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Beheizungsvorrichtung für Flüssigkeiten, besonders zum Erzeugen von
Dampf
I)ie Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Beheizen von Flüssigkeiten,
besonders zum Erzeugen von Dampf oder für ähnliche Zwecke, die so ausgebildet ist,
daß unabhängig von der Stetigkeit der Wärmezufuhr eine gleichmäßige CVärmeal,gahe
an die zu beheizende Flüssigkeit erfolgt. Hierbei soll eine Aufspeicherung der Wärme
stattfinden, so daß eine Wärmequelle mit l)egrenztem Heizwert je Zeiteinheit benutzt
werden kann, deren Wärme aufgespeichert und später in kürzerer Zeit mit größerer
Wärmeleistung je Zeiteinheit wieder algegelen werden kann. Die Vorrichtung nach
der Erfindung eignet sich besonders als Dampferzeuger zum Sterilisieren und für
andere Zwecke, bei denen der Dampf nicht ununterbrochen während der 24 Stunden eines
Tages benötigt wird.
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So kann sie z. B. vorteilhaft zum Dampferzeugen in Molkereien und
Verkaufsläden für Speiseeis zum Entkeimen von Milch, ferner bei der Behandlung von
Wolle, Kunstseide, Leder, Tuchen, Filz und anderen Stoffen, weiterhin zum Erwärmen
von Wasser durch Einspritzen von Dampf sowie überall dort verwendet werden, wo Dampf
nur zeitweise benötigt wird.
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Die Vorrichtung nach der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß
der Behälter, Kessel o dgl., der
die zu erhitzende Flüssigkeit aufnimmt,
einen den Behälterraum im wesentlichen ausfüllenden, nur in geringem Abstand von
den Behälterwandungen liegenden Metallblock enthält der innen mit einer Beheizungsvorrichtung
ausgestattet ist und die von ihr aufgenommene Wärme an die in den Spaltraum zwischen
dem Metallblock und den Behälterwandungen eingeleitete Flüssigkeit abgibt. Der die
Flüssigkeit aufnehmende Behälter besteht zweckmäßig aus einem kastenartigen Kessel,
der von einem mit einer. wärmeisolierenden Füllung versehenen Außenbehälter umschlossen
ist, eine untere Flüssigkeitszuführungsleitung und eine obere Entnahmeleitung für
beheizte Flüssigkeit oder Dampf aufweist und zweckmäßig so bemessen ist, daß er
den Metallblock seitlich und unten mit engem Spaltraum, oben mit einem etwas größeren
Hohlraum umschließt, der als Dampfsammler dienen kann.
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Der Metallblock soll oben und unten zweckmäßig mit dach- bzw. keilartig
geneigten Flächen versehen sein.
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Die Flüssigkeitszuführungsleitung des Behälters ist vorzugsweise
mit einer Regelvorrichtung ausgestattet, so daß die Flüssigkeit zwecks Erzielung
einer gleichmäßigen Dampfabgabe in beeinflußter und geregelter Menge zugeführt wird.
Die in dem Metallblock untergebrachte Wärmequelle besteht vorzugsweise aus einem
elektrischen Heizkörper und kann auch bei anderer Beheizungsart mit einem zeitgesteuerten
Schalter ausgestattet sein, so daß sich die Wärmezufuhr an die durch den Metallblock
gebildete Heizfläche periodisch in gesteuerten Zeitabständen vollzieht.
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Die Flüssigkeitszuführungsleitung kann nach Bedarf mit einem Filter
versehen sein und eine Heizvorrichtung üblicher Ausführung zum Vorwärmen der zu
verdampfenden Flüssigkeit enthalten.
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Die Zeichnungen zeigen ein Beispiel für die Ausführung einer Beheizungsvorrichtung
nach der Erfindung, und zwar handelt es sich um einen Dampferzeuger für Sterilisierapparate,
der in Fig. I in einem senkrechten Querschnitt und in Fig. 2 in einem senkrechten
Längsschnitt durch den unteren Teil des Kessels dargestellt ist.
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Die zum Sterilisieren in Molkereien und ähnlichen Betrieben bestimmte
Vorrichtung weist einen auf kurzen Füßen abgestützten Außenbehälter 1 auf, der eine
wärmeisolierende Füllung 2 enthält.
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In dem Behälter 1 befindet sich ein von gebogenen Stützen 3 getragener,
kastenförmiger Dampfkessel 4, der einen mit Bolzen 5 an einer Stirnwand befestigten
Metallblock 6 enthält. Dieser Metallblock besteht aus einem rechteckigen Körper,
der oben und unten über seine Länge mit dach- bzw. keilartig geneigten Schrägflächen
versehen ist. In seinem Innern befindet sich ein Hohlraum, der nach der Befestigungsseite
hin offen und zugänglich ist. Der Innenbehälter bzw. Kessel 4 ist so bemessen, daß
er den Metallblock unten und an den Seiten mit einem schmalen Spalt, oben mit einem
etwas größeren Hohlraum umschließt. Im Innern des Metallblocks 6 befindet sich ein
elektrischer Heizkörper 7, der z. B. die übliche Heizleistung von 1 kW aufweisen
kann. In den unteren Teil des Kessels 4 mündet eine Wasserzuführungsleitung 8 ein,
die mit einem Rohr g an einen nicht dargestellten Ablaßhahn angeschlossen ist. An
der Anschlußstelle des Rohres 9 befindet sich ein Maximalzuflußventil Io,.daß dazu
dient, die Dampfbildung im Kessel in sicheren Grenzen zu halten. Zur Festlegung
dieser Sicherheitsgrenze muß die Größe der Ventilöffnung dem Wasserspiegel im Speisebehälter
angepaßt sein.
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Über dem Gehäuse I befindet sich eine isolierte oder einfache Sterilisierkammer
II, die aus dem Kessel 4 durch ein kurzes Rohr 12 mit Dampf gespeist werden kann.
Das Rohr 12 kann mit einem nicht dargestellten Wechselventil versehen sein, so daß
man den Dampf auch zu anderer Verwendung nach außen ableiten kann. Eine Prallplatte
I3 ist über der Mündungsstelle des Rohres I2 zum Verteilen des ausströmenden Dampfes
vorgesehen. An dem Außenbehälter I befindet sich eine mit Schrauben angebrachte
Verschlußplatte 14, an dem Kessel 4 in gleicher Höhe ein keilförmiger Einsatz 15
aus wärmeisolierendem Stoff, der deii den Heizkörper 7 enthaltenden Hohlraum des
Aletallblocks abschließt, die nicht dargestellte Iurchführung für den Anschluß des
Heizkörpers aufweist und ebenso wie die Verschlußplatte 14 bei Bedarf abnehmbar
ist, so daß man Zugang zum Heizkörper erhält.
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Das Wasser wird auf beliebige Weise in geregelter Menge in den Kessel
eingeleitet. Vorzugsweise ist hierzu auf der Sterilisierkammer ein kleiner Speisebehälter
angeordnet, der von Hand oder selbsttätig durch ein Schwimmerventil gespeist wird.
Zwischen dem Speisebehälter und dem Maximalventil 10 ist ein von Hand zu betätigender
Kontrollhahn angebracht. Die Speiseleitung kann auch einen Filter enthalten, um
Verunreinigungen zurückzuhalten, die den verengten Durchlaß des Maximalventils 10
verstopfen könnten. Diese Einrichtungen sind von üblicher Ausführung und in der
Zeichnung nicht dargestellt.
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Der elektrische Heizkörper wird vorzugsweise von einem Zeitschalter
bekannter Art gesteuert, der mit einem Aufzug für I4tägigen oder 28tägigen Gang
ausgerüstet ist. Dieser Schalter kann unmittelbar an der Vorrichtung angebracht
sein.
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Steht Wechselstrom von konstanter Frequenz zur Verfügung, so ist ein
synchroner elektrischer Zeitschalter dem Uhrwerkschalter vorzuziehen.
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Bei der Inbetriebnahme der Vorrichtung zum Sterilisieren werden zunächst
das Wasserzuführungsventil und der Entwässerungshahn geschlossen und der Zeitschalter
für eine zum Aufheizen benötigte Zeitspanne in Gang gesetzt. Braucht z. B. ein üblicher,
mit 6 kW belasteter Sterilisierapparat eine Stunde, um den erforderlichen Dampf
zu liefern, so würde der Sterilisierapparat nach der Erfindung mit dem vorgesehenen
Heizkörper von 1 kW über den Zeitschalter 6 Stunden lang eingeschaltet bleiben,
und dann werden die zu sterilisierenden Gegenstände in die Kammer II gebracht und
das Wasserspeiseventil geöffnet. In 10 Minuten
oder weniger wird
eine Temperatur von 2100 in der Sterilisierkammer erreicht und das Wasserspeiseventil
wieder geschlossen. Nach einer Sterilisierdauer von 10 Minuten bei dieser Temperatur
wird das Entwässerungsventil geöffnet, um Schlammniederschläge und Sinkstoffe aus
dem Kessel auszuspülen, die sich sonst anhäufen und den Betrieb der Einrichtung
beeinträchtigen würden.
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Nach vollständigem Ablassen des Wassers wird der Entwässerungshahn
wieder geschlossen, weil sonst kalte Luft in den Kessel eindringt und die Heizwirkung
des Nfetallllocks beeinträchtigt. Die Einrichtung kann dann für einen erneuten Sterilisiervorgang
in Betrieb genommen werden.
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Da die Wärme in dem isolierten Block gespeichert wird, ist es nicht
nötig, die Vorrichtung unmittelbar nach der ersten Heizperiode wieder in Betrieb
zu nehmen. Vielmehr können mehrere Stunden vergehen, ohne daß ein erheblicherWärmeverlust
eintritt.
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Bei Bedarf kann ein automatischer Wasservorwärmer üblicher Ausführung
in die Speiseleitung eingeschaltet werden, so daß der Kessel mit heißem Wasser beliefert
wird und eine größere Menge der in dem Metallblock aufgespeicherten Wärme für clie
Verdampfung zur Verfügung steht.
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I)ie Erfindung schafft eine einfache und verläßlich arbeitende Vorrichtung
zum Erhitzen von Flüssigkeiten, zum Erzeugen von Dampf und für andere Zwecke, die
keine ständige Wärmezufuhr benötigt und daher außerhalh der Spitzenlastt>etrid,sstunden
aufgeheizt werden kann und auch dann in Betrieb hleibt, wenn der Strom zeitweilig
abgeschaltet ist.
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Wegen ihrer geringen elektrischen Leistungsaufnahme und der eintretenden
Wärmespeicherung läßt sich die Vorrichtung nach der Erfindung auch dann verwenden,
wenn das elektrische Versorgungsnetz bereits so belastet ist, daß weitere Anschlüsse
wegen der sonst eintretenden Spitzenlasterhöhung abgelehnt werden. Es gibt auch
Fälle, wo die Besitzer von kleinen privaten Stromerzeugungsanlagen mit einer Leistung
von beispielsweise I kW eine Wärmeleistung von 4 kW für nur 10 oder I5 Minuten am
Tage brauchen. Die Erfindung ermöglicht es dem Besitzer einer solchen Kleinanlage,
die gewünschteWärmeleistung mit der vorhandenen Anlage zu erreichen.
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Mit Rücksicht auf die eintretende Wärmespeicherung kann ein bestimmter
Erwärmungsvorgang mit der Vorrichtung nach der Erfindung schneller als mit den üblichen
Beheizungsanlagen durchgeführt werden. Dies ist beim Sterilisieren und ähnlichen
Anwendungen besonders wichtig. Überdies kann mit dieser Vorrichtung auch überhitzter
Dampf für Sterilisierzwecke schnell erzeugt werden.
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PATENTANSPROCHE: I. Heizvorrichtung für Flüssigkeiten, besonders
zum Erzeugen von Dampf, dadurch gekennzeichnet, daß der die zu erhitzende Flüssigkeit
aufnehmende Behälter (Kessel o. dgl.) einen den Behälterraum im wesentlichen ausfüllenden,
nur in geringem Abstand von den Behälterwandungen liegenden Metallblock (6) enthält,
der innen mit einer Beheizungsvorrichtung (7) ausgestattet ist und die hiervon aufgenommene
Wärme an die in den Spaltraum zwischen dem Metallblock (6) und den Behälterwandungen
(4) eingeleitete Flüssigkeit abgibt.