DE10245786A1

DE10245786A1 - Warmwasser-Speicher

Info

Publication number: DE10245786A1
Application number: DE10245786A
Authority: DE
Inventors: Heinz-Peter Schricks; Joerg Bruns
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-10-01
Filing date: 2002-10-01
Publication date: 2004-04-15

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Warmwasser-Speicher, insbesondere Wasserbehälter als Schichtladespeicher, in dessen Bodenbereich mindestens eine Einströmöffnung für Kaltwasser und Prallbleche angeordnet sind. Im oberen Bereich des Wasserbehälters ist mindestens ein Brauchwasseranschluss vorhanden. Gekennzeichnet ist die Erfindung durch ein System (S) von vertikal ausgerichteten, das einströmende Wasser im Bodenbereich des Wasserbehälters auffächernden Prallblechen, die in Bezug auf die horizontal verlaufende Längsmittelachse des primären Wasserstrahles winkling angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Warmwasser-Speicher, insbesondere Wasserbehälter als Schichtladespeicher, in dessen Bodenbereich mindestens eine Einströmöffnung für Kaltwasser und Prallbleche angeordnet sind, während im oberen Bereich des Wasserbehälters mindestens ein Brauchwasseranschluss vorhanden ist.

Herkömmliche Warmwasser-Speicher, insbesondere Wasserbehälter als Schichtladespeicher, der eingangs genannten Art haben den Vorteil, dass es bereits im Bodenbereich des Wasserbehälters zur gewissen Verteilung des Kaltwassers kommt. Ein Teil des Kaltwassers jedoch gleitet entlang der Innenwand des Behälters vertikal nach oben, wobei es erst in diesem Bereich zur Vermischung mit dem bereits erwärmten Wasser kommt. Wird mehr Brauchwasser verbraucht, dann kommt es dadurch zu unerwünschten Temperaturschwankungen des Brauchwassers.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Prallbleche des Warmwasser-Speichers so zu gestalten, dass das Kaltwasser im Bodenbereich so einströmt, dass eine gleichmäßig über den Querschnitt verteilte Aufströmung resultiert.

Vorteile der Erfindung

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Demnach ist die Erfindung jedenfalls dann verwirklicht, wenn es sich um ein System von vertikal ausgerichteten Prallblechen handelt, die im Bodenbereich des Wasserspeichers ortsfest und in Bezug auf die Längsmittelachse des primären Wasserstrahles so angeordnet sind, dass der Hauptstrang des Kaltwassers bereits im Bodenbereich zum größten Teil annähernd gleichmäßig mit der Folge verteilt wird, dass sich eine etwa gleich dicke Schicht von Kaltwasser bildet, die sich bis zur Innenwand des Behälters erstreckt. Hierdurch werden Vertikalströmungen des Kaltwassers minimiert und es wird gleichzeitig erreicht, dass das Kaltwasser etwa gleichmäßig nach oben zum Auslass des Brauchwassers steigt, wodurch unerwünschte Schichtvermischungen vermieden werden. Dies ist bereits mit neun Prallblechen erreichbar, die in Bezug auf die Längsmittelachse des primären Wasserstrahles winklig angeordnet sind.

Um den primären Wasserstrahl bereits im Bereich der Einströmöffnung des Kaltwassers in zwei gleiche Stränge aufteilen zu können, ist vorgesehen, dass das achsensymmetrische System aus Prallblechen mindestens eine primäre, im Bereich der Längsmittelachse liegende Prallblech-Partie aufweist, die den primären Wasserstrahl in zwei annähernd gleiche sekundäre, auf weitere Prallbleche weitergeleitete Wasserstrahlen aufteilt. Dabei ist es zweckmäßig, wenn die primäre Prallblech-Partie zwei Prallbleche aufweist, die in Ebenen liegen, die von der primären Längsachse und einem Winkel (α) von 45 bis 89 Grad geschnitten sind. Ein Teil des primären Wasserstrahles gleitet entlang an den Prallblechwänden, während ein Teil in gleicher Richtung strömt, was zur fächerartigen Aufteilung des Wasserstrahles im Bereich der primären Prallblech-Partie führt.

Im Rahmen dieses Erfindungsgedankens ist besonders zweckmäßig, wenn der Winkel α etwa 45 Grad beträgt, was zur optimalen Weiterleitung und teilweisen Reflexion des primären Wasserstrahles beiträgt.

Eine weitere Verbesserung der fächerartigen Verteilung des primären Wasserstrahles wird dadurch erreicht, dass die Fläche der primären Prallblech-Partie doppelt so groß ist wie die Fläche der Einströmöffnung.

Im Rahmen dieses Erfindungsgedankens ist es besonders zweckmäßig, wenn die Fläche der primären Prallblech-Partie etwa doppelt so groß ist wie die Fläche der Einströmöffnung. Durch diese Maßnahmen wird verhindert, dass ein beachtlicher Teil des Wasserstromes über die Prallbleche hinweg strömt, sie umspült und unerwünschte Turbulenzen erzeugt.

Um eine Vermischung des Kaltwassers auch im Bereich hinter der primären Prallblech-Partie zu gewährleisten, sieht eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung vor, dass die Prallbleche der primären Prallblech-Partie mit Abstand zu einander angeordnet sind und einen vertikal sich erstreckenden, auf der Längsmittelachse des primären Wasserstrahles liegenden Spalt definieren, dessen Breite vorzugsweise kleiner ist als der Radius der Einströmöffnung. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass der primäre Wasserstrahl im Bereich der primä ren Prallblech-Partie in drei Stränge aufgeteilt wird, von denen zwei Stränge von den Prallblechen umgelenkt werden, während der mittlere Strang in Richtung der Längsmittelachse des primären Wasserstrahles weiterströmt. Eine weitere Auffächerung des von der primären Prallblech-Partie abgelenkten Wasserstrahles wird durch mindestens eine sekundäre Prallblech-Partie erreicht, deren Abstand von der Längsmittelachse des primären Wasserstrahles größer ist als der Abstand der primären Prallblech-Partie von der Längsmittelachse. Hierbei können diese Maßnahmen auch so getroffen sein, dass die sekundäre Prallblech-Partie zwei Prallbleche aufweist, die in Ebenen liegen, die von der primären Längsmittelachse unter einem Winkel von 20 bis 60 Grad geschnitten sind. Die Auffächerung des Wasserstrahles kann hierbei dadurch optimiert werden, dass der Winkel der sekundären Prallblech-Partie etwa 50 Grad beträgt.

Um zu verhindern, dass der sekundäre Wasserstrang die sekundären Prallblech-Partien umspült, ist vorgesehen, dass die Fläche der sekundären Prallblech-Partie größer ist als die Querschnittsfläche des aufprallenden sekundären Wasserstrahles.

Durch die Maßnahme, dass an der Achse des primären Wasserstrahles eine weitere Prallblech-Partie angeordnet ist, die vom Aufbau her der primären Prallblech-Partie entspricht, jedoch einen größeren Abstand zur Schnittstelle der Wand des Wasserbehälters und der Längsmittelachse aufweist, wird eine Auffächerung des Wasserstrahles hinter der primären Prallblechpartie gewährleistet.

Um zu gewährleisten, dass der auf die weitere Prallblech-Partie zuströmende Wasserstrang einen Teil des Wasserstromes in Achsrichtung strömen lässt, ist vorgesehen, dass der Spalt der weiteren Prallblech-Partie kleiner ist als der Spalt der primären Prallblech-Partie.

Eine Auffächerung des Wassers im Bereich der weiteren Prallblech-Partie wird dadurch erreicht, dass seitlich von der weiteren Prallblech-Partie und mit Abstand zur Längsachse des primären Wasserstrahles jeweils ein Prallblech angeordnet ist, das vorzugsweise etwa senkrecht zur Längsachse des primären Wasserstrahles verläuft. Auf diese Weise kommt es zur optimalen Kaltwasserverteilung zwischen der primären und der sekundären Prallblech-Partie.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
1 einen Warmwasser-Speicher in Seitenansicht,
2 den Boden des Warmwasser-Speichers nach 1 in perspektivischer Seitenansicht,
3 eine vertikale Draufsicht auf die Prallbleche nach 2 und
4 eine vergrößerte Darstellung der Prallbleche nach 1.
Ausführungsbeispiel
Die 1 und 2 zeigen einen Warmwasser-Speicher 10, insbesondere Schichtladespeicher, mit einem zylindrischen und vertikal ausgerichteten Wasserbehälter 12, in dessen Bodenbereich 14 eine Einströmöffnung 16 für Kaltwasser und Prallbleche 30-46 angeordnet sind, während im oberen Bereich 18 des Wasserbehälters 12 mindestens ein Brauchwasseranschluss 20 vorhanden ist.
Den 2, 3 und 4 ist zu entnehmen, dass es sich bei den Prallblechen um ein System S von vertikal ausgerichteten, das einströmende Wasser im Bodenbereich 14 des Wasserbehälters 12 auffächernden Prallblechen 30-46 handelt, die in Bezug auf die horizontal verlaufende Längsmittelachse 50 des primären Wasserstrahles 52 winklig angeordnet sind. Das achsensymmetrische System S aus Prallblechen 30-46 weist eine primäre, im Bereich der Längsmittelachse 50 liegende Prallblech-Partie auf, die den primären Wasserstrahl 52 in zwei annähernd gleiche sekundäre, auf weitere Prallbleche 34, 36 weitergeleitete Wasserstrahle 54 aufteilt. Die primäre Prallblech-Partie 30, 32 besteht aus zwei Prallblechen 30, 32, die in Ebenen liegen, die von der primären Längsmittelachse 50 und einem Winkel α von 45 Grad geschnitten sind. Die Fläche der primären Prallblech-Partie 30, 32 ist größer als die Fläche der Einströmöffnung 16, so dass der größte Teil des primären Wasserstranges umgelenkt wird. Für diese Zwecke ist vorgesehen, dass die Fläche der Prallblech-Partie etwa doppelt so groß ist wie die Fläche der Einströmöffnung.
Wie die 2 bis 4 erkennen lassen, sind die Prallbleche 30, 32 der primären Prallblech-Partie mit Abstand zueinander angeordnet und definieren einen vertikal sich erstreckenden, auf der Längsmittelachse 50 des primären Wasserstrahles 52 liegenden Spalt 58. Dabei ist die Breite des Spaltes 58 kleiner als der Radius der Einströmöffnung 16. Die auf der primären Prallblech-Partie entstehenden sekundären Wasserstränge gelangen zur sekundären Prallblech-Partie 34, 36, deren Abstand von der Längsmittelachse 50 des primären Wasserstrahles 52 größer ist als der Abstand der primären Prallblech-Partie 30, 32 von der Längsmittelachse 50. Die sekundäre Prallblech-Partie 34, 36 weist zwei Prallbleche auf, die in Ebenen liegen, die von der primären Längsmittelachse 50 und einem Winkel von 50 Grad geschnitten sind. Da der abgeprallte Wasserstrahl dazu neigt, zu divergieren, ist vorgesehen, dass die Fläche der sekundären Prallblech- Partie größer ist als die Querschnittsfläche des aufprallenden sekundären Wasserstrahles 54.
Die Figuren lassen ferner erkennen, dass an der Achse 50 des primären Wasserstrahles 52 eine weitere Prallblech-Partie 38, 40 angeordnet ist, die vorn Aufbau her der primären Prallblech-Partie 30, 32 entspricht, die einen größeren Abstand x₄ zur Schnittstelle 1 der Wand 2 des Wasserbehälters 12 und der Längsmittelachse 50 aufweist. Dabei ist der Spalt 60 der weiteren Prallblech-Partie 38, 40 kleiner als der Spalt 58 der primären Prallblech-Partie 30, 32. Seitlich von der weiteren Prallblech-Partie 38, 40 und im Abstand zur Längsachse 50 des primären Wasserstrahles 52 ist jeweils ein Prallblech 44, 46 angeordnet, die etwa senkrecht zur Längsachse 50 des primären Wasserstrahles 52 verlaufen. Hinter der weiteren Prallblech-Partie 38, 40 ist ein Prallblech 42 mit Abstand angeordnet, das von der Längsachse 50 des primären Wasserstrahles 52 durchquert ist und etwa senkrecht zu dieser verläuft. Durch die relative Lage der Prallbleche zueinander wird der primäre Wasserstrahl in sekundäre, tertiale usw. Wasserstrahlen mit annähernd gleicher Temperatur aufgeteilt, so dass im Boden Schichten mit etwa gleicher Temperatur wahrnehmbar sind.
3 lässt ferner erkennen, dass der Abstand x₁ der sekundären Prallblech-Partie von der Tangente der Schnittstelle 1 kleiner ist als der Abstand x₂ der primären Prallblech-Partie.
Der Abstand x₃ der weiteren Prallblech-Partie von der Tangente zur Schnittstelle 1 ist kleiner als der Abstand der Prallbleche 44 von dieser Tangente. Am weitesten entfernt von der Schnittstelle 1 ist das Prallblech 42, das den reduzierten primären Wasserstrang 52 umlenkt. Die relative Lage der einzelnen Prallbleche zueinander sowie deren Abstände von der Schnittstelle 1 hängen von der Größe des Wasserstrahles 52, seiner Geschwindigkeit und Positionierung in Bezug auf die primäre Prallblech-Partie ab.

Claims

Warmwasser-Speicher (10), insbesondere Schichtladespeicher, mit einem Wasserbehälter (12), in dessen Bodenbereich (14) mindestens eine Einströmöffnung (16) für Kaltwasser und Prallbleche (30-46) angeordnet sind, während im oberen Bereich (18) des Wasserbehälters (12) mindestens ein Brauchwasseranschluss (20) vorhanden ist, gekennzeichnet durch ein System (S) von vertikal ausgerichteten, das einströmende Wasser im Bodenbereich (14) des Wasserbehälters (12) auffächernden Prallblechen (30-46), die in Bezug auf die horizontal verlaufende Längsmittelachse (50) des primären Wasserstrahles (52) winkling angeordnet sind.
Warmwasser-Speicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das achsensymmetrische System (S) aus Prallblechen (30-46) mindestens eine primäre, im Bereich der Längsmittelachse (50) liegende Prallblech-Partie (30, 32) aufweist, die den primären Wasserstrahl (52) in zwei annähernd gleiche sekundäre, auf weitere Prallbleche weiterleitende Wasserstrahlen (54) aufteilt.
Warmwasser-Speicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die primäre Prallblech-Partie (30, 32) zwei Prallbleche aufweist, die in Ebenen liegen, die von der primären Längsmittelachse (50) unter einem Winkel (α) von 40 bis 89 Grad geschnitten sind.
Warmwasser-Speicher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (α) etwa 60 Grad beträgt.
Warmwasser-Speicher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche der primären Prallblech-Partie (30, 32) größer ist als die Fläche der Einströmöffnung (16).
Warmwasser-Speicher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche der primären Prallblech-Partie (30, 32) etwa doppelt so groß ist wie die Fläche der Einströmöffnung (16).
Warmwasser-Speicher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Prallbleche (30, 32) der primären Prallblech-Partie mit Abstand zueinander angeordnet sind und einen vertikal sich erstreckenden, auf der Längsmittelachse (50) des primärem Wasserstrahles (52) liegenden Spalt (58) definieren.
Warmwasser-Speicher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des Spaltes (58) kleiner ist als der Radius der Einströmöffnung (16).
Warmwasser-Speicher nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch mindestens eine sekundäre Prallblech-Partie (34, 36), deren Abstand von der Längsmittelachse (50) des primären Wasserstrahles (52) größer ist als der Abstand der primären Prallblech-Partie (30, 32) von der Längsmittelachse (50).
Warmwasser-Speicher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die sekundäre Prallblech-Partie 134, 36) zwei Prallbleche (34, 36) aufweist, die in Ebenen liegen, die von der primären Längsmittelachse (50) und einem Winkel (β) von 20 bis 60 Grad geschnitten sind.
Warmwasser-Speicher nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (β) etwa 50 Grad beträgt.
Warmwasser-Speicher nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche der sekundären Prallblech-Partie (34, 36) größer ist als die Querschnittsfläche des aufprallenden sekundären Wasserstrahles (54).
Warmwasser-Speicher nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass an der Achse (50) des primären Wasserstrahles (52) eine weitere Prallblech-Partie (38, 40) angeordnet ist, die vom Aufbau her der primären Prallblech-Partie (30, 32) entspricht, jedoch einen größeren Abstand (x₄) zur Schnittstelle (1) der Wand (2) des Wasserbehälters (12) und der Längsmittelachse (50) aufweist.
Warmwasser-Speicher nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt (60) der weiteren Prallblech-Partie (38, 40) kleiner ist als der Spalt (58) der primären Prallblech-Partie (30, 32).
Warmwasser-Speicher nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass seitlich von der weiteren Prallblech-Partie (38, 40) und mit Abstand zur Längsachse (50) des primären Wasserstrahles (52) jeweils ein Prallblech (44, 46) angeordnet ist.
Warmwasser-Speicher nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Prallbleche (44, 46) etwa senkrecht zur Längsachse (50) des primären Wasserstrahlen (52) verlaufen.
Warmwasser-Speicher nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass hinter der weiteren Prallblech-Partie (38, 40) ein Prallblech (42) mit Abstand angeordnet ist, das von der Längsmittelachse (60) des primären Wasserstrahles (52) durchquert ist und etwa senkrecht zu dieser verläuft.
Warmwasser-Speicher nach einem der Ansprüche 1 bis 17, bei dem die Längsachse (50) des primären Wasserstrahles (52) etwa radial verläuft, dadurch gekennzeichnet, dass durch die relative Lage der Prallbleche (30-46) zueinander der primäre Wasserstrahl in sekundäre, tertiale usw. Wasserstrahle mit annähernd gleicher Temperatur aufgeteilt wird.