DE909379C

DE909379C - Electrode water heater

Info

Publication number: DE909379C
Application number: DER7377D
Authority: DE
Original assignee: Rheinisch Westfaelisches Elektrizitaetswerk AG
Current assignee: RWE AG
Priority date: 1941-06-12
Filing date: 1941-06-12
Publication date: 1954-04-15

Description

Elektroden-Durchlauferhitzer Gegenstand der Erfindung ist ein- Elektroden-Durchlauferhitzer mit in einem Behältereintauchenden Elektroden für beliebige Spannungs- und Anschlußwerte. Der neue Erhitzer dient der elektrischen Warmwasserbereitung im Haushalt und Gewerbebetrieb sowie der Warmwasserbereitung für Brausezwecke u. dgl.Electrode water heater The subject of the invention is an electrode water heater with electrodes immersed in a container for any voltage and connection value. The new heater is used for electrical hot water preparation in households and businesses as well as hot water preparation for shower purposes and the like.

Der bislang fast ausschließlich für die elektrische Heißwasserbereitung verwandte Heißwasserspeicher weist gegenüber dem Gasdurchlauferhitzer eine Reihe betrieblicher und wirtschaftlicher Nachteile auf, die die Wettbewerbsfähigkeit der Elektrizität auf dem Gebiete der Heißwasserbereitung beeinträchtigen. Hier schafft grundsätzlich der Elektroden-Durchlauferhitzer Abhilfe.So far, it has been used almost exclusively for electrical hot water preparation The related hot water storage tank has a number opposite the gas water heater operational and economic disadvantages affecting the competitiveness of the Affect electricity in the field of hot water preparation. Here creates basically the electrode water heater remedy.

Die bekannten Durchlauferhitzer sind jedoch deshalb, weil sie entweder einen :mechanisch mit dem Wasserhahn verbundenen (nicht trockengehsicher) oder aber mechanisch durch das durchströmende Wasser betätigten Schalter für die Ein-und Ausschaltung des Stromes benötigen, teuer und von verwickelter Bauart. Ihr Preis beträgt das Vielfache dessen eines Gasdurchlauferhitzers und liegt auch noch über dem Preis entsprechender Heißwasserspeicher.The known water heaters are, however, because they either one: mechanically connected to the tap (not safe to run dry) or else Mechanically operated switch for switching on and off by the flowing water of electricity, expensive and intricate in design. Your price is that Many times that of a gas water heater and is also above the price corresponding hot water storage tank.

Hier setzt die Erfindung ein. Sie besteht in einem solchen Elektroden-D.urchlauferhitzer, bei dem der Flüssigkeitszulauf während der Ingangsetzungsperiode nach öffnen des Flüssigkeitszulaufes größer ist als zier Flüssigkeitsablauf, indem der Querschnitt der Zulaufleitung größer als der der Ablaufleitung ausgebildet ist und der Behälter mittels eines Kugelschwimmerventils, das mit der Außenluft in Verbindung steht, nach seiner Füllung gegenüber der Außenluft selbsttätig ,abgeschlossen wird und während des Betriebes der Behälter ganz oder teilweise gefüllt bleibt, wobei der Flüssigkeitsstand den Stroxndurchfluß ohne Schaltorgane regelt. Vorteilhaft läuft die Flüssigkeit bis zur Füllung des Behälters, und zwar bei geöffnetem Kugelschwimmerventil, unter Leitungsdruck zu, wobei die in den Behälter eintretende Flüssigkeit diesen nur unter dem Ei fluß der Druckhöhe der sich im Behälter bildenden Flüssigkeitssäule und der Außenluft verlassen kann und erst nach selbsttätigem Schließen des Kugelschwimmerventils durch die schwimmende Kugel die Ablaufmenge gleich der Zulaufmenge wird. Erfindungsgemäß wird in dem Elektroden-Durchlauferhitzer ein Kugelschwimmerventil angeordnet, das aus einer innerhalb des Behälters .angeordneten rohrförmigen Ausbildung, mit dem Behälterinnenraum in Verbindung stehend, in, der sich eine Kugel mit geringerem spezifischen Gewicht als die Flüssigkeit vertikal bewegen kann, und ein im oberen Gehäuseteil angeordnetes Entlüftungsrohr besteht, das mit der Außenluft in. Verbindung steht, derart, daß bei steigendem Flüssigkeitsstand sich die Kugel nach oben bewegt und bei gefülltem Behälter die untere Öffnung des Entlüftungsrohres verschließt, während des Betriebes des gefüllten Behälters unter dem Einfluß des Betriebsdruckes vor das Entlüftungsrohr gedrückt bleibt und erst bei absinkendem Flüssigkeitsspiegel die Öffnung des Entlüftungsrohres unter Einwirkung des äußeren Luftdruckes wieder freigibt, wodurch sich .auch der Behälter bei Absperren des Zuflusses selbsttätig entleert. Von Vorteil ist, daß der Querschnitt des Flüssigkeitsablaufes dem Querschnitt des Flüssigkeitszulaufes in der Weise angepaßt ist, daß sich der Behälter innerhalb einer bestimmten Anlaufzeit füllt und damit die Erwärmung einleitet, derart, daß das Abflußrohr gegenüber einem Zwischenboden des Erhitzergehäuses, der vorteilhaft eine besondere Flüssigkeitskammer begrenzt, höhenverstellbar ist durch Gewindeführung im Auslaufboden, der ebenfalls mittels Gewinde beliebig in den Gehäus:eboden eingeschraubt werden kann. Erfindungsgemäß wird das Entlüftungsrohr des Kugelschwirmnerventils höhenverstellbar angeordnet, so daß je nach dessen Einstellung die Kugel früher oder später das Entlüftungsrohr verschließt, wodurch sich im Behälter ein mehr oder minder starkes Luftpolster bildet, das die wasserberührende Elektrodenfläche und damit die Leistung des Gerätes begrenzt. Vorteilhaft ist es, d.aß die Flüssigkeit mittels eines überlaufrohres vertikal durch den Behälter zum Behälteroberteil geleitet wird und erst dort in, den Behälterinnenraum übertritt, wogegen die Flüssigkeit am Behälterboden entgegen der Einströmrichtung austritt, so daß sich im Behälterinnenraum eine Strömung vertikal von oben nach unten ergibt, wodurch sich keine Dampfblasen ansammeln, wie bei einer Strömung, die sich unter dem Einfluß der Wärmezufuhr und der Konvektion natürlich ausbilden würde. Erfindungsgemäß kann das überlaufrohr wahlweise aus Isolierstoff oder leitend ausgebildet sein, um als, Hilfselektrode zu wirken, so daß sich der Anwendungsbereich :einer bestimmten Geräteabmessung bei gleicher Spannung hinsichtlich der Leistung, bei gleicher Leistung hinsichtlich der Betriebsspannung erweitert. Diabei ist es von Vorteil, daß nur der obere Teil des überlaufrohres leitend oder mit :einem leitenden Überzug versehen ist oder eine wesentlich im Oberteil des Gehäuses wirksame Hilfselektrode (beispielsweise leitende Ausbildung der Behälterinnenwände) angeordnet ist, so daß bei Erreichung dieser Elektrode durch den im Behälter ansteigenden Wasserspiegel leine erhöhte Leistung aufgenommen wird.This is where the invention comes in. It consists of such an electrode water heater, in which the liquid inlet during the start-up period after opening the The liquid inlet is greater than the decorative liquid outlet by the cross-section the inlet line is larger than that of the outlet line and the container by means of a ball float valve that is in contact with the outside air, after its filling automatic, closed with respect to the outside air and the container remains fully or partially filled during operation, whereby the liquid level regulates the stroke flow without switching devices. Advantageous the liquid runs until the container is filled with the ball float valve open, under line pressure, the liquid entering the container causing this only under the egg flow of the pressure head of the liquid column forming in the container and can leave the outside air and only after the ball float valve closes automatically due to the floating ball, the outflow volume is equal to the inflow volume. According to the invention a ball float valve is arranged in the electrode water heater, the from a tubular formation. arranged within the container, with the Container interior connected, in which is a ball with lesser specific gravity than the liquid can move vertically, and one in the upper Housing part arranged ventilation pipe exists, which with the outside air in. Connection stands in such a way that when the liquid level rises, the ball moves upwards and when the container is full, the lower opening of the ventilation pipe is closed, during the operation of the filled container under the influence of the operating pressure remains pressed in front of the vent pipe and only when the liquid level drops the opening of the ventilation pipe under the influence of the external air pressure again releases, which means that the container is automatically closed when the inflow is shut off emptied. It is advantageous that the cross-section of the liquid drain corresponds to the cross-section of the liquid inlet is adapted in such a way that the container is within a certain start-up time fills and thus initiates heating, in such a way that the drain pipe opposite an intermediate floor of the heater housing, which is advantageous a special liquid chamber is limited, the height is adjustable by means of a thread guide in the outlet base, which is also screwed into the housing: floor by means of a thread can be. According to the invention, the vent pipe of the Kugelschwirmnerventils arranged adjustable in height, so that depending on its setting, the ball earlier or later the vent pipe closes, whereby a more or in the container less strong air cushion forms, which the water-contacting electrode surface and so that the performance of the device is limited. It is advantageous that the liquid guided vertically through the container to the upper part of the container by means of an overflow pipe and only there it crosses into the interior of the container, whereas the liquid does exits at the bottom of the container against the direction of flow, so that in the interior of the container vertical flow from top to bottom results in no vapor bubbles accumulate, as in a current, which is under the influence of the supply of heat and the convection would naturally develop. According to the invention, the overflow pipe optionally made of insulating material or conductive to be used as an auxiliary electrode to act so that the area of application: a certain device dimensions same voltage in terms of power, with the same power in terms of the operating voltage expanded. It is advantageous that only the upper part of the overflow pipe is conductive or provided with: a conductive coating or a Auxiliary electrode that is essentially effective in the upper part of the housing (e.g. conductive Formation of the container inner walls) is arranged so that when this is reached Electrode increased power due to the rising water level in the tank is recorded.

Diese neue Anordnung weist wesentliche Vorteile auf. Der gesamte Aufbau des Durchlauferhitzers wird außerordentlich einfach. Es entfallen sämtliche beweglichen Teile mit Ausnahme einer Schwimmerkugel. Ein besonderer, zusammen mit dem Wasserhahn oder vom durchströmenden Wasser zu betätigender Schalter ist entbehrlich. Die Einschaltung bzw. Ingangsetzung des Erwärmungsvorganges erfolgt lediglich durch den im Gehäuseinnenraum ansteigenden Flüssigkeitsspiegel, der die Elektroden leitend verbindet, also ohne jeglichen besonderen elektrischen Schalter, allein durch das Wasserdurchlaßventil, dessen Schließen ein Ab- sinken des Flüssigkeitsspiegels in den Behälterinnenraum veranlaßt und dadurch die Ausschaltung des Gerätes bewirkt.This new arrangement has significant advantages. The entire structure of the water heater becomes extremely simple. There are no moving parts with the exception of a float ball. A special switch to be operated together with the tap or by the water flowing through is not required. The activation or start-up of the heating process is performed only by the rising in the housing interior liquid surface connecting the electrodes conductive, that is, without any special electrical switch solely by the Wasserdurchlaßventil whose closing a waste fall of the liquid level in the container interior will cause, thereby eliminating of the device.

Durch diese einfache Bauart wird das Gerät sehr billig und nur einen Bruchteil des Preises der bislang auf dem Markt befindlichen elektrischen Durchlauferhitzer, vielleicht sogar weniger als ein Gasdurchlauferhitzer ,gleicher Leistung kosten, so daß dabei Installationsmehrkosten ohne weiteres getragen werden können.This simple design makes the device very cheap and only one Fraction of the price of the electric water heaters currently on the market, maybe even less than a gas water heater, cost the same performance, so that additional installation costs can easily be borne.

Der gesamte Apparat kann weitgehend ohne Metall aus keramischen und Kunststoffen aufgebaut werden. Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt Abb. feinen Längsschnitt durch den Erhitzer, Abb. 2 ,einen Querschnitt nach der Linie II-II der Abb. i.The entire apparatus can largely be made of ceramic and metal Plastics are built up. A preferred embodiment of the invention is in Drawing shown. It shows Fig. A fine longitudinal section through the heater, Fig. 2, a cross section along the line II-II of Fig. I.

Dias Gerät besteht in seinem grundsätzlichen Aufbau :aus dem Elektrodengefäß i, in das durch den Deckel z die Stabelektroden 3 eintauchen. Die Sternelektrode 4 ist unten im Gehäuse i angeordnet. Die Druckschrauben 8, die Klemmringe 9 sowie die Anschlußfahne io dienen dem Anschluß der Stabelektroden 3 im Deckel z. Mit i i sind die Abdichtungen an den Durchführungsstellen der Elektroden bezeichnet; 12 ist eine Flanschdichtung zwischen Deckel und Behälter. Das Wasser tritt, aus der Leitung z 5 kommend, bei 16 in den Erhitzer ein und wird durch das überlaufrohr 5 durch den Behälter vertikal nach oben hindurchgeführt und tritt erst im Bereich des Behälterdeckels a bei 17 aus dem überlaufrohr 5 in den Behälterinnenraum 18 des Elektrodengefäßes i über. Es läuft an der tiefsten Stelle i9 ab. Im Deckel z des Gefäßes i befindet sich das Entlüftungsrohr 13, dessen innere Öffnung bei entsprechendem Wasserstand im Elektrodengefäß i durch die Schwimmerkugel 14, die in einer einseitig geöffneten rohrförmigen Ausbildung 2o des Gefäßes i auf dem Flüssigkeitsspiegel schwimmt, verschlossen wird. Das Entlüftungsrohr 13 ist durch eine entsprechende Bohrung 21 und Zia im Gehäusedeckel 2 mit der Außenwelt verbunden. Die rohrförmige Ausbildung 2o, das Entlüftungsrohr 13 und die Kugel 14 bilden zusammen das Kugelschwimmerventil oder Entlüftungsventil. Der Auslaufboden 6 tuid das Auslaufrohr 15 sind mittels Gewinde verstellbar, letzteres durch die Gegenmutter 7.The basic structure of the device consists of: the electrode container i, into which the rod electrodes 3 are immersed through the cover z. The star electrode 4 is arranged at the bottom in the housing i. The pressure screws 8, the clamping rings 9 and the terminal lug io are used to connect the rod electrodes 3 in the cover z. The seals at the lead-through points of the electrodes are denoted by i i; 12 is a flange seal between the lid and the container. The water, coming from the line z 5, enters the heater at 1 6 and is guided vertically upwards through the overflow pipe 5 through the container and only emerges in the area of the container cover a at 1 7 from the overflow pipe 5 into the container interior 1 8 of the electrode vessel i over. It runs down at the lowest point i9. In the lid z of the vessel i is the vent tube 13, the inner opening of which is closed when the water level in the electrode vessel i is appropriate by the float ball 14, which floats on the liquid level in a tubular formation 2o of the vessel i that is open on one side. The ventilation pipe 13 is connected to the outside world through a corresponding bore 21 and Zia in the housing cover 2. The tubular design 2o, the vent pipe 13 and the ball 14 together form the ball float valve or vent valve. The outlet base 6 and the outlet pipe 15 are adjustable by means of a thread, the latter by means of the counter nut 7.

Aus diesem Aufbau ergibt sich folgende Wirkungsweise: Wird über das in der Zulaufleitung 25 vorgeschaltete Durchlaßventil, das nicht dargestellt ist, der -\Vasserzufluß freigegeben, so tritt das Wasser, das unter Leitungsdruck steht, an der Anschlußstelle 16 in den Erhitzer und nach Durchfließen des überlaufrohres 5 bei 17 in den Behälterinnenraum i 8 des Elektrodengefäßes i ein. Da der Zulaufquerschnitt größer ist als der Ablaufquerschnitt und bei Inbetriebnahme des Gerätes die Kugel 14 des Kugelschwimmerventils noch nicht das Entlüftungsrohr 13 verschließt, wodurch der Behälterinnenraum 18 mit der Außenluft mittels des Kanals 21 in Verbindung steht, tritt das Wasser, das an den Elektroden vertikal herunterfließt, nur zum Teil, und zwar in Abhängigkeit von der Größe des Ablaufquerschnittes durch das Auslaufrohr 15 aus dem Behälter wieder aus, da einerseits das Wasser unter Leitungsdruck und größerem Querschnitt dem Erhitzer zugeführt wird, andererseits aber nur unter dem Druck der sich im Gefäß bildenden Wassersäule und dem Außendruck der Luft durch den kleineren Ausflußquerschnitt austreten kann. Dadurch steigt das Wasser in dem Behälterinnenraum 18 des Elektrodengefäßes i sehr schnell an und kommt mit den Elektroden 3 und 4. in Berührung, wodurch der Stromdurchgang und damit der Erwärmungsvorgang beginnt. Der Anlaufvorgang im Gerät dauert so lange, bis das Entlüftungsrohr 13 des Kugelschwimmerventils durch die mit dem Wasserspiegel angehobene Schwimmerkugel 14 verschlossen wird. In diesem Augenblick ist der Anlaufvorgang beendet und die der Solleistung entsprechende Elektrodenoberfläche Wasser berührt. Der Wasseraustritt erfolgt, da das Elektrodengefäß r nunmehr gegenüber der Außenluft abgeschlossen ist, unter vollem Wasserleitungsdruck, womit der stationäre Durchflußzustand erreicht ist. Wird die Wasserzufuhr unterbrochen, beispielsweise durch Schließen des nicht gezeichneten Durchlaßventils in der Zulaufleitung 25, so öffnet sich das Schwimmerventil 14 durch das Absinken der Schwimmerkugel unter dem Einfluß des äußeren Luftdruckes; das nunmehr wieder oben offene Elektrodengefäß i läuft leer, wodurch die Wasserverbindung zwischen den Elektroden 3 und 4 unterbrochen und das Gerät automatisch abgeschaltet ist.This structure results in the following mode of action: If the in the inlet line 25 upstream passage valve, which is not shown, the - \ water flow is released, so the water that is under line pressure enters, at junction 16 in the heater and after flowing through the overflow pipe 5 at 17 in the container interior i 8 of the electrode vessel i. Since the inlet cross-section is larger than the drain cross-section and when the device is started up, the ball 14 of the ball float valve does not yet close the vent pipe 13, whereby the container interior 18 is in communication with the outside air by means of the duct 21, the water that flows vertically down the electrodes occurs only partially, and depending on the size of the drainage cross-section through the outlet pipe 15 from the container again, as on the one hand the water under line pressure and larger cross-section is fed to the heater, but on the other hand only under the Pressure of the water column forming in the vessel and the external pressure of the air the smaller outflow cross-section can escape. This causes the water to rise in the Container interior 18 of the electrode vessel i arrives very quickly and comes with the electrodes 3 and 4. in contact, whereby the passage of current and thus the heating process begins. The start-up process in the device lasts until the ventilation pipe 13 of the ball float valve by the float ball raised with the water level 14 is closed. At this moment the start-up process is finished and the the electrode surface corresponding to the nominal output touches water. The water outlet takes place because the electrode vessel r is now closed off from the outside air is, under full water line pressure, with which the steady-state flow condition is reached is. If the water supply is interrupted, for example by closing the not Drawn passage valve in the inlet line 25, the float valve opens 14 by the sinking of the float ball under the influence of the external air pressure; the electrode vessel i, which is now open again at the top, runs empty, whereby the water connection interrupted between electrodes 3 and 4 and the device switched off automatically is.

Der Auslaufboden 6 ist für sich innerhalb des Gehäusebodens und gemeinsam mit dem Abflußrohr 15 höhenverstellbar, wobei das Abflußrohr 15 innerhalb des Auslaufbodens 6 auch mittels Mutter; selbständig höhenverstellbar angeordnet ist. Durch diese Hilfsmittel kann der Auslaufquerschnitt, der durch den Rohrrand 22 des Abflußrohres 15 durch seinen Abstand gegenüber dem Behälterzwischenboden 23 bestimmt wird, sehr genau eingeregelt werden. Vorteilhaft begrenzt der Boden 6 eine besondere Flüssigkeitskammer 24. In der Abb. i ist der Wasserweg von seinem Eintritt 16 bis zu seinem Austritt i 9 durch Pfeile gekennzeichnet. Durch die Wasserströmung, die vertikal von oben nach unten rin den Elektroden 3 vorbeigeht, wird die Bildung von Dampfblasen an den Elektroden vermieden.The outlet base 6 is for itself within the housing base and together adjustable in height with the drainage pipe 15, the drainage pipe 15 being within the discharge base 6 also by means of a nut; Is arranged independently adjustable in height. Through this Aid can be the outlet cross-section through the pipe edge 22 of the drainage pipe 15 is determined by its distance from the container intermediate floor 23, very can be adjusted precisely. The bottom 6 advantageously delimits a special liquid chamber 24. In Fig. I, the waterway is from its inlet 16 to its outlet i 9 indicated by arrows. By the flow of water running vertically from above going down rin the electrodes 3, the formation of vapor bubbles will occur avoided the electrodes.

Das Entlüftungsrohr 13 kann höhenverstellbar innerhalb der Bohrung 21 angeordnet werden, um verschiedene Flüssigkeitsstände während des Betriebes einregeln zu können.The vent pipe 13 can be adjusted in height within the bore 21 are arranged to regulate different fluid levels during operation to be able to.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Electrode water heater with in a container immersed electrodes for any voltage and connection values, characterized that the liquid inlet during the start-up period after opening the liquid inlet is larger than the liquid drain by making the cross-section of the feed line larger designed as that of the drain line and the container by means of a ball float valve, that is in contact with the outside air, after being filled with the outside air closed automatically by means of float balls (14): is and during operation the container remains completely or partially filled, which is achieved by a. Height adjustability of the vent pipe (13) is achieved, the liquid level in the vessel the Controls current flow without switching devices.

2. Electrode water heater according to claim i, characterized in that the liquid is filled up to the filling of the container open ball float valve under line pressure, with the in the container entering liquid only under the influence of the pressure level in the container forming liquid column and the outside air and only after automatic Close the ball float valve using the float ball (14) to reduce the flow rate becomes equal to the inflow amount.

3. Electrode water heater according to the claims i and 2, characterized by a Kugelschwirnmerventil, which consists of an inside of the container arranged tubular formation (2o), with the container interior (i 8) related, consists in which there is a ball (14) with lesser specific gravity as the liquid flowing through axially to the heater (i) the rising or falling liquid level moves, and continues from one in the upper housing part, preferably in the housing cover (2) arranged ventilation pipe (13) consists of that with the outside air Has connection, for example such that when the liquid level rises, the ball (14) moves upwards and when the container is full, the lower opening of the vent pipe (13) closes, during operation with a filled tank under the influence of the operating pressure remains pressed in front of the lower opening of the ventilation pipe (13) and only when it drops of the liquid level the vent pipe (i3) under the influence of the external air pressure releases again, whereby the container, for example when shutting off the The liquid inflow is emptied automatically. q.

Electrode Duxchlauferheater after claims i to 3, characterized in .that the cross section of the liquid drain the cross section of the liquid inlet is adapted in such a way that the Fills the container within a certain start-up time and thus initiates heating, for example in such a way that the outlet pipe (15) opposite an intermediate floor (a3) of the heater housing (i), which advantageously has a special liquid chamber (aq.) limited, adjustable in height by means of a thread guide inside the outlet base (6), which is also screwed into the housing base by means of a thread can be.

5. Electrodes: water heater according to claims i to 4., characterized characterized in that the vent pipe (13) of the ball float valve is adjustable in height , is arranged so that, depending on its setting, the ball sooner or later the ventilation pipe closes, which means that there is more or less in the container A strong cushion of air forms, which avenges the electrodes and touches the water so that the performance of the device is limited.

6. Electrode water heater after the Claims i to 5, characterized in that the liquid is conveyed by means of an overflow pipe (5) is passed vertically through the container into the upper part of the container and only there into the container interior (18), whereas it crosses the container bottom against the Exits the inflow direction, so that a flow is vertical in the container interior from top to bottom, so that no vapor bubbles form on the electrodes as with a current that is under the influence of the supply of heat and convection of course would train.

7. Electrode water heater according to claims i to 6, characterized in that the overflow pipe (5) is optionally made of insulating material Moderately conductive to act as an auxiliary @ electrode, so that the Area of application of a certain device dimension with the same voltage in terms of the power, with the same power in terms of the operating voltage. B. Electrode water heater according to claims i to 7, characterized in that that only the upper part of the overflow pipe (5) is conductive or has a conductive coating There is also another auxiliary electrode that is only effective in the upper part of the housing (For example, conductive formation of the container inner walls) is arranged so that when this .Electrode is reached by the rising water level in the container increased power is consumed.