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Elektrisch beheizter Heiß- und Kochendwasserbereiter Die Erfindung
bezieht sich auf einen drucklosen. temperaturgeregelten und vorzugsweise für den
Küchenbedarf geeigneten Heißwasserspeicher, der bei maximal einstellbarer Regeltemperatur
kochendes Wasser liefert.
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Normalerweise wird in Heißwasserspeichern das Wasser bis auf etwa
85° C aufgeheizt und anschließend auf dieser Temperatur gehalten. Mitunter ist für
höhere Temperaturen in drucklosen Heißwasserspeichern zusätzlich eine sogenannte
Kochendstufe vorgesehen. Darunter ist ein zusätzlich im oberen Behälterteil angeordneter
Heizkörper zu verstehen. Das Wasser kommt jedoch in diesen Geräten in Wirklichkeit
meist gar nicht zum Kochen, da der zugeordnete Temperaturregler von der Temperatur
des Behälterwassers beaufschlagt wird und wegen des schwankenden Kochpunktes (entsprechend
dem herrschenden Luftdruck) in Verbindung mit der bei weiterer Energiezufuhr konstant
bleibenden Kochtemperatur aus Sicherheitsgründen nicht höher als auf etwa 95° C
eingestellt wird. Außerdem beeinflußt dort das einströmende Frischwasser die Kochtemperatur
betriebsmäßig ziemlich rasch.
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Kochendes Wasser ist nun aber einmal Voraussetzung für die Bereitung
von Kaffee, Tee und vielen anderen Heißgetränken. Zudem wird hier und da im Haushalt
auch sterilisiertes, d. h. abgekochtes Wasser in kleineren Mengen benötigt. Erfahrungsgemäß
ist aber dieser Kochendwasserbedarf gegenüber den benötigten Heiß- bzw. Warmwassermengen
gering.
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Speziell für die Kochendwasserbereitung und -bereithaltung sind nun
bereits Kochendwasserspeicher bekanntgeworden. Diese unterscheiden sich von einem
gewöhnlichen Überlaufspeicher dadurch, daß derTemperaturfühler des Temperaturreglers
beim Überströmen von Dampf abschaltet, welcher sich bei Erreichen des Kochpunktes
im Behälterraum oberhalb des Überlaufrohres bildet. Der Dampf strömt über das Überlauf
rohr, welches in Wirklichkeit nur ein Dampfüberströmrohr ist, ab, und der Temperaturfühler
wird daher in dieses Dampfüberströmungsrohr frei, d. h. mit radialem Abstand, eingebaut.
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Bei diesen bekannten Kochendwasserspeichern ist jedoch das Dampfüberströmungsrohr
mit dem - darin befindlichen Kochendwasserregler außerhalb des Behälters und dessen
unmittelbarem Wärmebereich angeordnet, um im Bereithaltungsfall nach vorangegangenem
selbsttätigem Abschalten die Wiedereinschaltung, welche nach Abkühtung des Temperaturfühlers
auf Wiedereinschalttemperaturen um etwa 65° C erfolgt, beschleunigen zu können.
Damit wird erreicht, daß die Behälterwassertemperatur vorübergehend nur unwesentlich
unter den Kochpunkt absinkt.
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Es kann nun nicht erwartet werden, daß für den geringen Bedarf an
tatsächlich kochendem Wasser in der Küche zusätzlich zum normalen Heißwasserspeicher
noch ein spezieller Kochendwasserspeicher angeschafft wird oder der Kochendwasserspeicher
durch nachgeordnetes Zumischen von Kaltwasser als Heißwasserbereiter benutzt wird.
Im letzteren Fall darf nämlich nicht übersehen werden, daß der Kochendwasserspeicher
gemäß seiner höheren Behälterwassertemperatur erheblich größere Wärmeverluste hat.
Zudem müßte der Kochendwasserspeicher einen ungleich größeren Wasserinhalt aufweisen
als dem Kochendwasserbedarf entspricht.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, daß in einem Heißwassergerät
die Behälterwassermenge auf Temperaturen bis zu etwa 85° C, aber auch auf Kochtemperatur
sowohl aufgeheizt als auch gewünschtenfalls bereitgehalten werden kann und bei Einstellung
der Temperaturregelvorrichtung auf »Kochendwasser« garantiert nur kochendes Wasser
an der zugehörigen Zapfstelle entnommen werden kann.
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Dies wird bei der Erfindung dadurch erreicht, daß bei einem elektrisch
beheizten, drucklosen Heißwasserspeicher mit einem oben im Innern des Speicherbehälters
beginnenden, unten zur Zapfstelle führenden Überlauf rohr und einem die Temperatur
des Speicherwassers überwachenden, einstellbaren Temperaturregler zum Zwecke der
Kochendwasserentnahme ein an sich bekannter, unter Belassung eines kleinen Abstandes
im im Innern des Behälters geführten Überlaufrohr vorgesehener, frei angeordneter
Temperaturfühler eines zweiten auf eine etwas unterhalb der Siedetemperatur des
Wassers fest eingestellten Temperaturreglers angeordnet ist, dessen Kontakte mit
der Kontakteinrichtung des erstgenannten Temperaturreglers, der zusätzlich für die
Kochendwasserentnahme
mit einer die Kontakteinrichtung überbrückenden
Schalterstellung ausgerüstet ist, in Hintereinanderschaltung im Heizstromkreis liegen
und daß an der Wand des Speicherbehälters unterhalb der Einlauföffnung des Überlaufrohres
und oberhalb des Heizkörpers ein durch ein Ventil verschließbares, zusätzlich unten
in das Überlaufrohr mündendes, zur Kochendwasserentnahme in bekannter Weise im Ablaufverfahren
dienendes Ablaufrohr vorgesehen ist.
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Ein durch die Kombination dieser Merkmale gekennzeichnetes Gerät vermag
den für Küchenzwecke notwendigen Erfordernissen nach unterschiedlich heißem kochendem
Wasser auf wirtschaftlichste Art gerecht zu werden, da die altbewährten Grundprinzipien,
nämlich das Zapfen von unterschiedlich heißem Wasser im Überlaufverfahren und von
wirklich kochendem Wasser im Ablaufverfahren in diesem Gerät erhalten geblieben
sind. Mit dieser daher als Universalgerät anzusprechenden Anordnung wird erstmals
erzielt, was bislang nur mit zwei getrennten Spezialgeräten erreicht werden konnte.
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Das erfindungsgemäße Gerät sieht aber nicht nur die Anordnung zweier
unterschiedlicher Spezialkonstruktionen in ein und demselben Behälter vor, sondern
stellt vielmehr eine weitergehende konstruktive Vereinigung der beiden Spezialgeräte
dar unter Aufrechterhaltung der ihnen eigentümlichen Funktionen. Im Zuge dieser
Vereinigung besitzt das Universalgerät nur einen einzigen Stromkreis (mit zwei den
unterschiedlichen Zwecken dienenden, sich jedoch gegenseitig nicht beeinflussenden
Temperaturreglern), und das sonst bei Kochendwasserspeichern wegen der schnelleren
Abkühlung des Temperaturfühlers üblicherweise außerhalb des Behälters angeordnete,
den Temperaturfühler aufnehmende Dampfüberströmungsrohr ist in das Behälterinnere
verlegt und dient dort nicht nur gleichzeitig als Überlaufrohr für Heißwasserentnahme,
sondern trägt auch dazu bei, daß bei etwaigem Zapfen von kleinen Kochendwassermengen
im Überlaufverfahren bzw. beim Wiederauffüllen nach vorangegangener Zapfung im Ablaufverfahren
die Wiedereinschaltung des Kochendwasserreglers durch den sich bis in den Bereich
des nachdrängenden, kalten Frischwassers erstreckenden, zugehörigenTemperaturfühler
erheblich beschleunigt wird.
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In diesem Zusammenhang sei herausgestellt, daß bei Kochendwasserversorgungsanlagen
die schnellstmögliche Wiederherstellung des Kochendwasserbereithaltungszustandes
nach vorangegangener Zapfung durch zeitliche Vorverlegung des Wiederaufheizbeginns
oberster Grundsatz ist und daß das Zapfen von kleinen Kochendwassermengen im Überlaufverfahren
nicht nur statthaft, sondern auch ratsam ist, da zum einen die kleinen Kochendwassermengen
aus dem obersten Behälterteil stammen und von dem unten in den Behälter nachdrängenden
Frischwasser temperaturmäßig nicht beeinflußt werden und zum anderen ein nachträgliches,
Zeit in Anspruch nehmendes Wiederauffüllen entfällt. Es wird also auch eine Rohrführung
eingespart und die Ansprechgeschwindigkeit des innerhalb des Behälters angeordneten
Kochendwasserreglers erhöht.
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Dieser letztgenannte Effekt läßt sich nun weiterhin erfindungsgemäß
noch erhöhen, wenn die Einlauföffnung des zufließenden Wassers auf das den Kochendwasserregler
enthaltende Überlauf- und zugleich Dampfüberströmrohr gerichtet ist.
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Letzteres wird, um bessere Reparatur- und Reinigungsmöglichkeiten
zu schaffen, vorteilhafterweise auf der gewöhnlich unten im Behälter befindlichen
und praktisch alle sonstigen Organe tragenden Flanschplatte angeordnet.
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Die erfindungsgemäße Teilmaßnahme, den Einlauf des Ablaufrohres oberhalb
des Heizkörpers vorzusehen, ist eine weitere Garantie dafür, daß nur wirklich kochendes
Wasser entnommen werden kann, da das unten im Behälter, vorzugsweise unterhalb des
Heizkörpers befindliche, meist nicht zum Kochen zu bringende Wasser beim Ablaufzapfen
in jedem Falle im Behälter verbleibt.
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Zum anderen stellt diese letztgenannte Maßnahme eine Anordnung dar,
die ein sonst mögliches Trockengehen des Heizkörpers beim Leerzapfen im Ablaufverfahren
verhindert.
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Versuche mit so erfindungsgemäß angeordneten Überlaufrohren bei Klein-Küchenspeichern
von beispielsweise 5 1 Inhalt zeigen, daß im Kochendwasserbereithaltungsfall die
Ausschaltzeiten des Kochendwasserreglers und damit der Temperaturabfall des Behälterwassers
sich praktisch nicht vergrößert im Vergleich zu der bekannten Anordnung bei Kochendwassergeräten
mit außerhalb des Behälters angeordneten Dampfüberströmrohr, wenn man den Kochendwasserregler
mit kleineren Schaltdifferenzen ausrüstet und eine Abschalttemperatur von etwa 95°
C wählt.
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In der folgenden Beschreibung ist die Erfindung unter Bezugnahme auf
das in den Fig. 1 bis 4 dargestellte Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es stellt
dar: Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Heiß- und Kochendwasserbereiter im Vertikalschnitt,
Fig.2 den einstellbaren Heißwassertemperaturregler des Heiß- und Kochendwasserbereiters
in extrem tiefer Schaltstellung (etwa 25° C), Fig.3 den einstellbaren Heißwassertemperaturregler
gemäß Fig.2 in extrem hoher Schaltstellung (etwa 85° C), Fig.4 den einstellbaren
Heißwassertemperaturregler gemäß Fig.2 in der für die Kochendwasser herstellung
vorgesehenen Schaltstellung.
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Der elektrisch beheizte Heiß- und Kochendwasserbereiter besteht im
einzelnen aus dem wärmeisolierten Behälter 1, der aber auch unisoliert sein kann.
Dem Behälter 1 kann im Ablaufverfahren durch Betätigen des Ablaufzapfventils 2 über
das Ablaufrohr 3 Heißwasser, vorzugsweise jedoch Kochendwasser - wie weiter unten
näher erläutert wird - entnommen werden. In den Behälter 1 ist weiterhin von unten
her ein Heizflansch 4 eingesetzt, welcher das Heißwasserüberlaufrohr 5, das Kaltwasserzulaufrohr
6 mit auf das Heißwasserüberlaufrohr 5 gerichteter Mündung und Überlaufzapfventil7
sowie den Temperaturfühler 8 eines Kochendwasserreglers 9, den Heizkörper 10 sowie
den Heißwassertemperaturregler il aufnimmt. Letzterer ist mit dem Kochendwasserregler
9 durch elektrische Verbindungsleitungen 12 in Reihe geschaltet.
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Der Kochendwasserregler 9 ist auf eine Abschalttemperatur von etwa
95° C fest eingestellt und schaltet bei Abkühlung seines Temperaturfühlers 8 um
wenige Temperaturgrade wieder ein. Der Heißwassertemperaturregler 11 hat als Temperaturfühler
ein Rohr 13, welches einen großen Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzt und in seinem
Inneren einen Stab 14 mit einem kleinen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufnimmt.
Rohr 13 und Stab 14 sind an ihren oberen Enden fest miteinander verbunden.
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Das untere Ende des Stabes 14 ragt durch die Öffnung 15 einer einseitig
fest eingespannten, vorgespannten
Kontaktfeder 16 und vermag letztere
mit Hilfe seines Bundes 17 je nach Temperaturerhöhung bzw. -erniedrigung des Temperaturfühlers
und der damit verbundenen Vertikalbewegung des Stabes 14 mehr oder weniger stark
anzuheben bzw. gestattet der Kontaktfeder 16, sich in entgegengesetzter Richtung
mehr oder weniger weit zu entspannen.
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Bei diesen Vorgängen hebt die Kontaktfeder 16 mit ihrem Kontakt 18
von einem auf einer zweiten Kontaktfeder 19 angeordneten Gegenkontakt 20 ab und
unterbricht damit den Heizstromkreis bzw. bewegt sich auf den Gegenkontakt 20 zu
und schließt den Heizstromkreis.
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Eine Exzenterscheibe 21 dient zur Verstellung des Schaltpunktes. Je
nach Einstellung der Exzenterscheibe 21 wird das Kontaktfederpaar 16, 19 mehr oder
weniger stark angehoben (Fig. 2 und 3), so daß das Abheben des Kontaktes 18 vom
Gegenkontakt durch den sich bei Temperaturerhöhung des Temperaturfühlers aufwärts
bewegenden Stab 14 früher (in Fig. 2 beispielsweise bei 25° C) oder später (in Fig.
3 beispielsweise bei 85° C) erfolgen wird.
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Die Exzenterscheibe 21 ist so beschaffen, daß sie in ihrer extremen
Stellung gemäß Fig.4 das Kontaktpaar 16, 19 so weit anhebt, daß der Stab 14 bei
seiner Aufwärtsbewegung infolge Temperaturerhöhung auf den Kochpunkt die Kontaktfeder
12 seinerseits nicht mehr anzuheben vermag. Da sich höhere Temperaturen als 100°
C mit dem drucklosen Gerät nicht erreichen lassen, bleibt bei dieser Stellung der
Exzenterscheibe 21 das Kontaktpaar 18, 20 des Heißwassertemperaturreglers 11 - unabhängig
vom Aufheizzustand - geschlossen. Die Stellung des Stabes 14 bei extrem tiefer Temperatur
und bei Kochtemperatur sind in Fig.4 in gestrichelter Form angedeutet. Der Einfachheit
halber wurde ein Schaltmechanismus gewählt, bei dem der Schaltvorgang schleichend
erfolgt. Es versteht sich, daß in Wirklichkeit der Heißwassertemperaturregler 11
auch mit einem auf den Gegenkontakt 20 wirkenden Schnappschaltwerk ausgerüstet oder
mit einer Hebelübersetzung versehen sein kann, die eine ebenso von Hand über eine
Exzenterscheibe21 einstellbare Quecksilberschaltröhre betätigt.
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Die Heißwasserbereitung sowie die Bereithaltung heißen Wassers in
den normalen Grenzen von etwa 25 bis etwa 85° C bei dem dargestelltenGerät unterscheidet
sich von der in einem gewöhnlichen Heißwasserspeicher in keiner Weise. Die Temperaturregelung
erfolgt hier wie dort von einem Heißwassertemperaturregler 11 aus. Der hier mit
dem Heißwassertemperaturregler 11 in Reihe geschaltete Kochendwasserregler 9 kann
dabei nicht in den Regelprozeß eingreifen, da seine fest eingestellte Schalttemperatur
oberhalb derjenigen des Heißwassertemperaturreglers 11 liegt, genau gesagt am Kochpunkt
(Verdampfungspunkt).
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Die Schalttemperatur des Heißwassertemperaturreglers 11 wird - wie
bereits beschrieben - durch die Stellung der von Hand einstellbaren Exzenterscheibe21
bestimmt (Fig.2, 3). Heißes Wasser wird im Überlaufverfahren gezapft, d. h. durch
öffnen des Überlaufzapfventils 7. Kaltes Frischwasser strömt dann über das Kaltwasserzulaufrohr
6 in den Behälter 1 nach und verdrängt das oben heißere Behälterwasser über das
Heißwasserüberlaufrohr 5 zum Auslauf.
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Soll mit dem Gerät hingegen Kochendwasser bereitet und bereitgehalten
werden, so muß zunächst der bei Temperaturen bis zu etwa 85° C schaltende Heißwassertemperaturregler
11 inaktiv gemacht, d. h. überbrückt werden, damit der Aufheizvorgang auf den Kochpunkt
nicht durch den sonst bei tieferen Heißwassertemperaturen schaltenden Heißwassertemperaturregler
11 vorzeitig unterbrochen wird. Bei Stellung der Exzenterscheibe 21 gemäß Fig. 4
bleibt - wie bereits beschrieben - das Kontaktpaar 18, 20 des Heißwassertemperaturreglers
11 und damit der Heizstromkreis - unabhängig vom Aufheizzustand - geschlossen.
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Bei Erreichen des bei etwa 100° C liegenden Kochpunktes bildet sich
Dampf, der infolge des damit verbundenen Druckanstieges über das Heißwasserüberlaufrohr
5 abströmt und auf diesem Wege den vom Behälterwasser durch Luftspalt im Heißwasserüberlaufrohr
5 wärmeisolierten Temperaturfühler 8 des Kochendwasserreglers 9 beaufschlagt. Die
Temperatur des Dampfes (etwa 100° C) liegt oberhalb des am Kochendwasserregler 9
fest eingestellten Abscbaltpunktes (etwa 95° C) und löst daher den Abschaltvorgang
bei Dampüberströmung aus.
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Mit dem Unterbrechen der Energiezufuhr hört die Dampfentwicklung auf.
Folglich kühlt sich der Temperaturfühler 8 allmählich ab bis zum Wiedereinschaltpunkt,
und der Vorgang beginnt von neuem.
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Zum Zwecke des sofortigen Wiedereinschaltens der Energiezufuhr bei
Frischwasserzufuhr, vorzugsweise beim Zapfen kleiner Kochendwassermengen im überlaufverfahren,
wird zufolge der auf das Heißwasserüberlaufrohr 5 gerichteten Mündung des Kaltwasserzulaufrohres
6 das Heißwasserüberlaufrohr 5 künstlich abgekühlt, so daß in letzterem eventuell
befindlicher Dampf sofort kondensiert und folglich der Kochendwasserregler 9 wieder
einschaltet. Das Kochendwasser wird, wenn es sich um größere Mengen handelt, zweckmäßigerweise
im Ablaufverfahren entnommen, d. h. durch öffnen des Ablaufzapfventils 2. Das mit-
Sicherheit im oberen Behälterteil kochende Wasser, welches sich im Gegensatz zum
Zapfen großer Wassermengen im überlaufverfahren nicht mit nachdrängendem Frischwasser
vermischen und daher abkühlen kann, fließt dann über das Ablaufrohr 3 zum Auslauf.
Die Einlauföffnung des Ablaufrohres 3 liegt oberhalb des Heizkörpers 10, damit beim
Zapfen im Ablaufverfahren letzterer nicht trockengehen kann und unterhalb des Heizkörpers
10 befindliches, eventuell nicht kochendes Wasser nicht entnommen werden kann.