DE4201775A1 - Vorrichtung zur niederfrequenten induktiven durchlauferwaermung eines fluids mit elektrolytischer leitfaehigkeit - Google Patents
Vorrichtung zur niederfrequenten induktiven durchlauferwaermung eines fluids mit elektrolytischer leitfaehigkeitInfo
- Publication number
- DE4201775A1 DE4201775A1 DE4201775A DE4201775A DE4201775A1 DE 4201775 A1 DE4201775 A1 DE 4201775A1 DE 4201775 A DE4201775 A DE 4201775A DE 4201775 A DE4201775 A DE 4201775A DE 4201775 A1 DE4201775 A1 DE 4201775A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- fluid
- iron core
- pipe
- flow
- magnetic field
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims description 67
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims description 25
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 title claims description 7
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 40
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 45
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 6
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 6
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 2
- 238000013021 overheating Methods 0.000 abstract description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 3
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 2
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 1
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
- H05B6/02—Induction heating
- H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
- H05B6/105—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications using a susceptor
- H05B6/108—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications using a susceptor for heating a fluid
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23B—PRESERVATION OF FOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES; CHEMICAL RIPENING OF FRUIT OR VEGETABLES
- A23B2/00—Preservation of foods or foodstuffs, in general
- A23B2/05—Preservation of foods or foodstuffs, in general by heating using irradiation or electric treatment
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23B—PRESERVATION OF FOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES; CHEMICAL RIPENING OF FRUIT OR VEGETABLES
- A23B2/00—Preservation of foods or foodstuffs, in general
- A23B2/05—Preservation of foods or foodstuffs, in general by heating using irradiation or electric treatment
- A23B2/08—Preservation of foods or foodstuffs, in general by heating using irradiation or electric treatment using microwaves or dielectric heating
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Zoology (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Induction Heating (AREA)
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrich
tung zur niederfrequenten induktiven Durchlauferwärmung
pumpfähigen Fluids, das eine spezifische elektrische
Leitfähigkeit aufweist, die zumindest der Größenordnung
nach im Bereich derjenigen elektrolytischer Leitfähigkeit
liegt.
Es ist bekannt, insbesondere Fluids mittels hindurch
fließenden elektrischen Stromes zu erwärmen. Eine erste
Methode ist die, mittels an Elektroden angelegter elek
trischer Spannung elektrischen Strom durch das Fluid
hindurchfließen zu lassen (sog. OHM′sche Erwärmung).
Dieser Weg ist aber dort ausgeschlossen, wo das zu
erwärmende Fluid nicht mit den Elektroden in Berührung
treten darf, die sich bei diesem Erwärmungsprozeß in der
Regel nicht unwesentlich erwärmen.
Eine weitere bekannte Methode der Erwärmung ist die
mittels Mikrowellen. Es handelt sich dabei um eine di
elektrische Erwärmung. Wie weit die Mikrowellenerwärmung
z. B. in Nahrungsmitteln nachteilige Veränderungen hervor
rufen kann, ist derzeit noch nicht mit einhelligem
Ergebnis aufgeklärt. Auch kann das zwangsläufig
ungleichmäßige Erwärmungsprofil zu Problemen führen.
Eine noch weitere Methode der Erwärmung ist die mittels
Induktion. Die induktive Erwärmung hat vor allem in der
Industrie und insbesondere im Hüttenwesen große Bedeutung,
wo in großen Tiegeln Metalle und dergleichen geschmolzen
werden. Auch für das Oberflächenhärten von Metallgegen
ständen wird die induktive Erwärmung vielfältig ange
wendet, wobei die schon bei niedrigen Frequenzen relativ
geringe Eindringtiefe der Induktionsströme in Metall eine
sogar erwünschte Erscheinung ist.
Die vorliegende Erfindung ist ebenfalls der induktiven
Erwärmung zuzuordnen, erfolgt aber mit einer in dieser
Technik nicht verwendeten Vorrichtung und in nicht vor
bekannter Art und Weise. Bei der Erfindung wird vorzugs
weise mit 50 bzw. 60 Hz-Netz-Wechselstrom gearbeitet,
dessen Bereitstellung problemlos ist. Für die periodische
Energiespeicherung im Feld ist in diesem Falle die
magnetische Feldenergie dominant, worin sich die Erfindung
prinzipiell von wie eingangs beschriebener Mikrowellener
wärmung unterscheidet. Der prinzipielle Unterschied zur
vorerwähnten OHM′schen Erwärmung besteht darin, daß bei
letzterer das zu erwärmende Fluid galvanisch in den
energieliefernden Stromkreis eingebunden ist, was bei der
induktiven Erwärmung nicht der Fall ist.
Zur Durchführung des der Erfindung zugrundeliegenden
Prinzips lassen sich verschiedene praktische Ausführungs
formen angeben, die aber alle auf eben diesem selben
Prinzip funktionell beruhen. Dieses Prinzip umfaßt die zum
zu erwärmenden Fluid induktive Ankopplung mittels Eisen
kerns zur konzentrierten Führung des Induktionsflusses,
d. h. nach dem Transformator-Prinzip. Durch Verwendung
eines Materials mit hoher Permeabilität für den Eisenkern
wird ein niedriger magnetischer Widerstand erreicht. Durch
Blechung oder Verwendung eines Materials mit hohem elek
trischem Widerstand für den Eisenkern können auch die
Wirbelstromverluste im Eisenkern wie üblich niedrig
gehalten werden. Das zu erwärmende Fluid wird, schon
allein zur Vermeidung von örtlichen Überhitzungen durch
eine Rohrleitung hindurchgeführt. Durch Pumpen kann in der
den Eisenkern umschließenden Rohrleitung eine kontinuier
liche Durchlauferwärmung des strömenden Fluids erfolgen.
Zur praktischen Ausführung von unter die Erfindung fallen
den Vorrichtungen eignen sich insbesondere zwei konstruk
tive Aufbauformen. Sie beruhen natürlich beide auf dem
gleichen erfindungsgemäßen physikalischen Prinzip und
unterscheiden sich nur im konstruktiven Aufbau und
technischen Betriebsverhalten.
Bei einem ersten Konzept einer praktischen Ausführungsform
umgibt die Fluidströmung den Eisenkern derart, daß die
Achse der Fluidströmung und die Längsachse des Eisenkerns
zusammenfallen und sich der Induktions-Kurzschlußstrom im
strömenden Fluid orthogonal zu dessen Strömungsrichtung
ausbildet.
Ein zweites Konzept einer Ausführungsform ist dasjenige,
bei dem die für die Strömung des Fluids vorgesehene Rohr
leitung als eine Wicklung wendelförmig um den Eisenkern
gelegt ist und der Kurzschlußstrom durch das Fluid
hindurch parallel (und antiparallel) der Fluidströmung
gerichtet ist. Noch näher zu erläuternde Maßnahmen
bewirken das vollständige Kurzschließen eines solchen
Strompfades.
Weitere Erläuterungen der Erfindung gehen aus den nach
folgenden Beschreibungen zu voranstehend bereits
umrissenen Ausführungsformen von erfindungsgemäßen
Vorrichtungen hervor.
Fig. 1 zeigt eine erste spezielle Ausführungsform zu
einer Vorrichtung nach dem obigen ersten
Konzept.
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt zur Fig. 1.
Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt einer Seitenansicht zur
Fig. 1, und zwar als Schnitt.
Fig. 4 zeigt eine zweite Variante zum obigen ersten
Konzept.
Fig. 5 zeigt eine erste Ausführungsform zum obigen
zweiten Konzept.
Fig. 6 zeigt eine Weiterbildung zur Ausführungsform
nach Fig. 5 mit erweiterter Regulierungsmöglich
keit.
Fig. 7 zeigt eine Variante vorgesehen für Dreiphasen-
Betrieb.
Fig. 8 zeigt in einer ersten Darstellung (8a) eine
geschnittene Seitenansicht und dazu (8b) im
Querschnitt eine Ausführungsform für ein zur
Verbindung der Rohrleitungen vorgesehenes
Verteilerstück, das auch als Mischer zu
verwenden ist.
Fig. 9 zeigt eine zur Fig. 5 vereinfachte Ausführungs
form ohne Verteilerstück, jedoch mit
dielektrisch wirksamer Kurzschlußverbindung.
Fig. 10 zeigt eine zur Ausführung nach Fig. 9 verwen
dete "dielektrische Elektrode".
Die Fig. 1 zeigt in einem Längsschnitt eine erste
praktische Ausführungsform. Das zu erwärmende Fluid 10
strömt in dem ringförmigen Zwischenraum bzw. Querschnitt
zwischen einem Außenrohr 11 und einem innerhalb dieses
Rohres 11 dazu koaxial angeordneten Innenrohr 12. Das
Innenrohr 12 erstreckt sich im wesentlichen nur über den
Bereich des Eisenkernes 13, der ein Teil eines gesamten
Magnetjoches 14 ist. Wie ersichtlich, liegt der Eisenkern
13 axial in einem vom Fluid 10 getrennten Innenraum
innerhalb des Innenrohres 12. Zur Begünstigung des
Hindurchströmens des Fluids und des Umströmens des
Innenrohres 12 sind Abschlußstücke 122 in der Form spitzer
Kuppeln - wie dargestellt - vorgesehen.
Zu dem Magnetjoch 14 gehören die Eisenkern-Verbindungs
teile 113, die quer zur axialen Ausrichtung der Vorrich
tung - wie ersichtlich - durch Rohrstutzen 121 hindurch
aus dem äußeren Rohr 11 herausragen. Jeweils an der
Vorderseite und der Schattenseite der Strömung sind
Formstücke 141 und 142 zur totraum-freien Lenkung der
Fluidströmung um die Rohrstutzen herum vorgesehen.
Auf dem außenliegenden weiteren Teil 114 des Magnetjoches
14 befindet sich eine übliche Magnetfeldspule 15, mit der
das magnetische Feld auch im Eisenkern 13 zu erzeugen ist.
An die Anschlüsse 16 dieser Magnetfeldspule wird vorzugs
weise Netzwechselspannung angelegt.
Fig. 2 zeigt aus Fig. 1 den Querschnitt A-A. Zur Fig. 1
bereits beschriebene Einzelheiten dieser Vorrichtung haben
in der Fig. 2 dieselben Bezugszeichen und bedürfen daher
keiner weiteren Erläuterung.
Die Fig. 3 zeigt den Schnitt B-B aus Fig. 1, wobei es
sich dabei um eine erläuternde Darstellung bezüglich der
Formstücke 141 und 142 handelt. Die Schnittdarstellung
beschränkt sich deshalb auch auf diese Einzelheiten der
Ausführungsform nach Fig. 1.
Mit Ausnahme des Magnetjoches 14 bzw. des Eisenkerns 13
und der Magnetfeldspule 15 mit ihren Anschlußklemmen 16
bestehen alle Teile der dargestellten Vorrichtung aus
solchem Material wie z. B. Teflon, das elektrisch nicht
leitend ist, bei den herrschenden Drücken und Temperaturen
formstabil bleibt und gegenüber dem durchströmenden Fluid
chemisch indifferent und insbesondere hygienisch
unbedenklich ist, was für die Erwärmung bzw. Erhitzung von
insbesondere Nahrungsmitteln von ganz besonderer Bedeutung
ist.
Die Funktionsweise bei der Vorrichtung nach Fig. 1 ist
die, daß im durchströmenden Fluid 10 durch elektro
magnetische Induktion ein Kurzschluß-Wechselstrom
induziert wird und fließt. Dieser dort ringförmige
Kurzschlußstrom verläuft im hohlzylindrischen Raum
zwischen dem Außenrohr 11 und dem Innenrohr 12 innerhalb
des Fluids. Die Ebene solcher Kurzschlußströme liegt
senkrecht zur Achse der Vorrichtung. Damit ist die
elektrische Stromrichtung im rechten Winkel zur Strömungs
richtung des Fluids gerichtet. Der Bereich für die
Erwärmung erstreckt sich im wesentlichen über die Länge
des Eisenkerns 13, insbesondere zwischen den Spitzen der
beiden innenliegenden Formstücke 142 bzw. 141. Diese
wirken dabei außerdem auch noch dahingehend, übermäßig
hohe Dichten des elektrischen Stromes zu verhindern, die
sonst an bestimmten Stellen entstehen könnten.
Die Fig. 4 zeigt hinsichtlich des Funktionsprinzips eine
Variante zur Ausführungsform nach Fig. 1. Bei der Aus
führung nach Fig. 4 hat das sich im Bereich des
Magnetfeldes befindliche Außenrohr 111 an seinen beiden
Enden jeweils einen Krümmer, so daß das Innenrohr 12 mit
dem darin befindlichen Eisenkern 13 im jeweiligen Krümmer
die Seitenwand des Außenrohres 111 in gradliniger Richtung
durchstößt. Mit 143 sind für die Strömungsausbildung
vorgesehene Formkörper bezeichnet. Die übrigen
Einzelheiten der Fig. 4 entsprechen denen der Fig. 1.
Je höher die elektrische Leitfähigkeit des Fluids im Rohr
11 ist, umso geringer ist die Eindringtiefe des Magnet
feldes in dieses Fluid. Da jedoch die Erfindung für die
Erwärmung von Fluids mit einer spezifischen elektrischen
Leitfähigkeit im Bereich derjenigen entsprechender
elektrolytischer Leitfähigkeitswerte vorgesehen ist, ist
bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung über den ganzen
Querschnitt hinweg gleichmäßige Stromverteilung und damit
entsprechend gleichmäßige Erwärmung des strömenden Fluids
zu erreichen. Für die Erfindung spielt die Eindringtiefe
des magnetischen Wechselfeldes somit keine Rolle.
Wesentlich dagegen ist aber, daß der angegebene Eisenkern
vorgesehen ist, ohne den bei der Erfindung keine merkliche
Erwärmung in dem (strömenden) Fluid zu erzielen wäre.
Fig. 5 zeigt eine dem obigen zweiten Konzept zugehörige
erste Ausführung, die speziell geeignet ist für ein
phasigen Wechselstromanschluß. Hier ist wieder mit 14 das
gesamte Magnetjoch bezeichnet. Mittels der Magnetfeldspule
15 wird in den Eisenkernen 13 das magnetische Wechselfeld
erzeugt. Der jeweilige Eisenkern 13 wird wendelförmig von
zwei Rohrleitungs-Wicklungen 221 und 222 umgeben, die für
das Hindurchfließen des zu erwärmenden Fluids vorgesehen
sind. Hinsichtlich der Windungszahlen, des Durchmessers
und sonstiger, die magnetischen Eigenschaften und die
Strömungseigenschaften bestimmender Faktoren sind die
beiden Rohrleitungs-Wicklungen 221 und 222 vorzugsweise
gleich bemessen. Hilfsweise kann hierzu ein mit 100
bezeichneter Strömungs(-mengen)-regler in den Fluidstrom
in einer der Rohrleitungs-Wicklungen eingefügt sein. Es
können auch mehrere Rohrleitungs-Wicklungen je einen
Strömungsregler haben.
Mit 231 und 232 sind zwei Verteilerstücke bezeichnet. Das
- wie dargestellt - in das Verteilerstück 231 eintretende
zugeführte Fluid verteilt sich darin gleichmäßig auf die
beiden Rohrleitungs-Wicklungen 221 und 222. Das Verteiler
stück 232 dient dazu, die beiden mengenmäßig möglichst
gleich groß bemessenen Fluidströme als Mischer wieder zu
vereinigen und aus diesem - wie dargestellt - austreten zu
lassen.
Wichtig ist, daß der Wicklungssinn der beiden Rohrlei
tungs-Wicklungen 221 und 222 auf dem Magnetjoch 14
gleichsinnig ist. Damit hat nämlich, bezogen auf das
Magnetjoch und bezogen auf den durch die beiden
Rohrwicklungen 221 und 222 gebildeten Stromkreis, die in
der Rohrwicklung 221 induzierte Spannung die gleiche
Umlaufrichtung wie die in der Rohrleitungs-Wicklung 222
induzierte Spannung. Diese beiden induzierten Spannungen
mit einheitlicher Umlaufrichtung bewirken nämlich, daß die
beiden Fluidströme der Rohrleitungs-Wicklungen 221 und 222
(durch die Verteilerstücke hindurch) einen Kurzschluß
stromkreis bilden. Der Kurzschlußstrom fließt also im
Kreis durch die in diesem Sinne hintereinandergeschalteten
Rohrleitungs-Wicklungen 221 und 222 und Verteilerstücke
231 und 232. Da jede dieser beiden elektrischen Spannungen
den Spannungsabfall aufgrund des in der betreffenden Rohr
wicklung 221, 222 fließenden elektrischen Stromes aus
gleicht, befindet sich das Fluid im Verteilerstück 231 und
im Verteilerstück 232 trotz des das Fluid erwärmenden
fließenden elektrischen Ringstromes auf jeweils dem selben
elektrischen Potential, das z. B. neutral gewählt bzw.
geerdet werden kann.
Die Spezifikationen für die mit dem Fluid in Berührung
kommenden Werkstoffe entsprechen den oben genannten. Die
beiden Rohrleitungs-Wicklungen 221 und 222 können aus
flexiblem Schlauch bestehen, wobei jedoch darauf zu achten
ist, daß keine unkontrollierten Knickungen und entspre
chende Querschnittsveränderungen auftreten können. Mit
diesen würden nämlich das für diese Ausführungsform
vorteilhafterweise einzuhaltende Gleichgewicht gestört
sein.
Die beiden Rohrleitungs-Wicklungen 221, 222 können unter
Beachtung ihrer Parallelschaltung bezüglich der Fluid
ströme und des jeweiligen Wicklungssinnes auch neben
einander auf einem Eisenkern 13 des Magnetjoches an
geordnet sein. Günstiger ist aber die dargestellte Form.
Es ist nicht immer auszuschließen, daß in den Rohrlei
tungs-Wicklungen elektrische und/oder thermische
Unsymmetrie vorliegen kann. Um dann die elektrischen und
thermischen Verhältnisse in den beiden Rohrleitungszweigen
ausgleichen zu können, sind Varianten vorteilhaft, wie
sie in Fig. 6 (und Fig. 7) dargestellt sind.
Es können z. B. die beiden, bezogen auf den die Magnetfeld
spule 15 enthaltenden Teil 114 des Magnetjoches 14,
zueinander parallelen Magnetflüsse, die die Rohrleitungs-
Wicklungen 221 und 222 durchsetzen, auch unterschiedlich
groß gemacht werden. Diese Regulierung erfolgt z. B. durch
Anlegen einer entsprechend bemessenen Wechselspannung an
die zusätzlich wie dargestellt vorgesehene und angeordnete
Regulier-Magnetfeldspule 244.
Eine weitere Möglichkeit, thermisches und/oder elektri
sches Ungleichgewicht in den beiden Rohrleitungs-Wicklun
gen 221 und 222 ausgleichen zu können, besteht in einer
Regulierung 100 der Strömungswiderstände in den beiden
Rohrleitungs-Wicklungen.
Es kann auch eine (zusätzliche) Bypass-Leitung 103
zwischen den als Verteiler 231 und dem als Mischer 232
betriebenen Verteilerstücken vorgesehen sein, die jedoch
um keinen der Eisenkerne gewickelt ist. Vorzugsweise ist
der Strömungswiderstand in der Bypass-Leitung 103 durch
einen Regler 104 einstellbar.
Fig. 7 zeigt eine der Fig. 5 prinzipiell entsprechende
Anordnung jedoch für Dreiphasen-Drehstromanschluß. Das
Magnetjoch 21 hat hier drei Schenkel 13 1, 13 2, 13 3, auf
denen sich jeweils eine der Magnetfeldspulen 15 1, 15 2 und
15 3 befindet. Auf jeweils einem der drei Schenkel ist eine
der drei Rohrleitungs-Wicklungen 221, 222, 223 angeordnet.
Bei Anschluß der Spulen 15 1, 15 2, 15 3 an eine symmetrische
Drehstromversorgung addieren sich die in den drei Rohrlei
tungs-Wicklungen 221, 222, 223 induzierten Spannungen
sowie die dort fließenden Kurzschlußströme vektoriell zu
Null. Es sind wieder zwei Verteilerstücke 1231, 1232,
letzteres wiederum wirksam als Mischer, vorgesehen, mit
denen die hier jeweils drei Fluidströme der drei Rohr
leitungs-Wicklungen geteilt bzw. wiedervereinigt werden.
Beide Verteilerstücke befinden sich unter den obigen
(idealen) Voraussetzungen auch hier auf demselben elek
trischen (Null-)Potential.
Die Fig. 7 zeigt auch noch ein Ausgleichsjoch 13 4 für den
Magnetfeldfluß im Magnetjoch. Wird auf dieses Ausgleichs
joch 13 4 verzichtet, sind alle Rohrleitungs-Wicklungen 221
-223 mit dem Magnetfeldfluß gleicher Größe verkettet, so
daß jeweils nur Spannungen gleicher Größe induziert werden
und bei nicht anderweitig ausgeglichener vorhandener Un
symmetrie in den Rohrleitungs-Wicklungen dann in der
Bypass-Leitung ein elektrischer Ausgleichsstrom auftreten
kann.
Zur Regulierung der Potentialgleichheit bestehen also
folgende (gegebenenfalls auch kombiniert anwendbare)
Möglichkeiten:
Individuelle Regulierung 101 der drei elektrischen Ströme
in den Magnetfeldspulen 15 1, 15 2 und 15 3 in Verbindung mit
einem Ausgleichsjoch 13 4.
Regulierung der Strömungswiderstände in den einzelnen
Rohrleitungs-Wicklungen 221, 222 und 223, z. B. mittels
eines jeweiligen Strömungsreglers 100.
Hinzufügung einer Bypass-Leitung 103 zwischen dem als
Verteiler und dem als Mischer wirkenden Verteilerstück
1231, 1232 mit gegebenenfalls zusätzlich einem regulier
baren Strömungswiderstand 104, wie dies auch schon zu der
Fig. 6 beschrieben ist.
Fig. 8 zeigt den Aufbau eines solchen Verteilerstückes
231 (bzw. 232). Es ist ein rotationssymmetrisches Gehäuse
mit einem axialen Anschluß 71 und mit zwei (für die Fig.
7 mit drei) weiteren Anschlüssen 721 und 722 am Umfang
vorgesehen. Im Falle einer Bypassleitung kommt jeweils ein
weiterer Anschluß am Umfang hinzu. Diese weiteren An
schlüsse sind gleichmäßig (180° bzw. 120° oder auch 90°)
über den Umfang verteilt angeordnet. Durch diese Gestal
tung wird erreicht, daß zum einen gleichmäßige Aufteilung
des Fluidmengenstromes erfolgt und zum anderen Übergänge
des elektrischen Stromes vom einem Anschluß zum anderen
Anschluß ohne wesentliche lokale Stromdichtespitzen er
reicht werden.
Das zur Aufteilung der Fluidströme verwendete Verteiler
stück 231 hat einen axialen Einlauf und tangentiale
Ausläufe. Das als Mischer 232 verwendete Verteilerstück
hat die Einläufe tangential und den Auslauf axial angeord
net.
Eine zur Ausführungsform nach Fig. 5 vereinfachte
Variante zeigt die Fig. 9. Es ist dort nur eine einzige
Rohrleitung-Wicklung 22 auf dem Magnetjoch 21 vorgesehen.
Mit 15 ist wiederum die Magnetfeldspule bezeichnet. Diese
Ausführungsform der Fig. 9 bedarf keiner Verteilungs-
(bzw. Mischer-)Stücke, denn der Fluidstrom tritt beim
Einlauf 27 in die Rohrleitungs-Wicklung 22 ein und tritt
am Auslauf 28 wieder aus. In diesem Falle entsteht natür
lich eine elektrische Spannung zwischen den Punkten, an
denen die Übergangsstücke 25 dargestellt sind. Diese
Übergangsstücke 25 sind mit einer elektrischen Leitung 26
miteinander verbunden, um den Kurzschlußstrom durch die
Rohrleitungs-Wicklung 22 - wie bei allen vorangehend
beschriebenen entsprechenden Ausführungsformen - zu
ermöglichen. Im Prinzip kann an diesem Übergangsstück
jeweils eine in das betreffende Ende der Rohrleitungs-
Wicklung 22 hineinragende Elektrode vorgesehen sein. Um
Derartiges jedoch zu vermeiden, ist bei der Ausführungs
form nach Fig. 9, so wie in der Fig. 10 näher darge
stellt, ein Metallring 251 vorgesehen, der mit einer
dünnen dielektrischen Schicht 252 innenseitig überzogen
ist. Diese Schicht 252 verhindert galvanische Leitung. Da
jedoch für diese Schicht 252 ein Material mit hoher
Dielektrizitätszahl vorgesehen ist, ergibt sich dort ein
dielektrischer Stromübergang.
Bei den Ausführungsformen der Fig. 5 bis 7 und 9, d. h.
bei denen mit wendelförmiger Rohrwicklung auf dem
Eisenkern, sind die Strömungsrichtung des Fluids und die
Richtung des elektrischen Kurzschlußstromes im Fluid
parallel (bzw. antiparallel) gerichtet. Die Möglichkeit
kontinuierlicher Durchlauferwärmung ist davon in keiner
Weise berührt.
Claims (17)
1. Vorrichtung zur niederfrequenten induktiven
Durchlauferwärmung eines pumpfähigen Fluids (10), das
Leitfähigkeit in der Größenordnung elektrolytischer
Leitfähigkeit besitzt, wobei die Erwärmung des Fluids
frei von Kontakt derselben mit Elektroden erfolgt,
mit einer Energiezufuhr-Einrichtung mit einem Magnet joch (14, 21) mit Eisenkern (13) und mit einer auf diesem Magnetjoch befindlichen Magnetfeldspule (15) zur Erzeugung eines magnetischen Wechselfeldes in diesem Eisenkern (13) und
mit einer in der vorgesehenen Heizzone befindlichen Rohrleitung (11-12; 221, 222, 223) für darin vorgesehe nen Durchfluß des zu erwärmenden Fluids (10), wobei die Zueinanderordnung von Eisenkern (13) und Rohr leitung (11-12; 221, 222, 223) und deren Abmessungen so getroffen sind, daß in der den Eisenkern (13) umgebenden Rohrleitung im strömenden Fluid (10) ein den Eisenkern (13) ringförmig/wendelförmig umgebender elektrischer Induktions-Kurzschlußstrom im Fluid (10) ermöglicht ist.
mit einer Energiezufuhr-Einrichtung mit einem Magnet joch (14, 21) mit Eisenkern (13) und mit einer auf diesem Magnetjoch befindlichen Magnetfeldspule (15) zur Erzeugung eines magnetischen Wechselfeldes in diesem Eisenkern (13) und
mit einer in der vorgesehenen Heizzone befindlichen Rohrleitung (11-12; 221, 222, 223) für darin vorgesehe nen Durchfluß des zu erwärmenden Fluids (10), wobei die Zueinanderordnung von Eisenkern (13) und Rohr leitung (11-12; 221, 222, 223) und deren Abmessungen so getroffen sind, daß in der den Eisenkern (13) umgebenden Rohrleitung im strömenden Fluid (10) ein den Eisenkern (13) ringförmig/wendelförmig umgebender elektrischer Induktions-Kurzschlußstrom im Fluid (10) ermöglicht ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
mit einer Rohrleitung (11-12), deren als Heizzone
wesentlicher Anteil zu der axialen Ausrichtung der
Magnetfeldachse des Eisenkerns koaxial angeordnet den
Eisenkern (13) umgibt, wobei zu diesem Anteil ein
Innenrohr (12), das das Fluid (10) gegenüber dem
Eisenkern (13) abschließt und ein Außenrohr (11)
gehören, das das Fluid nach außen begrenzt, womit ein
die Achse des Eisenkerns ringförmig umgebender
Querschnitt für das Fluid (10) gebildet ist und in
diesem Querschnitt im Fluid (10) den Eisenkern (13)
ringförmig umgebende Induktions-Kurzschlußströme
ermöglicht sind. (Fig. 1, 2)
3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
bei der mit dem Eisenkern (13) verbundenen Teile
(113) des Magnetjoches (14) durch seitliche Stutzen
(121) des Innenrohres (1) und des Außenrohres (11)
hindurchgeführt sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3,
bei der an den Stutzen (121) anliegende Formkörper
(141, 142) zur Führung der Fluidströmung um diese
Stutzen herum vorgesehen sind. (Fig. 3)
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, 3 oder 4,
bei der die in der Strömung des Fluids (10) liegenden
Enden des Innenrohres (12) mit Abschlußstücken (122)
zur Strömungslenkung versehen sind. (Fig. 1)
6. Vorrichtung nach Anspruch 2,
mit einem Außenrohr (111) mit an beiden Enden vorge
sehenen Krümmern, durch die das Innenrohr (12) mit
dem darin befindlichen Eisenkern (13) gradlinig
hindurchgeführt ist. (Fig. 4)
7. Vorrichtung nach Anspruch 1,
mit wenigstens zwei Rohrleitungs-Wicklungen
(221, 222, 223), die jeweils einen Eisenkern (13) des
Magnetjoches (14, 21) umgeben, und
die an jeweils deren zwei Enden für die Fluidströmung
(10) in Verteilerstücken (231, 232; 1231, 1232) mit
einander verbunden sind, von denen das eine
Verteilerstück (231) außerdem die Fluid-Zuflußleitung
und das andere (232) als Mischer die
Fluid-Abflußleitung umfaßt, so daß im strömenden
Fluid (10) den jeweiligen Eisenkern ringförmig
umgebende, in diesen Verteilerstücken miteinander
verbundene Induktions-Kurzschlußströme durch das in
den Rohrleitungs-Wicklungen befindliche Fluid (10)
hindurch ermöglicht sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7,
bei der zwei Rohrleitungs-Wicklungen (221, 222)
vorgesehen sind, deren Wicklungssinn zueinander so
gewählt ist, daß in den beiden Rohrleitungs-
Wicklungen sich gleich große Induktionsströme
ergeben, die sich zwischen den beiden
Verteilerstücken (231, 232) kompensieren.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8,
bei der sich die Rohrleitungs-Wicklungen (221 und
222) und die Magnetfeldspule (15) auf einem einen
magnetischen Kreis bildenden Magnetjoch (14)
befinden.
10. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8,
bei der sich die Rohrleitungs-Wicklungen (221 und
222) auf jeweiligen Eisenkernen (13) des Magnetjoches
(14) befinden, die in dem Magnetjoch magnetisch
zueinander parallelgeschaltete Magnetflüsse bilden,
bezogen auf den Eisenkern (114) mit seiner
Magnetfeldspule (15).
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der im Zweig des
einen Magnetflusses zusätzlich eine Regulierspule
(244) für ein Zusatz-Regulier-Magnetfeld vorgesehen
ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 7,
bei der für Drehstrombetrieb ein Magnetjoch (21) mit
drei magnetisch parallelgeschalteten Eisenkernen
(13 1, 13 2, 13 3) mit Magnetfeldspulen (15 1, 15 2, 15 3)
vorgesehen ist, von denen ein jeder von einer
gleichen und gleich-angeordneten Rohrleitungs-
Wicklung (221, 222, 223) umgeben ist, die mit den
Verteilerstücken (1213, 1232) miteinander für in allen
Rohrleitungs-Wicklungen wenigstens angenähert gleich
große Strömung des Fluids (10) verbunden sind, und
diese Verbindung die einzelnen Induktions-Kurzschluß
ströme im Fluid in Dreiecksschaltung miteinander
verbindet.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12,
mit Verteilerstücken (231, 232; 1231, 1232), deren mit
den Rohrleitungs-Wicklungen verbundene Fluid-An
schlüsse (721, 722) tangential und deren Eingang/Aus
gang (71) für das Fluid (10) axial angeordnet sind,
bezogen auf das Verteilerstück (231, 232).
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13,
mit Reguliermöglichkeit der Fluidströmung mit Hilfe
eines Strömungs(-mengen)-reglers (100) im Fluidstrom
wenigstens einer Rohrleitungs-Wicklung (221, 222, 223).
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 14,
mit einem Ausgleichsjoch (13 4) und einer
Reguliermöglichkeit (101) des Magnetfeldes einer
(jeweiligen) Magnetfeldspule (15 1, 15 2, 15 3).
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 15,
mit Reguliermöglichkeit mit Hilfe einer Bypassleitung
(103), gegebenenfalls mit Strömungsregler (104),
zwischen dem als Verteiler und den als Mischer
wirksamen Verteilerstücken (231, 232; 1231, 1232), wobei
diese Bypassleitung frei von einer Kopplung mit dem
Magnetfluß ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 1,
mit einer Rohrleitungs-Wicklung (22) für das Fluid (10), die den Eisenkern (13) des Magnetjoches (14) umgibt,
bei der im Bereich (35) eines jeden ihrer beiden Enden auf der Außenseite dieser Rohrleitung je ein Metallring (251) vorgesehen ist, die beide elektrisch miteinander verbunden (26) sind und
bei der im Bereich des jeweiligen Metallringes (251) die Innenseite der Rohrleitung eine dielektrische Schicht (252) aufweist,
so daß durch die Rohrleitungs-Wicklung (22) und die elektrische Verbindung (26) über die beiden dielek trischen Elektroden aus Metallring (25) und dielek trischer Schicht (252) der Induktions-Kurzschlußstrom im Fluid (10) ermöglicht ist.
mit einer Rohrleitungs-Wicklung (22) für das Fluid (10), die den Eisenkern (13) des Magnetjoches (14) umgibt,
bei der im Bereich (35) eines jeden ihrer beiden Enden auf der Außenseite dieser Rohrleitung je ein Metallring (251) vorgesehen ist, die beide elektrisch miteinander verbunden (26) sind und
bei der im Bereich des jeweiligen Metallringes (251) die Innenseite der Rohrleitung eine dielektrische Schicht (252) aufweist,
so daß durch die Rohrleitungs-Wicklung (22) und die elektrische Verbindung (26) über die beiden dielek trischen Elektroden aus Metallring (25) und dielek trischer Schicht (252) der Induktions-Kurzschlußstrom im Fluid (10) ermöglicht ist.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4201775A DE4201775C2 (de) | 1992-01-23 | 1992-01-23 | Vorrichtung zur niederfrequenten induktiven Durchlauferwärmung eines Fluids mit elektrolytischer Leitfähigkeit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4201775A DE4201775C2 (de) | 1992-01-23 | 1992-01-23 | Vorrichtung zur niederfrequenten induktiven Durchlauferwärmung eines Fluids mit elektrolytischer Leitfähigkeit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE4201775A1 true DE4201775A1 (de) | 1993-07-29 |
| DE4201775C2 DE4201775C2 (de) | 1999-03-11 |
Family
ID=6450104
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE4201775A Expired - Fee Related DE4201775C2 (de) | 1992-01-23 | 1992-01-23 | Vorrichtung zur niederfrequenten induktiven Durchlauferwärmung eines Fluids mit elektrolytischer Leitfähigkeit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE4201775C2 (de) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4415389A1 (de) * | 1994-05-02 | 1995-11-09 | Manfred Dr Ing Rudolph | Vorrichtung zur induktiven Durchlauferwärmung eines elektrisch leitfähigen, pumpfähigen Mediums |
| EP0943243A1 (de) * | 1998-03-19 | 1999-09-22 | SIG Combibloc GmbH | Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Sterilisation eines fliessfähigen Produktes |
| DE102010035560A1 (de) | 2010-08-26 | 2012-03-01 | Viessmann Werke Gmbh & Co Kg | Vorrichtung zur induktiven Erwärmung eines Fluids |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102006041863B4 (de) * | 2006-09-06 | 2012-08-23 | Continental Automotive Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Erwärmen eines Elektrolyten und Verwendung einer magnetohydrodynamischen Pumpe |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE318484C (de) * | 1917-10-14 | 1920-01-31 | ||
| CH175947A (de) * | 1934-08-18 | 1935-03-31 | Hofmann Joseph | Transformator zur Erwärmung von Flüssigkeiten. |
| FR94767E (fr) * | 1964-01-24 | 1969-11-21 | Olin Mathieson | Fil de soudure en aluminium et son procédé de traitement. |
| US5006683A (en) * | 1989-03-10 | 1991-04-09 | Framatome | Device for the electrical induction heating of a fluid contained in a pipeline |
-
1992
- 1992-01-23 DE DE4201775A patent/DE4201775C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE318484C (de) * | 1917-10-14 | 1920-01-31 | ||
| CH175947A (de) * | 1934-08-18 | 1935-03-31 | Hofmann Joseph | Transformator zur Erwärmung von Flüssigkeiten. |
| FR94767E (fr) * | 1964-01-24 | 1969-11-21 | Olin Mathieson | Fil de soudure en aluminium et son procédé de traitement. |
| US5006683A (en) * | 1989-03-10 | 1991-04-09 | Framatome | Device for the electrical induction heating of a fluid contained in a pipeline |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4415389A1 (de) * | 1994-05-02 | 1995-11-09 | Manfred Dr Ing Rudolph | Vorrichtung zur induktiven Durchlauferwärmung eines elektrisch leitfähigen, pumpfähigen Mediums |
| EP0943243A1 (de) * | 1998-03-19 | 1999-09-22 | SIG Combibloc GmbH | Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Sterilisation eines fliessfähigen Produktes |
| DE102010035560A1 (de) | 2010-08-26 | 2012-03-01 | Viessmann Werke Gmbh & Co Kg | Vorrichtung zur induktiven Erwärmung eines Fluids |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE4201775C2 (de) | 1999-03-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE3876504T2 (de) | Automatisch geregelte heizeinrichtung. | |
| DE69131606T2 (de) | Selbstregulierende heizanlage mit integrierter induktionsspule und ihr herstellungsverfahren | |
| AT282011B (de) | Verfahren und Anordnungen zur Induktionsheizung | |
| DE4415389A1 (de) | Vorrichtung zur induktiven Durchlauferwärmung eines elektrisch leitfähigen, pumpfähigen Mediums | |
| DE69723435T2 (de) | Steuerbarer induktor | |
| DE10260246B4 (de) | Spulenanordnung mit veränderbarer Induktivität | |
| EP2842386A1 (de) | Heizkörper | |
| DE2908712A1 (de) | Hochfrequenz-vorschalttransformator | |
| WO2019170511A1 (de) | Induktionsheizvorrichtung und verfahren zum betreiben einer induktionsheizvorrichtung | |
| DE3873632T2 (de) | Induktionsheizgeraet. | |
| EP1847157A1 (de) | Verfahren zum induktiven erwärmen eines werkstücks | |
| DE19920085C2 (de) | Elektrische Anordnung zum Betrieb einer Gradientenspule mit mehreren Netzgeräten | |
| EP3329739B1 (de) | Induktor und induktoranordnung | |
| DE4201775A1 (de) | Vorrichtung zur niederfrequenten induktiven durchlauferwaermung eines fluids mit elektrolytischer leitfaehigkeit | |
| DE1589992B2 (de) | Magnetspule aus supraleitendem Material | |
| DE3811546A1 (de) | Waerme-induktions-generator fuer ein heisses fluid | |
| DE102010006041A1 (de) | Vorrichtung zum Anwärmen metallischer Bauteile | |
| DE10360285B4 (de) | Vorrichtung zum Einbringen von Imprägniermitteln in elektrische Bauteile | |
| DE476812C (de) | Verfahren zum Giessen von Metallen in Formen unter Anwendung elektrischer Stroeme | |
| DE102011018675A1 (de) | Vorrichtung und Verfahren zum aktiven Manipulieren einer elektrisch leitfähigen Substanz | |
| DE69632347T2 (de) | Lambda-Viertel Resonanzverstärker und Verfahren zur Anregung | |
| DE2025813C3 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Induktionserhitzung von Flachkörpern | |
| DE1528779C3 (de) | Induktionspumpe zum Fördern elektrisch leitender Flüssigkeiten | |
| CH203786A (de) | Einrichtung mit in ihrer Induktivität regelbarer, auf einem magnetisierbaren Kern angeordneter Hochfrequenzwicklung. | |
| DE1925383C (de) | Heizrohr |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |