DE3139268A1 - Device operated at very high frequencies for heating liquids - Google Patents

Abstract

The device comprises a high-frequency generator, for example a magnetron, which is associated with a resonance chamber which is surrounded by a jacket of a mixture of organic and inorganic substances. In the jacket, a pipe is arranged as a heating coil for a liquid flowing through. The jacket mixture consisting of natural rubber, carbon black and a small proportion of ground rock is intermittently heated by the microwaves and releases the heat to the liquid in the pipe. The jacket mixture functioning as a transfer medium responds in a most surprising way to the microwaves, can be heated rapidly, has a conspicuously long afterheating time and, as a heat exchanger, possesses particularly advantageous properties. The use as a heating oven in heating installations may be mentioned as a preferred field of application. <IMAGE>

Description

Ingrid Drübenbach + Gerhard ReinekeIngrid Drübenbach + Gerhard Reineke

4902 Bad Salzuflen 1 Mit Höchstfrequenzen betriebene Vorrichtung zur Erwärmung von Flüssigkeiten Beschreibung Die Erfindung betrifft eine mit Höchstfrequenzen betriebene Vorrichtung zur Erwärmung von Flüssigkeiten. 4902 Bad Salzuflen 1 Device operated with maximum frequencies for heating liquids Description The invention relates to a device operated at maximum frequencies for heating liquids.

Es ist allgemein seit langem bekannt, Flüssigkeiten mit Öl- oder Gasbrennern bzw. -Öfen zu erwärmen oder aufzuheizen.It is generally known for a long time to use liquids with oil or gas burners or to heat or heat up ovens or ovens.

Die Verwendung elektrischer Energie hat zwar wegen ihrer günstigen Regelbarkeit und der fehlenden Umgebungsbelastung am Einsatzort erhebliche Vorteile, die jedoch wegen höherer Kosten in vielen Fällen nicht eingesetzt werden kann.The use of electrical energy has been due to its cheap Controllability and the lack of environmental pollution at the place of use significant advantages, which, however, cannot be used in many cases due to higher costs.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Erwärmung von Flüssigkeiten zu offenbaren, die sich durch eine besonders rationelle Betriebsweise auszeichnet. Die gestellte Aufgabe wird bei einer mit Höchstfrequenzen betriebenen Vorrichtung zur Erwärmung von Flüssigkeiten gelöst durch einen Generator für Höchstfrequenzen, dem ein Resonanzraum zugeordnet ist, der von einem Mantel aus einer Mischung von organischen und anorganischen Stoffen umgeben ist, in dem eine Rohrleitung für die zu erwärmende Flüssigkeit eingebettet ist, wobei der Höchstfrequenzgenerator und der Mantel nach außen metallisch abgeschirmt und wärmeisoliert ist. Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.The invention is based on the object of a device for heating of liquids to reveal, which is characterized by a particularly rational mode of operation excels. The task at hand is operated at maximum frequencies Device for heating liquids solved by a generator for maximum frequencies, to which a resonance chamber is assigned, which is formed by a jacket made of a mixture of organic and inorganic matter is surrounded by a pipeline for the liquid to be heated is embedded, the maximum frequency generator and the jacket is shielded from the outside and is thermally insulated. Other features of the invention are contained in the subclaims.

Die Erfindung wird nun anhand eines Heizkessels für Warmwasser einer Zentralheizungsanlage mittels hochfrequenter elektromagnetischer Wellen beschrieben.The invention will now be based on a boiler for hot water Central heating system described by means of high-frequency electromagnetic waves.

Es zeigen: Fig. 1 einen Heizkessel im Längsschnitt Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt bei II in Fig. 1 Fig. 3 einen Querschnitt gemäß Linie III-III in Fig. 1 Der Heizkessel (Fig. 1) besteht im wesentlichen aus einem Höchstfrequenzgenerator 1, einem Resonanzraum 2, einem den Resonanzraum umschließenden Mantel 3, in dem eine Warmwasserrohrleitung 4 eingebettet ist, einer metallischen Abschirmung 6 und einer den Heizofen umhüllenden Wärmeisolierung 5.They show: FIG. 1 a heating boiler in longitudinal section, FIG. 2 an enlarged Detail at II in FIG. 1, FIG. 3 shows a cross section along line III-III in FIG. 1 The boiler (Fig. 1) consists essentially of a high frequency generator 1, a resonance chamber 2, a jacket 3 enclosing the resonance chamber, in which a hot water pipe 4 is embedded, a metallic shield 6 and a thermal insulation 5 surrounding the heating furnace.

Als Höchstfrequenzgenerator 1 ist ein Magnetron vorgesehen, das auf den Deckel 10 des Heizkessels aufgesetzt ist und dessen Auskopplungskopf 11 in den Resonanzraum 2 für die abgestrahlte Mikrowelle reicht. Der Resonanzraum hat die Form eines Zylinders, er kann aber auch halbkugelförmig ausgebildet sein.As a maximum frequency generator 1, a magnetron is provided that on the lid 10 of the boiler is placed and its decoupling head 11 in the Resonance space 2 for the radiated microwave is sufficient. The resonance space has that Shape of a cylinder, but it can also be hemispherical.

Der Resonanzraum 2 ist eingefaßt durch einen Mantel 3 aus einer Mischung von organischen und anorganischen Stoffen.The resonance chamber 2 is enclosed by a jacket 3 made of a mixture of organic and inorganic substances.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, als organischen Stoff Naturkautschuk zu verwenden, der mit einem hohen Anteil eines Spezialrußes und einer geringen Menge eines Steinmehls versetzt ist. Die Zusammensetzung dieser Mischung kann bei 15 bis 65 % Naturkautschuk, 70 bis 30 % Ruß und 15 bis 5 % Steinmehl liegen. Steinmehl ist erforderlich, um den Entflammungspunkt der Mischung heraufzusetzen.It has proven advantageous to use natural rubber as an organic substance to use the one with a high proportion of special carbon black and a small amount a stone flour is added. The composition of this mixture can range from 15 to 65% natural rubber, 70 to 30% carbon black and 15 to 5% stone powder. Stone meal is required to raise the ignition point of the mixture.

Im Mantel 3 ist die Warmwasserrohrleitung 4 als Heizschlange in einer größeren Anzahl von Windungen angeordnet, wobei der Vorlauf der Heizungsanlage am oberen Anschlußstück 13 und der Rücklauf am unteren Anschlußstück 14 angeschlossen ist. Der Mantel 3 ist in drei konzentrische Zonen 16, 17, 18 (Fig. 2 ) eingeteilt, wobei sich die mittlere von den beiden anderen Zonen durch ihren Gehalt an Naturkautschuk unterscheidet. Während die innere, an den Resonanzraum 2 angrenzende Zone 16 und die äußere an der metallischen Abschirmung 6 anliegende Zone 18 des Mantels 3 einen geringeren Gehalt an Naturkautschak und höheren Gehalt an Ruß aufweist, besitzt die mittlere Zone 17 einen höheren Anteil an Naturkautschuk und einen geringeren Anteil an Ruß. Die mittlere Zone 17 weist eine größere Breite auf als die innere und äußere Zone 16 und 18 und wird vorteilhaft mit etwa dem Eineinhalbfachen bis Zweifachen dieser Zonen bemessen.- In der mittleren Zone 17 ist die Warmwasserleitung 4 eingebettet. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, den Abstand der Windungen der Warmwasserrohrleitung im Mantel 3 mit mindestens dem doppelten Durchmesser der Rohrleitung zu bemessen, damit eine ausreichende Aufheizung der Mantelmasse zwischen den Rohrleitungswindungen möglich ist. In Fig. 1 ist zwar die Schlange der Warmwasserrohrleitung 4 mit einem gleichmäßigen Windungsdurchmesser dargestellt, es kann aber auch die Schlange der Warmwasserrohrleitung durch Windungen mit abwechselnd unterschiedlichen Windungsdurchmes,sern in der mittleren Zone 17 des Mantels 3 angeordnet sein oder es können mehrere parallel geschaltete Schlangen mit unterschiedlichen Windungsdurchmessern vorgesehen werden.In the jacket 3, the hot water pipe 4 is a heating coil in one arranged larger number of turns, with the flow of the heating system on upper connection piece 13 and the return to the lower connection piece 14 connected is. The jacket 3 is divided into three concentric zones 16, 17, 18 (Fig. 2), the middle of the other two zones is distinguished by their natural rubber content differs. While the inner zone 16 and adjacent to the resonance chamber 2 the outer zone 18 of the jacket 3 resting against the metallic shield 6 is one has a lower content of natural rubber and a higher content of carbon black the middle zone 17 has a higher one Share of natural rubber and a lower proportion of soot. The middle zone 17 has a greater width than the inner and outer zones 16 and 18 and is advantageously about one and a half times Up to twice these zones. - In the middle zone 17 is the hot water pipe 4 embedded. It has proven to be useful to adjust the distance between the turns of the Hot water pipeline in jacket 3 with at least twice the diameter of the pipeline to be dimensioned so that there is sufficient heating of the jacket mass between the pipeline windings is possible. In Fig. 1, although the snake of the hot water pipe 4 is with a uniform winding diameter shown, but it can also be the snake of the Warm water pipeline through turns with alternately different turn diameters be arranged in the middle zone 17 of the jacket 3 or there can be several in parallel switched snakes with different winding diameters are provided.

Der Mantel 3 ist auf seiner Außenseite durch einen geschlossen ausgeführten Metallmantel 6 verkleidet, der zur Abschirmung für die Mikrowellen dient und gleichzeitig für eine Reflektion der vom Magnetron abgestrahlten Hochfrequenz sorgt, so daß keine Energieverluste durch Abstrahlung nach außen eintreten können. Der abschirmende Metallmantel 6 ist außen mit einer Wärmeisolierschicht 20 eingefaßt, um die Wärmeverluste durch Abstrahlung so gering wie möglich zu halten. Die Warmeisolierschicht 20 ist schließlich noch durch ein Verkleidungsblech 7 eingefaßt.The jacket 3 is executed on its outside by a closed Covered metal jacket 6, which serves as a shield for the microwaves and at the same time ensures a reflection of the high frequency emitted by the magnetron, so that none Energy losses can occur through radiation to the outside. The shielding one Metal jacket 6 is bordered on the outside with a heat insulating layer 20 to prevent heat losses to be kept as low as possible by radiation. The heat insulating layer 20 is finally bordered by a cladding sheet 7.

Das Magnetron 1 muß während des Betriebes gekühlt werden.The magnetron 1 must be cooled during operation.

Die hierbei abzuführende Wärme läßt sich leicht nutzbar machen, wenn ein wassergekiihltes Magnetron verwendet wird und der Kühlwasserumlauf in den Heizofen einbezogen wird.The heat to be dissipated here can easily be used if a water-cooled magnetron is used and the cooling water circulates in the heating furnace is included.

Dies ist in Fig. 1 durch eine im Randgebiet der äußeren Zone 18 des Mantels 3 zum abschirmenden Metallmantel 6 verlegte Rohrleitung 21 für das Kühlwasser angedeutet.This is shown in Fig. 1 by a in the edge area of the outer zone 18 of the Jacket 3 to the shielding metal jacket 6 laid pipeline 21 for the cooling water indicated.

Zur Verlängerung der Lebensdauer des Magnetrons ist es notwendig, das Kühlwasser mit einer Temperatur von über 650 umlaufen zu lassen. Zu diesem Zweck ist im Boden des Heizkessels (Fig. 3) innerhalb der Abschirmung in einen Austauscher 20, durch die die Rohrleitung 21 für das Eühlwasser in einer Schlange geführt ist, eine thermostatgesteuerte elektrische Zusatzheizung 22 vorgesehen, die im allgemeinen nur kurzzeitig in der Anlaufphase des Heizofens in Tätigkeit tritt.To extend the life of the magnetron, it is necessary to to circulate the cooling water at a temperature of over 650. To this end is in the bottom of the boiler (Fig. 3) inside the shield in an exchanger 20, through which the pipeline 21 for the cooling water is led in a queue, a thermostat-controlled electrical auxiliary heater 22 is provided, which in general only comes into operation for a short time during the start-up phase of the heating stove.

Zum Betrieb des Heizofens wird in der Regel das Magnetron 1 intermittierend eingeschaltet. Einer Einschaltzeit von z.To operate the heating furnace, the magnetron 1 is usually intermittent switched on. A switch-on time of z.

B. 10 Minuten kann eine Ausschaltzeit von z. B. 30 Minuten folgen. Diese sparsame Betriebsweise ist deshalb möglich, weil das Sbertragungsmedium, die Mischung aus organischen und anorganischen Stoffen des Mantels 3 in überraschender Weise auf die Mikrowellen anspricht, sich schnell aufheizen läßt, eine auffallend lange Nachheizzeit aufweist und als klärmetauscher besonders günstige Eigenschaften aufweist.B. 10 minutes, a switch-off time of z. B. Follow for 30 minutes. This economical mode of operation is possible because the transmission medium that Mixture of organic and inorganic substances of the shell 3 in surprising Way that responds to microwaves, heats up quickly, a noticeable one Has a long reheating time and has particularly favorable properties as a clarifier having.

Claims (6)

Patent ansprüche Mit Mit Xöchstfrequenzen betriebene Vorrichtung zur Erwärmung von Flüssigkeiten, gekennzeichnet durch einen Generator für Höchstfrequenzen (1), dem ein Resonanzraum (2) zugeordnet ist, der von einem Mantel (3) aus einer Mischung von organischen und anorganischen Stoffen umgeben ist, in dem eine Rohrleitung (4) für die zu erwärmende Flüssigkeit eingebettet ist, wobei der Höchstfrequenzgenerator (1) und der Mantel (3) nach außen metallisch abgeschirmt und wärmeisoliert sind. Patent claims device operated with maximum frequencies for heating liquids, characterized by a generator for maximum frequencies (1), to which a resonance chamber (2) is assigned, from a jacket (3) from a Mixture of organic and inorganic substances is surrounded by a pipeline (4) for the liquid to be heated is embedded, the highest frequency generator (1) and the jacket (3) are metallic shielded from the outside and thermally insulated. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Höchstfrequenzgenerator (1) ein Magnetron vorgesehen ist, das über dem Resonanzraum (2) angeordnet ist, der zylinderförmig oder halbkugelförmig ausgebildet ist.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that as a maximum frequency generator (1) a magnetron is provided which is arranged above the resonance chamber (2), which is cylindrical or hemispherical. 3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoffmischung des Mantels (3) aus etwa 15 bis 65% Naturkautschuk, 75 bis 30% Ruß und 10 bis 5% Steinmehl besteht.3. Device according to claims 1 and 2, characterized in that that the mixture of substances of the jacket (3) consists of about 15 to 65% natural rubber, 75 to 30% soot and 10 to 5% stone powder. 4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (3) drei konzentrische Zonen (16 bis 18) aufweist, wobei die innere und äußere Zone (16, 18) einen verminderten und die mittlere Zone (17) einen erhöhten Naturkautschukgehalt haben und daß die Rohrleitung (4) für die zu erwärmende Flüssigkeit in der mittleren Zone (17) eingebettet ist.4. Device according to claims 1 to 3, characterized in that that the jacket (3) has three concentric zones (16 to 18), the inner and outer zone (16, 18) a reduced one and the middle zone (17) a raised one Have natural rubber content and that the pipe (4) for the liquid to be heated is embedded in the middle zone (17). 5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Höchstfrequenzgenerator (1) flüssigkeitsgekühlt ist und die zugeordneten Kühlrohre (21) in der Randzone zwischen Mantel (3) und wärmeisolierung (20) verlegt ist.5. Device according to claims 1 to 4, characterized in that that the maximum frequency generator (1) is liquid-cooled and the associated Cooling pipes (21) laid in the edge zone between the jacket (3) and thermal insulation (20) is. 6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zusatzheizung (20) für das Kühlmittel des Höchstfrequenzgenerators (1) vorgesehen ist, die das Kühlmittel auf mindestens 650 hält.6. Device according to claims 1 to 5, characterized in that that an additional heater (20) for the coolant of the high frequency generator (1) is provided that keeps the coolant to at least 650.