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Elektrischer Warmwasserspeicher.
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Warmwasserspeicher, bei dem die Temperatur des Warmwassers innerhalb enger Grenzen gehalten wird.
Bei bekannten elektrischen Warmwasserspeichern wird beispielsweise bei Überschreiten einer gewissen Wassertemperatur durch einen thermischen Schalter der Heizstrom unterbrochen und kann erst von Hand wieder eingeschaltet werden. In der Zwischenzeit sinkt die Wassertemperatur erheblich infolge der nie zu vermeidenden Wärmestrahlung und des allenfalls nachströmenden kalten Wassers.
Es wurde auch vorgeschlagen, den Heizstrom und den Kaltwasserzufluss zwangläufig gleichzeitig durch eine Schaltuhr unterbrechen und einschalten zu lassen, wodurch zwar die Abkühlung des Warmwassers durch nachströmendes Kaltwasser vermieden wird, Strahlungsverluste aber nicht durch Nachheizen ausgeglichen werden können, so dass die Wassertemperatur ebenfalls sinken muss.
Ferner wurde auch vorgeschlagen, den Kaltwasserzufluss gemeinsam mit dem Heizstrom in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsdruck durch ein federbelastetes Organ bei Öffnen des Warmwasserausflusses einzuschalten, den Heizstrom aber erst nach hydraulischer Absperrung des Kaltwasserzuflusses durch einen Thermostaten zu unterbrechen. Auch diese Anordnung führt notwendigerweise zu einer Senkung der Warmwassertemperatur durch das nachströmende Kaltwasser und gestattet nicht, Strahlungverluste durch Nachheizen auszugleichen, da der Heizstrom auch hier nicht ohne gleichzeitiges Öffnen des Kaltwasserzuflusses eingeschaltet werden kann.
Endlich wurde vorgeschlagen, den Zufluss kalten Wassers zur Heizkammer automatisch abzuschneiden, sobald die Stromzuführung mittels eines Zeitschalters oder eines andern Steuermechanismus, beispielsweise eines Thermostaten, unterbrochen wird. So z. B. wurde das Kaltwasserventil durch ein Solenoid immer dann offengehalten, wenn der Heizkörper stromdurchflossen war. Auch diese Anordnung liess einen Ausgleich von Strahlungs-oder Leitungsverlusten durch automatisches Nachheizen nicht zu.
Die Erfindung bezieht sich nun auf einen elektrischen Warmwasserspeicher, bei dem-das entnommene Warmwasser zu jeder Entnahmezeit eine nahezu gleichbleibende Temperatur beibehält, da Kaltwasser nur in solchem Masse nachströmen kann, dass die Temperatur des Warmwasserinhaltes nicht unter eine bestimmte Grenze sinkt und auch Wärmeverluste durch Strahlung durch selbsttätige Nachheizung ausgeglichen werden können.
Gemäss der Erfindung wird der angestrebte Zweck dadurch erreicht, dass das Einlassventil der Kaltwasserzuführung und der Heizstromschalter durch Thermostaten in Abhängigkeit von der Temperatur des aufzuspeichernden Wassers und unabhängig voneinander gesteuert werden. Hiebei kann das Einlassventil in Abhängigkeit von der Temperatur des aufzuspeichernden Wassers derart gesteuert werden, dass es bei Überschreiten einer bestimmten festgesetzten Nenntemperatur des aufzuspeichernden Wassers geöffnet und bei Unterschreiten der Nenntemperatur geschlossen wird, wobei der Heizstromschalter bei einer Temperatur, die etwas über der beim Öffnen des Kaltwasserventils vorhandenen Temperatur liegt, geöffnet wird.
Die temperaturabhängige Steuerung des Einlassventils und des Heizstromschalters kann entweder von einem einzigen oder auch von je einem Thermostaten vorgenommen werden, wobei wiederum die Steuerung der Schaltorgane durch den Thermostaten auf mechanischem oder elektrischem Wege bewerkstelligt werden kann. Vorzugsweise kann auch noch ein bei gefülltem Speicherbehälter
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das Einlassventil absperrender Schwimmer vorgesehen werden. Als Thermostaten können Bimetallplatten-benutzt werden. Es ist natürlich auch denkbar, andere Thermostaten zu verwenden.
In der Zeichnung sind in den Fig. 1-4 mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung zur Darstellung gebracht.
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ein Ablaufrohr 7 und ein den Kaltwasserbehälter 4 mit dem Warmwasserbehälter 2 verbindendes Rohr 2'. Das Ventil 5 wird von einem Schwimmer 5'gesteuert. Am Boden des Kaltwasserbehälters 4 ist weiterhin noch ein fast bis zum Boden des Wvxmwasserbehälters 2 ragendes Verbindungsrohr 11 befestigt, das ein mittels einer Stange 13 von einem Thermostaten 14 gesteuertes Ventil 12 enthält. Als Thermostat 14 dient im vorliegenden Falle eine Bimetallspirale. Es ist natürlich auch die Verwendung anderer Thermostaten, wie Bimetallplatten oder Bimetallstreifen, denkbar. Den Kaltwasserbehälter 4 wird man natürlich nur gerade so gross wählen, wie es für eine einwandfreie Steuerung des Schwimmers 5'erforderlich ist.
In dem Warmwasserbehälter 2 befindet sich noch eine Heizpatrone 9 und ein thermischer Schalter 10, die beide in dem Heizstromkreis 15 liegen. Zur Entnahme heissen Wassers ist ein Warmwasserhahn 8 vorgesehen, der, um den Behälter 2 nicht ganz entleeren zu können, etwas über dem Boden des Warmwasserbehälters 2 liegt.
Bei geschlossenem Heizstromkreis 15 wird das im Warmwasserbehälter 2 befindliche Wasser von der Heizpatrone 9 erwärmt. Bei Erreichen einer bestimmten Temperatur dehnt sich dann die Spirale 14 aus, wodurch die Stange 13 gehoben wird. Das Ventil 12 gibt dann das Zulaufrohr 11 frei, so dass Kaltwasser aus dem Kaltwasserbehälter 4 in den Warmwasserbehälter 2 fliessen kann. Das kalte Wasser mischt sich mit dem Warmwasser, und da das kalte Wasser die Bimetallspirale 14 umspült, wird sich diese wieder zusammenziehen, wodurch das Rohr 11 von dem Ventil. ? geschlossen und damit ein Kaltwasserzulauf vom Kaltwasserbehälter 4 nach dem Warmwasserbehälter 2 verhindert wird. Sobald jedoch das im Warmwasserbehälter befindliche Wasser wieder eine bestimmte Temperatur erreicht, wird sich der vorstehend beschriebene Vorgang wieder von neuem abspielen.
Ist der Warmwasserbehälter 2 vollkommen gefüllt, so wird der Wasserspiegel in dem Kaltwasserbehälter 4 steigen. Schliesslich wird das Wasser in dem Behälter 4 so hoch stehen, dass der Schwimmer 5'das Ventil 5 in eine das Speiserohr 6 verschliessende Stellung bringt. Nach dem Absperren des Speiserohres 6 durch den Schwimmer 5'erfolgt aber noch nicht ein sofortiges Abschalten des Heizstromkreises 15 durch den thermischen Schalter 10, sondern dieser bleibt noch eine kurze Zeit geschlossen. Eine Unterbrechung des Heizstromkreises 15
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im Behälter 2 ist dann nach dem Abschalten des Heizstromkreises 15 durch den thermischen Schalter 10 etwas höher als diejenige beim Füllen des Behälters 2 vorhandene.
Man kann das Verbindungsrohr 11 und die Bimetallspirale 14 auch so bemessen und ausbilden,
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nur so viel Wasser in den Warmwasserbehälter 2 eintreten lässt, dass die Temperatur des Wassers im Behälter 2 von der Heizpatrone 9 auf einer gleichmässigen Temperatur gehalten wird.
Es ist nicht unbedingt notwendig, dass die Steuerung des Kaltwasserzulaufs in den Warmwasserbehälter von dem Thermostaten mechanisch erfolgen muss ; sie kann auch auf elektrischem Wege bewirkt werden. In der Fig. 2 der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel zur Darstellung gebracht, bei dem die Steuerung des Kaltwasserzulaufes von einem Thermostaten mit Hilfe eines Elektromagneten erfolgt.
Eine Bimetallplatte 14'beeinflusst hier einen Schalter 16, dessen Kontakte 16'in Reihe mit einer Spule 18 eines elektromagnetischen Relais 18'liegen. Der den thermischen Schalter 16 und das Relais 18'enthaltende Steuerstromkreis 17 ist mit dem Speisenetz 15 verbunden. In die Spule 18 ragt ein Kern 19, der mit einem in dem Speiserohr 11'liegenden Ventil 12'verbunden ist. In dem Warmwasserbehälter 2 befinden sich noch die Heizpatrone 9 und der thermische Schalter 10, die miteinander in Reihe liegen und ebenfalls an das Netz 15 angeschlossen sind.
Die Wirkungsweise ist hier im wesentlichen dieselbe wie die bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel, nur steuert hier die Bimetallplatte 14'den Schalter 16, u. zw. derart, dass bei Unterschreiten einer bestimmten Temperatur der im Behälter 2 vorhandenen Wassermenge der Schalter 16 sich öffnet und damit das Ventil 12'das Speiserohr 11'zum Behälter 2 absperrt und dass bei Überschreiten einer bestimmten Temperatur des Wassers der Schalter 16 sich schliesst und demzufolge das Ventil 12' den Kaltwasserzufluss zum Behälter 2 freigibt.
Man kann bei diesem Warmwasserspeicher die Ausführung auch derart treffen, dass eine einzige Bimetallplatte 14'vorgesehen ist, die sowohl den Heizstromschalter für die Heizpatrone 9 als auch den Schalter 16 steuert.
Die Fig. 3 zeigt eine Ausführung, bei der der Kaltwasserzulauf in den Warmwasserbehälter und der Heizstromschalter von einem gemeinsamen Thermostaten gesteuert werden. In dem Warmwasserbehälter 2 befindet sich eine Bimetallplatte 14", die eine durch das Verbindungsrohr 11 und den Kaltwasserbehälter 4 ragende Stange 13'steuert. Diese Stange 13'besitzt einen mit dem Verbindungsrohr 11
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zusammenwirkenden Ventilkegel 72'und an ihrem oberen Ende eine mit Kontaktfedern 20'einer Kontaktvorrichtung 20" zusammenarbeitende Kontaktbrücke 20. Der Schwimmer 5'wirkt hier wieder auf das Ventil 5 ein. Die Heizpatrone 9'und die Kontaktvorriehtung 20'liegen in einem an das Netz 15 angeschlossenen Heizstromkreis 21.
Solange die Temperatur des Wassers in dem Behälter 2 sich unter einem bestimmten Wert befindet,
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werden dann von der Kontaktbrücke 20 etwas abwärts gedrückt. Das im Warmwasserbehälter 2 befindliehe Wasser wird dann auf eine höhere Temperatur gebracht, und bei Erreichung einer bestimmten Temperatur wird sieh dann die Bimetallplatte derart stark nach oben gebogen haben, dass das Ventil 12' das Zulaufrohr 11 freigibt und durch dieses Kaltwasser in den Warmwasserbehälter 2 einströmen kann.
Eine Unterbrechung des Schalters 20" erfolgt jedoch hiebei nicht, sondern der Druck der Kontaktbrücke 20 auf die Kontaktfedern 20'wird nur etwas schwächer. Das nunmehr in den Warmwasser- behälter 2 einströmende Wasser wird die Bimetallplatte 14"etwas abkühlen, wodurch sich diese wieder streckt. Die Steuerstange 13'wird sich dann abwärts bewegen, so dass das Ventil 12'das Zulaufrohr wieder verschliesst. Dieser Vorgang wiederholt sich so lange, bis der Warmwasserspeicher 2 vollkommen mit heissem Wasser gefüllt ist.
Die Fig. 4 zeigt eine Ausführung eines Warmwasserspeichers, bei dem ein besonderer Kaltwasserbehälter nicht vorgesehen ist. Ferner werden hier das Kaltwasserzulaufventil und der Heizstromschalter von je einem besonderen Thermostaten gesteuert. In dem Warmwasserbehälter 2 sind in der Mitte die Heizpatrone 9", rechts eine über den Teil 24 den Heizstromschalter 30 steuernde Bimetallplatte 25 und links ine über ein Hebelsystem 27, 28 auf ein Ventil 5"der Speiseröhre 6 einwirkende Bimetallplatte 26' vorgesehen. Auf das Ventil 5 wirkt auch hier wieder ein Schwimmer 5'ein. Die Ventile 5 und 5"werden von ihren Organen vollkommen unabhängig voneinander gesteuert.
Wie die Fig. 4 zeigt, ist der Behälter 2 nur teilweise mit Wasser gefüllt. Bei Eintreten der Wasserfüllung des Behälters 2 wird dann wieder der Schwimmer 5'die Kaltwasserröhre 6 vollkommen absperren.
Der Wasserinhalt des Behälters 2 wird auf eine noch höhere Temperatur gebracht, wobei die Bimetallplatte 25 immer mehr nach links durchgebogen wird. Schliesslich wird die Temperatur der aufgespeicherten Wassermenge so hoch sein, dass durch die hiebei auftretende starke Ausbiegung der ; Bimetallplatte 25 die Kontaktbrücke 23 ausser Berührung mit den Kontakten der Kontaktvorrichtung 30 gelangt. Der Heizstrom ist dann geöffnet und der Heizvorgang beendigt. Die Art der Betätigung des Ventils 5"von dem Thermostaten 26'ist im wesentlichen die gleiche wie die des Ventils 12'von dem Thermostaten 14" der Ausführung nach Fig. 3.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Elektrischer Heisswasserspeicher mit thermostatisch gesteuertem Kaltwasserzulauf und Heizstrom, gekennzeichnet durch eine Steuerung des Kaltwasserzulaufventils und des Heizstromschalters, die diese beiden Organe unabhängig voneinander und ausschliesslich in Abhängigkeit von der, Wassertemperatur des Speicherinhaltes sowohl beim Öffnen des Kaltwasserzulaufs und Schliessen des Heizstromes als beim Schliessen des Kaltwasserzulaufs und Unterbrechen des Heizstromes thermostatisch betätigt.