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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Heißwasserbereiter
zur Bereitstellung von heißem Wasser, der einen Wassertank,
der eine Umfangswand, eine erste Endwand sowie eine zweite Endwand
aufweist, wobei die Umfangswand, die erste Endwand sowie die zweite
Endwand eine Kammer definieren, die zur Speicherung des Wassers
verwendbar ist, und wobei der Wassertank eine Längsachse
aufweist, die sich in horizontaler Richtung von der ersten Endwand
zur zweiten Endwand erstreckt, und eine Wasserverteilvorrichtung,
die in der Kammer angeordnet ist und eine Seitenwand aufweist, die
den Wasserzulaufkanal definiert, wobei die Seitenwand mehrere Wasserzulauföffnungen
für die Zufuhr von Kaltwasser in die Kammer bildet. Ferner
betrifft die vorliegende Erfindung eine für den Heißwasserbereiter
verwendete Wasserverteilvorrichtung.
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Stand der Technik
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Heißwasserbereiter,
die über einen Wassertank zur Speicherung von Wasser verfügen,
sind allgemein bekannt. In der Regel ist der Heißwasserbereiter
außerdem mit einem Wasserzugangsrohr für die Zufuhr
von Kaltwasser in den Wassertank sowie einem Wasserausgangsrohr
für die Entnahme des Heißwassers aus dem Wassertank
versehen. Da das Kaltwasser im Verhältnis zum Heißwasser
eine höhere Dichte besitzt, verteilt sich im Idealzustand
das Wasser im Heißwasserbereiter gut in Schichten. Deshalb
wird das Wasserausgangsrohr in der Regel in der Nähe der
Spitze des Wassertanks angebracht, um das Wasser mit hoher Temperatur
zu entnehmen. Das Wasserzugangsrohr wird dagegen in der Nähe des
Bodens des Wassertanks angebracht, um nach Möglichkeit
die Zerstörung dieser Schichtenaufteilung durch eine Vermischung
von Kaltwasser und Heißwasser zu verringern. Die Aufrechterhaltung
einer guten Schichtenaufteilung des Wassers im Wassertank unterstützt
die Vermeidung von Situationen, in denen das vom Heißwasserbereiter
bereitgestellte Wasser plötzlich kalt und dann auf einmal
wieder heiß ist. Außerdem wird somit auch ein
unnötiges Anschalten des Heizelements vermieden.
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Jedoch
gleichzeitig mit der Entnahme des Heißwasserbereiters gelangt
Kaltwasser aus dem Wasserzugangsrohr in den Wassertank. Die Zufuhr von
Kaltwasser kann eine Vermischung des Wasserzulaufs mit dem Heißwasser
im Wassertank hervorrufen. Um die Vermischung des Wasserzulaufs
mit dem Heißwasser zu verringern, treten in den herkömmlichen
Technologien bereits technologische Konzepte auf, wie sie in der
Europäischen Patentanmeldung
EP 0928940 A2 offenbart sind.
EP 0928940 A2 offenbart
eine in einem Heißwasserbereiter verwendete Wasserverteilvorrichtung.
Bei dieser Wasserverteilvorrichtung handelt es sich um eine Drossel,
die mit dem Endteil des Wasserzugangsrohrs verbunden ist. Das Kaltwasser
fließt über diese Drossel in Richtung der Umfangswand
des Wassertanks sowie der Endwände ab. Dieses Konzept kann
die Geschwindigkeit der Wasserströmung effektiv verringern
und eine direkte Aufwärtsbewegung des Wasserzulaufs verhindern.
Jedoch ist die Vorrichtung gemäß diesem Konzept
im Aufbau kompliziert und schwierig zu montieren. Was außerdem
horizontale Heißwasserbereiter betrifft, die in einigen
Ländern (z. B. China) breite Anwendung finden, so ist aufgrund der
horizontalen Anbringung des Wassertanks (Anbringung mit Längsachse
parallel zur Waagerechten) die vertikale Höhe des Wassertanks
relativ gering. Selbst wenn das Kaltwasser in waagerechter Richtung
die Wasserverteilvorrichtung verlässt, kann es dennoch
aufgrund des Aufbaus des horizontalen Wassertanks keinen zufriedenstellenden
Effekt bei der Schichtung des Wassers erreichen.
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Aufgabe der Erfindung
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist einen Heißwasserbereiter
bereitzustellen, der die Wasserschichtung im Wassertank verbessern
kann. Insbesondere soll ein höherer Durchmischungsgrad
des im Wassertank enthaltenen Wasser unterschiedlicher Temperaturen
erreicht werden, so dass das im Wassertank enthaltene Wasser insgesamt
eine homogenere Temperatur aufweist.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung ist eine Wasserverteilvorrichtung
bereitzustellen, welche die Verringerung der Vermischung des Wasserzulaufs des
Heißwasserbereiters mit dem bereits erwärmten Wasser
mit hoher Temperatur unterstützt.
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Erfindungsgemäße
Lösung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Heißwasserbereiter,
der einen Wassertank umfasst, welcher eine Umfangswand, eine erste
Endwand sowie eine zweite Endwand aufweist, wobei die Umfangswand,
die erste Endwand sowie die zweite Endwand eine Kammer definieren,
die zur Speicherung des Wassers verwendbar ist, und der Wassertank
eine Längsachse aufweist, die sich in horizontaler Richtung
von der ersten Endwand zur zweiten Endwand erstreckt, eine Wasserverteilvorrichtung,
die in der Kammer angebracht ist und über eine Seitenwand verfügt,
die den Wasserzulaufkanal definiert, wobei die Seitenwand mehrere
Wasserzulauföffnungen für die Zufuhr des Kaltwassers
in die Kammer bildet.
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Erfindungsgemäß ist
die die Wasserverteilvorrichtung derart ausgebildet, dass Kaltwasser
aus den Wasserzulauföffnungen in Richtung zur ersten Endwand
und/oder zur zweiten Endwand nach oben strömt.
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Da
das Kaltwasser nur in Richtung zur ersten Endwand und/oder zur zweiten
Endwand aus der Wasserverteilvorrichtung strömt, ist es
möglich, effektiv zu verhindern, dass sich das Kaltwasser,
nachdem es aus der Wasserverteilvorrichtung in den Wassertank gelangt
ist, sich entlang der Umfangswand des Wassertanks nach oben bewegt,
oder dass Wasser, das sich ursprünglich am Boden des Wassertanks
befindet, zur Aufwärtsbewegung entlang der Umfangswand
des Wassertanks veranlasst wird und es zu einer Vermischung mit
dem oberen Wasser hoher Temperatur kommt. Des Weiteren wird die Schichtung
des Wassers im Wassertank verbessert.
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Vorteilhafte
Aus- und Weiterbildungen, welche einzeln oder in Kombination miteinander
eingesetzt werden können, sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
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Erfindungsgemäß bevorzugt
ist vorgesehen, dass alle auf der Seitenwand angebrachten Wasserzulauföffnungen
zur ersten Endwand oder zur zweiten Endwand gerichtet sind, oder
dass ein Teil der Wasserzulauföffnungen zur ersten Endwand
und die verbleibenden Wasserzulauföffnungen zur zweiten Endwand
gerichtet sind, wodurch es möglich ist, ohne sonstige Hilfselemente
auf einfache und effektive Weise die Aufwärtsbewegung des
Kaltwassers entlang der Umfangswand zu verhindern.
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Es
ist bevorzugt, dass sich die Wasserzulauföffnungen auf
der Ebene senkrecht zur Längsachse verteilen.
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Insbesondere
umfasst die Seitenwand einen zur ersten Endwand gerichteten ersten
Teil und einen zur zweiten Endwand gerichteten zweiten Teil sowie einen
dritten Teil, der zur Umfangswand gerichtet ist und den ersten Teil
mit dem zweiten Teil verbindet, wobei sich die Wasserzulauföffnungen
mindestens entweder auf den ersten Teil oder den zweiten Teil verteilen
und der dritte Teil dicht verschlossen ist.
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Die
Erfindung weiterbildend ist bevorzugt vorgesehen, dass sich die
Wasserzulauföffnungen auf den ersten Teil und den zweiten
Teil verteilen, wodurch es möglich ist, das Kaltwasser
gleichmäßig in den Wassertank einzuleiten.
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In
vorteilhafter Weise ist die Summe der Flächen des ersten
Teils und des zweiten Teils größer als die Fläche
des dritten Teils ist, wodurch sich mehr und/oder größere
Wasserzulauföffnungen auf der Wasserverteilvorrichtung
verteilen können. Auf diese Weise kann der Einfluss auf
den Wasserdruck des Wasserzulaufs verringert werden. In einem besonders
bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
ist mindestens entweder die Fläche des ersten Teils oder
des zweiten Teils größer als die Fläche
des dritten Teils.
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Vorzugsweise
weist die Wasserverteilvorrichtung über einen solchen Querschnitt
auf, dass die Länge dieses Querschnitts in senkrechter
Richtung zur Längsachse größer als seine
Breite entlang der Richtung der Längsachse ist, was vorteilhaft
für die Verteilung der Wasserzulauföffnungen ist.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Querschnitt eine elliptische
Form aufweist.
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Vorzugsweise
erstreckt sich die Wasserverteilvorrichtung in senkrechter Richtung
zur Horizontalen. Besonders bevorzugt ist es, wenn die Wasserverteilvorrichtung
mit dem Wasserzugangsrohr verbunden ist und das Wasserzugangsrohr
mit der Umfangswand des Wassertanks verbunden ist.
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Gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Querschnitt im
Teil des Wasserzugangsrohrs, der durch die Umfangswand hindurchfährt,
eine runde Form auf, wobei die Wasserverteilvorrichtung über
einen von diesem verschiedenen Querschnitt verfügt. Dadurch
kann neben einer Vereinfachung der Verteilung der Wasserzulauföffnungen
außerdem sichergestellt werden, dass sich das Wasserzugangsrohr,
die Umfangswand und deren Verbindungskonstruktion mit anderen Produkten kompatibel
ist.
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Besonders
bevorzugt ist es, wenn die Wasserverteilvorrichtung und das Wasserzugangsrohr
integral ausgebildet sind. Durch die Bildung der Wasserverteilvorrichtung
mittels eines Teils des Wasserzugangsrohrs wird die Konstruktion
der Wasserzugangsvorrichtung in großem Umfang vereinfacht.
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In
einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung ist die Höhe mindestens eines Teils der Wasserzugangsöffnungen
in vertikaler Richtung kleiner als ihre Länge in Anterior-Posterior-Richtung
bzw. Querrichtung senkrecht zur Längsachse. Solche flachen
Wasserzulauföffnungen können den Anprall des Wasserzulaufs
im Wassertank weiter verringern.
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In
einem weiteren Ausführungsbeispiel verfügt die
Wasserverteilvorrichtung über eine Führungswand,
die sich von der Seitenwand nach außen erstreckt und mindestens
annähernd parallel zur Längsachse verläuft.
Dadurch kann die Bewegung des Wasserzulaufs in Richtung auf die
Endwände noch besser gewährleistet werden.
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Ferner
betrifft die vorliegende Erfindung eine Wasserverteilvorrichtung
zur Verwendung bei Heißwasserbereiter, wobei die Wasserverteilvorrichtung eine
Rohrform aufweist, eine Seitenwand umfasst, die den Wasserzulaufkanal
definiert, wobei die Seitenwand mehrere Wasserzulauföffnungen
aufweist. Erfindungsgemäß sind die Wasserzulauföffnungen derart
angeordnet, dass die Wasserzulauföffnungen nur bzw. ausschließlich
auf einem ersten Teil und einem zweiten Teil ausgebildet sind. Dadurch
kann das Kaltwasser entlang einer festgelegten Richtung in den Heißwasserbereiter
gelangen. Dies ist vorteilhaft für die Verringerung der
Vermischung des Wasserzulaufs des Heißwasserbereiters mit
dem bereits erhitzten Wasser hoher Temperatur. Im Weiteren besteht die
Möglichkeit, die Schichtung des Wassers des Heißwasserbereiters
zu verbessern.
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Besonders
bevorzugt ist es, wenn die Wasserverteilvorrichtung einen flachen
Querschnitt aufweist, wodurch die Verteilung der Wasserzulauföffnungen
unterstützt wird. Die Wasserzulauföffnungen können
eine flache oder runde Form aufweisen.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen werden nachfolgend an Hand von in der
Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele, auf welche
die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist, näher
beschrieben.
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Kurzbeschreibung der Figuren
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1 zeigt
die schematische Darstellung eines Heißwasserbereiters
eines erfindungsgemäßen bevorzugten Ausführungsbeispiels.
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2 zeigt
ein partielles schematisches Schnittbild entlang der Linie I-I aus 1.
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3a zeigt
eine Vorderansicht der Wasserzugangsvorrichtung.
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3b zeigt
eine Seitenansicht der Wasserzugangsvorrichtung.
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4 zeigt
eine schematische Darstellung der Wasserzugangsvorrichtung gemäß eines
weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiels.
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5 zeigt
eine schematische Darstellung der Wasserzugangsvorrichtung eines
weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiels.
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Ausführliche Beschreibung
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Bei
der nachfolgenden Beschreibung der vorliegenden Erfindung bezeichnen
gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten.
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Die
in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und den
Zeichnungen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln
als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung
der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung
sein.
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Zuerst
wird insbesondere auf die 1 und 2 verwiesen. 1 zeigt
die schematische Darstellung eines Heißwasserbereiters 1 gemäß einem erfindungsgemäßen
bevorzugten Ausführungsbeispiel. 2 zeigt
ein partielles schematisches Schnittbild entlang der Linie I-I aus 1.
Der Heißwasserbereiter 1 umfasst einen Wassertank 2 zur Speicherung
des Wassers sowie ein Heizelement (nicht abgebildet), das sich in
den Wassertank 2 erstreckt. Der Wassertank 2 umfasst
die Umfangswand 4, die erste Endwand 6 sowie die
zweite Endwand 8. Die Umfangswand 4 ist tonnenförmig.
Die erste Endwand 6 und die zweite Endwand 8 sind
mit den gegenüberliegenden beiden Enden der Umfangswand 4 verbunden.
Die Umfangswand 4, die erste Endwand 6 sowie die
zweite Endwand 8 definieren zusammen die Kammer 10 zur
Speicherung des Wassers. Bei dem Heißwasserbereiter 1 handelt
es sich um einen horizontalen Heißwasserbereiter. Deshalb erstreckt
sich die Längsachse A des Wassertanks 2 in waagerechter
Richtung von der ersten Endwand 6 zur zweiten Endwand 8.
In diesem Ausführungsbeispiel ist der Wassertank 2 aus
Metallblech gefertigt und zumindest auf seiner inneren Oberfläche
mit einem Emailleanstrich versehen, um die Lebensdauer des Wassertanks 2 zu
verlängern. In diesem Ausführungsbeispiel weist
die Umfangswand 4 eine runde Form auf.
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Der
Heißwasserbereiter 1 umfasst eine Wasserzugangsvorrichtung 26 zur
Beförderung des Kaltwassers (in der Regel Leitungswasser)
zum Wassertank 2 sowie ein Wasserausgangsrohr 7 zur
Entnahme des Heißwassers aus dem Inneren des Wassertanks 2.
Im Folgenden wird die Wasserzugangsvorrichtung 26 konkreter
beschrieben.
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Die
Wasserzugangsvorrichtung 26 umfasst ein Wasserzugangsrohr 24,
das die Wasserzulaufstrecke bildet, sowie die Wasserverteilvorrichtung 12, die
mit dem Ende des Wasserzugangsrohrs 24 verbunden ist. Diese
Wasserverteilvorrichtung 12 befindet sich innerhalb der
Kammer 10 und verfügt über die Seitenwand 14,
die den Wasserzulaufkanal definiert, wobei der Wasserzulaufkanal
zu einem Teil der Wasserzulaufstrecke gehört. In diesem
Ausführungsbeispiel weist die Wasserverteilvorrichtung 12 eine Rohrform
auf und ist mit dem Wasserzugangsrohr 24 integrativ oder
einstückig gestaltet. In bevorzugter Weise ist die Wasserzugangsvorrichtung 26 aus Kunststoff
gefertigt, wodurch eine Korrosion der Wasserzugangsvorrichtung 26 durch
Wasser verhindert wird.
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Wie
in 2 dargestellt, bildet die Seitenwand 14 der
Wasserverteilvorrichtung 2 mehrere Wasserzulauföffnungen 20 für
die Zufuhr des Kaltwassers in die Kammer 10. Die Decke 16 der
Wasserverteilvorrichtung 12 ist in diesem Ausführungsbeispiel
dicht verschlossen. Um die Aufwärtsbewegung des Wassers
am Boden des Wassertanks 12 entlang der Umfangswand 4 zu
verringern, werden diese Wasserzulauföffnungen 20 in
folgender Weise angebracht, so dass das Kaltwasser nur in Richtung der
ersten Endwand 6 und der zweiten Endwand 8 des
Wassertanks 2 aus der Wasserverteilvorrichtung 12 hinaus
fließen bzw. strömen kann.
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In
diesem Ausführungsbeispiel führt das Wasserzugangsrohr 24 durch
ein Rundloch bzw. eine Rundbohrung am Boden der Umfangswand 4 des Wassertanks 2 hindurch
und ist in dessen Innerem befestigt. Die Wasserzugangsvorrichtung 26 verfügt über
eine Mittelachse B senkrecht zur Waagerechten. Deshalb erstrecken
sich das Wasserzugangsrohr 24 und die Wasserverteilvorrichtung 12 beide
in senkrechter Richtung zur Waagerechten. Der Querschnitt des Teils
des Wasserzugangsrohrs 24, der durch die Umfangswand 4 hindurchfährt,
weist eine runde Form auf, wobei die Wasserverteilvorrichtung 12 über
einen von diesem verschiedenen Querschnitt verfügt. Im
Folgenden wird die Wasserverteilvorrichtung 12 konkreter
beschrieben.
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3a zeigt
eine Vorderansicht der Wasserzugangsvorrichtung 26. 3b zeigt
eine Ansicht der Wasserzugangsvorrichtung 26 aus 3a nach einer
Drehung um 90 Grad. Wie im Zusammenhang in den 1, 3a und 3b dargestellt,
umfasst die Seitenwand 14 der Wasserverteilvorrichtung 12 den
ersten Teil 14a, der zur ersten Endwand 6 des Wassertanks 2 gerichtet
ist, den zweiten Teil 14b, der zur zweiten Endwand 8 gerichtet
ist, sowie den dritten Teil 14c, der zur Umfangswand 4 gerichtet
ist und den ersten Teil 14a mit dem zweiten Teil 14b verbindet.
Alle Wasserzulauföffnungen 20, die auf der Seitenwand 14 angebracht
sind, sind zur entsprechenden Endwand 6 oder 8 des
Wassertanks 2 gerichtet. In diesem Ausführungsbeispiel
verteilt sich ein Teil der Wasserzulauföffnungen 20 auf
den ersten Teil 14a, während sich die verbleibenden
Wasserzulauföffnungen 20 auf den zweiten Teil 14b verteilen.
In diesem Ausführungsbeispiel sind die Wasserzulauföffnungen 20 auf
dem ersten Teil 14a und dem zweiten Teil 14b in
Relation zur Mittelachse B der Wasserverteilvorrichtung 12 symmetrisch.
Wie in den 1 und 3a gezeigt,
ist der zur Umfangswand 4 gerichtete dritte Teil 14c dicht
verschlossen. Dadurch kann kein Wasserzulauf in Richtung der Umfangswand 4 aus
dem Wasserzulaufkanal ausfließen. Es muss darauf hingewiesen
werden, dass es in einem anderen Ausführungsbeispiel möglich
ist, die Wasserzulauföffnungen 20 nur auf dem
ersten Teil 14a oder auf dem zweiten Teil 14b anzubringen.
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Wie
im Zusammenhang in den 3a, 3b und 4 dargestellt,
ist zwecks Vereinfachung der Anbringung der Wasserzulauföffnungen 20 und
der möglichen Vergrößerung der Gesamtfläche
der Wasserzulauföffnungen 20 die Summe der Flächen
des ersten Teils 14a und des zweiten Teils 14b der
Seitenwand 14 größer als die Fläche
ihres dritten Teils 14c. Zu diesem Zweck ist die Länge
L des Querschnitts der Wasserverteilvorrichtung 12 in senkrechter
Richtung zur Längsachse A größer als seine
Breite W in Richtung entlang der Längsachse A. Dies ist
gleichzeitig auch vorteilhaft für die Anbringung der Wasserzulauföffnungen 20.
In diesem Ausführungsbeispiel weist der Querschnitt der
Wasserzugangsvorrichtung 12 eine elliptische Form auf.
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Es
ist möglich, den Aufprall des Wasserzulaufs auf das Innere
des Wassertanks weiter zu verringern, wie in 3b gezeigt.
Die Wasserzulauföffnungen 20 weisen eine flache
Gestalt auf. Die Höhe H in vertikaler Richtung ist kleiner
als die Länge L2 in Anterior-Posterior-Richtung bzw. Längsrichtung senkrecht
zur Längsachse A.
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In
einem weiteren in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel
sind die Wasserzulauföffnungen 20 in Form kleiner
runder Löcher auf dem ersten Teil 14a und dem
zweiten Teil 14b der Seitenwand 14 angebracht.
Es ist auch möglich, dass ein Teil der Wasserzulauföffnungen 20 eine
flache Gestalt und ein Teil der Wasserzulauföffnungen 20 eine
runde Form aufweisen.
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In
dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel verfügt
die Wasserverteilvorrichtung 12 über eine Führungswand 22,
die sich von der Seitenwand 14 nach außen erstreckt
und mindestens annähernd parallel zur Längsachse
A verläuft. Die Führungswand 22 ist entlang
des Randes der Wasserzulauföffnungen 20 angebracht.
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In
den obigen Ausführungsbeispielen weisen der erste Teil 14a und
der zweite Teil 14b der Seitenwand 14 jeweils
einen sehr kleinen Radianten auf. Die Wasserzulauföffnungen 20 sind
annähernd senkrecht zur Längsachse A. In einem
weiteren Ausführungsbeispiel jedoch können der
erste Teil 14a und der zweite Teil 14b senkrecht
zur Ebene der Längsachse A sein, und die Wasserzulauföffnungen 20 sind
senkrecht zur Längsachse A.
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- 1
- Heißwasserbereiter
- 2
- Wassertank
- 4
- Umfangswand
- 6
- erste
Endwand
- 7
- Wasserausgangsrohr
- 8
- zweite
Endwand
- 10
- Kammer
- 12
- Wasserverteilelement
- 14
- Seitenwand
- 16
- Decke
- 20
- Wasserzulauföffnungen
- 22
- Führungswand
- 24
- Wasserzugangsrohr
- 26
- Wasserzugangsvorrichtung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 0928940
A2 [0003, 0003]