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DurchlauSerhitzer Pür Heißwasserbereitung Die Erfindung betrifft
einen DurchlauSerhitzer für Heißwasserbereitung.
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w*5ür Heißwasserbereitung und insbesondere fur Kochwasserbereitung
im Durchlaufverfahren wird bei bekannten Geräten eine hohe Anschlußleistung verlangt,
die häufig nicht zur Verfügung steht. 5s wird daher üblicherweise für die Heißwasserbereitung
mit einem Boiler gearbeitet, d.h. ein begrenztes Ylüssigkeitsvolumen von seispielsweise
5 Litern wird auf die gewünschte Temperatur, z.X.
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Siedetemperatur, gebracht und steht dann zua Verbrauch zur Verfügung.
Die verfügbare Heißwassermenge ist dann auf das vorerhitzte Volumen beschränkt.
Venn man gröBere Wassermengen benötigt, ist ein entsprechend gröBeres Uasservolumen
erÎorderlich.
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Eine andere Schwierigkeit, die bei der Heißwasser und insbesondere
der Kochendwasserbereitung im Durchlaufverfahren auStritt, ist die Verkalkung des
Durchlauf
erhitzers. Das Beitungswasser hat häufig einen sehr hohen
Kalkgehalt, der bei der Heißwasserbereitung im Durchlaufverfahren sehr schnell zur
Bildung einer Kalkschicht an Heizkörpern oder in Durchlaufrohren eines Durchlauferhitzers
führt. Diese Kalkschicht ist bei üblichen Geräten nur sehr schwer zu entfernen.
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Bekanntlich läßt die Qualität des Iieitungswassers in vielen Fällen
sehr zu wünschen übrig. Das Leitungswasser enthält nicht nur Kalk sondern in vielen
Prallen auch zusätzliche Verunreinigungen Durch die Verwendung solchen Wassers wird
beispielsweise der Geschmack von danit bereitetem Tee oder Kaffee sehr stark beeinträchtigt0
Die Verwendung von solchem Wasser zOB. in Sasch- oder Spülmaschinen führt zu einer
Beeinträchtigung des Spülgutes, der durch zusätzliche chemische Mittel entgegengewirkt
werden muß. Solche Zusätze haben jedoch wieder andere unerwünschte Nebenwirkungen.
Nicht zuletzt sind solche Zusätze im Abwasser aus gründen des Umweltschutzes unerwünscht0
Es ist bekannt, das nasser vor der Verwendung in einer Spülmaschine durch einen
Ionenaustauscher zu enthärten. Das macht es jedoch erforderlich, den Ionenaustauscher
in relativ kurzen Abständen zu regenerieren, was eine recht umständliche Prozedur
ist0 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Durchlauferhitzer für Heißwasserbereitung
zu schaffen, bei welchem das auslaufende Heißwasser von Kalk und Verunreinigungen
befreit ist0
Der Durchlauferhitzer nach der Erfindung ist gekennzeichnet
durch a) einen Verdampfer, in den Kaltwasser aus einer Kaltwasserzuleitung einleitbar
ist und als Dampf in eine Austrittsleitung austritt, b) einen in der Kaltwasserzuleitung
angeordneten und von dem Dampf in der Austrittsleitung durchströmten Wärmeaustauscher
zur Rückkühlung und Kondensation des Dampfes in der Austrittsleitung.
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Bei einem Durchlauferhitzer nach der Erfindung erfolgt somit in dem
Verdampfer auf jeden Fall ein Verdampfen des Wassers, so daß Kalk und Verunreinigungen
in dem Verdampfer zurückbleiben0 Der austretende Dampf tritt dann in itfärmeaustausch
mit- dem Kaltwass.er in der Kaltwasserzuleitung, welches so im Gegenstromverfahren
vorerwärmt wird und dabei den Dampf wenigstens zu einem überwiegenden Maße zur Kondensation
bringt. Bei geeigneter Bemessung des Wärmeaustauschers und der Durchflußmenge kann
erreicht werden, daß an einem Auslauf ein Wasser-Dampf-Gemisch aus tritt, wodurch
sichergestellt ist, daß das Wasser Siedetemperatur hat.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung kann der Verdampfer einen Behälter
im Inneren eines elektrisch auf hohe Temperaturen aufheizbaren, wärmeisolierten
lVärmespeichers enthalten, Der Wärmespeicher, der aus einem geeigneten feuerfesten
Material, z0B. Magnesit, bestehen kann, kann elektrisch auf eine hohe, wesentlich
über der Siedetemperatur des Wassers liegende Temperatur aufgeheizt
werden,
beispielsweise auf 1500, 3000 oder 5000. Es läßt sich auf diese gleise auf relativ
geringem Raum eine große Wärmemenge speichern, Es wird pro Wärmemeneneinheit ein
geringeres Volumen benötigt als beispielsweise bei der ufheizung von Wasser in einem
Wasserspeicher, bei welchem das Wasser höchstens auf Siedetemperatur erhitzt werden
kann. Die Speicherung macht es möglich, mit einer relativ geringen Anschlußleistung
auszukommen. Das Wasser wird im Durchlaufbetrieb erhitzt. Durch die große in dem
Wärmespeicher gespeicherte wärmemenge kann für eine relativ lange Zeit im Durchlaufbetrieb
Heißwasser erzeugt werden, ohne daß die Speicherwärme erschöpft würde. Ilit einer
relativ geringen Anschlußleistung kann der Speicher während der Pausen zwischen
den einzelnen Zapfvorgängen wieder aufgeladen werden. Selbst bei einer für kommerzielle
Zwecke eingesetzten Kaffee- oder Espressomaschine, die ständig in Betrieb ist, liegt
zwischen den einzelnen Zapfvorgängen jeweils eine Pause. Die Anschlußleistung des
Gerätes braucht dann nur für den-sich aus Zapfen und Nicht zapfen ergebenden mittleren
Leistungsbedarf ausgelegt zu werden, nicht aber auf die Leistungsspitze, die während
jedes einzelnen Zapfvorganges verlangt wird0 Ein nach der Erfindung mit einem massiven
oder von einen Ölvolumen gebildeten Wärmespeicher arbeitender Durchlauferhitzer
kann gegebenenfalls mit billigem Nachtstrom aufgeheizt werden,
Vorteilhaft
ist zwischen dem ärmeaustauscher und einem Auslauf eine, vorzugsweise Vvärmeisolierte,
Ausgleichskammer vorgesehen. In dieser Ausgleichskammer kann eine 3ntmischung von
Wasser und Dampf stattfinden, wobei der Dampf in geeigneter Weise abgeleitet oder
kondensiert werden kann.
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Zwei Ausfürungsbeispiele der erfindung sind in den Zeichnungen schematisch
dargestellt und im folgenden beschrieben: Mit 10 ist generell ein Verdampfer bezeichnet,
der einen Behälter 12 innerhalb eines massiven wärmeisolierten Wärmespeichers 14
enthält. Der Särmespeicher 14 wird durch eine elektrische Heizung 16 beheizt. In
den lärmespeicher 10 wird über eine Kaltwasserzuleitung 18 Kaltwasser eingeleitet.
Das eingeleitete Wasser wird in dem Verdampfer in Dampf verwandelt, der über eine
Austrittsleitung 20 austritt.
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In der Kaltwasserleitung 15 liegt ein Wärmeaustauscher 22.
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Das kann beispielsweise ein Gefäß 24 sein, welches in die Kaltwasserzuleitung
eingeschaltet ist. In diesem Gefäß 24 verläuft eine Rohrschlange 28, die in die
Auslaßleitung 20 eingeschaltet ist. In dieser Rohrschlange 28 wird der erzeugte
Dampf von dem zulaufenden Kaltwasser rückgekühlt und kondensiert. Das zulaufende
Kaltwasser wird entsprechend vorgewärmt, so daß kein Wärmeverlust eintritt. Der
1gärmeaustauscher 22 ist so gewählt, daß am Ausgang des Särmeaustauschers 22 ein
Dampf-Wasser-Gemisch austritt, welches
nach bekannten physikalischen
Gesetzen die Siedetemperatur des wassers von beispielsweise 97° hat.
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Zwischen dem Wärmeaustauscher 22 und einem Auslauf 30 ist eine Ausgleichskammer
32 vorgesehen, die vorteilhafterweise mit einer Wärme isolierung 34 versehen ist0
In dieser Ausgleichskammer kann eine Trennung von Dampf und Wasser stattfinden,
so daß an dem Auslauf 30 Wasser von im wesentlichen Siedetemperatur austritt, Sofern
Wasser von geringerer temperatur gewünscht wird, könnte das so auslaufende Wasser
mit Kaltwasser in einer üblichen Mischbatterie gemischt werden.
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Der Wasserzufluß wird durch ein einlaßseitiges Zapfventil beherrscht.
Das Gerat ist im übrigen drucklos.
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Da die Beheizung über den Wärmespeicher erfolgt, ist ein bei Durchlauferhitzern
sonst erforderlicher vom Wasserdruck betätigbarer Schalter (zXassermangelsicherung)
nicht erforderlich0 Es genügt ein einfacher Thermostat, der die Temperatur des Wärmespeichers
im Verdampfer ungefähr konstant hält.
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Es sind Speicherheizungen bekannt, bei denen als Wärmespeicher ein
Vorrat von hocherhitzter, hochsiedender Xlüssigkeit, z..
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Öl oder Salzschmelze, dient. Diese hocherhitzte «'lüssigkeit wird
durch einen Wärmeaustauscher geleitet, in welchem sie Wärme an das Umlaufwasser
eines Umlauwasserheizers abgibt ( siehe den Aufsatz von Kalischer "Elektro-Blockspeicher
für Garnwasserzentralheizungsanlagen1, in "Wärme-LüStungs- und Gesundheitstechnik"
Heft 4 (1963) ). Der Verdampfer bei der vorliegenden Erfindung kann ebenfalls von
einem Wärmeaustauscher in einem solchen System gebildet werden.
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r1ig. 2 zeigt eine Abwandlung der Ausführungsform nach Fig. 1, wobei
für entsprechende Teile die gleichen Bezugszeichen gewählt sind wie dort.
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Bei der Anordnung nach 1ig. 2 ist dem Verdampfer 10 ein Wärmespeicher
38 vorgesdaltet, der auf eine geringere Temperatur von Z.B. 900 aufgeheizt ist und
das Wasser aus der Kaltwasserzuleitung 18 vorwärmt. Dadurch wird vermieden, daß
zu Beginn des Zapfvorganges nasser mit Leitungstemperatur von z.B. 140 c sofort
in den heißen Verdampfer gelangt, eil das u.U. zu störenden Geräuschen führen kann.
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Zur Erleichterung der Dampfkondensation kann der Verdampfer 10 von
Umgehungsleitungen 40, 42 mit Sinstellventilen 44 bzw. 46 utagangen sein, von denen
eine vor und eine nach den Wämespeicher 38 abzweigt. Damit kann dem Dampf in der
Leitung 20 entweder kaltes bzw. nur durch den ;tärmeaustauscher 22 erwärmtes oder
zusätzlich durch den Wärmespeicher 33 vorgewärmtes Wasser zugesetzt werden, bevor
er in den Wärmeaustauscher 22 eintritt.
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Es kann weiterhin über eine Leitung 4b und ein Ventil 50 kaltes Wasser
in den Auslauf 30 geleitet werden.
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Diese Zumischvorgänge sind sinnvoll, wenn nicht kochendes Wasser für
Tee-, Kaffee- oder Speisenbereitung sondern z.B. Badewasser unter Ausnutzung der
Speicherwirkung gezapft werden soll.