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Wassererhitzer Die Erfindung bezieht sich auf einen Wassererhitzer
zur Verwendung im Haushalt und insbesondere auf einen solchen Erhitzer, bei dem
ein Wasservolumen bei hoher Temperatur gespeichert wird. Wenn dam Erhitzer Wasser
entnommen wird, wird das aus dem Erhitzer Abströmende heiße Wasser durch Mischen
mit kaltem Wasser abgekühlt.
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Es ist in Flugzeugen, Eisenbahnen, Wohnwagen und dgl., bedingt durch
den begrenzten Raum, üblich, elektrische Wassererhitzer zu verwenden, die das durchfließende
Wasser schnell erhitzen, um das Volumen eines großen Speicherbehälters zu verringern
oder dieses zu vermeiden.
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Bei einem derartigen Erhitzer wird ein kleines Volumen von gespeichertem
Wasser auf eine Temperatur über die gewünschte Temperatur des Wassers am Auslaßorgan
erhitzt. Eine Kaltwasserleitung erstreckt sich -von dem Einlaß bis in die Nähe des
Auslasses, so daß, wenn das Auslaßorgan geöffnet wird uni ein Ausströmen beginnt,
dieses Rohr kaltes Wasser einführt, das sich mit dem heißen Wasser an dem Auslaß
mischt, um das Wasser auf die gewünschte Temperatur am Auslaßorgan zu bringen.
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Solche Erhitzer hohen den Nachteil, 'aß bei einen während des ersten
Füllens Wasser aus der Kaltwasserleitung zusammen mit der aus dem Speicherbehälter
verdrängten Luft durch den Auslaß strömt. Das bedeutet, aa' die in Strömungsrichtung
unterhalb liegende Leitung abwechselnd Wasserpfropfen oder eine gewisse Wassermenge
und auf den Druck der Kaltwasserquelle komprimierte Luft enthält. Das in derartigen
Systemen häufig verwendete Absperrorgan ist mit einem Entlüftungsventil mit Kugelschwimmer
ausgerüstet, um Luft aus der Leitung zu beseitigen. Dieses Ventil schlie@t jedoch,
wenn ein erster Wasserpfropfen oder die erste durch das Rohr gehende Wassermenge
es erreicht. Daher bleiben weitere gewisse Mengen von zusammen gepre@ter Luft in
der Leitung zwischen dem Erhitzer und dem Auslaßorgan. Wenn das Ausöaßorgan das
erstemal nach dem Füllen geöffnet wird, wird der Gegendruck auf die komprimierten
Luftblasen weggenommen und die Luft dehnt sich aus, wobei »Ji das lasser durch das
Auslaßorgan heraustreibt. Die expandierende Luft verleiht dem Wasser eine solche
Geschwindigkeit, daß dieses, aerln es auf das waschbecken auftrifft, hefti spritzt
und auf die Kleidung der das Ausßorgan betätigenden Person gelangt.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es, einen Wassererhitzer der baschriebenen
Art zu schaffen, bei dem die vorgenannten Nachteile nicht auftreten. bine andere
Aufgabe der Erfindung ist es, solch einen Erhitzer mit einer Mishcvorrichtung für
heißes und kaltes Wasser zu schaffen, die bei einer ersten Füllung des Erhitzers
verhindert, daß Wasser den Erhitzerauslaß erreicht, bis alle überschüssige Luft
aus dem Speichervolumen des Erhitzers verdrängt ist.
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Die Lösung der vorgenannten Aufgaben erfolgt bei einem Wassererhitzer
ganz allgemein durch die Kombination eines Wasserspeicherbehälters mit einem Ileizelement
zum Erhitzen des Wassers in dem Behälter, einem Kaltwassererinlaß an dem Boden des
Behälters, einem Heißwasserauslaß an der Oberseite des
Behälters,
einem Wasserstromaufteiler an dem Einlaf, der einen Strömungsweg fbr das Wasser
in den Behälter schafft, nit einem Kaltwasserrohr, das mit einem zweiten Strömungsweg
für das Wasser verbunden ist, der durch den Wasserstromaufteiler gebildet wird und
das sich senkrecht in den Behälter erstreckt, wobei das Kaltwasserrohr an seinem
oberen Ende geschlossen ist und in seiner Seitenwand eine oder mehrere Öffnungen
hat und mit einem Mischrohr für das heiße und kalte Wasser mit größerem Durchmesser
als das Kaltwaserrohr, das mit der Auslaß verbunden ist und sich senkrecht nach
unten über das obere Ende des Kaltwasserrohres hinaus erstreckt und einen Teil dieses
Rohres umgibt, wobei das Lischrohr mit Einlaßlöchern für das heife Wasser, die mit
den Öffnungen fluchten versehen ist, die im wesentlichen größer sind als die Öfnungen,
so daß während des ersten Füllens des Behälters Wasser aus den Öffnungen in einem
Strom fließt, der durch die Löcher geht, -iodurch verhindert wird, daß Wasser aus
dem Auslaß flie t, ehe der Behälter bis zu dem Niveau der Löcher gefüllt ist.
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Die Zeichnung zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung
und zwar sind: Fig. 1 ein Lösungsschnitt durch einen Wassererhitzer gemäß der Erfindung
und Fig. 2 ein vergrößerter Schnitt durch einen Teil der Fig. 1, der zeigt, wie
die Mischvorrichtung für das heißes und kalte Wasser beim ersten Füllen des Erhitzers
arbeitet.
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Die Zeichnung zeigt einen Wassererhitzer femäß der Erfindung, der
im allgemeinen aus einem Wasserspeicherbehälter 10, einer Mehrzahl von elektrischen
Heizelementen 11, die sich in den Vorratsbehälter erstrecken und von denen nur ein
Element gezeigt ist und aus einem Thermostat 12 besteht, der sich in den Behälter
zur Überwachung der elemente 11
erstreckt. Der Wassererhitzer hat
weiterhin einen Kaltwasseranschluß 14 an dem Boden des Behälters und einen THeißwasseranschluß
15 an seiner Oberseite. Der Wassererhitzer hat außerdem einen Wasserstromaufteiler
16, der in dem Einlaßanschluß 14 angeordnet ist. A!;it dem Stromaufteiler 16 ist
ein dünnes Kaltwasserrohr 17 verbunden, das sich senkrecht nach oben in den Speicherbehälter
erstreckt. Ein Mischrohr für heißes und kaltes Wasser 19 mit größerem Durchmesser
ist mit dem Auslaßanschluß 15 verbunden und es erstreckt sich senkrecht nach unten
in den Speicherbehälter. Das Mischrohr 19 ist koaxial zu dem Kaltwasserrohr 17 angeordnet
und es erstreckt sich nach unten über das Ende des Rohres 17, um deren oberen Teil
zu umgeben.
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Der Speicherbehälter 10 besteht aus einem zylindrischen Ietallkörper
20 mit einer oberen und einer unteren Endkappe 21 bzw. 22, deren Enden mit den Enden
des Metallkörpers 20 zusammengeschweißt sind. Sie bilden einen Heißwasserspeicher
oder einen Behälterraum 23 mit einem Volumen von ungefähr 2 Quart. Die Heizelemente
11 und der Thermostat 12 erstrecken sich in den Speicherbehälter durch Buchsen 24
bzw. 25, die in der Bodenendkappe 22 angebracht sind.
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Der Einlaßanschluß 14 für das kalte Wasser ist an der Bodenendkappe
22 angeschweißt und er hat eine abgestufte Form, um einen Abschnitt 27 mit großem
Durchmesser zu bilden, der an der Endkappe 22 befestigt ist und der eine immer 29
bildet. Die abgestufte Form des Einlaßanschlusses 14 hat einen Verbindungsanschluß
30 mit kleinerem Durchmesser, der sich von der Kammer 29 zum Anschluß an eine Isaltwasserzuführungsleitung
erstreckt. Der Auslaßanschluß 15 für das heiße Wasser ist an der oberen Endkappe
21 angeschweißt und er hat einen Verbindungsabschnitt 32 mit einem Gewinde zum Anschluß
an eine Leitung, die zu einem Heißwasserabsperrorgan führt.
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Der Wasserstromaufteiler 16 ist in der Kammer 29 angeordnet und er
hat einen mittleren Durchgangsweg 34 und einen unteren Durchgangsweg 35. Das Kaltwasserrohr
17 ist in den Durchgangsweg 34 eingepaßt und der Durchgangsweg 35 leitet Wasser
aus der Kammer 29 direkt in den Speicherbehälter 23. Eine Ableitvorrichtung 36 ist
nahe dem unteren Ende des Kaltwasserrohres angebracht, um den Einlaßstrom von dem
Mischrohr wegzuleiten, um eine Zirkulation um die Heizelemente einzuleiten. Das
Kaltwasserrohr erstreckt sich nach oben zu dem Auslaßanschluß hin und es hat ein
verschlossenes Ende 37, das sich im Abstand von der Endkappe 21 befindet. Das kaltwasserrohr
hat in seinen Seitenwänden benachbarn unterhalb des Endes 37 eine oder mehrere Öffnungen
39. Die öffnungen 39 und die Durchgangswege 35 sind so bemessen, daß ungefahr fünf
Volumeneinheiten Wasser durch die Durchgangswege 35 in den Speicherbehälter strömen,
wenn eine Volumeneinheit Wasser durch die Öffnungen 39 fließt.
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Das llischrohr 19 ist an dem unteren Ende des Auslaßanschlusses 15
angeschweißt oder angelötet und es hat ein verschlossenes Ende 40 mit einer Öffnung
41, durch die das Kaltwasserrohr 17 geht. Das Rohr 19 ist mit einem oder mehreren
Löchern 42 versehen, die mit den Öffnungen 39 fluchten, wobei die Löcher 42 einen
wesentlich größeren Querschnitt als die Öffnungen 39 haben. Das Rohr 19 ist auch
mit liner oder mehreren Entlüftungen 44 oberhalb der Löcher 42 versehen und es hat
unterhalb der Löcher 42 eine oder mehrere Einlaß öffnungen 45 und 46 für heißes
Wasser.
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Um das Heizgerät in Betrieb zu setzen, muß der Vorratsbehälter bis
zu dem durch die Linie W.L. angegebenen Niveau, wie nachfolgend beschrieben, gefüllt
werden und die Heizelemente 11 sind an eine elektrische Stromquelle anzuschliesssn.
Dsr Thersostst 12 ist in dem elektrischen Stromkreis zwischen dis Elomento 11 und
die Stromquelle geschaltet, um
den Strom immer dann abzuschalten,
wenn das Wasser in dem Raum 23 eine vorbestimmte Temperatur, beispielsweise über
140° F., erreicht.
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Wenn das Absperrorgsan für das heiPe Wasser in Strömungsrichtung unterhalb
des Wassererhitzers geöffnet wird, fließt heißes Wasser durch die Löcher 42 und
die Öffnungen 45 und 46 in das Mischrohr 19 und kaltes Wasser fließt durch die Öffnungen
39 in das Mischrohr. Diese Ströme von heißem und kaltem Wasser mischen sich, wenn
sie in den Auslaßanschluß 15 fließen. Diese Ströme sind so in ein Verhältnis gebracht,
daß die Temperatur des den Wassererhitzer verlassenden Wassers auf ungefähr 105°
F. bis 125° F. verringert wird.
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Ehe der Wassererhitzer zu Anfang mit kaltem Wasser gefüllt wird, sind
der Raum 23 und die Wasserleitung, die von dem Erhitzer zu dem Heißwasserabsperrorganiführt,
mit Luft gefüllt. Wenn der Erhitzer mit der Kaltwasserquelle verbunden ist, fließt
das kalte Wasser durch die Durchgangswege 35 und auch nach oben durch die Öffnungen
39 in den Raum 23.
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Die Löcher 42 sind in dem Liischrohr 19 so angeordnet und bemessen,
daß die Wasserströme, die aus den Öffnungen 39 ausströmen, durch die Löcher 42 gehen
und gemäß Fig.2 in den Raum 23 gelangen. Diese Vorrichtung verhindert wirksam, daß
das aus dem Kaltwasserrohr fließende Wasser während der ersten Füllung in die in
Strömungsrichtung unterhalb liegende Leitung eingeleitet wird. Die Anordnung der
Öffnungen 39 im rechten Winkel zur Auslaßstromrichtung scheidet die Möglichkeit
eines direkten Stromes von der Kaltwasserleitung in den Auslaßanschluß aus. Die
Löcher 42 vermeiden die Köglichkeit, daß das Mischrohr vorzeitig gefüllt wird, was
sonst bewirken würde, daß das Wasser durch den Lulaß fliessen würde, ehe der Raum
23 richtig gefüllt ist. Die Löcher 42 vermeiden auch ein Spritsen innerhalb des
Mischrohres, wodurch das Wasser entweder zu dem Auslaß abgelenkt oder versprüht
und mit Luft vermischt würde, die durch den Auslaßanschluß verdrängt vird, wenn
der Raun 23 sich füllt.
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Wenn das Wasser in den Raum 23 strömt, wird die darin befindliche
Luft verdrängt und sie strömt durch die Entlüftungen 44 aus, bis das Wasserniveau
die Entlüftungen 44 bedeckt, um dadurch die in dem Vorratsbehälter verbleibende
Luft einzuschließen. Das Wasserniveau steigt nun in der Leitung 19 an und fließt
durch den Anschluß 15 aus und verdringt die Luft in der in Strömungsrichtung unterhalb
lielenden Leitung In einem System, das mit einem Entlüftungsventil mit einem Kugelschwimmer
an dem Auslaßorgan ausgerüstet ist, wird die Luft in der Leitung durch dieses Ventil
frei austreten, wenn das Wasser vorrückt. Das Entlüftungsventil wird offen bleiben,
bis das Wasser in das Ventil eintritt. Da kein Wasser den Wassererhitzer verlassen
kann, Lis alle verdrängbare Luft verdrängt wurde, wird die gesamte Luft aus der
in Strömungsrichtung unterhalb liegenden Leitung verdrängt sein, wenn das Entlüftungsventil
sich schließt. Somit wird, wenn das Absperrorgan, nachdem der Raum 23 gefüllt wurde,
zum erstenmal geöffnet wird, ein normaler ständiger Wasserstrom aus dem Absperrorgan
austreten an Stelle des unregelmäßigen spritzenden Stromes, wie es bei den bekannten
Erhitzern der Fall ist.
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Nachdem das Entlüftungsventil geschlossen hat, strömt das kalte Wasser
weiter in den Speicherbehälter 10, bis die eingeschlossene Luft in dem Behälter
auf einen Druck zusammengepreßt ist, der gleich dem Druck der waltrassercuelle ist.
Die Entlüftungsöffnungen 44 sind senkrecht so angeordnet, daß das in dem Behälter
verbleibende Luftvolumen ungefahr 10% des gesamten Speichervolumens beträgt. Dieses
Luftvolumen ist vorersehen, um ein Platzen des Speicherbehälters zu verhindern,
wenn das darin befindliche Wasser efrieresl sollte.
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Aus der obigen Beschreibung ergibt sich, daß die Erfindung einen Wassererhitzer
mit einer Vorrichtung zum I'ischen von heißem und kaltem Wasser schafft, die während
des ersten Füllens des Erhitzers verhindert, daß Wasser den Auslaß des Erhitzers
erreicht, bis die gesamte überschüssige Luft aus dem Speicherbehälter des Erhitzers
verdrängt ist.