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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wassererhitzer. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Wassererhitzer mit verbesserter Isolierung gegen Wärmeverlust.
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Stand der Technik
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Heute ist es Stand der Technik, dass ein Wassererhitzer einen Edelstahltank umfasst, der im Allgemeinen aus einer oberen Kuppel, einer unteren Kuppel und einem zylindrischen Mittelstück, das sich zwischen den Kuppeln erstreckt, besteht. Diese Teile sind miteinander verschweißt. Außerhalb des Tanks befinden sich ein Isoliermantel und eine Außenhülle. Der Isoliermantel besteht in der Regel aus Sprühschaum, der zwischen den Edelstahl und die Außenhülle gesprüht wird.
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Diese Konstruktion funktioniert sehr gut, solange der Wassererhitzer störungsfrei arbeitet. Wenn jedoch der Tank oder eines der Verbindungsstücke zum Tank zu lecken beginnt, ist es unmöglich, das Leck zu lokalisieren, ohne die Hülle und den Isoliermantel aufzuschneiden. Außerdem kann das Leck schon seit geraumer Zeit vorhanden sein, bevor es entdeckt wird. In der Zwischenzeit ist möglicherweise unbemerkt Wasser aus dem Wassererhitzer ausgetreten und hat großen Schaden angerichtet. Infolgedessen wird der Wassererhitzer oft entsorgt, ohne dass überhaupt versucht wird, ihn zu reparieren.
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Das ist nicht umweltfreundlich und verursacht unnötige Kosten für den Eigentümer.
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Es gibt Wassererhitzer, die versuchen, einige der oben genannten Nachteile zu beseitigen oder zumindest zu mildern.
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JP2015140953A zeigt einen Tank, der in zwei im Wesentlichen gleichen Isolierhälften untergebracht wird, die das Mittelstück und die untere Kuppel abdecken. Die Isolierhälften sind entlang einer vertikalen Ebene miteinander verbunden. An der Oberseite befindet sich ein separates Isolierstück. Alle diese Teile sind innerhalb einer Außenhülle angeordnet. Die Außenhülle hat oben keine separate Abdeckung, aber das obere Isolierstück bildet ebenfalls eine obere Abdeckung. Im Inneren der Isolationshälften ist Platz für Ventile und Anschlüsse vorgesehen. Es gibt keine Möglichkeit, Leckagen zu behandeln.
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EP 1571404A1 zeigt einen Lagertank mit einer Isolierung, die aus zwei nahezu identischen Isolierhälften und zwei nahezu identischen Außenhüllenhälften besteht. Die Hälften sind entlang einer vertikalen Ebene miteinander verbunden und entweder durch eine Schnappverbindung oder durch Kleben miteinander verbunden. Es gibt keinen Platz für Ventile und Kupplungen, die zur Überprüfung auf Undichtigkeiten geöffnet werden können. Außerdem gibt es keine Möglichkeit, etwaige Leckagen zu behandeln.
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DE 29712325 U1 zeigt einen Wassererhitzer mit zwei nahezu identischen Isolierhälften. Die Hälften können entweder entlang einer vertikalen oder einer horizontalen Ebene zusammengesetzt werden. Die Hälften werden um den Tank herum zusammengesetzt und dann werden die zusammengebauten Isolierhälften mit dem darin befindlichen Tank von oben in eine Außenhülle eingesetzt. Werden die Hälften in der horizontalen Ebene zusammengesetzt, kann der Erhitzer montiert werden, indem zuerst der untere Isolierbehälter in die Hülle eingesetzt wird, dann der Tank und anschließend die oberen Isolierhälfte. Die Außenhülle wird durch einen Deckel verschlossen. Es gibt keinen leicht zugänglichen Platz für Ventile und Kupplungen und keine Möglichkeit, etwaige Leckagen zu behandeln.
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US 20130043252 beschreibt einen Wassererhitzer mit einer Wärmepumpe, die in einer aus zwei Hälften bestehenden Abdeckung untergebracht ist. Jede Hälfte hat eine Isolierung im Inneren. Der Wassertank unter der Abdeckung hat ebenfalls eine zweiteilige Isolierung, die jedoch nicht näher beschrieben ist.
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Die Abdeckung bietet Platz für Einbauten wie Ventile und Kupplungen sowie für einen Verdampfer, einen Kompressor, eine Steuereinheit usw. Ein Tropfschutz ist so angeordnet, dass er bei Wartungsarbeiten das Wasser vom Heizelement des Wassererhitzers ableitet, hat aber keine Funktion, wenn an anderer Stelle im Wassererhitzer ein Leck auftritt.
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Weitere Beispiele aus dem Stand der Technik sind in
DE 102012105017 und
AU 201401694 gezeigt.
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Keines der oben genannten Beispiele aus dem Stand der Technik stellt sicher, dass Wasser aus einer Leckage im Inneren der Außenhülle des Wassererhitzers
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Zusammenfassung der Erfindung
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Wassererhitzer bereitzustellen, der sicher gegen unbemerkte Wasserlecks ist. Dies wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale erreicht.
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Der Wassererhitzer sollte in die De-facto-Norm einer Grundfläche von 600 mm Breite und Tiefe passen. Dies erleichtert die Unterbringung des Wassererhitzers in einem Raum, z.B. in einem Schrank, einem für die Waschmaschine, den Geschirrspüler usw. geeigneten Raum.
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Obwohl der Wassererhitzer so konstruiert ist, dass er Wasserlecks sicher von der Isolierung wegführt, hat er mindestens die gleichen Isolierungseigenschaften wie die besten isolierten Wassererhitzer auf dem heutigen Markt. Außerdem ist er leicht herzustellen und zu reparieren und am Ende des Lebenszyklus zu demontieren, so dass die Materialien zu 100% recycelt werden können.
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Das Design ermöglicht auch einen einfachen Transport des Wassererhitzers, ohne dass er beschädigt werden kann.
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Ventile und Kupplungen sowie Pumpen, Ausdehnungsgefäße usw. befinden sich in einem isolierten Raum innerhalb des Wassererhitzers. Dieser Raum ist für Inspektionen und Reparaturen leicht zugänglich. Alle Rohre sind jedoch nicht sichtbar, selbst wenn zwei oder mehr Wassererhitzer in Reihe geschaltet sind. Dies bedeutet, dass jeglicher Wärmeverlust durch Rohre stark reduziert wird.
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Bei konventionellen Wassererhitzern sollte das Volumen des Tanks 100, 200 oder 300 Liter betragen, je nach Bedarf. Wenn 200-Liter-Erhitzer in Reihe geschaltet werden, können sie eine Kapazität von 200, 400, 600 oder 800 Litern bieten. Werden 300-Liter-Erhitzer in Reihe geschaltet, können sie eine Kapazität von 300, 600, 900 oder 1200 Litern bieten.
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Da der Erhitzer eine Grundfläche von höchstens 600 x 600 mm hat, kann er leicht durch eine Standardtüröffnung von 800 x 2100 mm transportiert werden.
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Figurenliste
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- 1 zeigt einen Längsschnitt durch den erfindungsgemäßen Wassererhitzer,
- 2 zeigt einen Querschnitt durch einen unteren Teil des erfindungsgemäßen Wassererhitzers.
- 2b zeigt eine isometrische Ansicht des Wassererhitzers ohne die obere Abdeckung und die Außenhülle.
- 3 zeigt einen Querschnitt durch einen oberen Teil des erfindungsgemäßen Wassererhitzers sowie einen zweiten Wassererhitzer neben dem ersten Wassererhitzer.
- 4 zeigt die Außenhüllen des Wassererhitzers in drei verschiedenen Höhen.
- 4a zeigt ein Detail am Übergang zwischen der unteren Außenhülle und der oberseitigen Abdeckung, das die Herstellung und Monate der Außenhülle des Wassererhitzers verdeutlicht.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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1 zeigt einen Wassererhitzer mit einem Tank 1, der einen an der Oberseite angebrachten Anschluss 2 für kaltes Wasser in den Tank 1 und einen an der Oberseite angebrachten Anschluss 3 für heißes Wasser aus dem Tank 1 aufweist. Der Tank 1 weist außerdem einen Anschluss 4 für ein elektrisches Heizelement und einen Anschluss 5 zur Entleerung des Tanks 1 auf.
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An der Außenseite des Tanks 1 befindet sich ein Isoliermantel. Der Isoliermantel besteht aus einer Vielzahl von vorgeformten Schaumstoffteilen, wie im Folgenden näher erläutert wird.
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Ein erstes Isolierteil ist ein Unterteil 12. Dieses weist einen vorgeformten Raum 6 auf, der ein Fach für elektrische Kupplungen bildet, siehe 2b.
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Oberhalb des Unterteils 12 befindet sich ein Mittelteil 13, das ein zweites Isolierteil darstellt. Dieses Teil 13 erstreckt sich vom Unterteil 12 bis über die Oberseite des Tanks 1. An der Oberseite de Mittelteils 13 ist ein Raum 11 ausgebildet, in den die Anschlüsse 2, 3 für Kalt- und Warmwasser hineinragen. In diesem Raum 11 ist Platz für Ventile und Kupplungen sowie für ein Ausdehnungsgefäß, eine Pumpe, einen Zirkulationskreislauf, eine Wärmepumpe usw. Die Höhe des Raumes 11 kann an den Platzbedarf für diese Geräte angepasst werden.
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Das dritte Isolierteil ist ein Oberteil 17, das auf das Mittelteil 13 aufgesetzt wird, um den Raum 11 abzuschließen.
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Außerhalb der Isolierung befindet sich eine Außenhülle, die ein unteres Hüllenteil 14, das sich um das Unterteil 12 und das Mittelteil 13 der Isolierung herum erstreckt, und einen oberes Hüllenteil 16 umfasst, das sich um das obere Isolierteil 17 herum erstreckt. Das obere Isolierteil 17 und das obere Hüllenteil 16 bilden eine oberseitige Abdeckung.
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Die Teile des Wassererhitzers werden wie folgt montiert:
- Zunächst wird der Tank 1 mit seinem unteren Ende in das untere Isolierteil 12 eingesetzt, dann wird das mittlere Isolierteil 13 über das obere Ende des Tanks 1 gefädelt und auf den Tank 1 geschoben, bis es auf das untere Isolierteil 12 trifft. Die so zusammengesetzten Teile 1, 12, 13 können dann in das untere Hüllenteil 14 geschoben werden, bis das untere Isolierteil 12 dessen Boden erreicht.
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Schließlich werden das obere Isolierteil 17 und das obere Hüllenteil 16 auf die so zusammengesetzten Teile 13, 14 montiert. Wie in 4a dargestellt, überlappt das obere Hüllenteil 16 das untere Hüllenteil 14, vorzugsweise an dessen Innenseite, in einem Bereich 18. Dadurch wird ein fester Sitz erreicht, dennoch lässt sich das Oberteil 16 mit dem Isolierteil 17 zur Inspektion oder Wartung leicht abnehmen.
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2 zeigt das untere Isolierteil 12 von oben gesehen. Es ist so dargestellt, dass es eine im Wesentlichen quadratische Außenform hat, d.h. mit abgerundeten Seiten. Die äußeren Formen des Unterteils 12 und des Mittelteils 13 sind im Wesentlichen gleich (siehe 3 für den Querschnitt des Mittelteils 13). An jeder Ecke der Teile 12 und 13 befindet sich eine Einkerbung 8, 9, 10. Diese Einkerbungen 8, 9, 10 erstrecken sich über die gesamte Höhe der Teile 12, 13 und bilden Kanäle 8a, 9a, 10a (siehe 3) zwischen den Isolierteilen 12, 13 und dem unteren Teil 14 der Außenhülle.
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Das Unterteil 12 weist an einer Seite eine Aussparung 6 auf. Diese Aussparung erstreckt sich über die gesamte Dicke des Teil 12, von der der Hülle 14 zugewandten Außenseite bis zur dem Tank 1 zugewandten Innenseite. Diese Aussparung bietet Platz für den Teil des Heizelements 4, der aus dem Behälter 1 herausragt, sowie für elektrische Leitungen, Thermostat usw. und den Abfluss 5. Die Außenhülle 14 hat eine Öffnung, die im Wesentlichen mit der Aussparung 6 bündig ist. Diese Öffnung in der Außenhülle 14 kann mit einem Deckel 6c verschlossen werden.
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Der Tank 1 ist innerhalb der Isolierung und der Außenhülle so ausgerichtet, dass sich das Heizelement 4 und der Abfluss 5 in einem Teil der Isolierung befinden, in dem die Isolierung am dicksten ist, der aber nicht die Ecke der Isolierung überlappt. Dadurch ergibt sich eine tiefere Aussparung und somit mehr Platz für elektrische Anschlüsse. Eine geeignete Ausrichtung des Heizelements 4 und des Abflusses 5 ist etwa 30 Grad von der dünnsten Stelle der Isolierung entfernt, was sich in der Mitte der gekrümmten Seite des Wassererhitzers befindet. Dies bedeutet auch, dass die Aussparung 6 neben der Einkerbung 8 liegt und mit dieser in Verbindung steht, so dass die elektrischen Drähte zwischen der Einkerbung und der Aussparung 6 verlaufen können.
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Innerhalb der Aussparung 6 ist ein Rahmen 6b aus nicht brennbarem Material angeordnet. Der Rahmen 6b verkleidet den Isolierschaum und verhindert, dass Wärme, die z.B. durch einen Kurzschluss entstehen kann, den Isolierschaum erreicht.
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Wenn der Abfluss 5 zum Entleeren des Tanks 1 geöffnet wird, läuft das Wasser aus dem Abfluss 5 in die Einkerbung 8 und auf den Boden der Außenhülle 14. Wie in 1 dargestellt, hat die Außenhülle 14 ein nach außen offenes Endstück 15.
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Daher läuft das Wasser, das in den Boden der Hülle 14 läuft, nach außen ab und kann in einen Bodenabfluss in dem Raum geleitet werden, in dem der Erhitzer aufgestellt ist.
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Die Einkerbung 8 hat auch die Funktion eines Weges für die elektrischen Leitungen 7, die sich von dem Raum 11 an der Oberseite des Erhitzers zu der Aussparung 6 erstrecken. Die Leitungen sind mit dem Heizelement 4 und dem Thermostat verbunden.
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2b zeigt das untere Isolierteil 12 und das mittlere Isolierteil 13 im montierten Zustand. Sie zeigt, dass die Aussparung 6, die Platz für das Heizelement 4, den Abfluss 5 und die elektrische Leitungen usw. bietet, von dem unteren Isolierteil 12 auf drei Seiten (unten, links und rechts) und dem mittleren Isolierteil 13 auf einer Seite (oben) begrenzt wird. zeigt auch drei der Einkerbungen 8, 9 und 10, die sich über die gesamte Länge der Isolierteile 12, 13 erstrecken.
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3 zeigt das mittlere Isolierteil 13 von oben. Sie zeigt auch den Raum 11, in dem verschiedene üblicherweise in einem Wassererhitzer verwendete Einrichtungen angeordnet sind, z.B. ein Mischventil 20 mit einem Sicherheitsventil 19, ein Ausdehnungsgefäß 21 und eine Umwälzpumpe 22.
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Das Mischventil 20 ist mit dem Kaltwasseranschluss 2 und dem Warmwasseranschluss 3 des Tanks verbunden. Eine Kaltwasserleitung 20a führt in den Wassererhitzer, um Kaltwasser zuzuführen, und eine Warmwasserleitung 20b führt aus dem Wassererhitzer heraus, um Warmwasser an verschiedene Zapfstellen im Gebäude zu liefern.
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Vom Sicherheitsventil 19 erstreckt sich ein Überlaufrohr 19a durch die Isolierung zur Kerbe 9a. Daher fließt das vom Sicherheitsventil 19 freigesetzte Wasser zur Kerbe 9 und nach unten zum Boden der Außenhülle 14 und von dort aus dem Abflussendstück 15.
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3 zeigt auch die elektrischen Leitungen, die sich entlang der Einkerbung 8 zur Aussparung 6 erstrecken.
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Die beiden übrigen Einkerbungen 10 sind durch einen Kanal 13b in der Isolierung mit dem Raum 11 verbunden. Daher fließt jegliches Wasser, das aus dem Equipment im Raum 11 austritt, zu den Aussparungen 10, hinunter zum Boden der Außenhülle und aus dem Abflussendstück 15.
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3 zeigt einen zweiten Wassererhitzer, der neben dem ersten Wassererhitzer angeordnet ist. Rohre für warmes und kaltes Wasser 20a, 20b erstrecken sich über die kurze Strecke vom ersten zum zweiten Wassererhitzer. Diese Rohre sind von außen fast unsichtbar. Auf diese Weise ist es möglich, zwei (oder mehr) Wassererhitzer in Reihe zu schalten. Da sich die Rohre praktisch innerhalb der Isolierung befinden, ist der Wärmeverlust minimal.
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Es ist auch einfach, einen Erhitzer auszutauschen, falls erforderlich.
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Wie bereits oben erwähnt, ist es möglich, durch die Serienproduktion von nur drei Wassererhitzergrößen, z.B. 100, 200 und 300 Liter, eine große Bandbreite an Gesamtvolumen zu erreichen.
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4 zeigt drei unterschiedlich große Außenhüllen 14a, 14b und 14c für 100-, 200-bzw. 300-Liter-Tanks. Die erste Hülle 14a ist nur teilweise dargestellt. Das Abflussendstück 15 ist an der Hülle 14c dargestellt, aber alle Hüllen haben ein solches Endstück.
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Wie aus 4 ersichtlich ist, unterscheiden sich die drei Hüllen 14a, 14b, 14c nur in der Höhe.
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14 zeigt ein Detail an der Verbindungsstelle zwischen dem unteren Hüllenteil 14 und dem oberen Hüllenteil 16, um die Herstellung der beiden Teile zu veranschaulichen. Wie in 4a links dargestellt, werden die beiden Hüllenteile 16, 14 in einem Stück geformt, z.B. durch Blasformen. Ein Abschnitt der einteiligen Hülle hat einen kleineren Durchmesser. Der kleinere Durchmesser unterscheidet sich vom Rest der Schale um das Zweifache der Dicke der Schale. Nach dem Formen wird die Schale am unteren Übergang zwischen dem größeren und dem kleineren Durchmesser in zwei Hälften geschnitten, wie durch die Linien 14d dargestellt. Dadurch entsteht eine Abdeckung, die an ihrem unteren Rand einen Durchmesser hat, der in die untere Außenhülle passt, wie im rechten Teil von 4a dargestellt. An der mit 18 bezeichneten Stelle bildet der Rand des unteren Hüllenteils 14 einen festen Sitz mit der Abdeckung 16. Dieser Sitz ist für alle praktischen Zwecke wasserdicht. Das obere Isolierteil 17 wird in seiner Position behalten, indem es an der Stelle 18 gegen den kleineren Durchmesser des oberen Hüllenteils 16 stößt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2015140953 A [0006]
- EP 1571404 A1 [0007]
- DE 29712325 U1 [0008]
- US 20130043252 [0009]
- DE 102012105017 [0011]
- AU 201401694 [0011]
