DE19919173A1 - Heißwasserspeicher mit einem beweglichen Polymerheizkörper - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Heißwasserspeicher für wahlweise Übertisch- oder Untertischmontage mit einem elektrischen Heizelement, welches beweglich in einem Behälter (1) angeordnet ist und aufgrund der Schwerkraft jeweils die tiefste Stellung im Behälter einnimmt, wobei das Heizelement ein Polymerheizkörper (3) ist, der ohne gesonderte Führungselemente im Behälter (1) angeordnet ist. Vorzugsweise ist ein Temperaturbegrenzungselement wasserdicht am Polymerheizkörper (3) integriert, wodurch eine Überhitzung im Fehlerfall ausgeschlossen werden kann.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Heißwasserspeicher für wahlweise Übertisch- oder Untertischmontage mit einem elektrischen Heizelement, welches beweglich in einem Behälter angeordnet ist und aufgrund der Schwerkraft jeweils die tief­ ste Stellung im Behälter einnimmt.

Aus der Deutschen Patentanmeldung DE 197 22 635 ist ein Innenbehälter für einen Heißwasserspeicher bekannt, der das Ziel verfolgt, daß gleichartige Bauelemente sowohl für die Übertischausführung als auch für die Untertischausführung eines Heißwasserspeichers verwendbar sind. Bei dem in dieser Patentanmeldung dargestellten Innenbehälter muß die Entschei­ dung, welchem Einsatzzweck der Heißwasserspeicher dienen soll, während der Endmontage getroffen werden, da demnach die benutzten Behälterschalen in zwei unterschiedlichen Positio­ nen zueinander anzuordnen sind. Durch die verschiedene Endmontage kann gewährleistet werden, daß das Heizelement immer im unteren Bereich des Behälters angeordnet ist. Dies ist u. a. nötig, um sicherzustellen, daß das Heizelement in allen Betriebssituationen vom gespeicherten Wasser umgeben ist, um eine Zerstörung des Gerätes zu verhindern, aber auch unter energetischen Gesichtspunkten wünschenswert. Die herge­ stellten Heißwasserspeicher können daher nur für die Über­ tischmontage oder für die Untertischmontage eingesetzt werden. Im Handel müssen daher weiterhin verschiedene Geräte vorrätig gehalten werden.

Aus der Deutschen Patentanmeldung DE 198 43 694 ist außerdem ein Innenbehälter bekannt, bei welchem das Heizelement etwa in der Mitte angeordnet ist, um das mit diesem Innenbehälter bestückte Gerät sowohl als Übertischgerät als auch als Unter­ tischgerät verwenden zu können. Bei einer derartigen Gestal­ tung besteht aber das Problem, daß durch die zentrale Anord­ nung des Heizelements schlechtere Ergebnisse bezüglich der Mischwassermenge erzielt werden, im Vergleich zu einer ener­ getisch optimalen Anordnung des Heizelements im unteren Bereich des Behälters.

In dem Deutschen Gebrauchsmuster DE G 86 05 275 ist ein elek­ trisch beheizter Wasserspeicher beschrieben, der einen Heiz­ körper besitzt, welcher aufgrund der Einwirkung der Schwer­ kraft selbsttätig seine tiefste Stellung im Behälter einnimmt. Der Heizkörper muß dazu entweder an einer besonde­ ren Führungssäule geführt sein oder zwei Anschlußdrähte, an denen der Heizkörper aufgehängt ist, übernehmen diese Führungsfunktion. Eine Führung ist erforderlich, um eine unkontrollierte Bewegung des Heizkörpers und sich daraus ergebenden ungewünschte Kontaktierungen zwischen dem Heizkör­ per und den anderen metallischen Elementen innerhalb des Behälters bzw. an der Behälterwand zu vermeiden. Das Erfor­ dernis einer Führung bringt auch die Gefahr mit sich, daß diese im Laufe der Zeit verkalkt und dadurch eine spätere Bewegung des Heizkörpers unmöglich wird. Dies ist vor allem dann nachteilig, wenn nach einer gewissen Betriebszeit der Heißwasserspeicher in einer veränderten Montageposition weiterverwendet werden soll. Im Fehlerfall besteht außerdem die Gefahr, daß das Heizelement eine Temperatur weit oberhalb von 300°C aufweist, da eine direkte Temperaturüberwachung des Heizkörpers nicht vorgesehen ist, die jedoch von den einschlägigen Sicherheitsvorschriften gefordert wird. Im ungünstigsten Fall könnten durch das überhitzte Heizelement die frei beweglichen Anschlußdrähte beschädigt werden, so daß der Behälter und/oder die Wasseranschlußrohre elektrisch mit der Netzspannung verbunden sein können.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Heißwasserspeicher bereitzustellen, der eine wahlweise Über­ tisch- oder Untertischmontage ermöglicht und die Nachteile des Standes der Technik vermeidet. Insbesondere soll es auch nach einer längeren Betriebszeit möglich sein, die Montagepo­ sition des Heißwasserspeichers zu verändern. Ebenso wird durch die Erfindung angestrebt, die Betriebssicherheit eines derartigen Heißwasserspeichers zu erhöhen.

Diese und weitere Aufgaben werden durch einen Heißwasserspei­ cher gelöst, bei welchem das Heizelement ein Polymerheizkör­ per ist, der ohne gesonderte Führungselemente im Behälter angeordnet ist.

Ein derartiger erfindungsgemäßer Heißwasserspeicher hat den Vorteil, daß er ohne konstruktive Veränderungen sowohl als Übertischgerät als auch als Untertischgerät eingesetzt werden kann, wobei das elektrische Heizelement jeweils die energe­ tisch günstigste Position im Behälter einnimmt. Dies geschieht selbsttätig, so daß bei der Montage des Heißwasser­ speichers keine zusätzlichen Vorkehrungen getroffen oder Einstellungen vorgenommen werden müssen. Durch die Verwendung des Polymerheizkörpers, bei welchem es sich um ein Wider­ standsheizelement handelt, das in ein wärmebeständiges Poly­ mer eingebettet ist, besteht nicht mehr die Gefahr, daß im Trockenfall des Heißwasserspeichers ein glühendes Heizelement vorliegen kann, welches zur Zerstörung des Gerätes führen würde, da im Polymerheizkörper ein Schutztemperaturbegrenzer integrierbar ist. Durch die glatte Oberfläche des Polymers ist außerdem die Gefahr von Kalkablagerungen drastisch redu­ ziert. Eine Korrosionsgefahr ist vollständig ausgeschlossen. Da keine besonderen Führungselemente im Behälter vorgesehen sein müssen, verringert sich der technologische Aufwand bei der Herstellung und der Polymerheizkörper bleibt auch nach längerer Betriebszeit beweglich.

Eine bevorzugte Ausführungsform des Heißwasserspeichers besitzt einen Polymerheizkörper, der als schlaufenförmiges Band geformt ist, welches lose zumindest um ein sich im Behälter erstreckendes Funktionselement geschlauft ist. Übli­ cherweise befinden sich mehrere rohrförmige Funktionselemente im Inneren des Behälters. Dabei kann es sich um ein Über­ laufrohr, um ein Wasserauslaufrohr oder auch ein Temperatur­ meß- oder Wärmeleitelement handeln. Wenn der schlaufenförmige Polymerheizkörper um mindestens eines dieser Funktionsele­ mente geführt ist, ergibt sich ohne das Erfordernis speziel­ ler Führungselemente eine gewisse Grundführung für den Poly­ merheizkörper, so daß dessen Bewegungsbereich auf einen gewünschten Umfang beschränkt werden kann. Bei abgewandelten Ausführungsformen, die beispielsweise keine derartigen Funk­ tionselemente im Inneren des Behälters besitzen, kann auf diese lose Führung aber auch verzichtet werden.

Eine vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß der Polymerheizkörper über kunststoffummantelte Anschluß­ Litzen an die Versorgungsspannung angeschlossen ist. Die Anschlußlitzen dienen dabei nicht der Halterung und/oder Führung des Heizelements, so daß sie nicht mechanisch bela­ stet werden. Die Lebensdauer der Anschlußlitzen wird dadurch wesentlich erhöht. Die Kunststoffummantelung kann unmittelbar an die Polymerummantelung anschließen, ggf. selbst aus dem Polymermaterial bestehen. Das Eindringen von Wasser ist damit ausgeschlossen, wodurch einerseits die Sicherheitsanforderun­ gen hinsichtlich der elektrischen Isolation erfüllt werden und andererseits keine Ansatzstellen für unerwünschte Korro­ sion gegeben sind.

Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar am Polymerheizkörper ein Temperaturbegrenzungselement wasserdicht integriert ist. Bei dem Temperaturbegrenzungselement kann es sich um einen Tempe­ ratursensor handeln, dessen Meßsignal von einer externen Schaltung ausgewertet wird. Es ist besonders zweckmäßig, wenn das Temperaturbegrenzungselement selbst eine Schalteinheit beinhaltet, die das Heizelement bei einer überhöhten Tempera­ tur von der Versorgungsspannung trennt. Das Temperaturbegren­ zungselement kann auch einen Selbsthalteeffekt aufweisen, wodurch es möglich wird, daß die Netzspannung erst wieder an den Polymerheizkörper angelegt wird, wenn der Schaltzustand des Temperaturbegrenzungselements durch Trennung des Heißwas­ serspeichers vom Netz zurückgesetzt wurde. Derartige Begren­ zungselemente mit Selbsthalteeffekt sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. In diesem Zusammenhang kann am Polymerheizkörper ein Bereich mit besonders hoher Energie­ dichte vorgesehen sein, an welchem das Temperaturbegrenzungs­ element angeordnet ist. Durch diese Ausgestaltung ist sicher­ gestellt, daß im Fehlerfall im Bereich des Temperaturbegren­ zungselements die Temperatur besonders schnell ansteigt, wodurch die Überhitzungsschutzschaltung den gesamten Polymer­ heizkörper von der Stromversorgung abschaltet, bevor eine ernsthafte Gefährdung des Warmwasserspeichers oder des Heiz­ körpers besteht.

Bei einer abgewandelten Ausführungsform besteht der Behälter aus Kunststoff und besitzt zwei Wasserspeisestutzen, die je nach Montagestellung des Heißwasserspeichers (Übertischgerät oder Untertischgerät) als Ein- bzw. Auslauf verwendbar sind. Bei einer derartigen Anordnung ist es besonders vorteilhaft, wenn außerhalb des Behälters mindestens an einem Ein- oder Auslaufrohr eine zwischen zwei Begrenzungen bewegliche Hülse angeordnet ist, wobei diese Hülse aufgrund der Schwerkraft ihre Position an der jeweils unteren Begrenzung einnimmt, wobei zwischen den beiden Begrenzungen wenigstens eine Markierung am Rohr angebracht ist, die je nach Montagestel­ lung des Heißwasserspeichers von der Hülse verdeckt oder freigegeben ist. Auf diese Weise kann dem Benutzer eindeutig angezeigt werden, welcher Wasserspeisestutzen in der gewähl­ ten Montageposition als Wassereinlauf und welcher als Wasser­ auslauf zu benutzen ist. Die am Rohr angebrachte Markierung kann beispielsweise ein Pfeil sein, der die benötigte Wasser­ strömungsrichtung anzeigt. Als Markierung können aber auch farbige Bereiche verwendet werden, beispielsweise die Farbe rot zur Kennzeichnung des Warmwasserauslaufs und die Farbe blau zur Kennzeichnung des Kaltwassereinlaufs.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und Fortbildungen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausfüh­ rungsform der Erfindung, unter Bezugnahme auf die Zeichnung.

Es zeigen:

Fig. 1 in vereinfachter Darstellung einen Innenbehälter eines Heißwasserspeichers in einer geschnittenen Ansicht von vorn;

Fig. 2 den Innenbehälter in einer geschnittenen Ansicht von oben, gesehen entlang einer Schnittlinie II-II in Fig. 1.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Behälter 1 für einen Heißwasser­ speicher gezeigt. Zur Vereinfachung wurde eine geschnittene Ansicht dargestellt, so daß die im Inneren des Behälters 1 befindlichen Elemente sichtbar werden. Bei einem Heißwasser­ speicher ist der. Behälter 1 üblicherweise von einer Wärmeiso­ lation umgeben, die mit anderen Funktionselementen in einem Gehäuse untergebracht ist, wobei diese allgemein bekannten Einzelheiten nicht dargestellt sind. Der Behälter 1 besitzt zwei Wasserspeisestutzen 2, die je nach Montageposition (Übertischgerät oder Untertischgerät) als Wassereinlaufrohr bzw. Wasserauslaufrohr verwendet werden.

In Fig. 1 ist der Behälter 1 in einer Position dargestellt, die er bei der Montage als Übertischgerät einnehmen würde, d. h. die beiden Wasserspeisestutzen 2 zeigen nach unten. Im Inneren des Behälters 1 befindet sich ein Polymerheizkörper 3. Da der Polymerheizkörper 3 im Behälter 1 nicht befestigt, ist sinkt er aufgrund der Schwerkraft nach unten, so daß er im wesentlichen am Boden des Behälters 1 liegt. In der Fig. 1 ist außerdem mit gestrichelten Linien die zu erwartende Posi­ tion des Polymerheizkörpers 3 dargestellt, wenn der Behälter 1 als Untertischgerät montiert wird, d. h. die beiden Wasser­ speisestutzen 2 zeigen nach oben.

Die in Fig. 2 gezeigte Schnittansicht verdeutlicht die vorteilhafte Ausgestaltung des Polymerheizkörpers 3 in Form eines schlaufenförmig gewundenen Bandes. Im dargestellten Beispiel ist der Polymerheizkörper 3 lose um das längere Ein-/Auslaufrohr 4 und um ein Wärmeleitelement 5 gelegt. Das Wärmeleitelement 5 kann beispielsweise ein Schutzrohr für einen Thermostaten sein. Der Behälter 1 kann vorteilhaft aus zwei Behälterschalen 6 und 7 zusammengesetzt sein, die aus Kunststoff bestehen und an einer Spiegelschweißnaht 8 mitein­ ander verbunden sind.

Die Stromzufuhr zum Polymerheizkörper 3 erfolgt über eine Anschlußlitze 9, die lose im Behälter 1 mit einer Länge ange­ ordnet ist, welche die Bewegung des Polymerheizkörpers 3 in die möglichen Endpositionen gestattet. Die Anschlußlitze 9 ist mit einem elektrisch isolierenden, wasserdichten. Material ummantelt. An einem beliebigen Punkt wird die Anschlußlitze 9 aus dem Behälter 1 heraus geführt. Beispielsweise kann dieser Punkt etwa in der Mitte des Behälters 1 liegen, um die nötige freie Länge innerhalb des Behälters möglichst gering zu halten.

Bei abgewandelten Ausführungsformen kann der Polymerheizkör­ per auch eine beliebige andere Form aufweisen und ggf. nicht an anderen Funktionselementen geführt sein. So wäre es möglich, den Behälter 1 zylindrisch oder kugelförmig zu gestalten, um auch bei anderen Montagepositionen sicherzu­ stellen, daß der Polymerheizkörper immer im unteren Abschnitt des Behälters liegt, um eine energetisch günstige Position einzunehmen.

Der Polymerheizkörper 3 besteht im wesentlichen aus einem Widerstandsheizelement, welches vollständig von einem Polymer umschlossen ist. Das Widerstandsheizelement kann durch einen gewendelten Widerstandsdraht, durch eine flächige Wider­ standsfolie oder durch andere geeignete elektrische Heizwi­ derstände gebildet werden.

Die Wasserspeisestutzen 2 weisen eine weitere Besonderheit auf. In üblicher Weise besitzen sie an dem nach außen gerich­ teten Ende eine Anschlußmöglichkeit für Wasserrohre bzw. -schläuche. Beispielsweise kann dazu an diesem Ende ein Außengewinde 10 vorgesehen sein. Das Außengewinde 10 bildet eine erste Begrenzung 11 für eine bewegliche auf dem Wasser­ speisestutzen 2 angeordnete Hülse 12. Die zweite Begrenzung wird ebenfalls durch eine Querschnittserweiterung 13 gebil­ det, wobei es sich z. B. um einen aufgepreßten Ring handeln kann. Je nach Montageposition wird die Hülse 12 an der ersten Begrenzung 11 oder an der zweiten Begrenzung 13 anliegen. Die Hülse 12 besitzt eine Breite, die im wesentlichen der Hälfte des Abstandes zwischen der ersten Begrenzung 11 und der zwei­ ten Begrenzung 13 entspricht. Zwischen den beiden Begrenzun­ gen 11, 13 sind auf dem Wasserspeisestutzen 2 eine oder mehrere Markierungen angebracht, die je nach der Lage der Hülse 12 verdeckt sind oder sichtbar sind. Im dargestellten Beispiel dienen Pfeile als Markierung, wobei der jeweils sichtbare Pfeil die Flußrichtung für das einzuspeisende bzw. austretende Wasser angibt. Damit wird dem Benutzer automa­ tisch angezeigt, welcher Wasserspeisestutzen als Einlauf bzw. als Auslauf anzuschließen ist. Es können auch andere Markie­ rungen, beispielsweise farbige Ringe zur Kennzeichnung des jeweiligen Wasserspeisestutzens Verwendet werden.

Es sind vielfältige Abwandlungen der Erfindung denkbar, wobei es auf die Verwendung des Polymerheizkörpers ankommt, welcher selbsttätig die tiefste Position im Behälter einnimmt.

Claims (7)

1. Heißwasserspeicher für wahlweise Übertisch- oder Unter­ tischmontage mit einem elektrischen Heizelement, welches beweglich in einem Behälter (1) angeordnet ist und aufgrund der Schwerkraft jeweils die tiefste Stellung im Behälter einnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß das Heiz­ element ein Polymerheizkörper (3) ist, der ohne gesonderte Führungselemente im Behälter (1) angeordnet ist.

2. Heißwasserspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Polymerheizkörper (3) als schlaufenförmiges Band geformt ist, welches lose zumindest um ein sich im Behälter erstreckendes Funktionselement (4, 5) geschlauft ist.

3. Heißwasserspeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Polymerheizkörper (3) über kunststoffum­ mantelte Anschlußlitzen (9) an die Versorgungsspannung angeschlossen ist.

4. Heißwasserspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Temperaturbegrenzungsele­ ment wasserdicht am Polymerheizkörper (3) integriert ist.

5. Heißwasserspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1) aus Kunst­ stoff besteht und zwei Wasserspeisestutzen (2) besitzt, die je nach Montagestellung des Heißwasserspeichers als Ein- bzw. Auslauf verwendbar sind.

6. Heißwasserspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb des Behälters (1) mindestens an einem Ein- oder Auslaufrohr (2) eine zwischen zwei Begrenzungen (11, 13) bewegliche Hülse (12) angeordnet ist, wobei diese Hülse (12) aufgrund der Schwerkraft ihre Position an der jeweils unteren Begren­ zung einnimmt, wobei zwischen den beiden Begrenzungen wenigstens ein Markierung am Rohr (2) angebracht ist, die je nach Montagestellung des Heißwasserspeichers von der Hülse (12) verdeckt oder freigegeben ist.

7. Heißwasserspeicher nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Polymerheizkörper (3) einen Bereich hoher Energiedichte aufweist, an welchem das Temperaturbegrenzungselement angeordnet ist.