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Wassererhitzer.
Die Erfindung betrifft Wassererhitzer von der Speiehertype und bezweckt, eine Einrichtung zu sehaffen, durch welche eine geringe Menge von heissem Wasser im Vorratsbehälter in verhältnismässig kurzer Zeit zur Verwendung bereitgestellt wird.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Leitung vorgesehen, die an den Enden einerseits mit dem oberen, anderseits mit dem unteren Teil des Behälters in Verbindung stellt. Diese Leitung ist mit einer Heizvorriehtung und mit einer auf Temperatur ansprechenden Vorrichtung zur Regelung der durch Temperaturunterschiede veranlassten Strömung des Wassers durch diese Leitung ausgestattet, so dass, wenn das Wasser im Behälter kalt ist, der Wasserdurehfluss durch die Leitung stark verringert ist, und somit eine geringe Menge Wasser auf eine hohe Temperatur gebracht wird.
So wie die Temperatur des Wassers im Behälter steigt, bewirkt die auf Temperatur ansprechende Regelungsvorrichtung einen
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In der Zeichnung ist Fig. 1 ein lotrechter Schnitt, zum Teil Ansieht einer beispielsweise gewählten Ausführungsform des Wassererhitzer gemäss der Erfindung, Fig. 2 ist ein lotrechter Schnitt, zum Teil Schauansieht einer Einzelheit.
Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Wasserbehälter oben und an den Seiten mit Wärmesehutzmasse 11, wie Asbest, umgeben, die zwischen dem Behälter und einem Au ssenmantel12 eingeschlossen ist. Am oberen Teil des Behälters ist ein Austrittsrohr 13 für das heisse Wasser und ein Eintrittsrohr 14 für das kalte Wasser vorgesehen. Das Eintrittsrohr 14 für das kalte Wasser reicht im Inneren des Behälters bis nahe an dessen Boden, mündet also in das kältere Wasser im unteren Teil des Behälters, während das wärmere Wasser seiner geringeren Dichte wegen in den oberen Teil des Behälters steigt, von wo es durch das Rohr 13 abgezogen werden kann.
Durch die Öffnung 15 des Bodens ist die Heizvorrichtung für den Behälter eingeführt. Am Behälterboden ist aussen ein Flansch 16 befestigt und die Heizvorrichtung wird von einem etwa durch Bolzen 18 am Flansch 16 befestigten Topf 17 getragen. Zwischen dem Flansch 16 und dem Topf 17 ist eine Packung eingeschaltet, um einen wasserdichten Abschluss herzustellen.
Die Heizvorrichtung 19 besteht aus Stücken von ummantelten Widerstandsheizkörpern irgendeiner
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Bolzen am unteren offenen Ende des Topfes 17 befestigt, so dass die Heizvorriehtung 19 sich im wesentlichen lotrecht durch den Topf 17 und die Öffnung 15 in den Behälter erstreckt. Eine wasserdichte Packung ist zwischen die Kappe 20 und den Topf 17 eingeschaltet.
Die Heizvorriehtung ist von einem doppelwandigen Gehäuse oder Rohr 21 umgeben, das eine in der Mitte des Behälters emporreiehende Leitung bildet. Der Zwischenraum zwischen den Wänden 21a und 21 b des doppelwandigen Rohres 21 enthält zwecks Wärmeisolation ruhende Luft. Nach Fig. 2
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Gehäuses herabfliessen kann, wo es mit dem Heizkörper 19 in Berührung kommt und durch das Gehäuse emporströmt. Das Gehäuse 21 endigt oben in einer geeigneten Höhe im Behälter.
Das obere Ende des Gehäuses ist mit einer Drosselklappe 26 ausgestattet, um die Aufwärtsströmung des heissen Wassers durch die Leitung zu regeln. Nach der Zeichnung ist das obere Ende des Gehäuses gegen seine Achse geneigt, und gegenüber der tiefsten Stelle der oberen Grhäusemündung ist eine auf Temperaturen ansprechende Vorrichtung, nach der Zeichnung ein aus zwei Metallen gebildeter Thermostatstreifen (Breguetstreifen) 27, befestigt. Das untere Ende des Streifens ist bei 28 am Gehäuse befestigt, während das obere bei 30 gekrümmte Ende des Streifens über den Rand der Gehäusemündung bis zur Achse der Leitung reicht und bei 31 an die Drosselklappe 26 angenietet ist. Nahe dem höchsten Punkt der Drosselklappe ist eine kleine Öffnung 32 vorgesehen, durch welche selbst bei geschlossener Drosselklappe ein schwacher Wasserstrom durchfliessen kann.
Ist das Wasser im Behälter kalt, so wird die Drosselklappe durch die Wirkung des Thermostaten geschlossen gehalten.
Am Boden des Topfes 17 ist ein Ablaufrohr 33 mit Absperrorgan 34 vorgesehen, um den Topf entleeren zu können.
An einer Seite des Topfes 17 ist ein auf Temperaturen ansprechender Aussehalter 35 angeordnet, welcher die Leitung des Heizkörpers unterbricht, wenn das Wasser im Behälter auf eine vorbestimmte Temperatur gebracht worden ist, sie aber wieder schliesst, wenn die Wassertemperatur gesunken ist. Der Ausschalter kann von beliebiger Bauart sein, besteht aber zweckmässig aus einem mit einem geeigneten Gas gefüllten Behälter 36 mit einer Membran, welche bei Ausdehnung des Gases nach links gedrückt wird und beim Auftreten einer bestimmten Temperatur einen die Heizleitung unterbrechenden Schaltarm 37 betätigt.
Da dieser Ausschalter an der tiefsten Stelle des Wasserbehälters, nämlich an dem unter dem Boden des Wasserbehälters befindlichen Topf 17, also tiefer als der Boden des Wasserbehälters, gelegen ist, so spricht er auf die Temperatur des kältesten Wassers am Boden des Behälters an und unterbricht die Heizleitung erst, wenn der ganze Wasserinhalt des Wasserbehälters erwärmt worden ist.
Ist der Wasserbehälter mit kaltem Wasser gefüllt und der Heizkörper 19 eingeschaltet, so wird die geringe Wassermenge im Gehäuse 21 sofort erhitzt, u. zw. infolge des geringen Durchflusses durch die Öffnung 32 gleich auf die gewünschte hohe Temperatur, wenn auch das Wasser im Behälter selbst noch kalt ist. Der an der Gehäusewand auftretende Wärmeverlust ist wegen der Wärmeisolation durch den Luftraum zwischen den beiden Wänden sehr gering. Diese geringe Menge heissen Wassers entweicht durch die Öffnung 32 und steigt sofort in den oberen Teil des Wasserbehälters, von wo sie durch das Rohr 13 abgezogen werden kann. Es ist somit eine geringe Menge heissen Wassers sehr rasch verfügbar.
Wenn sich heisses Wasser im oberen Teil des Behälters ansammelt, steigt die Temperatur des Wassers in der Nähe des Thermostaten 27. So wie der Thermostat auf diese Temperatursteigerung anspricht und sich vom Gehäuse wegbiegt, wird die Drosselklappe 26 allmählich geöffnet und lässt Wasser um so reichlicher durchströmen, je höher die Wassertemperatur steigt. Der Thermostat und die Drosselklappe sind dabeiso bemessen, dass das aus der Leitung austretende Wasser auf eine vorbestimmte hohe Temperatur erwärmt wird, ob nun das umgebende Wasser im Behälter heiss oder kalt ist. Wird der Heizkörper ausgeschaltet und das Wasser kühlt sich ab oder wird kaltes Wasser in den Behälter nachgefüllt, so schliesst der Thermostat die Drosselklappe, so dass, wenn der Heizkörper wieder eingeschaltet wird, heisses Wasser wieder in kurzer Zeit zur Verfügung steht.
Die durch die thermostatisch betätigte Drosselklappe 26 erzielten Ergebnisse werden am leichtesten verständlich, wenn man die Arbeitsweise eines Erhitzers ohne thermostatisch betätigte Drosselklappe betrachtet. Es wäre dann der Flüssigkeitsdurchfluss durch die Leitung 21 entweder völlig frei, wenn der lichte Querschnitt der Leitung durchwegs derselbe ist, oder der Wasserdurchfluss wäre ständig gedrosselt, wenn das Wasser auf seinem Weg durch eine verengte Stelle fliessen müsste. Bei freiem Durchfluss und einer Leitung von gleiehförmigem Querschnitt wäre die Wassertemperatur im Behälter bei der Erwärmung nahezu gleichmässig, das Wasser im oberen Teil des Behälters hätte nur eine wenig höhere Temperatur als am Boden. Eine solche Anordnung weist den offenbaren Nachteil auf, dass heisses Wasser nicht sofort verfügbar ist.
Weist eine Leitung eine bestimmte unveränderliche Verengung auf, nimmt man beispielsweise an, dass das obere Ende der Leitung bis auf die kleine Austrittsöffnung 32 geschlossen ist, wie bei Beginn der Erhitzung, wo der ganze Behälter mit kaltem Wasser gefüllt ist, so wird, wie schon bemerkt, in sehr kurzer Zeit eine kleine Menge heissen Wassers im oberen Teil des Behälters angesammelt.
Ist aber die Austrittsstelle ständig gedrosselt, so wird bei fortgesetzter Heizung die Wassertemperatur im Oberteil des Behälters allmählich gesteigert, so dass zur Zeit, wo das Wasser am Boden des Behälters auf eine bestimmte Temperatur gebracht worden ist, bei welcher der thermostatisch Schalter 35 die Heizleitung unterbricht, das Wasser im oberen Teil des Behälters eine unzulässig hohe Temperatur aufweisen müsste
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Die thermostatisch gesteuerte Drosselklappe gestattet, die beiden oberwähnten Bedingungen zu erfüllen, nämlich die Drosselung zu Beginn und den freien Durchfluss am Ende des Heizen. Wird sonach die Heizvorrichtung durch den Schalter 35 ausgeschaltet, so ist das Wasser im Behälter auf eine im ganzen Behälter gleiche Temperatur erwärmt.
Ferner wird die Klappe 26 durch den Thermostaten mit dem Fort- sehreiten der Erhitzung geöffnet, so dass im Oberteil des Behälters bloss eine verhältnismässig geringe Temperatursteigerung des Wassers erfolgt, während der Rest des Wassers erwärmt wird. Dies hat seinen Grund darin, dass das aus der Leitung austretende Wasser auf eine vorbestimmte gewünschte Temperatur erwärmt wird, ohne Rücksicht auf die Temperatur, mit der es in die Leitung eintritt. Wie die Temperatur des in die Leitung eintretenden Wassers steigt, wird die Drosselklappe weiter geöffnet, so dass der Durchfluss freier wird.
Bei einem gebräuchlichen Wassererhitzer ergab sich, dass bei ungedrosseltem Durchfluss die Wasser- temperatur im Oberteil des Behälters bloss um etwa 120 höher war als am Boden. Bei dauernd gedrosseltem Ausfluss war das Wasser im Oberteil auf etwa 600 erwärmt, bevor es am Boden des Behälters merklich erwärmt war.
Zur Zeit, wo das Wasser am Boden auf etwa 520 erwärmt war, bei welcher der thermostatische Schalter 35 die Heizleitung unterbrach, hatte das Wasser im oberen Teil die unzulässig hohe Temperatur von etwa 900 erreicht. Bei Versuchen mit einem Wassererhitzer gemäss der Erfindung, dessen Behälter mit Wasser von etwa 18 gefüllt war, ergab sich eine Temperatursteigerung auf etwa 62 im oberen Teil ohne wahrnehmbare Temperatursteigerung am Boden. Die Temperatur im oberen Teil stieg um bloss weitere 4 , während das übrige Wasser erhitzt wurde und die Temperatur am Boden 52 erreichte, wo dann der Schalter 35 den Heizkörper ausschaltete.
Die vorstehend beschriebene Ausführungsform kann mannigfach abgeändert werden, ohne vom Wesen der Erfindung abzuweichen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Elektrischer Wassererhitzer von der Speichertype, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Be- häter eine Leitung (21) angeordnet ist, die mit dem unteren und durch eine verengte Öffnung mit dem obleren Teil des Behälters in Verbindung steht, und in dieser Leitung das Wasser erhitzt wird, wodurch eine Strömung einer verhältnismässig kleinen, auf eine hohe Temperatur erhitzten Wassermenge nach aufwärts durch die verengte Öffnung hervorgerufen wird und eine auf Temperaturen ansprechende oder thermostatartige Einrichtung (27) den Durchfluss des Wassers durch die Leitung nach Massgabe der Temperatursteigerung in gegebenen Höhenlagen des Behälters oberhalb des oberen Endes der Leitung infolge einer Ansammlung von stark erhitztem Wasser im oberen Teile des Behälters regelt.