DE1778677A1 - Heisswasserentnahmegeraet - Google Patents

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. EWeickmann,

Dipl.-Ing. H.Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

S MÜNCHEN 27, DEN

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 3921/22

Cory Corporation, 3200 West Peterson Avenue, Chicago,

Illinois, V₀St₀Ao

Heißwasserentnahmegerät

Die Erfindung betrifft ein Heißwasserentnahmegerät und insbesondere ein im folgenden als Durchlauferhitzer bezeichnetes Heißwasserentnahmegerät vom Durchlauftypo

Bei einem bereits bekannten Durchlauferhitzer enthält ein Tank einen Einlaß, ein aus einem Behälter mit Wasser gefülltes Becken, aus dem das Wasser in den Tank befördert wird und einen Auslaß mit einer zu einem oberen Teil des Tanks gekehrten Öffnung, um in einer Zwischenstufe der Beförderung von kaltem Wasser in das Becken und in den Tank Heißwasser aus dem Tank zu entnehmen Bei diesem Heißwasserentnahmegerät soll sich das Wasser im Tank auf einer vorbestimmten hohen Temperatur wie etwa 93,3°C befinden. Es ist auch bereits bekannt, zur Lüftung des oberen Teils des Tanks einen üblichen Siphonauslaß vorzusehen, durch den ein durch die Expansion des erwärmten Tankwassers verursachtes Tropfen vermieden wirdo Als Nachteil der bekannten Heizeinrichtungen erweist sich

109833/0798

die in diesen Geräten verursachte starke Dampfentwicklung, durch die der Wasserstand im Tank derart unerwünscht absinkt, daß nach einer erst nach «?iner längeren Zeitdauer erfolgenden Heißwasserentnahme die entnehmbare Heißwassermenge kleiner als erwünscht isto Im ungünstigten Fall kann durch die Wasserverdampfung der Wasserstand unter die im allgemeinen eine elektrische Heizzspule im Tankinneren enthaltende Heizeinrichtung absinken und damit eine schwere Beschädigung und eine Feuergefahr hervorgerufen werden«

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Heißwasserentnahmegerät zu schaffen, dem die vorstehend genannten Nachteile nicht anhaften· Dabei soll das Wasser auf einer gewünschten hohen Temperatur gehalten und andererseits eine unerwünschte Wasserverdampfung vermieden werden, um den im Tank herrschenden Wasserstand auch über eine verhältnismässig lange Zeitdauer aufrechtzuerhaIten₀

Das Heißwasserentnahmegerät soll mit einer Vielzahl von Heizelementen ausgerüste^ein, wobei eines dieser Elemente ein relativ niedriges Wärmeabgabevermögen aufweisen soll, um die Wasserverdampfung im Tank wirksam herabzusetzen, während ungeachtet des durch die Wärmeleitung durch den Tank bedingten Wärmeverlustes - die Wassertemperatur über eine längere Zeitdauer im wesentlichen auf der vorgewählten hohen Temperatur gehalten werden soll.

109833/0798

Das Heißwasserentnahmegerät soll mit einem zweiten Heizelement ausgerüstet sein, dessen Wärmeabgabevermögen wesentlich höher ist als das Wärmeabgabevermögen des vorstehend erwähnten Heizelementes, um das Wasser rasch auf die vorgewählte hohe Temperatur aufzuheizen.

Der Auslaß des Heißwasserentnahmegerätes soll als Schwanenhals-Siphon ausgebildet sein, dessen Querschnitt größer ist als der Querschnitt der Lüftungsöffnung, wobei durch die relativ niedrige Aufheizung des ersten Heizelements im Tankinneren ein Druckanstief unterbunden wird, der zu einem Austritt von Wasser durch das Siphon führen könnte.

Das erfindungsgemäße Heißwasserentnahmegerät enthält somit eine Vielzahl von Heizelementen, um das Wasser in einem Tank eines Durchlauferhitzers auf einer vorgewählten hohen Temperatur zu halten, wobei die Wasserverdampfung und ein Druckaufbau auf ein Minimum herabgesetzt wird, um einen unerwünschten Wasserausstoß durch den Auslaß zu vermeiden«,

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläuterte Darin zeigt:

Figur 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Heißwas« serentnahmegeräts, wobei Teile des Gerätes aufgebrochen und die elektrische Heizeinrichtung schematisch

dargestellt sind;
Figur 2 eine Draufsicht auf das Gerät nach Figur 1;

Figur 3 einen Vertikalschnitt gemäß der Linie 3-3 in Figur 2.

In dem in den Figuren dargestellten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel weist ein Heißwasserentnahmegerät 10 eine Durchlaufvorrichtung mit einem Tank 11 auf, der eine Seitenwand 12, eine Bodenwand 13» eine aufwärts gebogene, horizontale Zwischenwand 14 und eine eine Einlaßöffnung 16 bildende obere Wand 15 enthält· Nach Figur 3 kann die Wand 15 ein Teil eines auf den Tank aufgebrachten Beckens 17 sein· In einem derartigen Durchlauferhitzer wird in das Becken 17 kaltes Wasser gegossen, das durch eine öffnung 16 und eine Leitung 18 in einem zur Bodenwand 13 benachbarten unteren Tank« . bereich 19 in den Tank strömt« Heißes Wasser wird aus dem Tank durch einen sohwanenhalsartig ausgebildeten Siphonaus·· laß 20 entnommen« Dieser Auslaß enthält einen naoh unten gekehrten Innenteil 21, der sich zu einem oberen Teil 22 des Tankes hin öffnet, einen außerhalb des Tanks angeordneten U-förmigen Teil 23 und einen naoh unten gekehrten Teil 24, um das heiße Wasser durch einen Auslaß-Fitting 25 beispielsweise einer in der Zeichnung nicht dargestellten Patrone zuführen zu können, die mit einem zur Schaffung eines Getränks dienenden Material gefüllt ist*

109833/0798

Das Wasser im Tank wird durch eine Vielzahl von elektrischen Heizelementen aufgeheizt, wobei ein erstes elektrisches Heizelement 26 hoher Heizleistung vorgesehen ist, um die Temperatur des Wassers auf die vorgewählte hohe Temperatur aufzuheizen, die vorzugsweise etwas kleiner als die Siedetemperatur ist und beispielsweise ca. 93»3⁰C betragen kann» Nach Pigur 3 enthält das Heizelement 26 ein unterhalb der Zwischenwand 14 und außerhalb des Tanks 11 angeordnetes Stromanschlußelementpaar 27 und ein im Tankinneren befindliches und in den Tankraum 19 greifendes Heizspulenteil 28_β Unterhalb der Zwischenwand 14 befindet sich ein zweites elektrisches Heizelement 29 niedriger Heizleistung, durch welches das Wasser im Tank mit einer Geschwindigkeit aufgeheizt wird, die wesentlich geringer ist als die Aufheizgeschwindigkeit des Heizelementes 26, um die Temperatur des Wassers im Tank auf der vorgewählten hohen Temperatur zu halten, wobei die Wasserverdampfung auf ein Minimum herabgesetzt ist. Die Heizleistung des Heizelementes 26 hoher Heizleistung kann mindestens zehnmal so hoch sein wie die Heizleistung dea Heizelements 29 niedriger Heizleistung. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Heizleistung des Heizelements 26 um den Faktor 30 größer als die Heizleistung des Heizelements 29· Das Heizelement 26 besitzt eine elektrische Heizleistung von 1500 Watt. Das Heizelement 29 niedriger Heizleistung besitzt eine elektrische Leistung von 45 Watt· Das elektrische Heizelement 26 hoher Heizleistung kann verhältnismäßig

109833/0798 ^BAD

kurz sein und damit eine relativ hohe "lineare" !Leistungsdichte aufweisen, wodurch eine vereinfachte und wirtschaftliche Gestaltung des Heizelements möglich ist.

Das Heizelement 26 kann nach Figur 3 durch die Zwischenwand 14 greifen und durch einen geeigneten Dichtungsring 30 und Muttern 31 dicht mit der Wand 14 verbunden sein. Die Temperatur des Wassers wird durch einen Thermostaten 32 ermit-

" telt, der ein durch eine Klemme 35 an einem inneren Ende 34 des Heizelements 26 befestigtes inneres Fühlerteil 33 aufweist. Das Element 32 ist durch ein abgedichtetes Anschlußteil 36 durch die Tankseitenwand herausgeführt und mit einem Thermostatschalter 37 für die Steuerung des elektrischen Betriebs der Heizelemente 26 und 29 verbrnac-i^ la^ Heizelement 29 kann durch einen durch die Muttern 31 gesicherten Bügel 38 mit der Tankwand 14 in thermisch leitender Verbindung stehen« Das Becken 17 kann sowohl auf Bügeln 39 und 40 ale auch auf dem oberen Ende des Tanks 11 befestigt sein* Der Schalter 37 kann auf einem am Beoken 17 befestigten Bügel 41 getragen sein. Die Einlaßleitung 16 weist eine kleine Lüftungsöffnung 42 auf, die dicht unterhalb der oberen Wand 15 und über der Höhe eines inneren Endes 43 de« Sipfconteilee 21 an geordnet ist»

Der elektrische Heizstrom kann dem Gerät 10 duroh eine alt Leitungen L₁ und L₂ versehene Stromquelle BUgeführt werden*

109833/0798 ^{BAD 0R!QINAL}

Der Schalter 37 weist einen einpoligen Einwegschalter auf, um einen Stromkreis zwischen der Leitung L^ und einem mit einem Anschlußelement 27 des Heizelements 26 verbundenen Leitungsdraht 4-4 wahlweise zu öffnen. Das andere Stromanschlußelement des Heizelements 26 ist mit der Stromversorgungsleitung L₂ verbunden» Gesteuert durch den Thermostatschalter 37 _f der in Abhängigkeit von der durch das Element 32 im Tank ermittelten Wassertemperatur arbeitet, wird das Heizelement wahlweise an die Stromversorgungsleitungen L.. und Lp angeschaltet. Der Schalter 37 kann beispielsweise so justiert sein, daß das Heizelement 26 unterhalb 92,2 C mit elektrischem Strom gespeist und die Stromzufuhr oberhalb 95⁰G unterbrochen wird· Das Heizelement 29 niedriger Heizleistung ist durch Leitungsdrähte 45 und 46 konstant an die elektrische Stromquelle angeschaltet.

Die Wirkungsweise des Gerätes 10 ist äußerst einfach« Wenn kaltes Wasser beispielsweise aus einem Behälter in das Becken 17 gefüllt wird, fließt es duroh die Leitung 18 in den unteren Teil 19 des Tanks 11. Duroh die Zufuhr des kalten Wassere steigt der Wasserstand in Tank, bis der obere Teil des Schwanenhalses 23 des Siphonauslasses 20 erreioht ist. Hierauf beginnt das im oberen Teil des Tanks befindliche heiße Wasser durch den Auslaß 20 und das Auslaß-Fitting naoh außen zu strömen, wobei es zum Brühen einer vorgewählten Menge eines Getränks wie Kaffee oder dergleichen verwendet werden kann« Nach Been··

bad 109833/0798

digung der Kaltwasserzufuhr zum Tank fließt noch so lange heißes Wasser, bis der Wasserstand auf die Höhe eines Endes des Tankauslasses abgesunken ist· In diesem Zeitpunkt wird die Siphon-Saugwirkung unterbrochen« Der Abfall des Wasserstandes wird durch die Lüftungsöffnung der Leitung 18 erleichtert, die in diesem Zeitpunkt die Zufuhr von Luft in den oberen Teil des Tanks ermöglichte Wenn sich die Temperatur des kalten Wassers unterhalb der vorgewählten Temperatur des Schalters 57 befindet, schließt der Schalter und erregt das Heizelement hoher Heizleistung, um das Wasser im Tank mit einer relativ hohen Geschwindigkeit aufzuheizen. Das aufgeheizte Wasser dehnt sich aus, wobei es über das Auslaßende 45 steigt und das Auslaßrohr sperrt (closing off)· Die Anordnung des SiphonsiBt jedooh der durch ihr Aufheizen verursaohten maximalen Expansion des kalten Wassers im Tank angepaßt· Der maximale Wasserstand des kalten Wassers befindet eich stets unterhalb des oberen Teils des Schwanenhalses 23· Ein \ auf diese Expansion zurückzuführendes unerwünschtes Herauetropfen des heißen Wassers aus dem Tank ist damit unterbunden« Beim Anstieg des im Tank herrschenden Wasserstandes über die Höhe des Siphonendes 43 wird durch die Lüftungsöffnung kontinuierlich und langsam Luft herausgedrängt und damit ein Druckaufbau im oberen Teil des Tanks vermieden, der ansonsten das heiße Wasser durch das Auslaßrohr 20 naoh außen drückt·

Wenn die Temperatur des Wassere in Tank die durch den Thermo«·

109833/0798 bad ORIGINAL

statschalter 37 festgelegte obere Grenze erreicht_t wird der Thermostatschalter geöffnet und damit das Heizelement 26 hoher Heizleistung abgeschaltete Die Stromspeisung des Heiz« elements 29 niedriger Heizleistung bleibt jedoch aufrechterhalten, um den Wärmeverlust im Tank auszugleichen und die Temperatur des Tankwassers über eine relativ . lange Zeitdauer auf der gewünschten Temperatur von etwa 93»3 C zu halten, ohne daß es der Einschaltung des Heizelements 26 hoher Heizleistung bedarf. Die Heizleistung des Heizelements 29 kann beispielsweise ausreichen, um die gewünschte Temperatur des heißen Wassers etwa 15 Minuten oder länger zu halten.» Da die Aufheizung des Wassers im Tank überwiegend durch das Heizelement 29 niedriger Heizleistung erfolgt, das die Was« serverdampfung auf ein Minimum herabsetzt, wird der Wasserstand im Tank entsprechend/^ lange Zeitdauern gehalten, wobei sich die Wassertemperatur zur Ermögliohung einer sofortigen Heißwasserentnahme auf der Brühtemperatur befindete Da durch das Heizelement 29 niedriger Heizleistung die Wasaerver·· dämpfung auf ein Minimum herabgesetzt ist, erfolgt im unteren Teil 22 des Tanks kein wesentlicher Druokanatieg, der, ungeaohtet der kleinen Größe der Lüftungsöffnung 4-2,Wasser duroh dae Siphon-Rohr 20 nach außen drücken könnte»

Das erfindungsgemäße Heißwasserentnahmegerät 10 ermöglicht •ine verbesserte belüftete Siphonentnahme des heißen Wassers, wobei dennoch ein unerwünschtes Tropfen des heißen Wassere

109833/0798

- ίο -

vermieden wird, das duroh den Druckaufbau in üblichen Durohlauferhitzern erfolgt, in denen zur Aufrechterhaltung der gewünschten Wassertemperatur Heizelemente relativ hoher Heizleistung benutzt werden©

109833/0798

Claims (1)

1. Patentansprüche

   »j Heißwasserentnahmegerät, enthaltend einen Tank mit einem Einlaß, ein Becken zur Aufnahme von Wasser, Einrich·- tungen zur Beförderung von Wasser aus diesem Becken durch den Einlaß in einem unteren Teil des Beckens, einen Auslaß, der eine zu einem oberen Teil des Tanks gekehrte Öffnung aufweist, um in einer Zwischenstufe der Wasser·- beförderung Wasser vom Tank durch den Einlaß in den Tank zu leiten, Einrichtungen, die oberhalb der Höhe dieses Auslasses in das Tankinnere geöffnet sind, so daß der obere Teil des Tanks der Atmosphäre ausgesetzt ist und Ein·· richtungen zum Aufheizen des Wassers im Tank, gekennzeichnet durch erste Heizeinrichtungen (26), um das Wasser im Tank (11) mit vorgewählter hoher Geschwindigkeit auf eine vorgewählte hohe ,Temperatur aufzuheizen, die kleiner ist als die Siedetemperatur, und zweite Heizeinrichtungen (29)» um das Wasser im Tank mit einer Geschwindigkeit aufzuheizen, die wesentlich niedriger ist als die ersterwähnte Aufheizgeschwindigkeit, um die Wasserverdampfung auf ein Minimum herabzusetzen, während die Wassertemperatur - ungeachtet des Wärmeverluste des Wassers im Tank - über eine erhebliohe Zeitdauer auf der vorgewählten hohen Temperatur gehalten wird«

   109833/0798

   2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur ' kontinuierlichen Stromspeisung der zweiten Heizeinrich·· tungen (29) Einrichtungen (L^, L₂» 45, 46) vorgesehen sind«

   5. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Belüftungseinrichtung (42) mit einem geringeren Durchmesser als der Auslaß vorgesehen ist, daß die zweite Heiz« einrichtung (29) so gewählt ist, daß das Wasser im Tank (11) mit ausreichend niedriger Geschwindigkeit aufgeheizt wird, um hierdurch erzeugten Wasserdampf aus dem Tank durch die Belüftungseinrichtung anstatt durch den Auslaß zu führen, wenn sioh der Wasserstand im Tank über der Auslaß«· Öffnung befindet, um zu vermeiden, daß ein Teil des Was«· sers unter der Wirkung dee Dampfdrucks durch die Auelaßöffnung gedrückt wird·

   4· Gerät nach Anspruoh 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beschränkung des Wärmererlustes des Wassers im Tank (11) entsprechende Einrichtungen mit dem Tank gekoppelt sind, um durch die zweite Heizeinrichtung (29) die Temperatur des Wassers möglichst 15 Minuten auf der vorgewählten Temperatur zu halten·

   5· Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufheizgeeohwindigkeit der ersten Heiaeinrichtung (26) Hin*

   109833/0798

   destens zehnmal größer als die Aufheizgeschwindigkeit der zweiten Heizeinrichtung (29) ist«.

   6· Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufheizgeschwindigkeit der ersten Heizeinrichtung (26) mindestens 30 χ größer als die Aufheizgeschwindigkeit der zweiten Heinzeinrichtung (29) ist_e

   7. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Heizeinrichtung (26) ein kurzes Heizelement mit einer hohen linearen Leistungsdichte aufweisto

   8, Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Heizeinrichtung (26) ein im Tank (11) angeordnetes elektrisches Heizelement und die zweite Heizeinrichtung (29) ein außerhalb des Tanks angeordnetes elektrisches Heizelement aufweist.

   9· Gerät nach Anspruch 1, daduroh gekennzeichnet, daß der Auelaß ein Sohwanenhalsrohr (26) aufweist und daß der Wasserstand im Tank (11) i» allgemeinen User diese Öffnung reicht, wenn sieh das Wasser etwa auf Ier Torf«wählten Temperatur befindet, so dat das Rohr im Bereich iiessr öffnuaf normalerweise dursfe eine* mit heilem Wasser gefüllten Körper gesperrt ist*

   ORIGINAL INSPECTED 109833/0708