DE1138253B - Verfahren zur Bestimmung des entnommenen Heisswasseranteils bei Heisswasserspeichernund aehnlichen Geraeten und Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens - Google Patents

Description

• Verfahren zur Bestimmung des entnommenen Heißwasseranteils bei Heißwasserspeichern und ähnlichen Geräten und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Heißwasserspeicher und ähnliche Geräte sind in der Regel mit einem Thermometer ausgerüstet, das dem Benutzer die Temperatur des Behälterinhaltes anzeigen soll. Dieses Thermometer kann jedoch nur Aufschluß über die Wassertemperatur einer bestimmten Stelle oder räumlich begrenzten Zone geben, nicht aber darüber, welche Wassermenge mit der angezeigten Temperatur noch im Behälter vorhanden ist.
• Mißt man mit dem Thermometer die Temperatur ganz oben im Behälter, wo das heiße Wasser entnommen wird, so kann das Wasser im Behälter dennoch herauf bis wenig unterhalb dieser Meßzone kalt sein, während das Thermometer die Höchsttemperatur anzeigt. Setzt man das Thermometer tiefer, z. B. in halber Höhe an, so ist zwar erkennbar, ob an dieser Meßstelle noch heißes Wasser vorhanden ist, wiederum aber nicht, wieviel heißes Wasser sich insgesamt noch im Behälter befindet.
• Besonders kritisch sind die Verhältnisse, wenn das Thermometer gerade in der Mischzone zwischen kaltem und heißem Wasser steht, da in diesem Falle unter Umständen eine niedrigere Wassertemperatur vorgetäuscht wird, als sie in der oberen Zone tatsächlich vorhanden ist. Es kann dann geschehen, daß beim Öffnen der Zapfhähne statt kaltem heißes Wasser geliefert wird, was die Gefahr eines Verbrühens mit sich bringt.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Schwierigkeiten zu beseitigen. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des nach dem Aufheizen des gesamten Speicherinhaltes auf eine vorgegebene Höchsttemperatur entnommenen Wasseranteils. Erfindungsgemäß werden bei diesem Verfahren zwei Temperaturfühler verwendet, deren Anzeige in an sich bekannter Weise auf einer gemeinsamen Skala bzw. mehreren Skalen gleichen Maßstabes erfolgt. Der eine Temperaturfühler erfaßt in an sich bekannter Weise die Wassertemperatur in der obersten Behälterzone, die Höchsttemperatur, der andere Temperaturfühler erfaßt in an sich bekannter Weise die Mitteltemperatur des gesamten Speicherinhaltes.
• Zur Bestimmung des entnommenen Wasseranteils wird die unmittelbar nach der Entnahme angezeigte Differenz der beiden Temperaturanzeigen, bezogen auf den Gesamtinhalt des Speichers, verwendet.
• Es erfolgt also bei der Erfindung mit anderen Worten durch den Vergleich zweier Temperaturanzeigen eine Volumenbestimmung. Wenn nämlich der gesamte Speicherinhalt eine vorgegebene Höchsttemperatur aufweist, die Anzeigen der beiden Temperaturfühler also gleich sind, so entspricht jedenfalls unmittelbar nach der Entnahme einer bestimmten Heißwassermenge - vorausgesetzt, daß Wasser normaler Temperatur nachgeströmt ist - die Differenz der Anzeigen der entnommenen Heißwassermenge, das Verhältnis der Anzeigen demzufolge auch dem nach der Entnahme noch verbliebenen Heißwasserrest. Tatsächlich ist also auf diese Weise eine hinreichend exakte Volumenbestimmung möglich.
• Sogenannte Doppelthermometer mit zwei unabhängig voneinander arbeitenden Temperaturfühlern, deren Anzeige auf einer gemeinsamen Skala bzw. mehreren Skalen gleichen Maßstabes erfolgt, sind an sich nicht neu. Der Zweck, dem diese Doppelthermometer dienen, beschränkt sich aber darauf, Temperaturunterschiede kenntlich zu machen, etwa den zwischen der Temperatur in der Sonne und der im Schatten oder der Temperatur am Boden und der der freien Luft. Ebensowenig ist es neu, mit einem integrierenden Temperaturfühler die Mitteltemperatur eines Wärmespeichers zu erfassen, um dessen Wärmeinhalt bestimmen zu können, wie es denn auch bekannt ist, mit einem in der obersten Speicherzone angebrachten Thermometer die Höchsttemperatur eines Warmwasserspeichers zu messen. Auch in diesen beiden Fällen geht es aber ausschließlich um die Temperaturmessung und nicht um die Volumenbestimmung, wie bei der Erfindung.
• Die Anzeige wird man so einrichten, daß ihr tiefster Wert der normalen Zulauftemperatur des Wassers entspricht. Dies deshalb, weil sowohl Höchsttempe- ratur wie mittlere Temperatur ja nur zwischen den Werten der Wasserzulauftemperatur und der höchsten Behältertemperatur schwanken können, der Nullausschlag beider Anzeigeglieder daher den Zustand kennzeichnet, in dem der Behälter kein warmes Wasser enthält, der Vollausschlag dagegen den Zustand, in dem der Behälter ganz mit Warmwasser der Höchsttemperatur gefüllt ist, sinngemäß demzufolge auch die Zwischenwerte.
• Statt eine einzige Skala zu benutzen, kann es unter Umständen empfehlenswert sein, für jedes Anzeigeglied eine eigene Skala vorzusehen. Heißwasserspeicher werden nämlich im Haushalt für gewöhnlich nur mit drei Temperaturstufen betrieben, den Stufen: Warm-Mittel-Heiß, entsprechend Temperaturen von etwa 400 C, 600 C, 800 C. Als vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung wird deshalb vorgeschlagen, eine Skala für die Höchsttemperatur vorzusehen und auf dieser nur diese drei Werte z. B. durch Querbalken unterschiedlicher Färbung zu kennzeichnen. Die zweite Skala, die dem Anzeigeglied für die mittlere Temperatur zugeordnet ist, läßt sich dann zur Anzeige des Füllungsgrades des Behälters ausnutzen und erhält zu diesem Zweck drei entsprechend gefärbte Längsbalken, die jeweils bis zur Höhe der Querbalken der Skala für die Höchstemperatur reichen. Durch Vergleich der Anzeige an der Skala der Höchsttemperatur mit der Anzeige an dem entsprechenden Skalenfeld der mittleren Temperatur kann so festgestellt werden, ob z. B. in der Temperaturstufe »Mittel« der Behälter ganz oder nur teilweise mit Warmwasser dieser Temperaturstufe gefüllt ist.
• Als Temperaturfühler werden zweckmäßigerweise an sich bekannte Flüssigkeitsausdehnungsfühler mit Kapillarrohr-Übertragung zum Anzeigeglied verwendet, wobei die Anzeige am einfachsten mit den Flüssigkeitssäulen selbst erfolgt und die Anzeigerohre vertikal und nebeneinander angeordnet werden. Statt dessen kann selbstverständlich die Flüssigkeitsausdehnung auch mittels einer Membrandose oder eines Faltenbalges in die gleitende oder drehende Bewegung eines Zeigers umgewandelt werden. Eine vorteilhafte Möglichkeit besteht darin, die Behälterwand selbst als Temperaturfühler zu benutzen und deren Längeänderung mittels Invarstäben oder -bändern auf die Anzeigeorgane zu übertragen.
• Die beiden Temperaturfühler werden entweder außen an den Behälter angelegt oder in den Behälter eingebaut. Im letzteren Falle ist es vorteilhaft, diese in der Weise miteinander zu kombinieren, daß der lange, dünne Fühler für die mittlere Temperatur durch den kurzen, dicken Fühler für die Höchsttemperatur zentrisch hindurchgeführt wird.
• Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert.
• Fig. 1 zeigt die prinzipielle Meßanordnung, Fig. 2 und 3 zwei verschiedene Ausführungsformen der Anzeigeskalen, Fig. 4 eine für die Erfindung besonders geeignete Konstruktion der Temperaturfühler.
• Wie die Fig. 1 erkennen läßt, sind in einem z. B. elektrisch beheizten Wasserbehälter zwei Temperaturfühler 1 und 2 eingebaut, von denen der erstere die Temperatur in der obersten Behälterzone - die Höchsttemperatur - mißt, während der zweite, der sich über die gesamte Höhe des Behälters erstreckt und die Temperatur der einzelnen Schichten integriert, die mittlere Wassertemperatur mißt. Die Temperatur- fühler sind als Flüssigkeitsausdehnungsfühler mit Kapillarrohr-Übertragung ausgeführt, deren Flüssigkeitssäule als Anzeigeorgan benutzt wird.
• In der Fig. 2 ist den Flüssigkeitssäulen, die vertikal und nebeneinander angeordnet sind und von denen die Säule 4 die mittlere Temperatur und die Säule 5 die Höchsttemperatur des Behälterinhaltes kennzeichnet, eine gemeinsame in ° C geeichte Skala 3 zugeordnet, die bei der Wasserzulauftemperatur beginnt.
• Durch Vergleich der Anzeigen kann so festgestellt werden, daß im Beispielsfalle die maximale Wassertemperatur im Behälter rund 750 C beträgt und der Behälter noch knapp zu 2/3 mit Warmwasser dieser Temperatur gefüllt ist.
• Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist für jedes der Anzeigeglieder, die auch hier die Flüssigkeitsäulen von Flüssigkeitsausdehnungsfühlern sein mögen, eine eigene Skala vorgesehen. Auf der Skala 6 für die Höchsttemperatur sind nur drei Temperaturwerte, den Stufen Wann-Mittel-Heiß entsprechend, durch Querbalken unterschiedlicher Färbung besonders hervorgehoben. Die Skala 7 für die mittlere Temperatur besitzt drei entsprechend gefärbte Längsbalken, die jeweils bis zur Höhe der Querbalken der Skala 6 reichen und nach dem Füllungsgrad z. B. 111 (»Voll«) und t/2 (»halbvoll«) unterteilt sind. Nachdem das Anzeigeglied des Temperaturfühlers für die Höchsttemperatur im Beispielsfalle in der Höhe des mittleren Querbalkens der Skala 6 steht, besitzt der Behälterinhalt die Temperaturstufe »Mittel«. Sinngemäß ist daher der Füllungsgrad an Hand des mittleren, gleichgefärbten Skalenfeldes der Skala 7 zu ermitteln. Diesen gegenüber steht das Anzeigeglied für die mittlere Temperatur in etwa S/4 Höhe. Der Behälter ist also noch zu 2/4 mit Warmwasser der Temperaturstufe »Mittel« gefüllt.
• Die Temperaturfühler werden, wie es die Fig. 4 zeigt, z. B. in der Weise kombiniert, daß der lange, dünne Fühler 2 a für die mittlere Temperatur durch den kurzen, dicken Fühler 1 a für die Höchsttemperatur zentrisch hindurchgeführt ist, so daß ein Bauelement entsteht, das sich bequem in den Behälter einbauen läßt.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Bestimmung des nach dem Aufheizen des gesamten Speicherinhaltes auf eine vorgegebene Höchsttemperatur entnommenen Wasseranteils in Heißwasserspeichern und ähnlichen Geräten, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Temperaturfühler, deren Anzeige in an sich bekannterWeise auf einer gemeinsamen Skala bzw. mehreren Skalen gleichen Maßstabes erfolgt, verwendet werden, von denen der eine Temperaturfühler in an sich bekannter Weise die Wassertemperatur in der obersten Behälterzone - die Höchsttemperatur - und der andere Temperaturfühler in an sich bekannter Weise die Mitteltemperatur des gesamten Speicherinhaltes erfaßt, und daß zur Bestimmung des entnommenen Wasseranteils die unmittelbar nach der Entnahme angezeigte Differenz der beiden Temperaturanzeigen, bezogen auf den Gesamtinhalt des Speichers, verwendet wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als tiefster Wert der Anzeige die normale Zulauftemperatur des Wassers gewählt wird.
3. 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Anzeige auf mehreren Skalen erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Skala für die Höchsttemperatur nur die drei Stufen Warm - Mittel - Heiß durch Querbalken unterschiedlicher Färbung gekennzeichnet sind, während die Skala für die mittlere Temperatur drei entsprechend gefärbte Längsbalken aufweist, die jeweils bis zur Höhe der Querbalken für die Höchsttemperatur reichen.
4. 4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Temperaturfühler Flüssigkeitsausdehnungsfühler mit Kapillarrohr-Übertragung zum Anzeigeglied verwendet werden.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeige mit den Flüssigkeitssäulen selbst erfolgt und die Anzeigerohre vertikal und nebeneinander angeordnet sind.
6. 6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Behälterwand selbst als Temperaturfühler benutzt und deren Längenänderung mittels Invarstäben oder -bändern auf die Anzeigeorgane übertragen wird.
7. 7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturfühler in der Weise miteinander kombiniert sind, daß der lange, dünne Fühler für die mittlere Temperatur durch den kur zen, dicken Fühler für die Höchsttemperatur zentrisch hindurchgeführt ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 335 250, 724 686; deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1 702 945; britische Patentschrift Nr. 328 456; USA.-Patentschrift Nr. 2713 265.