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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Erwärmen einer Flüssigkeit mit mindestens einem Flüssigkeitsbehälter zum Abscheiden von Gas aus der Flüssigkeit und mit mindestens einer Wärmequelle zum Erzeugen von thermischer Energie für das Erwärmen der Flüssigkeit. Die Vorrichtung zum Erwärmen einer Flüssigkeit ist beispielsweise ein Wassererhitzer oder Teil einer Heizung. Die Flüssigkeit ist beispielsweise Wasser oder eine Wasser/Glykolmischung oder ein beliebiges Wärmeträgermedium.
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Blasen- oder Luftabscheider dienen dazu, um Gasblasen oder speziell Luftblasen aus einer Flüssigkeit zu entfernen. Meist verfügen solche Blasenabscheider über einen Behälter mit Zu- und Abläufen für die Flüssigkeit und mit einem Gasausgang. Die Gasblasen steigen aus der Flüssigkeit auf und sammeln sich in einem Raum oberhalb der Flüssigkeit. Hierfür wird ausgenutzt, dass die Strömungsgeschwindigkeit im Blasenabscheider soweit reduziert wird, dass die Gasblasen nach oben - also entgegen der Schwerkraft - aufsteigen und nicht mehr von der Strömung der Flüssigkeit mitgerissen werden. Das Gas, das sich oberhalb der Flüssigkeit sammelt, wird üblicherweise über eine Leitung aus dem Blasenabscheider abgeführt. Dabei ergibt sich in der Regel eine feste Orientierung zumindest des Gasausgangs, sodass über diesen nur das Gas und nicht die Flüssigkeit entweichen kann.
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Beispielhafte Blasenabscheider für Kühlwasserkreisläufe von Fahrzeugen offenbaren die
DE 36 21 837 A1 oder die 10 2006 014 400 A1 . Bei diesen ist eine feste Orientierung des Behälters relativ zum Erdschwerefeld erforderlich.
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Die Funktion des Blasenabscheiders kann beispielsweise bei Boilern durch Flüssigkeitsbehälter erfolgen, die entsprechend dimensioniert und mit den erforderlichen Zu- und Ableitungen versehen sind.
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Bei Vorrichtungen, die z. B. in Wohnwagen oder Wohnmobilen verbaut werden, kommt es wegen des beschränkten zur Verfügung stehenden Raumes gelegentlich vor, dass unterschiedliche Einbaulagen - sprich Orientierungen der Vorrichtung - gewünscht werden, um den vorhandenen Raum möglichst optimal ausnutzen zu können. Dies steht jedoch im Widerspruch dazu, wenn durch einen Blasenabscheider eine bestimmte Orientierung eingehalten werden muss.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine Vorrichtung zum Erwärmen einer Flüssigkeit mit einem Flüssigkeitsbehälter vorzugschlagen, die sich dazu auszeichnet, dass sie unterschiedliche Einbaulagen zulässt, ohne dass die Funktion der Blasenabscheidung nachteilig beeinflusst wird.
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Die Erfindung löst die Aufgabe mit einer Vorrichtung zum Erwärmen einer Flüssigkeit, mit mindestens einem Flüssigkeitsbehälter zum Abscheiden von Gas aus der Flüssigkeit und mit mindestens einer Wärmequelle zum Erzeugen von thermischer Energie für das Erwärmen der Flüssigkeit, wobei der Flüssigkeitsbehälter ein Innenvolumen zur Aufnahme der Flüssigkeit aufweist, wobei eine Flüssigkeits-Zuleitung, eine Flüssigkeits-Ableitung und eine Entlüftungsleitung in das Innenvolumen hinein münden, wobei die Flüssigkeits-Zuleitung und die Flüssigkeits-Ableitung in einem gemeinsamen Teil-Volumen münden, wobei das gemeinsame Teil-Volumen zu einer das Innenvolumen umfassenden Gruppe von acht Teil-Volumina gehört, wobei die acht Teil-Volumina gegeben sind durch drei Paare von Trennebenen, wobei sich die Trennebenen der einzelnen Paare jeweils in einem dem jeweiligen Paar zugeordneten Flächenschwerpunkt unter einem Winkel von 90° schneiden, wobei die Flächenschwerpunkte sich jeweils für eine von drei aufeinander senkrecht stehenden Ansichtsseiten des Flüssigkeitsbehälters ergeben, wobei der Flüssigkeitsbehälter mindestens zwei unterschiedliche Orientierungsachsen aufweist, und wobei entlang jeder der mindestens zwei Orientierungsachsen die Entlüftungsleitung auf einem in Richtung der jeweiligen Orientierungsachse höher liegenden Niveau als die Flüssigkeits-Ableitung mündet. Die Ausrichtung relativ zum Erdschwerefeld sollte jeweils vorzugsweise entlang der Orientierungsachsen erfolgen, jedoch ist bei ausreichend großen Abständen zwischen den Mündungsbereichen auch ein gewisses Kippen innerhalb von mehreren Winkelgraden möglich, sodass also die jeweilige Orientierungsachse auch leicht zum Erdschwerefeld geneigt sein kann.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, die eine Flüssigkeit erwärmt, wofür eine Wärmequelle und ein Flüssigkeitsbehälter vorhanden sind.
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Der Flüssigkeitsbehälter dient zusätzlich zur Aufnahme der Flüssigkeit auch dem Zweck der Entfernung eines Gases aus der Flüssigkeit und verfügt über eine Flüssigkeits-Zuleitung, eine Flüssigkeits-Ableitung und eine Entlüftungsleitung.
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Um zu ermöglichen, dass der Flüssigkeitsbehälter bzw. die Vorrichtung in mehreren Einbaulagen relativ zum Erdschwerefeld montierbar ist, ist zum einen vorgesehen, dass die Flüssigkeits-Zuleitung und die Flüssigkeits-Ableitung in einem gemeinsamen Teil-Volumen münden. Dieses gemeinsame Teil-Volumen ist eines von acht Teil-Volumina. Die acht Teil-Volumina umschreiben das gesamte Innenvolumen des Flüssigkeitsbehälters. Dabei handelt es sich insbesondere um imaginäre Teil-Volumina, die lediglich der Verortung der Komponenten dienen. Die Teil-Volumina ergeben sich, indem aus drei Ansichtsseiten auf den Flüssigkeitsbehälter jeweils ein Flächenschwerpunkt ermittelt wird. Die drei Ansichtsseiten stehen dabei jeweils aufeinander senkrecht. Eine allgemein übliche Bezeichnung für drei solche Ansichten ist z. B. Vorderansicht, Seitenansicht und Ansicht von oben. Zu jeder Ansicht wird ein Flächenschwerpunkt ermittelt und durch den Flächenschwerpunkt werden zwei Trennebenen gelegt, die sich in dem jeweiligen Flächenschwerpunkt unter einem Winkel von 90° schneiden. Alle drei Paare von Trennebenen definieren die Teil-Volumina. Dabei sind bei einem z. B. quaderförmigen Flüssigkeitsbehälter die zwei Trennebenen eines Flächenschwerpunkts und eine Trennebene eines weiteren Flächenschwerpunkts ausreichend, da diese Trennebenen mit den anderen drei Trennebenen zusammenfallen. In einem dieser Teil-Volumina münden gemeinsam die Flüssigkeits-Zuleitung und die Flüssigkeits-Ableitung.
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Zum anderen sind mindestens zwei Orientierungsachsen vorhanden. Die Orientierungsachsen sind dabei die Achsen, die die Ausrichtung des Flüssigkeitsbehälters erlauben. Dies sind somit auch die Achsen, denen entlang das Erdschwerefeld im montierten Zustand der Vorrichtung verlaufen soll, sodass der Flüssigkeitsbehälter richtig funktioniert. Dabei liegt entlang jeder Orientierungsachse die Entlüftungsleitung höher als die Flüssigkeits-Ableitung. Die Bezeichnung „höher“ bezieht sich dabei auf die Richtung der Orientierungsachse, die sich vorzugsweise im montierten Zustand auf die Richtung der Erdanziehung bezieht, also fort von der Erde.
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Die Vorrichtung hat somit mindestens zwei Einbaupositionen, die das vorschriftsgemäße Funktionieren des Flüssigkeitsbehälters erlauben. In der praktischen Anwendung können dabei auch Abweichungen von der Orientierung zum Erdschwerefeld auftreten, insofern der Höhenabstand zwischen Entlüftungsleitung und Flüssigkeits-Ableitung ausreichend groß für ein Verkippen ist.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Orientierungsachsen jeweils in Richtung einer zugeordneten Ansichtsseite verlaufen, und dass die Entlüftungsleitung jeweils in Richtung der der Orientierungsachse zugeordneten Ansichtsseite auf einem höher liegenden Niveau als die Flüssigkeits-Ableitung mündet. In dieser Ausgestaltung ergeben sich die Orientierungsachsen anhand der Ansichtsseiten.
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Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass die Flüssigkeits-Zuleitung und/oder die Flüssigkeits-Ableitung und/oder die Entlüftungsleitung zumindest abschnittsweise rohrförmig ausgestaltet sind/ist. Die Röhren enden dabei in den Flüssigkeitsbehälter hinein oder enden mit der Außenseite des Flüssigkeitsbehälters auf einer entsprechenden Öffnung im Flüssigkeitsbehälter.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Flüssigkeitsbehälter quaderförmig ausgestaltet ist, und dass die Orientierungsachsen jeweils senkrecht auf einer Grundseite des quaderförmigen Flüssigkeitsbehälters stehen. Für einen Quader ergibt sich relativ einfach die Aufteilung auf die Teil-Volumina.
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Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass der Flüssigkeitsbehälter genau zwei Orientierungsachsen aufweist. In dieser Ausgestaltung ist vorzugsweise die Entlüftungsleitung in jeweils einem Teil-Volumen, das sich jeweils entlang der Orientierungsachsen oberhalb des gemeinsamen Teil-Volumens befindet. Somit gibt es zwei mögliche Teil-Volumina.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Flüssigkeitsbehälter drei Orientierungsachsen aufweist. In dieser Ausgestaltung befindet sich die Entlüftungsleitung vorzugsweise in dem Teil-Volumen, das sich in allen drei Einbaulagen diagonal gegenüber dem gemeinsamen Teil-Volumen befindet.
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Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass zwischen der Flüssigkeits-Zuleitung und der Flüssigkeits-Ableitung eine Strömungsumlenkungsvorrichtung angeordnet ist. Die Strömungsumlenkungsvorrichtung verhindert, dass die Flüssigkeit direkt aus der Flüssigkeits-Zuleitung in die Flüssigkeits-Ableitung gelangt und verzögert damit auch das Strömen der Flüssigkeit, sodass das Gas die Flüssigkeit verlassen kann.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Strömungsumlenkungsvorrichtung in Form einer Platte ausgestaltet ist, gegen die die Flüssigkeits-Zuleitung die Flüssigkeit führt. Es handelt sich somit um eine Art von Prallplatte.
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Eine Ausgestaltung besteht darin, dass es sich bei der Flüssigkeit um Wasser oder um ein Wasser/Glykolgemisch handelt.
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Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass die Vorrichtung zur Verwendung in einem Wohnwagen, einem Wohnmobil oder einem Boot ausgestaltet ist. Die Vorrichtung ist somit in Bezug auf Gewicht und äußere Abmessungen so ausgestaltet, dass es in Campingfahrzeugen (also z. B. in Wohnwagen oder Wohn-/Reisemobilen) eingebaut und betrieben werden kann. Diese Möglichkeit der Anwendung bezieht sich beispielweise auch auf Sicherheitsaspekte usw.
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Im Einzelnen gibt es eine Vielzahl von Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Vorrichtung auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird verwiesen einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche, andererseits auf die folgende Beschreibung von einem Ausführungsbeispiel in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigen die:
- 1 eine schematische Darstellung des grundlegenden Aufbaus der Vorrichtung zum Erwärmen einer Flüssigkeit mit einem Flüssigkeitsbehälter,
- 2 einen Schnitt durch eine schematische Darstellung eines Flüssigkeitsbehälters,
- 3 eine räumliche Darstellung eines Flüssigkeitsbehälters,
- 4 der Flüssigkeitsbehälter der 3 mit eingezeichneten imaginären Teil-Volumina und
- 5 a) bis e) Ansichten auf unterschiedlich ausgeformte Flüssigkeitsbehälter.
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Die 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung 100 zum Erwärmen einer Flüssigkeit, z. B. von Brauchwasser. Dafür sind eine Wärmequelle 110 und der Flüssigkeitsbehälter 1 mit dem Innenvolumen V vorhanden.
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Die 2 zeigt einen Schnitt durch einen Flüssigkeitsbehälter 1, in den über die Flüssigkeits-Zuleitung 2 die Flüssigkeit gelangt. Nachdem das Gas, z. B. Luft, die Flüssigkeit abgeschieden worden ist, verlässt die Flüssigkeit das Innenvolumen V über die Flüssigkeits-Ableitung 3. Das Gas gelangt über die Entlüftungsleitung 4 aus dem Innenvolumen V heraus. Wie zu erkennen, münden die Flüssigkeits-Zuleitung 2, die Flüssigkeits-Ableitung 3 und die Entlüftungsleitung 4 in Form von Röhren in den Flüssigkeitsbehälter 1 hinein.
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Dem Flüssigkeitsbehälter 1 sind zwei Ansichtsseite A1, A2 zugeordnet, die aufeinander senkrecht stehen. In Richtung der zwei Ansichtsseiten A1, A2 verlaufen auch die zwei zugeordneten Orientierungsachsen O1, O2. Die Orientierungsachsen O1, O2 sind insbesondere die Achsen, die den Einbaulagen des Flüssigkeitsbehälters 1 zugeordnet sind. Dies sind also die Orientierungen relativ zum Erdschwerefeld, die das gewünschte Funktionieren des Flüssigkeitsbehälters 1 zulassen.
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In der dargestellten Orientierung mündet die Flüssigkeits-Ableitung 3 entlang der ersten Orientierungsachse 01 unterhalb der Entlüftungsleitung 4. Dreht man diese Anordnung um 90° im Uhrzeigersinn, so mündet, bedingt durch die Länge der rohrförmigen Erstreckungen, die Entlüftungsleitung 4 weiterhin oberhalb der Flüssigkeits-Ableitung 3. Daher sind beide Einbaulagen zulässig.
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Die Ausgestaltung der 2 ist in der 3 räumlich dargestellt. Um den Flüssigkeitsbehälter 1 herum gibt es die drei Ansichtsseiten: die Ansicht A1 von oben, die Ansicht A2 von der Seite und die Ansicht A3 von vorne. Zu erkennen ist, dass sich zwischen der Flüssigkeits-Zuleitung 2 und der Flüssigkeits-Ableitung 3 die Strömungsumlenkungsvorrichtung 5 in Form einer Prallplatte befindet.
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Die Aufteilung in die unterschiedlichen Teil-Volumina ist in der 4 verdeutlich, die den Flüssigkeitsbehälter der 3 noch einmal zeigt.
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Für die Ansichtsseite A1 wird der Flächenschwerpunkt S1 ermittelt, in dem sich die Trennebenen T11 und T12 unter einem Winkel von 90° schneiden. Entsprechend wird für die Ansichtsseite A2 der Flächenschwerpunkt S2 und für die Ansichtsseite A3 der Flächenschwerpunkt S3 ermittelt. Dabei schneiden sich im Flächenschwerpunkt S2 die Trennebenen T21 und T22 und im Flächenschwerpunkt S3 die Trennebenen T31 und T32 jeweils unter einem Winkel von 90°.
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Die Trennebenen fallen durch den quaderförmigen Flüssigkeitsbehälter 1 teilweise zusammen. Insgesamt ergeben sich die - hier in der Darstellung - vorderen unteren Teil-Volumina 11 und 12 und die vorderen oberen Teil-Volumina 13 und 14. Auf der Rückseite ergeben sich die unteren Teil-Volumina 15 und 16 und die oberen Teil-Volumina 17 und 18. Das gemeinsame Teil-Volumen Vg für die Flüssigkeits-Zuleitung 2 und die Flüssigkeits-Ableitung 3 ist das hintere untere Teil-Volumen 15. Die Entlüftungsleitung 4 mündet in dem oberen vorderen Teil-Volumen 14.
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In der 5 a) bis e) sind unterschiedliche Flüssigkeitsbehälter aus der Ansichtsseite A1 dargestellt, so dass jeweils der Flächenschwerpunkt S1 ermittelt wird, in dem sich die Teilebenen T11 und T12 schneiden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Flüssigkeitsbehälter
- 2
- Flüssigkeits-Zuleitung
- 3
- Flüssigkeits-Ableitung
- 4
- Entlüftungsleitung
- 5
- Strömungsumlenkungsvorrichtung
- 11
- Teil-Volumen
- 12
- Teil-Volumen
- 13
- Teil-Volumen
- 14
- Teil-Volumen
- 15
- Teil-Volumen
- 16
- Teil-Volumen
- 17
- Teil-Volumen
- 18
- Teil-Volumen
- 100
- Vorrichtung
- 110
- Wärmequelle
- A1
- Ansichtsseite
- A2
- Ansichtsseite
- A3
- Ansichtsseite
- O1
- Orientierungsachse
- O2
- Orientierungsachse
- O3
- Orientierungsachse
- S1
- Flächenschwerpunkt
- S2
- Flächenschwerpunkt
- S3
- Flächenschwerpunkt
- T11
- Trennebene
- T12
- Trennebene
- T21
- Trennebene
- T22
- Trennebene
- T31
- Trennebene
- T32
- Trennebene
- V
- Innenvolumen
- Vg
- gemeinsames Teil-Volumen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3621837 A1 [0003]
- DE 102006014400 A1 [0003]
