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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft einen Trinkwassererwärmer enthaltend
- (a) einen beheizbaren, geschlossenen Behälter für das zu erwärmende Wasser;
- (b) einen Einlass zum Nachfüllen von Trinkwasser; und
- (c) einen Auslasskanal für heißes Wasser, welcher eingangsseitig unterhalb der Wasseroberfläche im Wasser mündet;
wobei
- (d) oberhalb der Wasseroberfläche in dem Behälter ein Luftpolster zur Aufnahme von Ausdehnungswasser vorgesehen ist.
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Der Trinkwassererwärmer besteht im Wesentlichen aus einem geschlossenen, wassergefüllten Behälter. Der Behälter hat einen in der Regel am unteren Ende vorgesehenen Einlass. Durch den Einlass wird kaltes Trinkwasser in den Behälter gefüllt. Eine elektrische Heizspirale oder ein mit heißem Wasser durchflossener Wärmetauscher heizt das Wasser in dem Trinkwassererwärmer. Das heiße Wasser wird an einem Auslass bereitgestellt. Wenn heißes Wasser gezapft wird, fließt frisches Trinkwasser über den Einlass nach.
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Stand der Technik
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Wenn Wasser in einem Trinkwassererwärmer erwärmt wird, dehnt es sich aus. Das so entstehende Ausdehnungswasser kann über ein Sicherheitsventil in einen Abfluss abgeleitet werden. Dann geht das Wasser verloren. Es ist daher bekannt Ausdehnungsgefäße zu verwenden. Diese nehmen Ausdehnungswasser auf und führen es ggf. zurück. Nachteilig dabei ist es, dass Ausdehnungsgefäße sehr voluminös sind. Ihre Installation ist aufwändig und die Geräte sind vergleichsweise teuer.
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Unter dem Handelsnamen "Megaflo" vertreibt das Unternehmen Heatrae Sadia, beispielsweise im Internet unter www.megaflo.com Trinkwassererwärmer mit einem Luftpolster. Das Luftpolster befindet sich im gleichen Volumen wie das zu erwärmende Trinkwasser. Eine schwimmende Trennplatte trennt das Luftpolster vom Wasser. Das Luftpolster erlaubt die Ausdehnung des Wassers ohne Ansprechen des Sicherheitsventils. Das Luftpolster der bekannten Anordnung muss regelmäßig nachgefüllt werden.
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GB 2 431 461 A und
GB 2 413 623 A beschreiben einen Trinkwassererwärmer mit einem Luftpolster ohne Trennplatte zur internen Expansion. Zum Auffüllen des Luftpolsters ist ein Ventil mit einer Venturidüse im Kaltwasserzulauf vorgesehen. Durch die Düse wird unkontrolliert Luft in die Installation und in das Luftpolster eingebracht. Nachteilig bei dieser Anordnung ist es, dass die in der Installation enthaltene Luft zu ungleichmäßigem Wasserfluss an der Zapfstelle führt. Luft ist aufgrund des hohen Sauerstoffgehalts ferner unerwünscht in der Installation, weil der Sauerstoff die Korrosion der Installation fördert.
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Offenbarung der Erfindung
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Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Trinkwassererwärmer der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem das Luftpolster automatisch mit Luft nachgefüllt wird. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch
- (e) eine Verjüngung des Auslasskanals im Bereich unterhalb der Wasseroberfläche;
- (f) einen mit der Atmosphäre verbundenen Lufteintrittskanal, der im Bereich der Verjüngung des Auslasskanals mündet; und
- (g) einen Luftseparator zur Abtrennung von Luft, die dem Wasser durch den Lufteintrittskanal zugeführt wird.
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Die Verjüngung im Auslasskanal bildet für den Lufteintrittskanal eine Venturidüse. Jedesmal, wenn heißes Wasser gezapft wird, fließt das Wasser mit erhöhter Fließgeschwindigkeit durch die Verjüngung. Dabei wird durch den Venturi-Effekt Luft aus dem Lufteintrittskanal mitgenommen. Die zugeführte Luft wird anschließend von dem heißen Wasser getrennt. Anders als bei bekannten Anordnungen wird die Luft nicht unkontrolliert im Kaltwasser zugeführt, sondern im Heißwasser. Die zugeführte Luft wird über einen Luftseparator geführt. Dabei bilden sich Luftperlen, die nach oben steigen. Die Luft wird vom Wasser getrennt. Vorteilhaft bei dieser Anordnung ist es, dass die Luft sich mit einem Luftseparator in heißem Wasser besser trennen lässt.
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Die erfindungsgemäße Anordnung weist vorzugsweise eine Ventilanordnung auf, welche die Überführung von Luft aus dem Luftseparator in das Luftpolster steuert. Bei geschlossenem Ventil kann kein Wasser entgegen der Strömung der Luftblasen in den Luftseparator und von dort zum Auslasskanal gelangen. Dadurch wird die Venturi-Wirkung an der Verjüngung bei geschlossenem Ventil sichergestellt. Wenn das Ventil geöffnet ist, kann Luft aus dem Luftseparator austreten. Es reicht aus, wenn das Ventil in zeitlichen Abständen öffnet. Dann sammelt sich die Luft vor dem Ventil bis es das nächste Mal geöffnet wird.
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Vorzugsweise arbeitet die Ventilanordnung in Abhängigkeit vom Luftvolumen vor dem Ventil. Wenn die angesammelte Luftmenge steigt, sinkt der Wasserpegel vor dem Ventil. Dann öffnet das Ventil. Durch das Öffnen entweicht die Luft. Diese steigt auf und füllt das Luftpolster im Behälter auf. Wenn die Luft entwichen ist, steigt der Wasserpegel vor dem Ventil. Dann schließt das Ventil. Da der Behälter geschlossen ist, hat das Luftpolster oberhalb der Wasserfläche immer den gleichen Druck wie das Wasser. Entsprechend ist das Ventil hinsichtlich des Drucks ausgeglichen.
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Ein Luftseparator kann verschiedene Formen annehmen. Siebe, Baffles zum Umlenken der Strömung oder Labyrinthe sind bekannte Luftseparatoren. Wichtig ist, dass sich aus der im Wasser befindlichen Luft Luftblasen bilden können, die nach oben aufsteigen, wenn sie eine ausreichende Größe erreicht haben.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Ventilanordnung einen Verbindungskanal zwischen dem Bereich unter der Wasseroberfläche und dem Luftpolster steuert. Die Luft sammelt sich in einer Luftkammer vor dem Ventil im Verbindungskanal und wird in Richtung des Luftpolsters abgegeben, wenn das Ventil öffnet. Es ist aber auch denkbar, dass der Luftseparator in einer eigenen Kammer sitzt, die mit dem Luftpolster verbunden ist.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Verbindungskanal rohrförmig ausgebildet ist und unter einem Winkel unterhalb der Wasseroberfläche an den Auslasskanal angeformt ist. Die gewinkelte Anordnung ermöglicht einen geraden Verbindungskanal, der den Bereich unterhalb der Wasseroberfläche direkt mit dem Luftpolster verbindet. Es versteht sich, dass der Winkel zwischen der Vertikalen und der Hauptachse des Verbindungskanals kleiner sein muss als 90°, vorzugsweise im Bereich zwischen 10° und 80° und höchst vorzugsweise im Bereich zwischen 40 und 50° beträgt. Ein großer Winkel erfordert einen sehr großen Behälterdurchmesser und ein kleiner Winkel begrenzt den Durchmesser des Verbindungskanals.
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Bei einer besonders kostengünstig herstellbaren Ausgestaltung der Erfindung ist ein Schwimmer als Ventilschließkörper vorgesehen, welcher eine Auslassöffnung des Verbindungskanals zum Luftpolster in Abhängigkeit vom angesammelten Luftvolumen vor dem Ventil öffnet und schließt. Dabei kann der Verbindungskanal am oberen Ende einen nach innen ragenden Rand aufweisen, welcher einen Ventilsitz der Ventilanordnung bildet, der mit einer schwimmenden Kugel als Ventilschließkörper der Ventilanordnung zusammenwirkt. Die Kugel schwimmt immer an der Wasseroberfläche. Wenn die Luftmenge steigt und der Wasserpegel absinkt, wird die Kugel in dem Verbindungskanal nach unten bewegt. Dann entfernt sich die Kugel von dem nach innen ragenden Rand. Das Ventil öffnet. Wenn der Wasserstand steigt, wird die Kugel in dem Verbindungskanal nach oben bewegt. Dann wird die Kugel an den nach innen ragenden Rand gedrückt. Das Ventil schließt. Bei geschlossenem Ventil tritt der Venturieffekt an der Verjüngung ein und neue Luft dem Wasser zugeführt.
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Der Verbindungskanal dient als Führung für die Bewegung der Kugel. Er kann einen nach innen ragenden Rand oder eine Schulter aufweisen, die etwas tiefer liegt. Dieser begrenzt die Bewegung der Kugel nach unten.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Ventilanordnung mehrere Verbindungskanäle mit zugehörigem Schwimmer. Dann verteilt sich die Luft auf mehrere Verbindungskanäle. Es können beispielsweise 2 gegenüberliegende Verbindungskanäle vorgesehen sein. Es ist aber auch denkbar, 3, 4 oder mehr Verbindungskanäle vorzusehen.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Luftseparator wenigstens ein Umlenkelement in der Strömung im Auslasskanal hinter der Verjüngung aufweist. Das Umlenkelement bildet dann den Luftseparator. Das Umlenkelement kann Schenkel aufweisen, welche in die Verbindungskanäle ragen, so dass die Strömung durch einen Teil der zugehörigen Verbindungskanäle geleitet wird. Diese Umlenkung bewirkt, dass sich Luftblasen bilden, die in den Verbindungskanälen nach oben steigen. Die Luft wird auf diese Weise aus dem Wasser entfernt und luftarmes Wasser fließt zum Auslasskanal.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Lufteintrittskanal einen Rückflussverhinderer aufweist, welcher in Richtung des Auslasskanals öffnet. Der Rückflussverhinderer verhindert, dass Wasser durch den Lufteintrittskanal nach außen austritt. Luft, die durch die Venturi-Wirkung in entgegengesetzter Richtung in die Anordnung strömt, wird vom Rückflussverhinderer durchgelassen.
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Es kann vorzugsweise ferner vorgesehen sein, dass der Lufteintrittskanal ein Ausfallventil mit einem Schwimmer aufweist, der den Lufteintrittskanal bei ansteigendem Wasser verschließt. Der Schwimmer verschließt den Lufteintrittskanal, so dass auch bei Ausfall des Rückflussverhinderers kein Wasser austreten kann.
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Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung enthält
- (a) einen Bypass, welcher an der Verjüngung vorbei führt,
- (b) einen in dem Bypass angeordneten Rückflussverhinderer, der in Auslassrichtung öffnet; und
- (c) eine Verjüngung mit einem Durchmesser, der derart ausgewählt ist, dass das bei einem vorgegebenen Zapfvolumen am Auslasskanal eintretende Luftvolumen einem ausgewählten Sollwert entspricht.
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Bei dieser Anordnung kann man verschiedene Zustände unterscheiden: Kleine Heißwassermengen fließen ausschließlich durch die Verjüngung. Die Wassermenge reicht nicht um den durch die Feder bewirkten Strömungswiderstand des Rückflussverhinderers zu überwinden. Die Mengen sind so gering, dass kein oder nur ein sehr geringer Venturi-Effekt auftritt. Entsprechend wird dem Luftpolster nur wenig Wasser zugeführt. Bei einem größeren Volumenstrom fließt das Wasser ebenfalls vollständig durch die Verjüngung. Dabei tritt der Venturi-Effekt auf. Luft wird dem Luftpolster zugeführt. Bei sehr großem Volumenstrom, der durch große Zapfmengen hervorgerufen wird, öffnet der Rückflussverhinderer. Dann fließt eine Teilmenge durch die Verjüngung und der Rest durch den Bypass mit dem Rückflussverhinderer. Dem Volumenstrom durch die Verjüngung wird Luft zugeführt, während der Volumenstrom durch den Bypass unbeeinflusst bleibt.
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Mit dieser Anordnung kann bei geeigneter Auswahl des Durchmessers der Verjüngung und des Strömungswiderstands des Rückflussverhinderers erreicht werden, dass das Luftpolster annähernd gleich groß bleibt, auch wenn Volumenströme fließen, die in der Summe über die Zeit größer sind als es für die Zuführung der erforderlichen Luftmenge benötigt wird.
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Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Ein Ausführungsbeispiel ist nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist ein Querschnitt durch einen Trinkwassererwärmer mit Luftpolster.
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2 ist ein Querschnitt durch einen Luftseparator zur Zuführung und Trennung von Luft in das Luftpolster des Trinkwassererwärmers aus 1 mit geschlossenem Ventil.
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3 entspricht 2 mit geöffnetem Ventil.
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4 zeigt den Rückflussverhinderer im Lufteintrittskanal im Detail.
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5 entspricht 3, wobei das Luftpolster sich bis in den Bereich des Luftseparators erstreckt.
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6 zeigt das äußere Ende eines Lufteintrittskanals mit geschlossenem Rückflussverhinderer für eine Anordnung aus 1 im Detail.
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7 zeigt das äußere Ende eines Lufteintrittskanals mit geöffnetem Rückflussverhinderer für eine Anordnung aus 1 im Detail.
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8 zeigt einen Luftseparator analog zu 2 entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel mit Rückflussverhinderer in einem Bypass entlang der Lufzuführung.
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9 zeigt den Luftseparator aus 8 mit geöffnetem Ventil.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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1 zeigt einen Querschnitt durch einen Trinkwassererwärmer, der allgemein mit 10 bezeichnet ist. Der Trinkwassererwärmer umfasst einen geschlossenen Behälter 12. Der Behälter 12 ist mit einem Deckel 14 verschlossen. Der Behälter 12 ist als Druckbehälter ausgebildet und kann auch hohe Drücke, beispielsweise 3 bis 6 bar, aufnehmen, wie sie typischerweise in Wasserinstallationen auftreten.
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Über einen Einlasskanal 16 gelangt frisches Trinkwasser in den Behälter 12. Dies ist durch Pfeile 18 repräsentiert. Das Trinkwasser ist in der Regel kalt. Der Einlasskanal 16 ist im unteren Drittel des Behälters 12 angeordnet.
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Der Behälter 12 ist mit Wasser 22 gefüllt. Die Wasseroberfläche ist mit 20 bezeichnet. Der Behälter 12 ist nicht vollständig gefüllt. Entsprechend befindet sich oberhalb der Wasseroberfläche 20 ist ein Luftpolster 24. Der Druck in dem Luftpolster 24 ist der gleiche wie der Wasserdruck.
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Ein Auslasskanal 26 erstreckt sich von einem Bereich unterhalb der Wasseroberfläche 20 durch den Deckel 14 bis in die Installation. Am unteren, eingangsseitigen Ende tritt Wasser in den Auslasskanal 26. Dies ist durch einen Pfeil 30 repräsentiert. Am oberen Ende steht das heiße Wasser zum Zapfen und zur weiteren Verwendung bereit. Dies ist durch einen Pfeil 28 repräsentiert.
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Eine Heizspirale 32 erstreckt sich durch den Innenraum des Behälters 12. Die Heizspirale 32 arbeitet elektrisch oder ist von heißem Medium, etwa Wasser durchflossen. Die von der Heizspirale 32 erzeugte Wärme wird in üblicher Weise auf das Wasser 22 übertragen. Wenn das Wasser 22 erwärmt wird, dehnt es sich aus. Dann steigt der von der Wasseroberfläche 20 gebildete Wasserpegel nach oben. Das Luftpolster 24 muss immer so groß sein, dass das Wasser nicht durch ein Sicherheitsventil austritt. Ein geringer Anteil der Luft löst sich im Wasser. Entsprechend wird immer ein kleiner Teil der Luft mit dem Wasser in die Installation abgeführt. Mit der Zeit wird daher das Luftpolster geringer. Es muss regelmäßig mit Luft nachgefüllt werden. Zu diesem Zweck ist ein Lufteintrittskanal 34 vorgesehen. Ein äußeres Ende 36 des Lufteintrittskanals 34 mündet in der Atmosphäre. Dabei ist die Lage des Endes 36 quasi beliebig. In der Darstellung in 1 ist das Ende seitlich des Behälters 12 vorgesehen. Es ist aber auch möglich, den Lufteintrittskanal 34 beispielsweise durch den Deckel 14 zu führen und das Ende 36 oberhalb des Deckels anzuordnen.
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Das äußere Ende 36 des Lufteintrittskanals 34 ist mit einem Rückflussverhinderer 38 versehen. Dies ist in 4, 6 und 7 im Detail dargestellt. Der federbeaufschlagte Rückflussverhinderer 38 sperrt nach außen, so dass kein Wasser durch den Lufteintrittskanal 34 nach außen austreten kann. Der Rückflussverhinderer 38 sitzt in einem Gehäuse 40, welches das äußere Ende 36 des Lufteintrittskanals 34 abschließt. Das Gehäuse 40 ist zweiteilig ausgebildet und weist am oberen Ende einen nach innen ragenden Rand 42 auf. Der Rand 42 bildet einen Ventilsitz, der mit einem Schwimmer 44 als Ventilschließkörper zusammenwirkt. Das von dem Rand 42 und dem Schwimmer 44 gebildete Ventil sorgt dafür, dass auch dann kein Wasser aus der Anordnung austreten kann, wenn der Rückflussverhinderer 38 ausfällt. Wenn nämlich Wasser im Lufteintrittskanal nach oben gelangt, wird der Schwimmer 44 nach oben in den Ventilsitz 42 gedrückt. Das Ventil schließt.
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2 und 3 zeigen den Bereich des inneren Endes 46 des Lufteintrittskanals 34. Das innere Ende 46 des Lufteintrittskanals 34 mündet in einer Luftzuführarmatur 54 am unteren Ende 48 des Auslasskanals 26. In diesem Bereich 50 ist der Auslasskanal 26 verjüngt. Wenn bei geschlossener Luftzuführarmatur 54 heißes Wasser 22 gezapft wird, fließt Wasser durch den Auslasskanal 26. In dem verjüngten Bereich 50 hat die Strömung durch den Auslasskanal 26 eine erhöhte Geschwindigkeit. Durch den Venturi-Effekt wird Luft aus dem Lufteintrittskanal 34 in Richtung des Pfeils 52 angesaugt. Es gelangt dann in das heiße Wasser am eingangsseitigen, unteren Ende des Auslasskanals 26.
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Oberhalb der Verjüngung 50 ist ein Luftseparator der Luftzuführarmatur 54 angeordnet. Die Luftzuführarmatur 54 bildet den vertikal ausgerichteten Auslasskanal 26. Ferner sind zwei Verbindungskanäle 56 und 58 abgezweigt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind zwei Verbindungskanäle 56 und 58 vorgesehen. Es ist aber auch möglich nur einen oder mehr Verbindungskanäle einzusetzen. Die Verbindungskanäle 56 und 58 verlaufen unter einem Winkel von 45° zur Vertikalen schräg nach oben. Im vorliegenden Fall sind die Verbindungskanäle 56 und 58 am unteren Ende jeweils von einem Stutzen gebildet, der an die Luftzuführarmatur 54 angeformt ist. Die Luftzuführarmatur 54 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein separates Bauteil, welches mit dem auslassseitigen, oberen Ende des Auslasskanals 26 verbunden ist. Das untere Ende des Auslasskanals 26 ist in die Luftzuführarmatur 54 integriert.
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Auf den Stutzen 56 und 58 ist in der Verlängerung ein im Wesentlichen rohrförmiges Ventilsitzteil 60 bzw. 62 aufgeschraubt und mit Dichtungen 64 und 66 abgedichtet. Dabei wird eine innere Schulter 72 bzw. 74 gebildet. In 2 und 3 befindet sich die gesamte Luftzuführarmatur 54 unter der Wasseroberfläche. In 5 befindet sich die Wasseroberfläche 20 im Bereich der Ventilsitzteile 60 und 62. Am oberen Ende weisen die Ventilsitzteile 60 und 62 jeweils einen nach innen ragenden Rand 68 und 70 auf. Innerhalb der Verbindungskanäle 56 und 58 schwimmt jeweils eine Kugel 76 und 78. Luft, die auf nachstehend beschriebene Weise in die Verbindungskanäle gelangt, sammelt sich in einer Luftblase 94 im oberen Bereich der Verbindungskanäle. Die Kugeln 76 und 78 schwimmen entsprechend auf der so gebildeten Wasseroberfläche 92 innerhalb der Verbindungskanäle 56 und 58.
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Durch den Auftrieb werden die Kugeln 76 und 78 nach oben bewegt und gegen den Rand 68 und 70 des zugehörigen Ventilsitzteils 60 bzw. 62 gedrückt. Das so gebildete Ventil schließt. Diese Situation ist in 2 dargestellt. Wenn sich Luft 94 ansammelt und der innere Wasserpegel 92 sinkt, werden die Kugeln 76 und 78 nach unten bewegt. Das Ventil öffnet für eine kurze Zeit. Diese Situation ist in 3 dargestellt. Die Luft entweicht nach oben und füllt das Luftpolster 24. Anschließend schließt das Ventil. Die Schultern 72 und 74 begrenzen die Bewegung der Kugeln 76 und 78 nach unten.
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In dem Bereich, wo die Stutzen der Verbindungskanäle 56 und 58 an die Luftzuführarmatur 54 angeformt sind, ist innerhalb der Luftzuführarmatur 54 ein Umlenkelement 80 angeordnet. Das Umlenkelement 80 weist zwei Schenkel 82 und 84 auf. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel bilden die Schenkel 82 und 84 des Umlenkelements 80 einen Winkel von 90°. Die Schenkel 82 und 84 ragen in den unteren Teil der Verbindungskanäle 56 und 58. Das Umlenkelement 80 bildet einen Luftseparator.
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Jedesmal, wenn heißes Wasser gezapft wird, strömt Wasser durch den Auslasskanal 26 in Richtung der Pfeile 30 und 28. Wasser tritt unten in die Luftzuführarmatur 54 ein. An der Verjüngung 50 wird bei geschlossener Luftzuführarmatur 54 durch den Venturi-Effekt Luft aus dem Lufteintrittskanal 34 zugeführt. Das mit Luft angereicherte Wasser trifft auf das Umlenkelement 80. Dort wird die Strömung in Richtung der Pfeile 86 und 88 um die Schenkel 82 und 84 herum gelenkt. Hinter dem Umlenkelement 80 wird die Strömung wieder im Auslasskanal 26 zusammengeführt. Dies ist durch einen Pfeil 90 repräsentiert.
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Beim Umlenken prallt das Wasser auf das Umlenkelement und die Strömungsrichtung ändert sich. Dabei bilden sich Luftblasen. Die in den Verbindungskanälen gebildeten Luftblasen streben nach oben und bleiben in den Verbindungskanälen. Auf diese Weise wird die Luft vom Wasser abgetrennt. Das Wasser fließt weiter in Richtung des Pfeils 28. Die abgetrennte Luft sammelt sich im oberen Bereich 94 der Verbindungskanäle 58 und 56 vor der Kugel 76 bzw. 78. Dies ist in 2 dargestellt. Mit zunehmender Luftmenge sinkt der Wasserpegel 92. Mit dem Wasserpegel 92 wird die Kugel 76 bzw. 78 nach unten bewegt. Dann tritt die Luft aus und steigt nach oben in das Luftpolster 24.
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Auf diese Weise wird jedesmal, wenn bei geschlossener Luftzuführarmatur heißes Wasser gezapft wird, Luft angesaugt und kontrolliert in das Luftpolster 24 überführt. Durch die Trennung mit dem Luftseparator gelangt die Luft praktisch nicht mehr in die Installation.
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Die Anordnung ist selbststeuernd: Wenn ausreichend Luft 94 in den Verbindungskanälen angereichert wird, befindet sich der Wasserpegel 92 in der Luftzufuhrarmatur in einer unteren Position. Dann ist das Ventil am Verbindungskanal geöffnet. In diesem Fall ist die Luftzuführarmatur 54 geöffnet und der Druckabfall an der Verjüngung 50 ist gering. Der Venturi-Effekt tritt praktisch nicht auf. Wenn hingegen nur wenig oder keine Luft vor dem Ventil vorhanden ist, befindet sich der Wasserpegel 94 in einer oberen Position. Dann verschließt die Kugel das Ventil und der volle Druckabfall wirkt an der Verjüngung. In diesem Fall tritt der Venturi-Effekt auf und es wird Luft angesaugt bis der Wasserpegel wieder in der in 3 gezeigten Position ist.
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Da der Druck im Luftpolster 24 der gleiche ist, wie der Wasserdruck im Wasser 22 wirken auf die Kugeln keinerlei zusätzlichen Kräfte. Der Druck ist auf beiden Seiten bis auf die Auftriebskräfte des Wassers ausgeglichen.
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5 zeigt den Fall, der eintritt, wenn sehr viel Luft im Luftpolster 24 vorhanden ist. Dann befindet sich die Wasseroberfläche 20 im Behälter im Bereich der Luftzuführarmatur 54. Die Kugel schwimmt dann auf dieser Wasseroberfläche und das Ventil ist permanent geöffnet. Bei geöffnetem Ventil tritt praktisch kein Venturi-Effekt auf, weil der Druckausgleich beim Zapfen nicht nur in Richtung des Pfeils 30, sondern auch durch die Öffnungen in den Ventilsitzkörpern erfolgt. Das Luftpolster 24 wird daher nicht noch größer.
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8 und 9 zeigen eine alternative Luftzuführarmatur 154. Die Luftzuführarmatur 154 ist fast identisch zur Luftzuführarmatur 54, die oben beschrieben wurde. Sie braucht daher nicht im Detail erläutert werden. Anders als die oben beschriebene Luftzuführarmatur 54 weist die Luftzuführarmatur 154 am unteren Ende des Auslasskanals 126 nicht nur eine Verjüngung 150, sondern auch einen Bypass 151 auf. Der Bypass 151 ist an der Verjüngung mit dem Lufteintrittskanal 134 vorbeigeführt. Heißes Wasser kann also sowohl durch die Verjüngung 150 als auch durch den Bypass 151 in den Auslasskanal 126 fließen. Dies ist durch Pfeile 147 und 149 repräsentiert. In dem Bypass 151 sitzt ein Rückflussverhinderer 153. Der Rückflussverhinderer 153 hat einen Strömungswiderstand und öffnet erst bei einem ausreichenden Strömungsvolumen. Mit dem Rückflussverhinderer 153 wird sichergestellt, dass alles Wasser durch die Verjüngung 150 geleitet wird, wenn nur kleine Wassermengen fließen. Dann wirkt der Venturi-Effekt. Bei sehr großen Strömungsvolumina fließt ein Teil des Wassers in Richtung des Pfeils 149 durch den Rückflussverhinderer und nimmt keine Luft auf. Auf diese Weise wird eine übermäßige Luftzufuhr verhindert.
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Das vorstehende Ausführungsbeispiel wurde sehr konkret beschrieben. Es versteht sich, dass vielfach Abwandlungen möglich sind. So kann der Luftseparator beliebig ausgestaltet sein. Auch die Lage des äußeren Endes des Lufteintrittkanals ist beliebig. Statt eines Ventils mit einem Schwimmer kann auch jedes andere Ventil verwendet werden, das in Abhängigkeit des Wasserpegels der Wasseroberfläche öffnet und schließt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- GB 2431461 A [0005]
- GB 2413623 A [0005]
