mehrphasigen Versorgung an die Elektroden angelegt werden. Die Abschirmelemente 16 tragen dazu bei, eine übermäßige Stromdichte an den Kanten der Elektroden 12 und Gegenelektroden 13 zu verhindern.
Fig. 2 zeigt ein Diagramm, das schematisch die von einer Computersimulation bestimmte Stromdichte von dem Zentrum einer Elektrode 12 zu ihrer Kante in der Anwesenheit eines Abschirmelementes anzeigt, das die Kante um eine Distanz t überragt. Das Diagramm ist eine Vereinfachung darin, daß die verwendete Computersimulation nur eine zweidimensionale Scheibe durch die Elektrode betrachtet. In dem in Fig. 2 gezeigten Diagramm beträgt die Distanz t 3 cm, der Spalt zwischen den Elektroden 12 20 cm und der Spalt jeder Elektrode 12 und der entsprechenden Gegenelektrode 13 10 cm.
Die maximale Stromdichte beträgt etwa das 1,2fache der Stromdichte an dem Elektrodenzentrum. Ohne das Abschirmelement würde das Verhältnis wesentlich größer sein.
Fig. 3 zeigt zwei Auftragungen des Verhältnisses zwischen der Stromdichte an der Kante (J Kante) und der Stromdichte an dem Zentrum (J Zentrum) über das Verhältnis der Überlappdistanz t und des Zwischenelektrodenabstandes L. Die obere Kurve ist für eine Zwischenelektrode 12 im Abstand von 5 cm und eine Elektrode im Abstand L von 15 cm zur Gegenelektrode. Die untere Kurve ist für eine Zwischenelektrode 12 im Abstand von 40 cm und eine Elektrode im Abstand von 15 cm zur Gegenelektrode.
Man sieht, daß das Glätten der Stromdichte über die Elektrode hauptsächlich von dem Grad des Überlappes t zwischen dem Abschirmelement und der Elektrode und sehr wenig von dem Abstand zwischen den Elektroden 12 abhängt.
Die Wirkung der Verwendung der oben beschriebenen Abschirmelemente in der Vorrichtung der schematisch in Fig. 1 gezeigten Art ist weiter in den Fign. 4 und 5 gezeigt, die von einer Computersimulation erzeugte Isopotentialkurven zeigen. Fig. 5 zeigt, daß es bei normalem Betrieb praktisch keinen Stromfluß zwischen den Elektroden auf der gleichen Seite der Rohrmittel gibt und daß das Verhältnis zwischen der maximalen Stromdichte an irgendeiner Elektrode und der Durchschnittsstromdichte etwa 1,5 beträgt. Dies bedeutet, daß die Durchschnittsstromdichte sehr viel höher sein kann, als es ohne die Abschirmelemente der Fall ist, ohne daß die Kantenstromstärke übermäßig wird. Die Heizwirkung ist dort am größten, wo die Isopotentiale am dichtesten sind, und man kann sehen, daß die Heizwirkung folglich entlang der zentralen Achse der Heizung am größten ist. Da das fließbare Material wahrscheinlich am schnellsten entlang der zentralen Achse fließt, ist es wahrscheinlich, daß diese Stromverteilung zu einem gleichförmigeren Heizen führt. Weiterhin neigt das Anordnen der Abschirmelemente entlang der zentralen Achse selbst dazu, die Flußrate entlang des Zentrums des Rohrmittels zu verringern, was wiederum hilft, ein gleichförmiges Heizen zu erzeugen.
Fig. 6 zeigt die Bedingung, die augenblicklich entstehen kann, wenn der Strom an den Mittelelektroden ausgeschaltet wird. Der Kurvenverlauf zeigt an, daß es keinen übermäßigen Stromfluß zwischen den flußauf- bzw. flußabwärtigen Elektroden und dem zentralen Elektrodenpaar gibt. Er zeigt ebenfalls, daß die maximale Stromdichte an den flußauf- und flußabwärtigen Elektrodenpaaren unter diesen Bedingungen gleich und nicht übermäßig im Verhältnis zur mittleren Stromdichte ist
Beide Kurven zeigen, daß es praktisch keinen Stromfluß zu den neutralen Elektroden an dem Ende der Rohrmittel geben wird.
Viele Abänderungen und Anderungen der oben beschriebenen Erfindung sind möglich in dem allgemeinen Bereich der Erfindung. Die Abschirmelementcharakteristik dieser Erfindung kann in eine ohmsche Heizvorrichtung der in der EP-A-0375694 geschriebenen Art vereinigt werden.
Eine Zahl anderer Formen von Elektroden und Abschirmelementen wird ohne weiteres an die des Standes der Technik treten.
Die flachen Elektroden und Abschirmelemente, die im Prinzip hier gezeigt sind, können durch Röhren oder konische Abschnitte ersetzt werden. Beispielsweise würde ein solcher entstehen, wenn man die in Fig. 1 gezeigte Anordnung von Elektroden und Gegenelektroden, wie gezeigt ist, in einem Halbabschnitt mit einer parallel oder schräg zu der Achse der gezeigten Anordnung betrachtet.
Oben wurde eine Anordnung beschrieben, in der eine Stabelektrode an jedem Ende von einer sich über den Stab erstreckenden rohrförmigen Abschirmanordnung abgeschirmt wird. Eine Zahl von Stäben und Abschirmungen kann in einem zweidimensionalen parallelen Feld kombiniert werden (wie die Nägel in einem Nagelbett), wobei sie wechselweise unterschiedliche Polarität aufweisen.
Eine andere abwechselnde Anpassung würde zwei flache Metallringelektroden umfassen, die jeweils an der Fläche einer isolierenden Grundplatte befestigt und in eine gegenüberliegende parallele oder zusammenlaufende Position gesetzt werden. Eine leitende Flüssigkeit kann radial nach innen oder nach außen zu oder von einer zentralen Röhre weg fließen, die in der Achse einer der Elektroden verläuft. Die Abschirmelemente können zwei Isolatorringe sein, wobei der eine die äußere Kante der Elektroden und der andere die innere überlappt. Zum Heizen der Flüssigkeit kann der Zwischenelektrodenabstand in der Richtung der Richtung des Flüssigkeitsflusses geändert werden, um ein gewünschtes Heizmuster zu erhalten, indem die Aufenthaltszeit und Stromdichte verändert werden, um Leitfähigkeitsänderungen mit der Temperatur zu berücksichtigen.

Claims

1. Ohmsche Heizvorrichtung mit einer Heizkammer, die einen Einlaß für eine zu erhitzende Flüssigkeit und einen Auslaß für erhitzte Flüssigkeit aufweist, mit einer Heizelektrode (12) und einer Heizgegenelektrode (13) innerhalb der Kammer, die beide eine für den Stromfluß durch die Flüssigkeit offene Fläche aufweisen, wobei die Flüssigkeit beim Gebrauch durch die Kammer und über die Elektrode und drne Gegenelektrode fließt,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Vorrichtung außerdem ein Abschirmelement in einer festen Beziehung mit der Elektrode und der Gegenelektrode aufweist, daß das Abschirmelement dünn relativ zu der Länge des Stromweges in aer Vorrichtung ist, den Flüssigkeitsfluß über die Elektrode und die Gegenelektrode nicht wesentlich versperrt und bezüglich der Elektrode und der Gegenelektrode so angeordnet ist, daß die Stromdichte an dem Teil oder an den Teilen der Elektroden- und Gegenelektrodenoberflächen reduziert wird, welche ohne das Abschirmelement die höchste Stromdichte erfahren würden, wodurch das Abschirmelement auf diese Weise dazu dient, die Heizstrombelastungskapazität der Elektrode und der Gegenelektrode zu erhöhen und die Gleichförmigkeit des Heizens der Flüssigkeit zu erhöhen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der das Abschirmelement sich gegenüber und beabstandet von der abgeschirmten Fläche (12a) der Elektrode und der Gegenelektrode erstreckt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Abschirmelement sich wesentlich über die abzuschirmende Fläche der Elektrode hinaus erstreckt.

4. Elektrische Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Abschirmelemnet fest zwischen der Elektrode und der Gegenelektrode in einer beabstandeten, im allgemeinen gegenüberliegenden Beziehung mit einer- Kantenbereich der für den Stromfluß offenen Elektrodenfläche angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der das Abschirmelement (16) den Kantenbereich (12a) der für den Stromfluß offenen Elektrodenfläche überlappt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der das Abschirmelement den Kantenbereich der für den Stromfluß offenen Elektrodenfläche auf einer Distanz überlappt, die 20% bis 50% des Abstandes zwischen der Elektrode und der Gegenelektrode beträgt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der das Abschirmelement sich nach außen über die für den Stromfluß offenen Elektrodenfläche hinaus über eine Distanz erstreckt, die mindstens so groß wie der Abstand zwischen der Elektrode und der Gegenelektrode ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der im wesentlichen nicht versperrte Weg für den Flüssigkeitsfluß quer zu der Richtung des Stromflusses verläuft.

9. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der die Mittel zum Definieren eines Flußwegs ein röhrenförmiges Element mit einer Mehrzahl von Elektroden sind, die in einer longitudinal beabstandeten Beziehung entiang der Innenfläche des rohrförmigen Elementes angeordnet sind, und mit einer entsprechenden Mehrzahl von Gegenelektroden, die in einer ähnlichen longitudinal beabstandeten Beziehung dort entlang den Elektroden gegenüberliegend angeordnet sind.

10. Elektrische Vorrichtung nach Anspruch 1, die außerdem eine Flüssigkeit in den Mitteln aufweist, die beim Gebrauch einen Flußweg für den Fluß der Flüssigkeit über die Elektrode definieren.