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Dampferzeugungseinrichtung zum Zwecke der Luftbefeuchtung In beheizten
Räumen und in Klimaanlagen ist es besonders im Winter, wenn die verhältnismäßig
trockene Außenluft in die Wohnräume zu Lüftungs-oder Heizungszwecken eingelassen
oder eingeführt wird, nötig, den eintretenden Luftstrom oder die eingetretene Luft
zu befeuchten. Zum ]Befeuchten von Luft werden derzeit die verschiedensten Einrichtungen
und Verfahren verwendet. So ist es bekannt, kaltes Wasser aus einer Düse zu verstäuben.
Wenn die Luft hinreichend warm ist, kann das eine mehr oder weniger brauchbare Methode
sein, die bei Verwendung von kalkhaltigem Wasser allerdings den Nachteil hat, daß
die Zerstäuberdüse sehr oft gereinigt werden muß und daß sich der Kalk aus dem zerstäubten
Wasser als dünne Schicht überall im belüfteten Raum ablagert. Es ist des weitem
bekannt, in .einem Raum mit zu trockener Luft oder in einem Kanal, der der Zuleitung
von erwärmter Luft zu einem zu belüftenden Raum dient, in einem offenen Verdampfungsgefäß
mittels eines Heizstabes Wasser zu erhitzen, so daß es verdunsten und die Luft befeuchten
kann. Die Nachteile dieser Einrichtung bestehen u. a. darin, daß ein offenes Wassergefäß
verwendet werden muß, welches sehr rasch verschmutzt und in welchem sich bei Nichtgebrauch
rasch Algen oder andere Verunreinigungen vermehren, daß sich des weitern verhältnismäßig
rasch starke Kalkablagerungen um das Heizelement bilden und daß spezielle Vorkehrungen
getroffen werden müssen, um ein Durchbrennen des Heizelementes bei Störungen der
Wasserzufuhr zu verhindern. Bei andern elektrisch heizbaren Wasserverdunstern wird
das heiße Wasser in einem Boiler hergestellt, aus welchem der Dampf durch ein Dampfrohr
in die ruhende oder strömende Luft geleitet wird. Hier ist eine genaue Einstellung
der erzeugten Dampfmenge nur über eine Steuerung der Zuflußmenge möglich, die sich
bekanntlich sehr schlecht genaudosieren läßt und zudem Verschmutzungseinflüssen
unterworfen ist. Wenn der Luftstrom feucht genug ist, muß die toilerheizung ausgeschaltet
werden, und es dauert dann eine längere Zeit, bis die Dampferzeugung aufhört. Auch
hier sind spezielle Vorsichtsmaßnahmen zu treffen, damit beim Ausbleiben der Wasserzufuhr
kein Schaden entsteht. Des weitem ist ein Verdampfungsgefäß bekannt, in welchem
zwei voneinander getrennte Elektroden angeordnet sind, wobei der durch das Wasser
fließende Strom das Wasser aufheizt. Durch eine enge öffnung im Deckel kann der
sich so bildende Wasserdampf entweichen. Je kleiner die öffnung ist, um so größer
wird der Druck im Dampfraum und um so größer ist die Austrittsgeschwindigkeit des
Dampfstrahles. Wenn alles Wasser verdunstet ist, hört die Stromleitung zwischen
den beiden Elektroden auf, da die dazwischenliegende Luft isoliert. Da jedoch die
Dampferzeugung von der Stärke des zwischen den Elektroden fließenden Stromes abhängig
ist, ändert sich der Dampfdruck und damit auch die Ausströmungsgeschwindigkeit des
Dampfes aus dem Gefäß während des Betriebes beträchtlich, und zudem muß es stets
wieder frisch gefüllt werden.
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All diese Nachteile weist nun die Dampferzeugungseinrichtung zum Zwecke
der Luftbefeuchtung nach der vorliegenden Erfindung nicht auf. Sie weist ein verschlossenes,
zwei vertikal angeordnete Elektroden enthaltendes Verdampfungsgefäß auf, dessen
Dampfraum mit der zu befeuchtenden Luft über eine Dampfleitung verbunden ist, welche
an ihrem Ende eine Düse trägt, die im Dampfraum einen annähernd konstanten Druck
erzeugt, wobei der Wasserzufluß zum Verdampfungsgefäß knapp unterhalb der Elektroden
angeordnet ist. Diese Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des
Verdampfungsgefäßes das Zuflußrohr nach oben geführt, oben offen und in der Höhe
des oberen Bandes der vorzugsweise
aus Metallgewebe bestehenden
Elektroden sowohl an die Speiseleitung als auch an eine 1Jberlaufleitung angeschlossen
ist und an seiner tiefsten Stelle ein Auslaßventil trägt.
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Hierdurch soll folgendes erreicht werden: Da durch die Düse verhindert
wird, daß die gesamte, im Verdampfungsraum gebildete Dampfmenge sofort abströmen
kann, wird von dem hierdurch im Dampfraum entstehenden Dampfdruck das Wasser nach
unten über die Wasserleitung in die lrberlaufleitung gedrückt. Der vom Wasser benetzte
Teil der Elektroden wird somit kleiner, was zur Folge hat, daß die Heizleistung
und damit die Dampferzeugung verringert wird, bis der Dampfdruck gleich dem Druck
der Wassersäule in der Wasserleitung plus dem Atmosphärendruck ist. Bei einer für
die Aufrechterhaltung des Dampfdruckes dann zu gering gewordenen Heizleistung steigt
der Wasserspiegel im Verdampfungsgefäß wieder, und es stellt sich ein Gleichgewicht
ein, so daß stets ein konstanter Dampfstrom durch die Düse zum Austritt gelangt.
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Gegenüber bekannten Einrichtungen für Luftbefeuchtung werden durch
die erfindungsgemäßen Anordnungen folgende wesentliche Vorteile erzielt: 1. Eine
kontinuierliche Dampferzeugung ist gewährleistet, und zwar unabhängig vom Verschmutzungsgrad
der Elektroden; diese Dampferzeugung nimmt erst dann ab, wenn der Verschmutzungsgrad
eine sehr hohe Grenze - angenähert 90 bis 95 überschreitet. 2. Zur Erzielung dieses
vorerwähnten Vorteils werden keine Ventile mit beweglichen Teilen, die bei den kleinen
Durchflußmengen nur zu bald nicht mehr betriebssicher arbeiten, benötigt.
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3. Die gesamte Apparatur kann sich periodisch ent leeren, sobald ein
feuchtigkeitsabhängiger Ausschalter nach Erreichen des verlangten Feuchtigkeitsgehaltes
die Apparatur ausschaltet, so daß sich das System immer wieder neu füllen kann und
eine zu starke Schmutzanreicherung und Veränderung der Leitfähigkeit des Wassers
hierdurch vermieden wird.
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Nachfolgend wird an Hand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung beschrieben, welches dazu dient, einen durch einen Ventilator erzeugten
Luftstrom zu befeuchten. Es zeigt F i g. 1 eine schematische Darstellung dieses
Ausführungsbeispieles und F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II durch das
Verdampfungsgefäß.
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Der wichtigste Bestandteil der ganzen Einrichtung ist das mit 10 bezeichnete
Verdampfungsgefäß, das aus irgendeinem nichtleitenden, hitzebeständigen Material
wie z. B. einem Hartglas bestehen kann. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist
das Gefäß einen Boden 1 und einen Deckel 2 auf, die durch eine mit zwei Muttern
3 versehene Gewindestange 4 gegen das Mantelrohr 5 gepreßt werden, wobei hitzebeständige
Dichtungsringe 6 einen guten Abschluß auch dann gewährleisten, wenn durch Temperaturänderungen
Längenänderungen der vorgenannten Teile entstehen. Im Boden 1 ist eine Wasserleitung
7 flüssigkeitsdicht eingesetzt, während im Deckel 2 eine Dampfleitung 8 und eine
wasserdampfdichte und hitzebeständige Durchführung 9 für die elektrischen Leitungen
11 und 12 angeordnet sind. Selbstverständlich kann sich diese Zuleitung auch im
Boden 1 befinden, so daß die zu den beiden Elektroden 13 und 14 führenden Leitungen
11 und 12 sowie speziell die Anschlußstellen keinen hohen Temperaturen ausgesetzt
sind. Jede der beiden Elektroden 13 und 14 wird durch einen vertikal gestellten
Zylindermantel gebildet, der aus einem Drahtgeflecht besteht. Die äußere Elektrode
13 ist etwas an das Mantelrohr 5 gespannt, während die innere Elektrode 14 ihren
Halt mit einzelnen Drähtchen an dem die Gewindestange 4 umgebenden Isolierrohr 15
findet, welches aus Glas oder einem hitzebeständigen Kunststoff bestehen kann. Wie
man sieht, nehmen die beiden Elektroden nicht die ganze Höhe des Verdampfungsgefäßes
10 ein, es bleibt sowohl oben wie unten ein elektrodenfreier Raum, wobei sich die
Mündung 7 a der Wasserleitung 7 knapp unterhalb dem untern Elektrodenrand befindet,
also so, daß sich das Gefäß gerade so weit entleeren kann, daß die Elektroden nicht
mehr vom Wasser benetzt werden.
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Diese Wasserleitung 7 ist außerhalb des Gefäßes 10 nach oben geführt
und besitzt an ihrem obern Ende einen Trichter 7 d, in welchen eine Kondenswasserleitung
16 mündet. An die Wasserleitung 7 ist irgendwo eine Speiseleitung 17 und auf der
Höhe des obern Elektrodenrandes oder zweckmäßigerweise auch etwas höher, also an
der Stelle 7 b, eine Überlaufleitung 18 angeschlossen. Die Speiseleitung 17 ist
an das Wasserleitungsnetz angeschlossen und enthält einen Filter 20, ein im stromlosen
Zustand geschlossenes Elektroventil 21 und eine Düse 19. An der tiefsten Stelle
der Wasserleitung 7, also an der Stelle 7 c, ist eine zur überlaufleitung 18 führende
Entleerungsleitung 22 angeschlossen, die ein Auslaßventil23 enthält, bei welchem
es sich um ein im stromlosen Zustand geöffnetes Elektroventil handelt.
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Die Dampfleitung 8 besitzt an ihrem Ende eine Düse 8 a, aus welcher
der Wasserdampf in das weite Verteilungsrohr 24 strömt, welches sich im Luftkanal
25 befindet und das mit Löchern 24 a versehen und gegen das von der Düse entfernte
Ende leicht geneigt ist, damit das sich bildende Kondenswasser dorthin gelangen
kann, von wo es dann durch die Kondenswasserleitung 16 in den Trichter 7 d fließt.
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Ebenso einfach wie der mechanische Aufbau ist auch das elektrische
Schaltschema. Vom Stromnetz V führen die beiden Leitungen 11 und 12 zu den beiden
Elektroden 13 bzw. 14. Die beiden Leitungen 1.1 und 12 lassen sich durch einen Ausschalter
26 unterbrechen, sie sind nach dem Ausschalter durch eine Signallampe 27 überbrückt,
damit man jederzeit ersehen kann, ob der Schalter geöffnet oder geschlossen ist.
Die Leitung 11 enthält ein Amperemeter 28, welches zur Kontrolle des Stromverbrauches
dient. An das Stromnetz V ist des weitern ein Ventilator 29 zur Erzeugung des durch
die erfindungsgemäße Einrichtung zu befeuchtenden Luftstromes angeschlossen. Dieser
Ventilator 29 läßt sich durch einen Ausschalter 30 ein- und ausschalten. Irgendwo
im befeuchteten Luftstrom, also entweder im Kanal 25 oder in einem Raum, der durch
den befeuchteten Luftstrom klimatisiert wird, befindet sich ein feuchtigkeitsabhängiger
Ausschalter 31, der einen Stromkreis dann unterbricht, wenn die Feuchtigkeit einen
einstellbaren Wert erreicht oder übersteigt, und den Stromkreis dann wieder schließt,
wenn die Feuchtigkeit wieder unter den eingestellten Wert absinkt.
Die
beiden Elektroventile 21 und 23 sind zueinander parallel geschaltet und derart an
das Stromnetz V angeschlossen, daß sie beim Öffnen des Ausschalters 26 sowie beim
Ausschalten des Ventilators 29, also beim Öffnen des Ausschalters 30 sowie dann
stromlos werden, wenn die Feuchtigkeit beim feuchtigkeitsabhängigen Ausschalter
31 den eingestellten Wert erreicht hat.
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Wenn man die vorstehend beschriebene Einrichtung in Betrieb setzen
will, so muß man nur die beiden Ausschalter 26 und 30 schließen: Dadurch wird die
elektrische Spannung an die beiden Elektroden 13 und 14 gelegt, der Ventilator 29
fördert Luft, das Elektroventil 21 wird geöffnet und das Elektroventil 23 wird geschlossen.
Das Wasser strömt durch den in der Speiseleitung 17 angeordneten Filter mit der
durch die Düse 19 bedingten Zuströmgeschwindigkeit in die Wasserleitung 7. Die Bohrung
der Düse 19 ist dem vorhandenen Wasserdruck derart anzu= passen, .daß etwa 20% mehr
Wasser durch die Leitung hindurchströmt als zur Verdampfung benötigt wird. Das Wasser
gelangt dann durch die Wasserleitung 7 in das Verdampfungsgefäß 10. Sobald die Elektroden
benetzt werden, beginnt der Strom zwischen ihnen zu fließen, das Wasser wird heiß,
und es bildet sich Dampf, der sich im obern Teil des Verdampfungsgefäßes, also im
Dampfraum ansammelt. Von dort entweicht der Dampf durch die Dampfleitung B. Die
Dampfmenge, die in den Luftstrom abgegeben werden kann, hängt vom Querschnitt der
Düse 8a ab. Da wegen dieser Düse nicht aller Dampf, der sich im Verdampfungsgefäß
bildet, sofort wegströmen kann, entsteht im Dampfraum ein Dampfdruck, der das Wasser
nach unten und infolgedessen über die Wasserleitung 7 in die Überlaufleitung 18
drückt. Dadurch wird der vom Wasser benetzte Teil der Elektroden kleiner und infolgedessen
geht die Heizleistung und damit die Dampferzeugung zurück, bis der Dampfdruck gleich
dem Druck der Wassersäule in der Wasserleitung 7 plus dem Atmosphärendruck ist.
Wenn dann die Heizleistung zu gering zur Aufrechterhaltung des Dampfdruckes ist,
steigt der Wasserspiegel im Gefäß 10 wieder, und es stellt sich ein Gleichgewicht
ein, so daß stets ein konstanter Dampfstrom durch die Düse 8 a austritt, und zwar
unabhängig davon, ob die Leitfähigkeit des Wassers etwas größer oder kleiner ist
und auch unabhängig davon, ob die Elektroden neu oder teilweise mit Kalk überzogen
sind. Bei neuen Elektroden wird der Wasserspiegel sehr tief stehen; sobald die untern
Teile der Elektroden verkalkt sind, wird der Wasserspiegel automatisch ansteigen,
bis die sich an den Elektroden bildende Kalkschicht diese vollständig isoliert.
Falls sich der Anschluß der überlaufleitung18 etwa 4 bis 6 cm über dem obern Elektrodenrand
befindet, wird sich auch dann, wenn beinahe die ganze Elektrodenfläche mit einer
isolierenden Kalkschicht überzogen ist, ein genügender Dampfdruck ausbilden, wobei
natürlich die genaue Höhe je nach dem gewünschten Dampfdruck in Abhängigkeit von
der Düse 8 a zu bestimmen ist. Es ist nun hier zu bemerken, daß die Elektroden aus
einem vorzugsweise korrosionsbeständigeil h@?etallgewebe bestehen, dessen Maschenweite
so bemessen ist, daß beim Erhitzen und Abkühlen der größere Teil des an ihm abgeschiedenen
Kalkes in Form von Kalkteilchen, d. h. Würfelchen, Körnchen oder Schuppen vom Gewebe
abgesprengt wird. Sobald die Feuchtigkeit in dem Raum, wo sich der feuchtigkeitsabhängige
Ausschalter 31 befindet, den an ihm eingestellten Wert erreicht hat, öffnet er den
die Elektroventile erregenden Stromkreis, so daß die Wasserzufuhr abgestellt und
das Auslaßventil23 geöffnet wird, so daß sich das Verdampfergefäß 10 sofort bis
zur Höhe der Mündung7a der Wasserleitung 7 entleert. Schmutz und Kalkteilchen werden
also auf dem Gefäßboden zurückgehalten. Da zur Erregung der Elektroventile geringe
Stromstärken genügen, müssen an den feuchtigkeitsabhängigen Ausschalter 31 keine
großen Ansprüche gestellt werden. Sobald die Elektroden 13 und 14 nicht mehr elektrolytisch
miteinander in Verbindung stehen, fließt durch sie kein Strom mehr, so daß die Heizung
ausgeschaltet ,ist. Durch die Verwendung der elektrolytischen Aufheizung ist auch
die nötige Sicherheit vorhanden, daß bei einer möglichen Unterbrechung der Wasserzufuhr
keinerlei Schaden entstehen kann. Sobald die durch den Ausschalter 31 überwachte
Luft wieder zu trocken ist, werden die Elektroventile 21 und 23 wieder erregt, und
die Anlage wird die von der Öffnung der Düse 8 a abhängige Wasserdampfmenge dem
Luftstrom beimischen.
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Zur Wartung der Anlage braucht das Gefäß 10
mit den beiden Elektroden
13 und 14 nur von Zeit zu Zeit gereinigt zu werden. Zweckmäßigerweise werden das
Gefäß und die Elektroden so dimensioniert, daß eine Reinigung nur alle Jahre einmal
nötig ist, wodurch die Wartungskosten auf ein Minimum gesenkt werden können.