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Die Erfindung betrifft einen Heizblock zur Verwendung in einem Warmwasserbereiter sowie eine Teilschale vorbereitet zur Verwendung zum Herstellen eines Heizblocks. Ferner betrifft die Erfindung einen Heizblockkörper zum Ausbilden einer Kavität sowie einen Warmwasserbereiter zum Erwärmen eines flüssigen Mediums.
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In
DE 102007060190 A1 wird ein Heizblock für ein Warmwassergerät mit einem Drehverschluss zum Verschließen der Turbinenöffnung beschrieben. Der Drehverschluss ist druck- und wasserfest verschließbar und weist eine Achse auf, wobei auf der Achse ein Mittel zur Durchflussmessung angeordnet ist.
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In
DE 202004012263 U1 wird ein Durchlauferhitzer dargestellt. Der Durchlauferhitzer weist einen Heizkörper, einem Kaltwasserzulauf und eine Wasserströmungstrecke auf, wobei die Wasserströmungsstrecke mindestens aus zwei Funktionseinheiten besteht, welche über Steckverbindungen miteinander verbunden werden können.
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Mit einem Warmwasserbereiter lässt sich Warmwasser auf verschiedenste Weise erzeugen. Beispielsweise lässt sich das warme Wasser mit einem als Durchlauferhitzer ausgebildeten Warmwasserbereiter bereiten. Ein solcher Durchlauferhitzer weist einen Heizblockkörper aus einem elektrisch isolierenden Material auf, der wenigstens ein Heizelement mit einem mit elektrischem Strom durchflossenen Leiter aufnehmen kann. Ein solcher Heizblockkörper mit eingesetztem elektrischem Leiter wird im Folgenden als Heizblock bezeichnet. In den Heizblock wird an einer Einlassstelle kaltes Wasser zugeführt, das an einer Auslassstelle als warmes Wasser abfließt. Das Wasser wird in dem Heizblock angeordneten Wasserdurchflussstrecken bzw. Strömungswegen, welche als Kanalabschnitte oder Kanäle mit Umlenkstellen ausgebildet sind, erwärmt. Um eine Wassertemperatur wählen zu können, wird über eine Durchflussmengenerfassungsvorrichtung die Wassermenge ermittelt, die den Durchlauferhitzer durchströmt. Somit kann bestimmt werden, wie viel Energie dem Wasser zugefügt werden muss, um die gewählte Wassertemperatur erreichen zu können. Solche Durchflussmengenerfassungsvorrichtungen sind allgemein bekannt. Sie weisen in der Regel ein Magnetrad auf, welches ein Durchflusssignal an einen Sensor überträgt. Üblicherweise wird ein Hall-Sensor verwendet, der den Hall-Effekt zur Messung von Magnetfeldern nutzt. Dieser Hall-Sensor wird entweder in ein separates Gehäuse eingebaut oder über eine Leiterplatte in den Heizblock gesteckt. In beiden Varianten wird die elektrische Kontaktierung der Baugruppe des Hall-Sensors mit der Steuereinrichtung über zusätzliche Verbindungselemente wie beispielsweise Direktstecker oder Lötkontakte hergestellt. Die gesamte Durchflussmengenerfassungsvorrichtung wird über separate Einzelteile oder über ein Adapterstück mit dem Heizblock verbunden, insbesondere wird ein das Magnetrad beinhaltendes Element in den Heizblock eingesteckt. Die Einzelteile sind beispielsweise als Schrauben, Klammern, Gehäuseteile und Dichtungen ausgebildet. In diesen Einzelteilen sind u.a. die Lagerstellen des Magnetrades angeordnet. Durch die Vielzahl der benötigten Einzelteile ist die Anbindung einer Durchflussmengenerfassungsvorrichtung üblicherweise sehr aufwendig und kompliziert. Zudem können hierbei zum einen für die Montage der vielen Einzelteile sowie für die Herstellung hohe Kosten entstehen.
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Üblicherweise ist in Strömungsrichtung vor einer solchen Durchflussmengenerfassungsvorrichtung ein Sieb oder eine Düse als Strömungsgleichrichter angeordnet, um das Magnetrad optimal anzuströmen. Wird das Magnetrad nicht optimal angeströmt und es treten beispielsweise Turbulenzen in der Wasserströmung auf, erfasst der Sensor eine Frequenzänderung des Magnetrades. Diese Frequenzänderung signalisiert dem Sensor, dass die Wasserströmung Luft aufweist. Dies hat zur Folge, dass das System abgeschaltet wird, obwohl in Wirklichkeit keine Luft in der Wasserströmung vorhanden ist. Mit einem Strömungsgleichrichter kann somit besser erkannt werden, ob in der Wasserströmung tatsächlich Luft vorhanden ist, bzw. es kann eine Fehlinterpretation verhindert werden. Somit wird die Luft nicht mit Turbulenzen in der Wasserströmung verwechselt. In Strömungsrichtung vor dem Sieb können sich Partikel aus Verunreinigungen ablagern. Nachteilig bei der Verwendung eines Siebs ist somit, dass das Sieb bzw. der Bereich vor dem Sieb regelmäßig gereinigt bzw. das Sieb sogar ausgetauscht werden muss, um eine optimale Anströmung des Magnetrades zu gewährleisten. Wird eine solche Reinigung oder ein Austauschen des Siebes versäumt, kann es zu einer Funktionsunfähigkeit des Siebes kommen. Ein solches Reinigen bzw. Austauschen des Siebes kann zeit- und kostenintensiv sein.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, wenigstens eines der oben genannten Probleme zu beheben oder zu verringern, insbesondere soll die Bereitstellung einer Durchflussmengenerfassungsvorrichtung verbessert werden. Zumindest soll eine alternative Lösung vorgeschlagen werden.
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Erfindungsgemäß wird ein Heizblock zur Verwendung in einem Warmwasserbereiter zum Erwärmen von Wasser gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen. Der Heizblock umfasst einen Heizblockkörper, insbesondere aus Kunststoff, zum Ausbilden einer Kavität, die eine Wasserdurchlaufstrecke bildet, zum Leiten des Wassers und zum Aufnehmen wenigstens eines Heizelementes. Dabei umfasst der Heizblockkörper eine erste Teilschale umfassend eine erste Innenseite und eine erste Außenseite, wobei die erste Innenseite eine erste Teilkavität aufweist und eine zweite Teilschale umfassend eine zweite Innenseite und eine zweite Außenseite, wobei die zweite Innenseite eine zweite Teilkavität aufweist. Die erste und die zweite Teilschale sind in einem Fügebereich zusammengesetzt und bilden aus den beiden Teilkavitäten zwischen sich die Kavität. Dabei ist in der Wasserdurchlaufstrecke wenigstens teilweise eine Durchflussmengenerfassungsvorrichtung zur Erfassung der Durchflussmenge des Wassers angeordnet und die Durchflussmengenerfassungsvorrichtung umfasst einen um die Drehachse drehbar gelagerten Rotationskörper zum Erfahren einer Rotation durch das geleitete Wasser und zum Erfassen einer Fließgeschwindigkeit. Der Rotationskörper ist vorbereitet zum Einsetzen vor dem Zusammensetzen der ersten und zweiten Teilschale über die erste und/oder zweite Innenseite in die erste bzw. zweite Teilkavität alternativ oder ergänzend ist in der ersten und/oder zweiten Teilkavität in Strömungsrichtung vor dem der Durchflussmengenerfassungsvorrichtung ein Strömungselement zum zielgerichteten Leiten des Wassers auf den Rotationskörper angeordnet.
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Eine Kavität ist hier ein Hohlraum, insbesondere in Form von Kanalabschnitten und/oder Kanälen ausgebildet. Diese Kanalabschnitte und/oder Kanäle sind insbesondere so gestaltet bzw. so miteinander durch Umlenkstellen verbunden, dass sie vom aufzuheizenden Wasser mäanderförmig durchflossen werden. Um eine solche Kavität bzw. einen solchen Kanalabschnitt und/oder Kanal auszubilden, werden die erste und die zweite Teilschale in einem Fügebereich zusammengesetzt. Dabei weisen die erste und die zweite Teilschale eine erste bzw. zweite Kontaktfläche auf, die gleichzusetzen ist mit einer ersten bzw. zweiten Fügefläche. Die Fügefläche ist nicht auf eine zweidimensionale Fügeebene festgelegt. Sie kann einen ersten Abschnitt in einer Fügeebene im zweidimensionalen Sinne und einen anderen, zweiten Abschnitt außerhalb dieser zweidimensionalen Fügeebene aufweisen.
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Die Durchflussmengenerfassungsvorrichtung umfasst im Wesentlichen einen Rotationskörper, eine an dem Rotationskörper angeordnete Magnetscheibe und einen Sensor. Der Rotationskörper ist in der Wasserdurchlaufstrecke angeordnet und darin drehbar gelagert. Der Rotationskörper ist hier beispielsweise ein Körper mit einer im Wesentlichen zylindrischen Form und daran radial angebrachten Stiften oder ein Flügelrad oder dergleichen. Die Stifte oder die Flügel bieten dem Wasser eine Angriffsfläche, so dass der Rotationskörper um seine Drehachse bewegt wird, wenn Wasser durch die Wasserdurchlaufstrecke strömt. Durch die Bewegung des Rotationskörpers wird die drehfest an dem Rotationskörper angebrachte Magnetscheibe oder anderes magnetisches Element, ebenfalls gedreht. Die Magnetscheibe ist dabei vorzugsweise aus einem magnetisierten Kunststoff ausgebildet und/oder gefertigt. Durch die Magnetscheibe wird die Drehbewegung berührungslos an einem auf der Teilschale angebrachten Sensor, insbesondere Hallsensor, übertragen. Dieser wandelt die Drehbewegung durchflussproportional in ein Frequenzsignal um, über das die Wassermenge ermittelt werden kann, die den Warmwasserbereiter, insbesondere einen Durchlauferhitzer, durchströmt. Somit kann bestimmt werden, wie viel Energie dem Wasser zugefügt werden muss, um eine gewünschte Wassertemperatur zu erhalten.
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Es wird vorgeschlagen, dass der Rotationskörper über die erste und/oder zweite Innenseite in die erste bzw. zweite Teilschale, insbesondere in die erste bzw. zweite Teilkavität eingesetzt wird. Der Rotationskörper wird also in die erste und/oder zweite Teilkavität eingesetzt, wenn die beiden Teilschalen noch nicht zusammengesetzt sind. Wenn die beiden Teilschalen zusammengesetzt und miteinander verbunden sind, beispielsweise über Schweißen oder Verkleben, ist die erste und zweite Innenseite der ersten bzw. zweiten Teilschale nicht mehr zugänglich.
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In der ersten und/oder zweiten Teilkavität ist in Strömungsrichtung vor der Durchflussmengenerfassungsvorrichtung ein Strömungselement angeordnet. Das Strömungselement soll das Wasser zielgerichtet auf den Rotationskörper leiten und dabei verhindern, dass im Bereich des Rotationskörpers Turbulenzen auftreten, die das Messergebnis verfälschen könnten. Das Strömungselement ist dabei beispielsweise eine Verjüngung in der Kavität, die eine Art Düse ausbildet, oder eine in die Kavität eingesetzte Düse. Insbesondere ist das Strömungselement nicht als Sieb ausgebildet.
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Vorzugsweise wird der Rotationskörper ganz oder teilweise durch Verbinden der beiden Teilschalen befestigt. Somit bilden die beiden Teilschalen eine Halterung für den Rotationskörper.
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In einer weiteren Ausführungsform weist die erste Teilschale einen Aufnahmeraum zum Aufnehmen des Rotationskörpers und die zweite Teilschale eine Lagerstelle zum Lagern des Rotationskörpers auf, oder umgekehrt. Dabei sind der Aufnahmeraum und die Lagerstelle so aneinander angepasst, dass der Aufnahmeraum und die Lagerstelle gemeinsam eine Halterung für den Rotationskörper bilden. Der Rotationskörper wird also an einer Lagerstelle einer Teilschale gelagert und so in den Aufnahmeraum der anderen Teilschale eingesetzt, dass diese gemeinsam eine Halterung bilden. Eine separate Halterung des Rotationskörpers ist somit nicht notwendig.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Rotationskörper aus der ersten und/oder zweiten Teilkavität entnehmbar, wenn die Teilschalen nicht miteinander verbunden sind, und drehbar in der ersten und/oder zweiten Teilkavität befestigt, wenn die Teilschalen miteinander verbunden sind. Der Rotationskörper ist somit erst befestigt, wenn die Teilschalen miteinander verbunden sind. Die Teilschalen sind nur gemeinsam als Halterung für den Rotationskörper wirksam.
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Vorzugsweise ist die Lagerstelle durch zwei Tragarme ausgebildet. Dabei weisen die Tragarme zwei in Richtung der Drehachse angeordnete stiftförmige Elemente zum Lagern des Rotationskörpers auf und der Rotationskörper weist entsprechende Aufnahmen zum Aufnehmen der stiftförmigen Elemente auf, oder der Rotationskörper weist in Richtung der Drehachse stiftförmige Elemente zur Lagerung auf und die Tragarme entsprechende Aufnahmen zum Aufnehmen der stiftförmigen Elemente. Dabei sind die Aufnahmen beispielsweise als Bohrungen, Vertiefungen oder Aussparungen ausgebildet und in der Drehachse des Rotationskörpers angeordnet.
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Der Rotationkörper ist zwischen den beiden Tragarmen angeordnet und über die aufgenommenen stiftförmigen Elemente und die Aufnahmen mit einer der beiden Teilschalen verbunden. Vorzugsweise ist es so ausgestaltet, dass wenn die beiden Teilschalen miteinander verbunden sind, die beiden Tragarme in die Kavität hinein ragen. Somit ist der zwischen den Tragarmen angeordnete Rotationskörper in der Kavität und somit in der Wasserdurchlaufstrecke angeordnet.
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In einer weiteren Ausführungsform ist wenigstens einer der beiden Tragarme elastisch ausgebildet, so dass der wenigstens eine Tragarm gebogen werden kann, um einen Zwischenraum zwischen den Tragarmen zum Einsetzten des Rotationskörpers temporär aufzuweiten, um den Rotationskörper zwischen den beiden Tragarmen aufzunehmen. Vorzugsweise ist die Lagerstelle so ausgebildet, dass der zwischen den beiden Tragarmen aufgenommene Rotationskörper durch das Zusammensetzen der ersten mit der zweiten Teilschale in seiner Position fixiert wird, um den Rotationskörper zwischen den beiden Tragarmen aufzunehmen. Die Teilschale, die den Aufnahmeraum aufweist, weist bspw. einen Absatz oder eine Ausnehmung auf, die an die beiden Tragarme angepasst ist. Der Absatz oder die Ausnehmung sind dabei vorzugsweise auf der Seite des jeweiligen Tragarms angeordnet, die gegenüber dem eingesetzten Rotationskörper ausgebildet ist. Wenn die Teilschalen zusammengesetzt werden, werden die Tragarme somit an einer Aufbiege-Bewegung durch die andere Teilschale gehindert. Der Rotationskörper ist somit drehbeweglich fixiert. Wenn die beiden Teilschalen nicht zusammengesetzt sind, ist der Rotationskörper somit nicht fixiert. Der Rotationskörper ist dann nur locker über die stiftförmigen Elemente und die Aufnahmen eingesetzt und kann durch ein Aufbiegen der Arme entnommen werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Rotationskörper radial zur Drehachse angeordnete Stifte zum Erzeugen einer Bewegung des Rotationskörpers durch vorbeiströmendes Wasser auf. Ein solches Rad ist einfach herstellbar und für die Erfassung einer Strömungsgeschwindigkeit ausreichend. Durch die Verwendung von Stiften mit einem geringen Querschnitt ergibt sich zudem ein Rotationskörper mit geringem Trägheitsmoment. Es bleibt der Rotationskörper bei einem Abschalten daher direkt, zumindest schnell, stehen. Somit ist ein präzises Erfassen der Fließgeschwindigkeit des Wassers möglich.
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In einem anderen Ausführungsbeispiel wird ein Flügelrad als Rotationskörper verwendet.
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Vorzugsweise werden die erste und die zweite Teilschale jeweils als Kunststoff-Spritzgussteil vorgesehen und können mit entsprechend hoher Genauigkeit hergestellt werden. Die Teilschalen weisen jeweils korrespondierende Kontaktflächen bzw. Fügeflächen auf, um beispielsweise durch die Zufuhr von Wärme über ein Medium verschweißt zu werden. Durch die Verwendung von Spritzgussteilen ist eine Anpassung der Teilschalen an vielfältige Formen möglich. Somit ist beispielsweise die Anpassung einer Teilschale an den Rotationskörper möglich.
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In einer weiteren Ausführungsform wird der Rotationskörper ohne eine separate Halterung in die erste und/oder zweite Teilschale eingesetzt und/oder die erste bzw. zweite Teilschale mit der Lagerstelle bzw. mit dem Aufnahmeraum bildet ein Spritzgussteil.
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Der Aufnahmeraum bzw. die Lagerstelle sind somit in die erste bzw. zweite Teilschale integriert. Dadurch ist die Verwendung eines separaten Einzelteils zur Lagerung des Rotationskörpers nicht mehr notwendig. Der Rotationskörper wird allein durch die Teilschalen gelagert. Es werden lediglich die beiden an die Durchflussmengenerfassungsvorrichtung angepassten Teilschalen hergestellt. Die beiden Teilschalen werden nur aus einem einzigen Spritzgussteil gefertigt und/oder gebildet.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Aufnahmeraum nur von der ersten und/oder zweiten Innenseite der ersten bzw. zweiten Teilschale zugänglich. Somit kann der Rotationskörper auch nur über die Innenseite eingesetzt werden. Insbesondere in der Außenseite ist kein Montageloch oder dergleichen zum Einsetzen des Rotationskörpers angeordnet. Durch das Fehlen einer Montageöffnung können Undichtigkeiten einer solchen Montageöffnung ausgeschlossen werden.
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Vorzugsweise ist das Strömungselement als Verjüngung des Querschnittes der ersten und/oder zweiten Teilkavität ausgebildet und/oder es ist eine Verjüngung ist in der ersten Teilkavität und der zweiten Teilkavität ausgebildet, wobei diese beiden spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet sind. Bei einer spiegelsymmetrischen Anordnung der Verjüngungen in der ersten und zweiten Teilkavität wird eine Art Düse gebildet, durch die eine Beschleunigung der Strömung erreicht wird. Zudem wird die Strömung gezielt auf den Rotationskörper gerichtet. Durch die Verjüngung in Strömungsrichtung bleiben in dem Bereich des Strömungselementes keine Partikel aus Verunreinigungen liegen, so dass ein Reinigen in diesem Bereich nicht notwendig ist.
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In einer weiteren Ausführungsform sind die erste und die zweite Teilschale mittels Warmgasschweißen zusammengesetzt und fest verbunden. Dabei werden die erste und die zweite Teilschale durch Warmgas plastifiziert und anschließend unter Druck zusammengesetzt. Das Warmgas strömt kontaktlos direkt in den Fügebereich. Durch den Einsatz von Schutzgas, beispielsweise von Stickstoff wird während der Plastifizierung eine Oxidation der Schmelze nahezu ausgeschlossen. Die Teilschalen sind durch die Verbindung durch Warmgasschweißen dazu geeignet, dass sie in einer dreidimensionalen Fügefläche oder Kontur verbunden werden können. Durch das Zusammensetzen der Teilschalen mittels Warmgasschweißen bildet sich eine hoch belastbare Verbindung aus, insbesondere belastbarer als eine Verbindung, die mittels Reibschweißen hergestellt wird.
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Das Verschweißen kann bspw. so erfolgen, dass heißes Gas mit einem Heizwerkzeug den beiden zu einer Fügefläche zu verbindenden beiden Fügeflächen zugeführt wird. Das Heizwerkzeug kann dabei etwa an die Form der jeweiligen Fügefläche angepasst sein. Somit werden in einem Heizschritt die beiden zu verbindenden Teilschalen im Bereich der Fügefläche mit einem Abstand aneinander gebracht, der ausreichend ist das Heizwerkzeug dort noch zwischen beiden Teilschalen anzuordnen, um so mit dem heißen Gas die Teilschalen zu wärmen. Sind die Fügeflächen ausreichend aufgeheizt, wird das Heizwerkzeug entfernt und die beiden Teilschalen aneinander gedrückt, wobei sich die beiden Teilschalen im Bereich der aufgeheizten Fügeflächen mit einander verbinden und bei Wiederabkühlen fest verbunden sind. Der Rotationskörper wird dabei vor dem Verschweißen in die Kavität eingesetzt. Er kann durch eine thermische Isolation beim Warmgasschweißen geschützt werden.
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Insbesondere dadurch, dass das Warmgasschweißen abriebfrei ist, bleibt kein Abrieb oder ähnliches in der Kavität und somit in der Wasserdurchlaufstrecke nach dem Schweißvorgang zurück. Der Rotationskörper, der vor dem Schweißen in die Kavität eingesetzt wird, wird beim Warmgasschweißen durch thermische Isolation geschützt.
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Zudem wird erfindungsgemäß eine Teilschale vorbereitet zur Verwendung zur Herstellung eines Heizblocks nach wenigstens einer der obigen Ausführungen vorgeschlagen. Die Teilschale umfasst eine Fügefläche vorbereitet zum Verbinden mit wenigstens einer weiteren Teilschale. Dabei weist die Teilschale zwei Tragarme mit zwei in Richtung der Drehachse angeordneten stiftförmigen Elementen zum Lagern des Rotationskörpers auf oder die Teilschale weist einen Aufnahmeraum zum Aufnehmen solcher Tragarme und des Rotationskörpers auf.
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Vorzugsweise weist die Teilschale vorbereitet zur Verwendung zur Herstellung eines Heizblocks nach wenigstens einer der obigen Ausführungen ein Strömungselement auf, das in Strömungsrichtung vor der Durchflussmengenerfassungsvorrichtung angeordnet ist. Das Strömungselement ist dabei vorzugsweise als Verjüngung ausgebildet.
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Weiterhin wird erfindungsgemäß ein Heizblockkörper zum Ausbilden einer Kavität zum Leiten des Wassers und zum Aufnehmen wenigstens eines Heizelementes vorgeschlagen, der vorbereitet ist zur Verwendung zur Herstellung eines Heizblocks nach wenigstens einer der obigen Ausführungen. Der Heizblockkörper umfasst dabei wenigstens zwei Teilschalen gemäß wenigstens einer der obigen Ausführungen.
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Ferner wird erfindungsgemäß ein Warmwasserbereiter zum Erwärmen eines flüssigen Mediums vorgeschlagen. Der Warmwasserbereiter umfasst einen Heizblock gemäß wenigstens einer der obigen Ausführungen und/oder wenigstens eine Teilschale gemäß wenigstens einer der obigen Ausführungen. Unter einem Warmwasserbereiter wird hier vorzugsweise ein Durchlauferhitzer, insbesondere mit einem Blankdraht-Heizsystem, verstanden. In dem Durchlauferhitzer wird kaltes Wasser über den Heizblock erwärmt. Über die Durchflussmengenerfassungsvorrichtung kann die gewünschte Wassertemperatur geregelt werden. Der Warmwasserbereiter ist vorzugsweise dazu vorbereitet in einer Übertischanordnung und/oder Untertischanordnung verwendet zu werden. Dabei weist der Warmwasserbereiter entsprechende Wasseranschlussmöglichkeiten auf. Eine Untertischanordnung ist beispielsweise ein offener unter einem Arbeitstisch o.ä. angeordneter Warmwasserspeicher für das Waschbecken oder die Spüle. Eine Übertischanordnung ist beispielsweise ein geschlossener Durchlauferhitzer, insbesondere für einen Warmwasserspeicher für die Versorgung mehrerer Entnahmestellen.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren beispielhaft näher erläutert.
- 1 zeigt von einem Ausführungsbeispiel einen Ausschnitt einer zusammengesetzten ersten und zweiten Teilschale in einer perspektivischen Ansicht.
- 1a zeigt die zusammengesetzten Teilschalen der 1 in einer Draufsicht.
- 1b zeigt die zusammengesetzten Teilschalen der 1 in einer Seitenansicht.
- 1c zeigt die zusammengesetzten Teilschalen der 1 in einer weiteren Seitenansicht.
- 1d zeigt die zusammengesetzten Teilschalen der 1 in einer Schnittansicht.
- 1e zeigt die zusammengesetzten Teilschalen der 1 in einer weiteren Schnittansicht.
- 2 zeigt von einem Ausführungsbeispiel einen Ausschnitt einer ersten Teilschale in einer perspektivischen Ansicht.
- 2a zeigt die Teilschale der 2 in einer Draufsicht.
- 2b zeigt die Teilschale der 2 in einer Seitenansicht.
- 2c zeigt die Teilschale der 2 in einer weiteren Seitenansicht.
- 3 zeigt von einem Ausführungsbeispiel einen Ausschnitt einer zweiten Teilschale in einer perspektivischen Ansicht.
- 3a zeigt die Teilschale der 3 in einer Draufsicht.
- 3b zeigt die Teilschale der 3 in einer Seitenansicht.
- 3c zeigt die Teilschale der 3 in einer weiteren Seitenansicht.
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Die Figuren enthalten teilweise vereinfachte, schematische Darstellungen. Zum Teil werden für gleiche, aber gegebenenfalls nicht identische Elemente identische Bezugszeichen verwendet. Verschiedene Ansichten gleicher Elemente können unterschiedlich skaliert sein.
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1 zeigt einen Ausschnitt einer ersten Teilschale 1, die mit einer zweiten Teilschale 2 zusammengesetzt ist, in einer perspektivischen Ansicht. Die erste Teilschale 1 weist eine erste Innenseite 4 mit einer ersten Teilkavität 8 und eine erste Außenseite 6 auf. Die zweite Teilschale 2 weist eine zweite Innenseite 5 mit einer zweiten Teilkavität 9 und einer zweiten Außenseite 7 auf. Zudem ist eine Ausbuchtung 13 zu erkennen, die einen Rotationskörper einer Durchflussmengenerfassungsvorrichtung aufnimmt. Die erste Teilschale 1 und die zweite Teilschale 2 sind über einen Fügebereich 12 miteinander verbunden, so dass sie zwischen sich aus den beiden Teilkavitäten 8 und 9 eine Kavität 3 bilden. Die Kavität 3 bildet ihrerseits eine Wasserdurchlaufstrecke.
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An der ersten Teilschale 1 ist eine Leiterplatte 10 mit einem schematisch dargestellten Sensor 11 angeordnet. Der Sensor 11 erfasst dabei die Umdrehungen einer in der Kavität angeordneten, an dem Rotationskörper befestigten Magnetscheibe um somit die Durchflussmenge des Wassers zu ermitteln.
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Die 1a bis 1c zeigen die zusammengesetzten Teilschalen 1 und 2 in einer Draufsicht bzw. Seitenansicht. In der 1c sind in der Kavität 3 zwei, parallel zueinander angeordnete Reihen Stifte 21 zu erkennen, die an einem Rotationskörper befestigt sind. Wenn die Kavität 3 mit Wasser durchströmt wird, wird der Rotationskörper mit den Stiften 21 in eine Drehbewegung versetzt.
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Die 1d zeigt die Schnittansicht A-A der zusammengesetzten Teilschalen 1 und 2 der 1. Die zweite Teilschale 2 bildet im Bereich der Ausbuchtung 13 einen Aufnahmeraum 25 aus, zum Aufnehmen des Rotationskörpers 20 einer Durchflussmengenerfassungsvorrichtung. Der Aufnahmeraum 25 wird allein durch die zweite Teilschale 2 ausgebildet. Es wird kein zusätzliches Einzelteil als Gehäuse für den Rotationskörper 20 benötigt. Die erste Teilkavität 8 und die zweite Teilkavität 9 weisen in Strömungsrichtung 32 vor dem Rotationskörper 20 jeweils eine Verjüngung 30 bzw. 31 des Querschnittes auf. Die Verjüngungen 30 und 31 sind spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet. Dadurch wird eine Düse gebildet, in der das Wasser beschleunigt wird und zielgerichtet auf den Rotationskörper 20 geleitet wird.
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Der Rotationskörper 20 ist in dem Aufnahmeraum 25 bzw. in den Teilschalen 1 und 2 angeordnet. Der Sensor 11 ist auf der ersten Außenseite 6 oberhalb des Rotationskörpers 20 angeordnet. Der Rotationskörper 20 weist einen Ring 21 auf, auf dem radial zur Drehachse 23 zehn Stifte 21 angeordnet sind. Die Stifte 21 bilden eine kleine Angriffsfläche für das durchströmende Wasser, durch die der Rotationskörper bewegt wird. Zudem ist an dem Rotationskörper 20 eine Magnetscheibe 23 angeordnet. Die Magnetscheibe 23 ist dabei vorzugsweise aus einem magnetisierten Kunststoff ausgebildet, insbesondere aus einem Kunststoff, der magnetisches Material beinhaltet und/oder weist dauermagnetische Eigenschaften auf. Die Magnetscheibe 23 dreht mit dem Rotationskörper 20 mit und erzeugt dadurch ein Signal in dem Sensor 11, das für Fließgeschwindigkeit repräsentativ ist.
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1e zeigt die Schnittansicht B-B der zusammengesetzten Teilschalen 1 und 2 der 1. Dabei weist die erste Teilschale 1 zwei parallel zueinander angeordnete Tragarme 14 auf, die jeweils in Richtung der Drehachse 24 ein zum Rotationskörper 20 zeigendes stiftförmiges Element 15 aufweisen. Die Tragarme 14 erstrecken sich in den Aufnahmeraum 25 und liegen mit einer Seite 17 zumindest teilweise an der zweiten Teilschale 2 an.
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Der Rotationskörper 20 weist in zwei zentrische Aufnahmen in Form von Bohrungen 16 auf, die mit der Drehachse 24 etwa übereinstimmende Mittelachsen aufweisen. Zudem weist der Rotationskörper zwei Ringe 22 auf, die parallel in Richtung der Drehachse 24 zueinander angeordnet sind. Auf den Ringen 22 sind zwei Reihen Stifte 21 angebracht, die ebenfalls parallel in Richtung der Drehachse 24 zueinander angeordnet sind. Zudem ist eine Magnetscheibe 23 zu erkennen, die an dem Rotationskörper 20 drehfest angeordnet ist. In die Aufnahmen 16 greifen die stiftartigen Elemente 15 der ersten Teilschale 1 ein. Der Rotationskörper 20 ist somit drehbar zwischen den beiden Tragarmen 14 fixiert. Die beiden Tragarme 14 sind elastisch ausgebildet, so dass sie auseinander gebogen werden können, um den Rotationskörper 20 einzusetzen, so lange sie nicht in die zweite Teilschale 2 eingesetzt sind. In der in 1e gezeigten, in die zweite Teilschale eingesetzten Position werden die Tragarme 14 durch die zweite Teilschale 2 daran gehindert, wieder auseinander gebogen zu werden, wodurch schließlich der Rotationskörper 20, also das gezeigte Rädchen 20, drehbeweglich fixiert wird.
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Anstatt dass Stifte der Tragarme in das Rädchen eingreifen, wird in einer alternativen Ausgestaltung vorgeschlagen, dass Stifte an dem Rädchen in Tragarme eingreifen. 2 zeigt einen Ausschnitt einer ersten Teilschale 100 in einer perspektivischen Ansicht. Der Ausschnitt der ersten Teilschale 100 weist eine erste Außenseite 106 und eine erste Innenseite 104 auf, die eine erste Teilkavität 108 aufweist. In der ersten Innenseite 104 ist eine erste Verjüngung 130 angeordnet. Der Ausschnitt zeigt, dass die erste Teilschale 100 Fügeflächen 118 aufweist. Die Fügeflächen 118 werden mit korrespondierenden Fügeflächen einer weiteren Teilschale in einem Fügebereich zusammengesetzt. Aus den gezeigten Fügeflächen 118 ragen senkrecht zu den Fügeflächen 118 zwei Tragarme 114 heraus, die parallel zueinander angeordnet sind. Die Tragarme 114 werden in einen Aufnahmeraum einer weiteren Teilschale eingesetzt, um dort einen Rotationskörper zu lagern. Dazu weisen die Tragarme stiftartige Elemente 115 auf, die in einer entsprechenden Aufnahme des Rotationskörpers aufgenommen werden. In der gezeigten Position, in der die Arme 114 nämlich noch nicht in eine entsprechende Aufnahme eingesetzt sind, lassen sich die Arme 114 auseinanderbiegen, um einen Rotationskörper dazwischen einzusetzen.
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Die Leiterplatte 10, die synonym auch als Leiterplatine 10 bezeichnet werden kann, ist in einen Hauptabschnitt 80, einen Nebenabschnitt 82 und einen den Nebenabschnitt 82 mit den Hauptabschnitt 80 verbindenden Stegabschnitt 84 unterteilt. Diese Aufteilung der Leiterplatine 10 ist insbesondere in den 2 und 3 gut zu erkennen. Der Nebenabschnitt 82 nimmt dabei den Sensor 11 auf. Der Sensor 11 ist dabei mit zwei Leiterbahnen von dem Nebenabschnitt 82 über den Stegabschnitt 84 zum Hauptabschnitt 80 mit einer dort vorzusehenden Steuer- oder Auswertevorrichtung verbunden. Die Leiterbahnen und die Auswerte- bzw. Steuereinrichtung ist vereinfachend in den 1 bis 1e nicht eingezeichnet.
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Zum Befestigen weist die Leiterplatin 10 im Bereich ihre Hauptabschnitts 80 Befestigungsöffnungen 86 auf, mit denen die Leiterplatine 10 an einem Heizblock, wie dem Heizblock 100, insbesondere dort an dem Heizblockkörper 102 befestigt werden kann. Der Nebenabschnitt 82 bildet hier mit seinem Stegabschnitt 84 zusammen einen Fingerabschnitt, der sich von dem Hauptabschnitt 80 aus erstreckt. Dieser Fingerabschnitt und damit der Nebenabschnitt 82 ist mit dem Sensor 11 in die Messaufnahme 110' eingesetzt, um dort Signale von dem Magnetrad bzw. Rotationskörper 20 mit Magnetscheibe 23 aufzunehmen und über den Stegabschnitt 84 zum Hauptabschnitt 80 zur weiteren Auswertung weiterzuleiten. Durch den Fingerabschnitt, nämlich den Nebenabschnitt 82 und Stegabschnitt 84, kann der Sensor 11 unmittelbar auf der Platine 10 vormontiert bzw. vorbestückt werden und kann beim Befestigen der Platine unmittelbar an der gewünschten Position, nämlich in der Messaufnahme 110' angeordnet werden. Etwaige Ungenauigkeiten kann eine Elastizität des Fingerabschnitts, insbesondere des Stegabschnitts 84 ausgleichen helfen.
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Die 2a, 2b und 2c zeigen den Ausschnitt der ersten Teilschale 100 jeweils in einer Draufsicht, in einer Ansicht gegen die Strömungsrichtung und in einer Seitenansicht. Dabei ist in 2a eine Ausnehmung 119 zu erkennen, welche zum Anordnen des Sensors zum Erfassen von Signalen, erzeugt durch eine Magnetscheibe, vorgesehen ist.
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3 zeigt einen Ausschnitt einer zweiten Teilschale 200 in einer perspektivischen Ansicht. Der Ausschnitt der zweiten Teilschale 200 zeigt die Außenseite 207 und die Innenseite 205. Die Außenseite 206 weist eine Ausbuchtung 213 auf. In der Ausbuchtung 213 ist auf der Innenseite 205 ein Aufnahmeraum 225 ausgebildet, der eine korrespondierende Teilschale mit einem Rotationskörper als Teil eines Durchflussmengenerfassungssystems aufnehmen kann. Der Aufnahmeraum 225 weist an zwei Seiten jeweils eine Ausnehmung 226 auf, welche an die Form der Tragarme einer entsprechenden ersten Teilschale angepasst sind, insbesondere an die Tragarme 114 der ersten Teilschale 100 der 2.
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Weiterhin ist auf der Innenseite 205 eine Teilkavität 208 angeordnet, die in Strömungsrichtung 232 vor dem Aufnahmeraum 225 eine Verjüngung 231 zum zielgerichteten Leiten der Strömung aufweist. Zudem sind zwei Fügeflächen 218 zu erkennen, die vorbereitet sind um die Teilschale 200 mit einer weiteren Teilschale, wie beispielsweise aus den 2 bis 2c, über einer entsprechenden Fügefläche zu verbinden. Dabei werden die Fügeflächen vorzugsweise mittels Warmgasschweißens verbunden. Alternativ können die beiden Teilschalen auch beispielsweise mittels Laserstrahlschweißen oder Kleben verbunden werden.
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Die 3a bis 3c zeigen den Ausschnitt der zweiten Teilschale 200 in verschiedenen Ansichten, nämlich in einer Draufsicht, einer Ansicht entgegen der Strömungsrichtung und in einer Seitenansicht.
