DE1615304B1 - Elektrischer Tauchheizkoerper zum Aufheizen von Fluessigkeiten - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen elektrischen Tauch- 3- bis 6fache, des Durchmessers der Quarzhülle beheizkörper zum Aufheizen von Flüssigkeiten, bei tragen. Insbesondere bewährt haben' sich erfindungsweichem ein elektrischer Heizleiter in einer Quarz- gemäß ausgebildete Tauchheizkörper, bei denen die hülle angeordnet ist. den erhitzten Heizleiter umschließende Quarzhülle

Tauchheizkörper, welche durch die ihnen als elek- 5 und das diese Hülle umschließende Hüllgefäß aus irischer Strom zugeführte Energie erwärmt werden, durchsichtigem Quarzglas bestehen,
sind seit langem als sogenannte Tauchsieder bekannt. Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß bei Bei ihnen wird ein in einem Hüllrohr angeordneter den erfindungsgemäß ausgebildeten Infrarotstrahlern, elektrischer Heizleiter auf Rotglut erhitzt. Die zu- deren Wärmestrahlung einen hohen Anteil an kurzgeführte Energie wird auf dem Wege der Wärme- 10 welligen Infrarotstrahlen mit Wellenlängen von etwa leitung über das Hüllrohr und durch Konvektion 0,6 bis 1,3 μΐη aufweist, der bei bekannten elektrifast vollständig an die zu erwärmende' Flüssigkeit sehen Tauchheizkörpern auftretende Ansatz von Ababgegeben, lagerungsprodukten aus der zu erwärmenden Flüssig-

Es sind auch Tauchheizkörper bekannt, bei denen keit, wie z. B. Mineralien oder Salze, weitgehend die Heizleiter in eine U- oder spiralförmige Hülle 15 vermieden wird. Wird beispielsweise ein erfindungsaus Quarz lose eingesetzt oder in einer Füllmasse aus gemäß ausgebildeter elektrischer Tauchheizkörper einem geeigneten elektrisch isolierenden Werkstoff, zum Aufheizen von Wasser benutzt, welches einen wie z. B. Quarzgut, eingebettet sind. Bekannt sind erheblichen Gehalt an Eisenkarbonat aufweist, so auch Tauchheizkörper, bei denen der elektrische wurde festgestellt, daß gegenüber den bekannten Heizleiter elektrisch isoliert in einem Metall-Hüll- 20 elektrischen Tauchheizkörpern mit einfachem Quarzrohr eingebaut ist. hüllrohr eine merkliche Ablagerung von Eisenkarbo-

Bei all diesen bekannten Tauchheizkörpern wird nat beim erfindungsgemäß ausgebildeten Tauehheizdas in die Flüssigkeit eintauchende Hüllrohr von der körper erst nach etwa der doppelten Zeit auftritt, erhitzten Heizleiterwendel aufgeheizt und führt den Bei der Aufheizung von Wasser mit geringem Eisengrößeren TeE der in Wärme umgewandelten züge- 25 karbonatgehalt mittels eines erfindungsgemäß ausführten Energie auf dem Wege der Wärmeleitung gebildeten elektrischen Tauchheizkörpers bildet sich und Konvektion der Flüssigkeit zu. Dies trifft auch überraschenderweise kaum eine Ablagerungsschicht, zu für Tauchheizkörper mit einem Chrom-Nickel- vielmehr wurde beobachtet, daß ein feiner Gries oder Heizleiter, der lose in einem Quarzhüllrohr angeord- eine Ausflockung entsteht, die auf dem Quarzglasnet ist und bis auf etwa 1000° C erhitzt wird. 30 hüllgefäß keine festhaftende Ablagerung bildet. Da-

Wegen der verhältnismäßig niedrigen Heizleiter- durch, daß sich beim erfindungsgemäßen Tauchheiz-Temperatur, die im allgemeinen zwischen 600 und körper, wie vorerwähnt, keine Ablagerungen bilden 1000° C beträgt, liegt der Emissionsschwerpunkt bei und somit auch die durch solche Ablagerungen bediesen bekannten elektrischen Tauchheizkörpern im dingten Wärmestauungen vermieden werden, besitzt langwelligen Infrarotbereich. Wie bereits erwähnt, 35 der erfindungsgemäße Tauchheizkörper eine wesentwird der größte Teil der Wärmemenge bei diesen lieh längere Lebensdauer als die bekannten elektri-Tauchheizkörpern auf dem Wege der Wärmeleitung sehen Tauchheizkörper mit in einer einfachen Quarz- und Konvektion an die Flüssigkeit abgegeben. Dies hülle angeordnetem elektrischem Heizleiter. Eine beruht darauf, daß die Hüllrohre die langwellige mögliche Erklärung für diesen außerordentlich überInfrarotstrahlung nicht hindurchlassen und auf 40 raschenden Effekt könnte darin bestehen, daß die Grund dessen eine hohe Oberflächen-Temperatur Wärmestrahlung beim erfindungsgemäßen Tauchannehmen. Der Wärmeübergang vomHüllrohr an die heizkörper auf Grund ihres hohen Anteils an kurz-Flüssigkeit wird bei diesen elektrischen Tauchheiz- welliger Infrarotstrahlung durch die innere Quarzkörpern jedoch durch den temperaturabhängigen hülle und das sie umschließende Hüllgefäß tief in die Siedeverzug an der Hüllrohroberfläche und durch 45 den Tauchheizkörper umgebende Flüssigkeit eindie Ablagerung von Rückständen, wie beispielsweise dringt, so daß zumindest das Quarzglashüllgefäß Kesselstein, erschwert. Als Folge hiervon treten relativ kühl bleibt. Außerdem können auf Grund der schädliche Wärmestauungen auf, wodurch die geringen wärmemäßigen Oberflächenbelastung der Lebensdauer solcher Tauchheizkörper vermindert Hüllrohre die Abmessungen des erfindungsgemäßen wird. Es kann auch vorkommen, daß infolge solcher 50 Tauchheizkörpers klein gehalten werden im Verunerwünschter Wärmestauungen; insbesondere bei gleich zu einem bekannten Tauchheizkörper mit ein-Glas- oder Quarzhüllrohren, das Hüllrohr platzt. Die fächer Quarzhülle unter der Voraussetzung gleicher pro Oberflächeneinheit des HüUrohrs übertragbare Heizleistung.
Wärmemenge ist deshalb sehr begrenzt. Der auf etwa 2000° C erhitzte Heizleiter besteht

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen 55 üblicherweise aus Worframdraht. Auch Tantal kann elektrischen Tauchheizkörper hoher Leistung und als Heizleiterwerkstoff verwendet werden. Die Erkleiner Abmessung zu schaffen durch weitgehende hitzung des Heizleiters auf etwa 2000° C bedingt, Verminderung der Ablagerungen (Kalk, Kesselstein) wie aus der Glühlampentechnik her bekannt, daß die an der Oberfläche des Tauchheizkörpers. den Heizleiter enthaltende Quarzhülle entweder eva-

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß die 60 kuiert oder mit einem Schutzgas (Edelgas) gefüllt ist, den auf etwa 2000° C erhitzten Heizleiter enthal- um zu verhindern, daß der Heizleiter verbrennt oder tende Quarzhülle in einem Hüllgefäß aus durchsich- allmählich zerstäubt. Dabei muß selbstverständlich tigern Quarzglas angeordnet ist, dessen Durchmesser das den Heizleiter umschließende Hüllrohr vakuumwesentlich größer als der der Quarzhülle ist, und bzw. gasdicht sein.

daß die Hüllgefäßoberfläche mit einer Leistung im 65 Die Verwendung eines Tauchheizkörpers mit

Bereich von 10 bis 30 W/cm² belastet ist. Insbeson- Quarzhülle größeren Durchmessers ohne zusätzliches

dere soll der Durchmesser des Hüllgefäßes aus Hüllgefäß scheitert daran, daß die Herstellung vaku-

Quarzglas wenigstens das 3fache, vorzugsweise das umdichter Quarzhüllen größeren Durchmessers tech-

Claims (1)

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   nisch nur mit sehr erheblichem Aufwand möglich ist, vorzugsweise feuchtigkeitsdicht in ein Hüllgefäß 6 wodurch schon allein wegen des dadurch bedingten aus durchsichtigem Quarzglas eingesetzt. Die Haltehohen Preises die Verwendung solcher Quarzhüllen rung der Quarzglashülle 1 erfolgt zweckmäßig mitfür Tauchheizkörper nicht in Frage kommt. Darüber tels des Verschlußstückes 5. Zwischen der Oberfläche hinaus wurde beobachtet, daß die Ablagerung von 5 der Quarzhülle 1 und der inneren Oberfläche des Kalk und dergleichen Rückstände auf einem Tauch- Hüllgefäßes 6 ist ein gewisser Abstand vorhanden, heizkörper mit einem Quarzhüllrohr größeren Durch- so daß sich die Quarzhülle 1 gegenüber dem Hüllmessers ohne zusätzliches Hüllgefäß erheblich stärker gefäß 6 frei ausdehnen kann. Das Hüllgefäß 6 besitzt und damit seine Bruchanfälligkeit wesentlich größer einen Durchmesser, der mindestens dreimal so groß ist als bei einem unter gleichen Bedingungen betrie- 10 ist wie der der Quarzhülle 1. In vorteilhafter Weise benen erfindungsgemäßen Tauchheizkörper. ist das Hüllgefäß 6 auf der Seite des elektrischen Überdies hat die erfindungsgemäße Tauchheiz- Anschlusses in Form eines Kegelschliffs 7 ausgebilkörper-Ausführung den Vorteil, daß beim Zerbre- det, so daß es leicht beispielsweise in eine Destillierchen des Hüllgefäßes nicht unbedingt der von ihm blase mit passendem Öffnungskegel eingesetzt werden eingeschlossene Quarzstrahler zerbricht. Auch kann 15 kann.

   der im Hüllgefäß angeordnete Quarzstrahler in ein- Der in Fig. 2 dargestellte Tauchheizkörper entfacher Weise ausgetauscht werden, wenn es ge- spricht im wesentlichen dem in F i g. 1 dargestellten wünscht wird oder notwendig werden sollte, z. B. bei Tauchheizkörper, jedoch mit dem Unterschied, daß Bruch des Heizleiters. Es ist dabei nicht notwendig, er keinen Kegelschliff 7 aufweist und der elektrische den ganzen Tauchheizkörper aus der Flüssigkeit 20 Heizleiter 2 in den beiden Schenkeln der Quarzherauszunehmen, vielmehr kann das Quarzglashüll- hülle 1 gewendelt ist.

   gefäß in der Flüssigkeit verbleiben. Es ist selbstverständlich auch möglich, die Tauch-

   Die erfindungsgemäßen Tauchheizkörper eignen heizkörper mit in einem Quarzglashüllgefäß ange-

   sich nicht nur zum Aufheizen von Wasser oder zum ordneter Quarzhülle derart auszuführen, daß ein

   Einsatz in Destillieranlagen, sondern können mit 25 zweiseitiger Anschluß des Heizleiters 2 möglich ist.

   großem Vorteil auch in Säuredestillieranlagen oder In einem solchen Falle sind die beiden Enden des

   zum Aufheizen von Säurebädern benutzt werden, Quarzglashüllgefäßes mit einem Verschlußstück 5

   welche hoch erhitzt werden müssen. (F i g. 1 und 2) abgeschlossen.

   Bevorzugt werden die erfindungsgemäßen Tauch- Bei dem in Fig. 3 schematisch dargestellten

   heizkörper mit einseitigem elektrischem Anschluß 30 Tauchheizkörper wird die Quarzhülle 1 gebildet aus

   ausgebildet, insbesondere in Stabform. Bei einem geraden Teilen 8 und einem gewundenen Teil 9. In

   stabförmig ausgebildeten Tauchheizkörper kann die den geraden Teilen 8 ist der Heizleiter 2 ungewendelt

   den elektrischen Heizleiter umschließende Quarz- und in dem gewundenen Teil 9 gewendelt. Das

   hülle die gleiche Form aufweisen wie das sie um- Quarzglashüllgefäß 6 besteht bei dem dargestellten

   schließende äußere Hüllgefäß aus Quarzglas. Bevor- 35 Tauchheizkörper aus einem langen zylindrischen

   zugt wird jedoch eine solche Ausbildung des Tauch- Teil 10, welcher mit einem topfförmigen Teil 11 ver-

   heizkörpers, bei welcher in ein einseitig geschlossenes schmolzen ist.

   Quarzglashüllgefäß eine U-förmige, den elektrischen Der in Fig. 4 schematisch dargestellte Tauchheiz-

   Heizleiter enthaltende Quarzhülle eingesetzt ist. körper unterscheidet sich von dem gemäß F i g. 3

   Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den 40 darin, daß der gewundene Teil9 (Fig. 3) in Form

   Fig. 1 bis 4 dargestellt. Weitere vorteilhafte Einzel- einer flachen Spirale ausgebildet ist.

   heiten sind diesen zu entnehmen. Es zeigt Die kolbenförmigen Tauchheizkörper gemäß den

   F i g. 1 schematisch einen stabförmigen Tauchheiz- F i g. 3 und 4 werden mit Vorteil dort verwendet,

   körper mit einer U-förmigen Quarzhülle und nur in wo die Aufgabe vorliegt, durch kleine Oberflächen

   einem Schenkel gewendeltem elektrischem Heizleiter, 45 einer Flüssigkeit eine verhältnismäßig große Wärme-

   F i g. 2 schematisch einen Tauchheizkörper mit menge zuzuführen. U-förmiger Quarzhülle und in beiden Schenkeln gewendeltem elektrischem Heizleiter,

   F i g. 3 schematisch einen Tauchheizkörper, bei

   welchem die Quarzhülle im kolbenförmigen Teil des 50 Patentansprüche: Quarzglashüllgefäßes gewendelt ist,

   F i g. 4 schematisch einen Tauchheizkörper, bei

   welchem die Quarzglashülle im kolbenförmigen Teil 1. Elektrischer Tauchheizkörper zum Auf-

   des Quarzglashüllgefäßes in Form einer flachen heizen von Flüssigkeiten, bei welchem ein elek-

   Spirale ausgebildet ist. 55 irischer Heizleiter in einer Quarzhülle angeordnet

   Die Quarzglashülle 1 besteht aus durchsichtigem ist, dadurch gekennzeichnet, daß die

   Quarzglas. Der Heizleiter 2 ist in einem Schenkel der den auf etwa 2000° C erhitzten Heizleiter (2)

   U-förmigen Quarzglashülle gewendelt und wird mit- enthaltende Quarzhülle (1) in einem Hüllgefäß

   tels geeigneter Halteeinrichtungen 15, wie beispiels- (6) aus durchsichtigem Quarzglas angeordnet ist,

   weise Stützscheibchen oder Stützfedern, gehaltert. 60 dessen Durchmesser wesentlich größer als der

   Der Heizleiter 2 besteht aus einem Wolframdraht. der Quarzhülle ist, und daß die Hüllgefäßober-

   An Stelle des Wolframheizleiters kann auch ein fläche mit einer Leistung im Bereich von 10 bis

   Heizleiter aus Tantal verwendet werden. Der Heiz- 30 W/cm² belastet ist.

   leiter ist an seinen Enden mit elektrischen An- 2. Tauchheizkörper nach Anspruch 1, dadurch

   Schlüssen 3 versehen, deren Zu- und Rückleitungen 4 65 gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Quarz-

   durch ein Abschlußstück 5 aus elektrisch isolieren- glashüllgefäßes (6) wenigstens das 3fache des

   dem Werkstoff hindurchgeführt sind. Die Quarz- Durchmessers der Quarzhülle (1) beträgt,

   hülle 1 mit dem darin angeordneten Heizleiter 2 ist 3. Tauchheizkörper nach den Ansprüchen 1

   und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Quarzglashüllgefäß (6) einseitig geschlossen ist und eine U-förmig ausgebildete Quarzhülle (1) mit darin angeordnetem Heizleiter umschließt.

   4. Tauchheizkörper nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Quarzglashüllgefäß (6) wenigstens an einem Ende einen KegelschlifE (7) aufweist.

   5. Tauchheizkörper nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die den Heizleiter (2) enthaltende Quarzhülle (1) aus Quarzglas besteht.

   6. Tauchheizkörper nach Anspruch 1 mit einseitigem elektrischem Anschluß, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Quarzglashüllgefäß, welches aus einem topfförmigen Teil (11) mit angeschmolzenem Teil (10) besteht, eine einen elektrischen Heizleiter umschließende Quarzhülle (2) angeordnet ist, die einen gewundenen Teil (9, 12) besitzt, welcher von dem topfförmigen Teil (11) umschlossen ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen