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DE4201775A1 - Vorrichtung zur niederfrequenten induktiven durchlauferwaermung eines fluids mit elektrolytischer leitfaehigkeit - Google Patents

Vorrichtung zur niederfrequenten induktiven durchlauferwaermung eines fluids mit elektrolytischer leitfaehigkeit

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DE4201775A1
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    • H05B6/02Induction heating
    • H05B6/10Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
    • H05B6/105Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications using a susceptor
    • H05B6/108Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications using a susceptor for heating a fluid
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    • A23FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
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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.
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.
DE4201775A 1992-01-23 1992-01-23 Vorrichtung zur niederfrequenten induktiven Durchlauferwärmung eines Fluids mit elektrolytischer Leitfähigkeit Expired - Fee Related DE4201775C2 (de)

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