DE344155C

DE344155C - Steam boiler with electrical resistance heating

Info

Publication number: DE344155C
Application number: DE1918344155D
Authority: DE
Original assignee: BBC BROWN BOVERI and CIE; Brown Boveri und Cie AG Germany
Current assignee: BBC BROWN BOVERI and CIE; BBC Brown Boveri AG Germany
Priority date: 1918-11-06
Filing date: 1918-11-06
Publication date: 1921-11-14

Description

Dampfkessel mit elektrischer Widerstandsheizung. Den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet ein Dampfkessel mit elektrischer Widerstandsheizung, der insbesondere zum Anschluß an hochgespannten Wechselstrom beliebiger Phasenzahl geeignet' ist. Die Heizung erfolgt mittels Widerstandsleitern, die in bekannter Weise erheblich unterhalb des Wasserspiegels von senkrechten oder geneigten, beiderseits offenen Isolierröhren mit Spiel umgeben sind. In' bezug auf -die Wasserströmung sind die Isolierröhren 'parallel geschaltet, d. h. das Wasser durchströmt alle Röhren von unten nach oben. Die- einzelnen Heizwiderstände sind durch Leitungen elektrisch miteinander verbunden, deren Isolierung in die offenen Isolierröhren hineinragt, zum Zweck, den unmittelbaren Stromübergang von den Heizwiderständen zur Kesselwandung durch das Wasser auf ein gewolltes Maß herabzudrücken.Steam boiler with electrical resistance heating. The subject of the present invention forms a steam boiler with electrical resistance heating, especially for connection to high voltage alternating current of any number of phases suitable is. The heating takes place by means of resistance ladders, which are known in Way considerably below the water level from vertical or inclined, on both sides open insulating tubes are surrounded with play. In relation to the flow of water the insulating tubes are connected in parallel, d. H. the water flows through all the pipes from the bottom up. The individual heating resistors are electrical through cables connected to each other, the insulation of which protrudes into the open insulation tubes, for the purpose of the direct current transfer from the heating resistors to the boiler wall to press down to a desired level through the water.

In -der Zeichnung-sind zwei Ausführungsbeispiele für die Erfindung dargestellt. Abb. z zeigt einen Kessel a für Anschluß an dreiphasigen Wechselstrom, von dem j edoch nur eine Phase, gezeichnet ist. Der Strom tritt bei der Klemme b ein, durchläuft die vier Heizspiralen c in Hintereinanderschaltung und tritt bei d in die Kesselwand über, welche die Neutrale des Systems bildet. Die Heizspiralen c sind senkrecht angeordnet und mit Spiel von den offenen Isolierröhren o um-, geben, so daß bei Erwärmung ihres Wasserinhaltes ein äußerst lebhafter Umlauf des Wassers stattfindet. Sobald sich das Wasser erwärmt, nimmt sein elektrischer Widerstand ab; daher fließt ein Teil des Stromes nicht durch sämtliche Heizwiderstände c, sondern unmittelbar von den Heizwiderständen in die Kesselwandung a nach Maßgabe r. des Spannungsgefälles zwischen Widerstandsleiter und Kesselwandung, a. der Länge und des Querschnitts des Stromweges vom Widerstandsleiter zur Kesselwandung und 3. der Wassertemperatur.In the drawing are two exemplary embodiments of the invention shown. Fig.z shows a boiler a for connection to three-phase alternating current, of which, however, only one phase is drawn. The current occurs at terminal b a, goes through the four heating coils c in series and joins d into the boiler wall, which forms the neutral point of the system. The heating coils c are arranged vertically and with play from the open insulating tubes o surround, give, so that when its water content is heated, the water circulates extremely vigorously takes place. As soon as the water heats up, its electrical resistance decreases away; therefore, part of the current does not flow through all of the heating resistors c, but instead directly from the heating resistors into the boiler wall a according to r. of Voltage gradient between resistance conductor and boiler wall, a. the length and the cross section of the current path from the resistance conductor to the boiler wall and 3. the Water temperature.

Das Spannungsgefälle zwischen Leiter und Kesselwandung nimmt zwischen den Klemmen b und d stetig ab. Innerhalb der Röhren e ist der Querschnitt des Wasserstromweges durch deren lichte Weite und seine Länge jeweils durch die Strecke gegeben, auf welche die Isolation der Verbindungsleitungen f zwischen den einzelnen Spiralen c in die Isolierröhren e hineinragt. Man hat es durch Bemessung des Widerstandswertes der einzelnen Spiralen und durch diejenige der Röhrenweite einerseits und der Länge der Isolierung der Zuleitungen f in den Röhren e anderseits in der Hand, den Strom auf die Heizwiderstände und das leitende Wasser selbst beliebig zu verteilen und beispielsweise den verschiedenen Werten des Potentialgefäl= les zwischen den einzelnen Widerstandsspiralen und der Kesselwand anzupassen. Ferner kann man die genannten Größen auch -unter Berücksichtigung der Temperaturkoeffizienten der spezifischen Leitfähigkeiten des Wassers und des Heizspiralenmetalls -derart bemessen, daß bei Änderungen - (z_ B. Zunahme) der Wassertemperatur die Widerstandsänderung (z. B. Zunahme) in den einen positiven Temperaturkoeffizienten aufweisenden Heizspiralen von einer entgegengesetzten,; annähernd gleich großen Wiclerstaiidsänderung (z. B. Abnahme) in den stromdurchflossenen, einen negativen Temperaturkoeffizienten atif-,veisendenWasserteilen ausgeglichen wird, so daß der Kombinationswiderstand aus Heiz--widerständen und Wasser auch bei veränderlicher Temperatur annähernd konstant- bleibt.The voltage gradient between the conductor and the boiler wall steadily decreases between terminals b and d. Within the tubes e, the cross section of the water flow path is given by its clear width and its length in each case by the distance on which the insulation of the connecting lines f protrudes into the insulating tubes e between the individual spirals c. By measuring the resistance value of the individual spirals and that of the tube width on the one hand and the length of the insulation of the supply lines f in the tubes e on the other hand, you can distribute the current to the heating resistors and the conductive water itself as desired and, for example, the various Adjust the values of the potential gradient between the individual resistance spirals and the boiler wall. In addition, one can measure the above-mentioned variables, taking into account the temperature coefficients of the specific conductivities of the water and the heating coil metal, in such a way that when there are changes (e.g. increase) in the water temperature, the resistance change (e.g. increase) in the one positive temperature coefficient having heating coils from an opposite one; approximately equal change in Wiclerstaiids change (e.g. decrease) in the current-carrying, a negative temperature coefficient atif-, expelling water is compensated, so that the combination resistance of heating resistors and water remains almost constant even when the temperature changes.

Die gleiche .Bemessung kann auch bei- der Anordnung nach Abb.2 und 3 getroffen werden. Bei dieser findet die Dampferzeugung nicht mehr in einem einzigen Kessel statt wie bei Abb. i, sondern in einer Batterie von Dampferzeugungsbehältern g, in welche gemäß Abb. 2 die Heizwiderstände c. verteilt sind; die Wasserräume der Behälter g stehen durch das Rohr in, ihre Dampfräume durch die Rohre za in Verbindung (Abb. 3). Diese Unterteilung ist zweckmäßig,- wenn man .dem Kessel eine möglichst große Oberfläche-geben will. Die Behälter sind gemeinsam in eine wärmespeichernde Masse 1z, z. B. Sand, eingebettet und - zwecks rascheren Wärmeaustauschs mit derselben noch mit Kühlrippen i versehen. Diese Masse dient dazu, zu Zeiten geringer Dampfentnahme Wärme aufzunehmen und- bei stark-er rker Beanspruchung des Kessels Wärme an den Kesselinhalt wieder abzugeben und so die elektrische Heizung zu unterstützen. Die oberen Anschlüsse o der Heizspiralen sämtlicher Behälter g sind isoliert herausgeführt und außerhalb der Wärmespeicherxnasse-la miteinander verbunden.The same dimensioning can also be used for the arrangement according to Fig. 2 and 3 are taken. In this case, the steam generation no longer takes place in a single one Boiler instead of as in Fig. I, but in a battery of steam generating tanks g, in which according to Fig. 2 the heating resistors c. are distributed; the water spaces the container g are connected through the pipe in, and their vapor spaces through the pipes za (Fig. 3). This subdivision is useful - if you give the boiler one as possible want to give large surface. The containers are together in a heat-storing Mass 1z, e.g. B. sand, embedded and - for the purpose of faster heat exchange with the same still provided with cooling fins i. This mass is used at times of low steam extraction To absorb heat and - if the boiler is subjected to heavy loads - heat to the To dispense the boiler contents again and thus support the electrical heating. the The upper connections o of the heating coils of all containers g are insulated and outside of the heat storage xnasse-la connected to each other.

Falls man auf die Zugänglichkeit und Umschaltbarkeitder Klemmen verzichtet, können die gegen den Kesseldruck dicht zu haltenden Durchführungen auch vermieden und die Verbindungsleitungen der Heizspiralen 'c in den ohnehin vorhandenen Rohren ii oder in besonderen Verbindungsrohren verlegt -werden.If you do without the accessibility and switchability of the terminals, the bushings that have to be kept tight against the boiler pressure can also be avoided and the connecting lines of the heating coils' c in the pipes that are already present ii or in special connecting pipes.

In der Zeichnung sind sämtliche Ausrüstungsteile des Kessels, die zwar erforderlich oder wünschenswert, aber zum Verständnis der Erfindung nicht unbedingt nötig sind, weggelassen. Hierher gehören Wasser-und Spülventile,. Absperr- und Sicherheitsventile, Dampfsammler, Wasserabscheidebleche, Führungswände, Manometer, Ausdehnungskrümmer, Mannlöcher, Wasserstandszeiger, ferner die elektrischen Schalier, Sicherungen, Strom- und Spannungsmesser usw.In the drawing are all the boiler equipment that necessary or desirable, but not essential to an understanding of the invention are omitted. This subheading includes water and flush valves. Shut-off and safety valves, Steam collectors, water separation plates, guide walls, pressure gauges, expansion elbows, Manholes, water level indicators, furthermore the electrical formwork, fuses, electricity and voltmeter etc.

Claims

FATENT CLAIMS i. Steam boiler with electrical resistance heating, characterized in that in a known manner below the water level Bare heating resistors surrounded by insulating tubes open on both sides with clearance are electrically connected to one another by insulated lines, their insulation protrudes into said insulating tubes by a certain amount, which is all the greater to be selected, the greater the potential difference z-, vischen the respective heating resistor and the one connected to a pole, a phase or to the neutral of the network Boiler wall is.

2. Steam boiler according to claim i, characterized by such Dimensioning of the insulating tubes and the distance between their ends and those in them uninsulated heating resistors, that with fluctuations in the water temperature the change in resistance in the radiators having a positive temperature coefficient of one opposite; approximately the same change in resistance in the current flowing through, water parts with a negative temperature coefficient are compensated, so that the combination resistance of heating resistors and water even with variable Temperature almost constant = remains.

3. Steam boiler according to claim i, characterized characterized in that it is embedded in a heat-storing mass. -

4. Steam boiler according to claim i and 3, characterized in that it is divided into a number of smaller Container is subdivided in parallel with respect to the water and steam flow are switched. -

5. Steam boiler according to claim 3 and 4, characterized in that that -he with the heat-storing 'mass through an artificially enlarged surface is in contact.