DE69111602T2

DE69111602T2 - Gerät zum erwärmen einer flüssigkeit.

Info

Publication number: DE69111602T2
Application number: DE69111602T
Authority: DE
Inventors: Patrick Slewyn Christchurch Bodger; Ross Joseph Harold Christchurch Walker
Original assignee: Transflux Holdings Ltd
Current assignee: Transflux Holdings Ltd
Priority date: 1990-05-29
Filing date: 1991-05-23
Publication date: 1996-01-11
Anticipated expiration: 2011-05-24
Also published as: FI925402A0; NO180555C; EP0530288A4; CN1056928A; HUT65205A; HU214893B; BG97004A; AU644883B2; DK0530288T3; DE69111602D1; CN1026150C; BR9106482A; NO924439L; NO180555B; KR0177829B1; AU7906291A; EP0530288B1; US5216215A; NZ233841A; FI101574B

Description

Technisches Umfeld

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gerät zum Erwärmen eines Fluids, (d.h. einer Flüssigkeit oder von Gas) und insbesondere ein Gerät, welches fähig ist, einen kontinuierlichen Fluidstrom mit großer Effizienz, ohne den Gebrauch von freiliegenden Heizelementen oder offenen Flammen, zu erwärmen.
Das Gerät gemäß der vorliegenden Erfindung ist besonders vorteilhaft für kommerzielle - oder industrielle - Wassererhitzer und wird mit besonderer Bezugnahme auf diese Verwendung beschrieben. Es wird jedoch hervorgehoben, daß das Gerät keinesfalls auf diese Verwendung beschränkt ist, sondern ebenfalls zur Erwärmung einer großen Vielzahl von anderen Fluiden benutzt werden kann.
Gegenwärtig ist die kommerzielle und industrielle Wassererwärmung allgemein ein diskontinuierlicher Prozeß: - Wasser, welches sich in einen Speicherbehälter befindet, wird durch ein elektrisches Heizelement oder von Gasbrennern erwärmt und so lange im Behälter gehalten, bis es benötigt wird. Dieser Prozeß hat verschiedene Nachteile: der Speicherbehälter ist voluminös und muß nahe dem Ort des Verbrauchs plaziert werden, wenn Wärmeverluste in den Zuleitungsrohren vermieden werden sollen; wenn die Bedarfsrate von heißem Wasser niedrig ist, wird sehr viel Energie unnötig dazu verbraucht, ein großes Wasservolumen auf einer hohen Temperatur zu halten; oder, wenn die Bedarfs-rate von Wasser sehr hoch ist, kann die Kapazität des Speicher-behälters nicht ausreichend sein. Um diese Nachteile zu behe-ben, sind verschiedene Ausführungen von 'Durchlauferhitzern' für Wasser auf dem Markt, jedoch konnten all diese Ausführungen bis heute heißes Wasser nur mit relativ geringen Durchflußraten liefern und sind teuer zu installieren.
Es ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen kontinuierlich arbeitenden Durchlauferhitzer für Fluide zur Ver-fügung zu stellen, der relativ preiswert herzustellen und zu installieren ist, der aber fähig ist, wirtschaftlich und mit relativ hohen Durchflußraten zu arbeiten.
Größtenteils ist für kommerzielle und private Anwendungbereiche ein elektrischer Netzanschluß verfügbar. Dies reduziert die Kosten der Installation und des Gebrauchs des elektrischen Fluiderhitzers sehr, wenn der Netzanschluß benutzt werden kann (d.h. eine Wechselstromquelle, mit einer Frequenz im Bereich von 50-60 Hz), ohne das Erfordernis, den Typ der Quelle oder ihre Frequenz abzuändern. Es ist deshalb ein weiteres Ziel der - Erindung, ein Fluiderhitzungsgerät zu schaffen, das fähig ist, mit elektrischem Netzanschluß zu arbeiten.

Technischer Hintergrund

Es hat bereits viele frühere Vorschläge gegeben, um einen elektrischen Transformator zum Erwärmen von Fluiden, insbesondere von Wasser, zu benutzen.
Zum Beispiel beschreibt das US Patent 1458634 (Alvin Waage, 1923) eine Vorrichtung, bestehend aus einem gemeinsamen Kern, um den primäre und sekundäre Windungen gewunden sind. Die se-kundäre Windung ist kurzgeschlossen, so daß die in die Sekun-därseite induzierte Spannung einen Strom hervorrut, der in die sekundäre Windung, diese aufheizend, fließt. Die sekundäre Windung ist rohrförmig und das zu erwärmende Wasser fließt durch sie hindurch. Die Primäreseite kann ebenfalls rohrförmig sein.
Erhitzer diese üblichen Typs sind ebenfalls in den US Patenten Nr 4602140 und 4791262 beschrieben.
Eine Variante dieser Ausführung ist im US Patent 1656518 beschrieben, in dem das zu erwärmende Fluid durch einen Tank fließt, der als kurzgeschlossene Sekundärseite fungiert.
Eine andere Variante ist in dem US Patent 2181274 beschrieben, in der das zu erwärmende Fluid durch den Kern des Transfor-mators fließt; die primären und die sekundären Windungen sind konzentrisch um den Kern angeordnet, die sekundäre Windung effizient als einzelne, kurzgeschlossene Windung.
Eine weitere Variante ist im US Patent 1671839 beschrieben, in dem die primären und die sekundären Windungen und der gemeinsame Kern alle hohl sein können und das zu erwärmende Fluid durch den Kern und (wahlfrei) ebenso durch die primären und die sekundären Windungen zirkuliert. Die sekundäre Windung ist kurz geschlossen.
Noch eine weitere Variante ist in der DE-A-2747609 (UK 1557590) beschrieben, in der ein Fluiderhitzer beschrieben wird, in dem ein zu erwärmendes Fluid durch eine rohrförmige, kurzgeschlossene sekundäre Windung fließt und eine primäre Windung Teile des besagten Rohres umgibt.
Bei allen der oben aufgeführten Geräten weist der Transformator jedoch einen Kern auf.
Es ist in der elektotechnischen Praxis ein gut eingeführtes Prinzip, daß für mit Netzfrequenz arbeitenden Vorrichtungen eine wirksame magnetische Flußverkettung nur erreicht werden kann, wenn ein Transformatorkern benutzt wird. Kernlose Trans-formatoren sind bekannt und seit vielen Jahren im Einsatz, jedoch nur für Hochfrequenzanwendungen (typischerweise 50kHz, d.h. tausendfach höher als die Netzfrequenz), weil bei Hochfre-quenzanwendungen eine wirksame Flußverkettunge ohne einen Kern erzielt werden kann.
Jedoch hat sich bei der Ausführung der vorliegenden Erfindung herausgestellt, daß sie einen unerwarteten und überraschenden Vorteil besitzt, der darin besteht, daß, obwohl die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung kernlos ist, herausgefunden worden ist, daß sie bei Netzfequenz mit sehr großer Effizienz arbeitet.
Kernlose Transformatoren besitzen eine Anzahl von Vorteilen gegenüber Transformatoren mit Kern: Erstens gibt es eine signifikante Kostenersparnis, da der Kern nicht hergestellt oder angepaßt werden muß. Zweitens weisen kernlose Transfor-matoren typischerweise eine fast lineare Magnetisierungskurve auf, im Gegensatz zu der stufenförmigen Magnetisierungskurve, die Transformatoren mit Kern zeigen. Die fast-lineare Magneti-sierungskurve bedeutet, daß der Transformator über einen sehr viel größeren Spannungsbereich effizient einsetzbar ist und deshalb stärker kontrollierbar, d.h., es ist möglich, die Spannung über einen sehr viel breiteren Bereich zu variiern, ohne von der Stufe beeinflußt zu werden. Ein weiterer Vorteil ist, daß der kernlose Transformator leichter zu kühlen ist, einfach deswegen, weil kein Kern vorhanden ist, der ein Hinder-nis für die Kühlmedien darstellen könnte; folglich wird dadurch die Effizienz des transformators verbessert.
Eine weitere Charakteristik aller oben erwähnten Vorrichtungen ist, daß das Fluid im wesentlichen nur durch eine einzige Methode erhitzt wird, d.h. durch Wärmeleitung der kurzgeschlos-senen Sekundärseite. Die Sekundärwindung ist normalerweise aus niederohmigem Material hergestellt, weil dies für einen effizienten Leistungstransfer erforderlich ist. Jedoch ist ein niederohmiges Material nicht ideal für ein Widerstandsheizelement, für das ein hochohmiges Material vorteilhaft wäre.
Das US Patent No. 4471191 beschreibt eine Fluiderhitzungsvorrichtung, die im wesentlichen einen kernlosen Transformator beinhaltet: eine primäre Wicklung umgibt einen Behälter, dessen Inneres durch Metallzylinder unterteilt ist, die Durchgänge bilden, durch die das zu erhitzende Fluid strömt. Sekundäre Wicklungen in der Form von Metallringen oder Spiralen sind innerhalb des Behälters, beabstandet von den Zylindern, angeordnet.
Im Betrieb induziert die primäre Wicklung eine Spannung in die sekundäre Wicklung oder Wicklungen, die so angeschlossen sind, daß in ihnen durch den induzierten Strom Wärme erzeugt wird. Die Metallzylinder werden ebenfalls induktiv erwärmt und die Wärme der sekundären Wicklung oder Wicklungen und von den Zylindern erwärmt das durch den Behälter fließende Fluid.
Jedoch wird bei dieser Ausführungsform Energie vergeudet: Erstens befindet sich die Primärseite außerhalb des Behälters und kann so nichts zur Erwärmung des Fluids beitragen. Zweitens bedeutet die konzentrische Anordnung der sekundären Wicklung und der Metallzylinder, daß die Verkettung des magnetischen Flusses zwischen primärer und sekundärer Wicklung entfernt ist vom Idealzustand und daß Flußverlußte auftreten werden, die die Effektivität der Vorrichtung senken. Drittens sind die sekun-däre Wicklung oder die Wicklungen kurzgeschlossen, beziehungs-weise an eine Last angeschlossen, die durch die sekundärseitige Spannung widerstandsbeheizt ist. Dies hat die oben diskutierten Nachteile.
Es ist daher ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Fluiderhitzungsvorrichtung zu schaffen, die mindestens das dritte der oben beschriebenen Nachteile beseitigt und die fähig ist, bei Netzfrequenz mit großer Effizienz zu arbeiten.

Beschreibung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung stellt einen elektrisch netzfrequenzbetriebenen Fluiderhitzer zu Verfügung, der einen kernlosen Transformator und einen elektrisch leitenden Mantel aufweist, durch den im Betrieb zu erhitzendes Fluid fließt, wobei besagter kernloser Tranformator aus Folgendem besteht: einer Primärwicklung aus elektrisch leitendem Material, das so angeordnet ist, daß es mindestens teilweise besagten Mantel umgibt aber elektrisch von diesem isoliert ist; einer Sekundärwicklung aus elektrisch leitenden Material, die relativ zu der Primärwicklung so angeordnet ist, daß im Betrieb ein magnetischer Fluß, erzeugt durch einen elektrischen Wechselstrom, der in besagter Primärwicklung fließt, besagte Sekundärwicklung verkettet und darin eine Spannung induziert, wobei besagte Sekundärwicklung von besagter Primärwicklung elektrisch isoliert ist, aber elektrisch so an den Mantel angeschlossen ist, daß im Betrieb die in die Sekundärwicklung induzierte Spannung einen durch besagten Mantel fließenden Strom erzeugt, der besagten Mantel durch Widerstandsheizung erwärmt, wobei der besagter Mantel ebenfalls durch Wirbelströme erwärmt wird, die darin von besagten Wechselstrom induziert werden, der in besagter Primärwicklung fließt.
Vorzugsweise sind besagter Mantel, Primärwicklung und Sekundärwicklung alle konzentrisch, mit der Prinärwicklung benachbart dem Mantel und der Sekundärwicklung, die um das Äußere der Primärwicklung gewunden ist. Jedoch wäre auch eine Anordnung, möglich, in der die Primärwicklung um das Äußere der Sekundärwicklung gewunden wäre.
Mehrere Sekundärwicklungen können verwendet werden, von denen beide oder alle elektrisch in Reihe oder parallel an den Mantel angeschlossen sind.
Die Sekundärwicklung kann rohrförmig sein (z.B. eine Spirale oder ein doppelwandiger Mantel), wobei die Sekundärwicklung so an den Mantel angeschlossen ist, daß das zu erhitzende Fluid entweder vor oder nach dem Durchfluß durch den Mantel durch die Sekundärwicklung fließt. Diese Art des Fluidflusses dient der Kühlung der Sekundärwicklung ebenso wie der Erhitzung des Fluides. Die Prinärseite kann zum gleichen Zweck ebenfalls rohrförmig sein, jedoch hat sich dies deshalb als weniger wünschenswert herausgestellt, da Schwierigkeiten bei der praktischen Ausführung auftreten.

Figurenbeschreibung

Nur beispielhaft wird eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnung näher beschrieben, in der:
Fig.1 eine Ansicht des Gerätes genäß der Erfindung, teilweise im Vertikalschnitt, darstellt.

Beste Ausführungform der Erfindung:

Bezugnehmend auf Fig.1 besteht das Gerät 2 aus einen doppel-wandigen Mantel 3, um den eine Primärwicklung 4 gewunden ist. Eine Sekundärwicklung 5 ist um die Primärwicklung 4 gewunden.
Der Mantel ist aus Metall hergestellt, vorzugsweise aus einem Metall, welches einen relativ hohen elektrischen Widerstand aufweist.
Es muß betont werden, daß der Mantel nicht als Transformatorkern fungiert und daß daher kein Bedarf für den Mantel besteht, aus ferromagnetischem Material gefertigt zu sein. Trotzdem ist es vorteilhaft, wenn der Mantel aus ferromagnetischem Metall besteht, weil dies durch Erhöhung der Magnetisierung der Vor-richtung den Leistungsfaktor der Vorrichtung verbessert. Ein geeignetes Material für den Mantel ist Schniedeeisen (wrought iron), welches alle der oben genannten Kriterien erfüllt.
Der Mantel besitzt eine äußere Wand 6 und eine innere Wand 7 mit einer zylindrischen Passage 8 zwischen den Wänden, durch die im Betrieb des Gerätes das Fluid strömt. Ein Ende der Passage 8 ist durch eine fluiddichte Verbindung 9 an das Innere eines gewundenen Rohres angeschlossen, welches die Sekundär-wicklung 5 bildet, und das andere Ende der Passage 8 ist an ein Auslaßrohr 10 angeschlossen.
Der Raum 12 innerhalb der inneren Wand 7 ist luftgefüllt. Dieser Raum kann einen Metallkern umschließen, jedoch hat sich ergeben, daß der Gebrauch eines solchen Kerns die Funktion des Geräts nicht wesentlich verbessert.
Alternativ dazu könnte der Mantel einwandig sein, vorausgesetzt das von dem Gerät zu erhitzende Fluid wäre ein guter Wärmeleiter oder es wäre nur eine relativ niedrige Erwärmungsrate gefordert. Das Fluid in dem Mantel wird durch Wärneleitung von den beheizten Wänden erwärmt und deshalb werden nur die Schich-ten des Fluides mit Kontakt zu diesen Wänden unmittelbar er-wärmt. Der Rest des Fluides wird durch Wärmeleitung und Konvek-tion innerhalb des Fluides erwärmt. Deshalb muß die Länge und Weite der Passage 8 mit Rücksicht auf die Art des zu erwärmen-den Fluides, den gewünschten Temperaturanstieg im Fluid und der gewünschten Durchflußrate ausgewählt werden.
Die Primärwicklung 4 besteht aus Windungen aus isolierten Draht, der unmittelbar auf den äußeren Mantel 3 gewickelt ist, wobei der Draht in einer oder mehreren Schichten angeordnet ist, die erforderlich sind, um die Länge der Wicklung anzu-passen. Der Draht besteht aus einem Material, welches ein guter elektrischer Leiter ist (z.B. Kupfer, Aluminium, Supraleiter). Die Anschlüsse 11 der Primärwicklung sind an eine Wechselstrom-quelle anschließbar (230 Volt, 50Hz).
Die Sekundärwicklung 5 besteht aus einer Spirale aus Rohr, das aus einem Material gefertigt ist, welches ein guter Leiter für beides, Wärme und Strom, ist (z.B. Kupfer, Aluminium).
Die Sekundärwicklung ist um eine ölumflossene Wand 16 gewunden. Die Vorrichtung ist innerhalb eines thermisch isolierten Behälters 17 eingeschlossen. Die Primärwicklung 4 wird durch Öl gekühlt, welches von einer Pumpe (nicht dargestellt) durch den Behälter gepumpt wird. Das kühlende Öl wird zwischen den beabstandeten Schichten der Primärwicklung und dann um die äußere Oberfläche der Sekundärwicklung bewegt, Wärme von der Primär- zu der Sekundärwicklung transportierend und folglich in das in der Sekundärwicklung zirkulierende Fluid.
Wird jedoch eine einfachere Fluiderhitzungsvorrichtung verlangt und ist eine geringere Wärmeerzeugung akzeptabel (d.h. die Vorrichtung kann bei niedrigeren Temperaturen arbeiten), so kann auf den Behälter 17 und das kühlende Öl verzichtet werden, wobei die Primärwicklung einfach dadurch gekühlt wird, daß die Sekundärwicklung eng um die Primärwicklung gewunden ist, so daß die Primärseite durch Wärmeleitung gekühlt wird.
Wie oben ausgeführt, ist ein Ende der Sekundärwicklung durch den Flansch 9 an die Passage 8 des Mantels 3 angeschlossen. Das andere Ende der Sekundärwicklung ist an einen Fluideinlaß 14 angeschlossen. Beide Enden der Sekundärwicklung sind durch geeignete Mittel elektrisch an den Mantel 3 angeschlossen, z.B. durch den Flansch 9 (welcher ebenso eine elektrische wie eine fluiddichte Verbindung darstellt) und einer Metallstrebe 15 (die nur eine elektrische Verbindung liefert).
Die oben beschriebene Vorrichtung wird wie folgt betrieben:- zu erhitzendes Fluid (z.B. Wasser) wird durch den Einlaß 14 in die rohrförmige Sekundärwicklung eingespeist. Das Fluid bewegt sich über die Länge der Sekundärwicklung und an deren anderen Ende wird es durch den Flansch 9 in die Passage 8 des Mantels 3 eingespeist. Das Fluid bewegt sich anschließend über die Länge des Mantels 3 und fließt aus dem Auslaßrohr 10 ab. Weiterhin ist eingeplant, daß der umgekehrte Fluidfluß (d.h. zuerst durch die Passage 8 und dann durch die Sekundärwicklung) ausführbar wäre.
Die Primärwicklung 4 wird versorgt durch einen Netzwechselstrom (ein- oder mehrphasig). Dieser Strom produziert einen magnetischen Fluß, der eine elektrische Spannung in die Sekundärwicklung induziert. Diese induzierte Spannung erzeugt einen Strom, der über die elektrischen Verbindungen 9 & 15 durch den Mantel 3 fließt und so den Mantel durch Widerstandsheizung erwärmt. In anderen Worten bildet der Mantel die Last für den Transformatorkreislauf. Es soll hervorgehoben werden, daß der Gebrauch eines Metalls für den Mantel, welches relativ hochohmig ist, vorteilhaft ist, weil dies die Widerstandsheizung maximiert und den Leistungsfaktor der Vorrichtung verbessert.
Wenn der Mantel aus Metall besteht, wird er zusätzlich durch Wirbelströme erwärmt, die durch die Schwankungen des magne-tischen Feldes der Primärwicklung hervorgerufen werden. Dieser Nutzeffekt wird duch die in der Figur 1 dagestellte Anordnung deutlich, bei der die Primärwicklungen zwischen dem Mantel und der Sekunkärwicklungen liegen, was zu einem geringeren Umfang führt, selbst wenn die Sekundärwicklungen zwischen der Primärwindung und dem Mantel liegen. Ein weiteres Erhitzen des Mantels entsteht durch Hysteresewärme aus Ummagnetisierungs-verlusten.
Die Primär- und Sekundärwicklungen dienen während des Betriebes ebenso dem Erhitzen: Diese Erwärmung tritt aufgrund des Widerstandes der Metallwicklungen gegen die durch die Metall-wicklungen fließenden Ströme auf. Gemäß gebräuchlicher Trans-formatorenpraxis wird der Einsatz von Metallen guter elek-trischer Leitfähigkeit für die Primär- und Sekundärwicklungen diese Widerstandserwärmung minimieren. Ebenso muß die Ausfüh-rung der Vorrichtung und/oder das eingesetzte Kühlsystem (wie bereits diskutiert) so ausgewähltsein, daß die Primärwicklung innerhalb eines geeigneten Betriebstemperaturbereiches gehalten werden kann.
Im Falle der Sekundärwicklung, genauer, wenn eine rohrförmige Sekundärwicklung benutzt wird, zirkuliert das zu erhitzende Fluid, die Sekundärwicklung kühlend, hindurch und es ist überzeugend, daß es vorteilhaft sein kann, ein relativ hochohmiges Metall (z.B. Stahl) für die Sekundärwicklung auszuwählen, weil die in der Sekundärwicklung erzeugte Wärme sinnvoll zum Erwärmen des Fluides eingesetzt werden kann.
Wenn das Fluid in den Mantel eintritt, wird das Fluid zusätzlich durch Wärmeleitung aus dem Mantel erwärmt. Weil die Erwärmung des Fluides im Mantel durch Wärmeleitung erfolgt, ist die Passage 8, zum Erzielen eines maximalen Kontakts zwischen dem Fluid und dem Mantel, vorzugsweise relativ eng ausgebildet.
Es soll hervorgehoben werden, daß in der oben beschriebenen Ausführungsform der Vorrichtung die Wärme durch eine Anzahl verschiedener Arten an das Fluid übertragen wird:
1. Durch Widerstandsheizung des Mantels.
2. Durch Wirbelstrom- und Hystereseerwärmung des Mantels.
3. Durch Widerstandsheizung der Primärwicklung, die durch das Kühlsystem der Primärwicklung auf die Sekundärwicklung über
tragen wird.
4. Durch Widerstandsheizung der Sekundärwicklung.
Es soll hervorgehoben werden, daß das Fluid auch dadurch erhitzt werden könnte, indem es nur durch den Mantel und nicht durch die Sekundärwicklung geleitet würde, obwohl dies deshalb nachteilig sein könnte, weil die Sekundärwicklung nicht gekühlt und das Fluid nicht durch Wärmeleitung aus der Sekundärwicklung erwärmt würde.
In einer Alternative zu der oben beschriebenen Ausführungsform hat der Mantel 3 die Form einer Rohrspirale, durch die das zu erhitzende Wasser fließt.
Es wurde ein Test mit einem Gerät durchgeführt, welches wie in der Fig 1 beschrieben ausgeführt war. Der Mantel 3 bestand aus Schmiedeeisen (wrough iron) und war 265 mm lang, mit einem Aussendurchmesser von 60 mm und einer Passage 8 von ungefähr 3 mm Weite.
Die Primärwicklung war aus 327 Windungen aus Kupferdraht mit 3,75 mm Durchmesser gefertigt. Die Sekundärwicklung bestand aus 13 Windungen eines Kupferrohres mit 11,5 mm Durchmesser.
Die Primärwicklung war an eine Netzspannungsquelle angeschlossen: Spannung Frequenz Strom Leistung Leistungsfaktor Temperatur der Primärwicklung Wirkungsgrad
Die Vorrichtung arbeitete in einem elektrischen Dauerbetrieb und war temperaturstabil. Durch das Gerät wurde Wasser mit einer Einlaßtemperatur von 15 Grad Celsius mit einer Rate von ungefähr 17,9 1/min, durch die Sekundärwicklung und danach durch den Mantel fließend, hindurchgeleitet und es verließ den Auslaß mit 38 Grad Celsius.

Industrielle Anwendbarkeit

Für kommerzielle oder industrielle Anwendung würde das oben beschriebene Gerät mit Regelungen ausgestattet werden, welche es ermöglichen, die Fluidauslaßtemperatur vorzuwählen oder nach Bedarf zu variieren, gemeinsam mit einem Drucksensor oder einem Durchflußdetektor, der die Stromzufuhr zum Gerät einschaltet, wenn ein Fluidfluß beginnt und sie abschaltet, wenn der Fluidfluß aufhört oder unter einen sicheren Minimalwert fällt.
Das Gerät kann zum Betrieb bei hohen Drücken ausgeführt sein und kann benutzt werden um Dampf zu erzeugen, d.h. als Ersatz für einen Dampfkessel.
Es wurden Geräte zum Betrieb bei 230V und 400V entworfen, mit einer Leistungsabgabe im Bereich zwischen 6kW - 40kW, die aber auch zum Betrieb außerhalb dieser Bereiche ausgeführt sein können.

Claims

1. Elektrisch, netzfrequenzbetriebener Fluiderhitzer (2) mit einem kernlosen Transformator und einem elektrisch leitenden Mantel (3), durch den im Betrieb zu erhitzendes Fluid strömt, besagter kernloser Transformator beinhaltend eine Primärwicklung (4) aus elektrisch leitendem Material, die mindestens teilweise besagten Mantel (3) umgibt, aber von diesem elektrisch isoliert ist, eine Sekundärwicklung (5) aus elektrisch leitendem Material, die relativ zu der Primärwicklung so angeordnet ist, daß der durch einen Wechselstrom, der im Betrieb in besagter Primärwicklung fließt, generierte magnetische Fluß besagte Sekundärwicklung (5) ankoppelt und dort eine Spannung indu-ziert, wobei die besagte Sekundärwicklung (5) elektrisch von besagter Primärwicklung (4) isoliert ist, aber elektrisch mit dem Mantel (3) verbunden ist, so daß besagte Spannung, die im Betrieb in besagter Sekundärwicklung induziert wird, einen durch den Mantel (3) fließenden Strom erzeugt, der besagten Mantel (3) durch Widerstandsheizung aufheizt, wobei besagter Mantel (3) ebenfalls von Wirbelströmen aufgeheizt wird, die durch die Primärwicklung (4) darin induziert werden.

2. Erhitzer gemäß Anspruch 1, bei dem die Sekundärwicklung (5) aus zwei oder mehreren Teilen gebildet ist, von denen jedes elektrisch an den Mantel (3) angeschlossen ist.

3. Erhitzer gemäß Anspruch 1, bei dem die Sekundärwicklung (5) rohrförmig ist und die so an den Mantel (3) angeschlossen ist, daß das zu erhitzende Fluid vor oder nach dem Durchfluß durch den Mantel (3) durch die Sekundärwicklung fließt, wobei das besagte Fluid durch die Transformatorwärme erhitzt wird.

4. Erhitzer gemäß Anspruch 1, bei dem besagter Mantel (3), die Primärwicklung (4) und die Sekundärwicklung (5) konzentrisch sind.

5. Erhitzer gemäß Anspruch 3, bei dem besagter Mantel (3), die Primärwicklung (4) und die Sekundärwicklung (5) konzentrisch sind.

6. Erhitzer gemäß Anspruch 4 oder 5, bei dem der Mantel (3) mindestens teilweise von der Primärwicklung umgeben ist, die mindestens teilweise von der Sekundärwicklung (5) umgeben ist.

7. Erhitzer gemäß Anspruch 3 oder 5, bei dem besagter Mantel (3) aus hochohmig elektrisch leitendem Material gefertigt ist, besagte Primär- (4) und Sekundärwicklungen (5) aus niederohmig elektrisch leitendem Material gefertigt sind, die Primärwick-lung (4) über den größten Teil der Länge des Mantels (3) gewun-den ist und die Sekundärwicklung (5) um die Primärwicklung (4) gewunden ist.

8. Erhitzer gemäß Anspruch 7, bei dem der Mantel (3) doppelwandig ist und zu erhitzendes Fluid zwischen besagten Wänden hindurchfließt.

9. Erhitzer gemäß Anspruch 7 oder 8, bei dem die Primärwicklung (4) durch den Gebrauch eines Zwangsölumlaufs gekühlt ist und besagtes Öl ebenfalls über besagte Sekundärwicklung (5) zirku-liert, um Wärme von besagter Primärwicklung (4) zu besagter Sekundärwicklung zu transportieren.

10. Erhitzer gemäß Anspruch 7 oder 8, bei dem die Sekundärwicklung (5) so in physikalischen Kontakt, jedoch elektrisch iso-liert von der äußeren Lage der Primärwicklung (4) ist, daß im Betrieb die Primärwicklung (4) durch Wärmeleitung an die Sekun-därwicklung (5) gekühlt ist.

11. Erhitzer gemäß Anspruch 7, bei dem die Primär- und Sekundärwicklung (4,5) aus Kupfer und der Mantel (3) aus Schmiede-eisen (wrought iron) gefertigt sind.