DE2241220C3 - Speichererhitzer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Speichererhitzer für eine bei diesem Druck in der Größenordnung von 0.2 Liter unter Druck stehende, gashaltige Flüssigkeit, mit einem Gas von atmosphärischem Druck pro Liter Wasser. Bei durch e.ne Trennwand in eine Speicherkammer und eine 35 starker Entnahme von Warmwasser kann der Druck im Erhitzungskammer unterteilten Behälter, wobei die Wärmetauscher auf etw.i 0.5 ,im absinken. Die Löslichbeiden Kammern über eine in der Trennwand keil von Gas beträgt dann nur etwa 0,05 Liter Luft pro angeordnete obere und untere öffnung in Verbindung Liter Wasser. Infolgedessen w ird eine große Menge Gas stehen, einem in der Erhitzungskammer angeordneten in Form von Gasblasen abgegeben. Diese Gasmenge Heizelement sowie mit einem Einlaufund einem Auslauf 40 sammelt sich als Gaskissen im obersten Teil der kleinen in der Speicherkammer. Kammer. Hat die kleine Kammer ein Volumen von

Derartige Speichererhitzer oder Wärmetauscher beispielsweise 15 Liter, so beträgt das Volumen des werden insbesondere für die Bereitung von unter einem Gaskissens etwa 1,5 Liter bei 0,5 atü. Diese Wassermengewissen Oberdruck stehendem Brauchwasser verwen- ge wird also von der kleinen Kammer in die große det. ₄₅ Kammer hinausgepreßt. Nach Beendigung der Warm-

Bei der Erwärmung gewisser Arten von Brauchwas- Wasserentnahme steigt der Druck erneut auf 9 atü, scr entstehen an den wärmeübertragenden Oberflächen wobei das Gaskissen zu einem Volumen von etwa der Heizelemente Ablagerungen, wodurch am N'aterial 0,25 Liter verdichtet wird. Etwj 1,25 Liter Frischwasser dieser Oberflächen Korrosionsschäden auftreten kön- strömen dabei von der großen Kammer in die kleine nen. Als Heizelemente werden in der Regel elektrische 50 Kammer. Wird zu diesem Zeitpunkt nicht entlüftet, geht Heizpatronen oder z. B. auch Heizschlangen für die das Gas allmählich erneut in Lösung. Dieser Vorgang Heizflüssigkeit verwendet. Ablagerungen an den Ober- wiederholt sich bei jeder Warmwasserentnahme,
flächen elektrischer Heizpatronen führen in kurzer Zeit Durch den vorstehend beschriebenen Vorgang

zu einer Beschädigung der Patronen durch Überhitzung. beträgt der Wasseraustausch in der kleinen Kammer 10 Ablagerungen an den Heizschlangen vermindern die 55 bis 20 %. Die normale Wärmeausdehnung des Wassers Wärmeübertragung. beträgt hierbei lediglich 2 %. Der Wasseraustausch

Eine Möglichkeit zur Reduzierung der genannten aufgrund des oben beschriebenen Vorganges ist daher Nachteile ergibt sich durch die Unterteilung des fünf- bis zehnmal größer als derjenige aufgrund der Innenraumes des Speichererhitzers mittels einer Trenn- Wärmeausdehnung.

wand in eine große und eine kleine Kammer. Die 60 Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, das vorstehend Heizelemente sind dabei in der kleinen Kammer erwähnte Entgasungsproblem bei Speichererhitzern der angeordnet. Die kleine und die große Kammer sind im eingangs beschriebenen Art auf wirksame Weise mit wesentlichen über die untere öffnung in der Trennwand einfachen technischen Mitteln und geringem Kostenaufverbunden. Diese untere öffnung liegt vorzugsweise wand zu lösen.

unterhalb des obersten Teiles der Oberfläche des 65 Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Heizelementes. Durch diese niedrige Anordnung der obere öffnung als Kapillarrohr ausgebildet ist, oder aus öffnung wird die Gefahr der Korrosion und der einem Stichloch bzw. Schnitt in dem aus flexiblem Belagbildung auf der Oberfläche des Heizelementes Materal bestehenden oberen Teil der Trennwand

besteht.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung wird erreicht, daß die in der oberen Öffnung auftretenden Kapillar- und Oberflächenspannungskräfte ein Kissen von aus der Flüssigkeit in der Erhitzungskammer abgetrenntem Gas im oberen Bereich der Erhitzungskammer zurückzubehalten vermögen, sofern keine Entnahme von Flüssigkeit an der Verbrauchsstelle erfolgt.

Dadurch wird ein Durchströmen von Flüssigkeit aus der Speicherkammer durch die untere öffnung in die Erhitzungskammer hinein und in ihr hoch zur oberen öilnung und durch diese zurück in die Speicherkammer verhindert. Wird nun Flüssigkeit an der Verbrauchsstelle abgezogen, so fällt der Druck in der Speicherkammer. Die erfindungsgemäß ausgebildete obere Öffnung erlaubt nun, daß Gas aus dem Gaskissen in der Erhitzungskammer durch die obere Öffnung in die Speicherkammer entweicht. Dadurch wird verhindert, daß das sich vergrößernde Gaskissen Flüssigkeit aus der Erhitzungskammer durch die untere Öffnung hinaustreibi und somit ein Flüssigkeitsaustausch stattfindet.

Die Erfindung wird nachstehend näher erläutert, wobei auf die Zeichnungen Bezug genommen wird. Es zeigt

F i g. 1 und 2 Vertikalschnittc durch zwei Ausführungsformen.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellten Speichererhitzer umfassen einen Behälter 1, ein Heizelement 2, einen Einlaufsiut/en 4 für unter Druck stehendes und zu erwärmendes Wasser, und einen Auslaufstutzen 3 für erwärmtes Wasser. Dieser Auslaufstutzen 3 steht über ein Ventil 19 mit einer Verbrauchsstelle für das erwärmte Wasser in Verbindung. Durch eine Trennwand 5. die im folgenden als Wärmetauscherwand bezeichnet wird, ist der Raum im Behälter 1 in eine große Kammer, im folgenden als Speicherkammer 9 und eine kleine Kammer, im folgenden als Erhitzungskammer lü bezeichnet, unterteilt. In der Trennwand 5 sind eine untere öffnung 6 und eine obere Öffnung 7 vorgesehen, die eine Verbindung zwischen der Erhitzungskammer 10 und der Speicherkammer 9 herstellen.

In F i g. 1 ist die obere Öffnung 7 als ein Kapillarrohr ausgebildet, das durch Kapillar- und Oberflächenspannungskräfte regelnd wirkt. Die Wirkung des Kapillarrohre!) wird später noch näher beschrieben. Wie in F i g. 1 gezeigt, ist ein Rückschlagventil 8 in der Erhitzungskammer 10 in einem beträchtlichen Abstand unterhalb der als Kapillarrohr ausgebildeten oberen öffnung 7, aber oberhalb des Heizelementes 2 angeordnet. Dieses Rückschlagventil hindert die Flüssigkeit oberhalb des Rückschlagventils an einem Hinunterströmen unterhalb desselben, wenn sich ein Luftkissen, das im Kapillarrohr und gleich unterhalb desselben vorhanden ist, in der nachstehend beschriebenen Weise ausweitet. Das Rückschlagventil 8 kann aus einem Sitz mit einer verhältnismäßig großen öffnung und einem leicht beweglichen Ventilabdichtorgan bestehen, das eine Strömung von Flüssigkeit lediglich nach oben durch den Ventilsitz gestattet.

In F i g. 2 ist die obere öffnung als ein derart kleines Loch in der Trennwand 5 ausgebildet, daß sich wegen der Kapillar- und Oberflächenspannungskräfte nicht die gesamte, im oberen Teil der Erhitzungskammer 10 angesammelte Luft durch das Loch hinaustreiben läßt. In Fi g. 2 ist ferner ein Rückschlagventil 8 gezeigt, das ein Hinaustreiben von Flüssigkeit aus der Erhitzungskammer 10 verhindert, wenn sich das Gaskissen in der Kammer 10 bildet. l;i Fig. 2 ist das Rückschlagventil 8 jedoch an einem kurzen, an die untere öffnung b angeschlossenen Rohr angeordnet.

Bei Inbetriebnahme des Speichererhitzer s gemäß Fig. 1 oder 2 wird der Behälter 1 mit Flüssigkeit aus dem Einlaufstutzen 4 gefüllt, wobei Flüssigkeit, die durch die Öffnung 6 in die Erhitzungskammer 10 eintritt. Gas aus der Kammer 10 durch das Kapillarrohr oder die obere Öffnung 7 so lange hinaustreibt, bis der Druck des in der Kammer 10 verbleibenden Gaskissens nicht mehr ausreicht, um die Kapillar- und Oberflächenspannungskräfte in der Öffnung 7 /u überwinden, die von der außerhalb der Öffnung 7 befindlichen Flüssigkeit erzeugt werden. Das Gaskissen in der Erhitzungskammer 10 hat nun ein verhältnismäßig kleines Volumen. Das Gaskissen ist indessen wichtig, denn es verhindert ein kontinuierliches Durchströmen der Flüssigkeit durch die Erhitzungskammer 10 von der Öffnung 6 /ur Öffnung 7, d. h. einen stetigen Austausch von Flüssigkeit zwischen der Kammer 10 und der Kamini.r 9. Erhitzt das Heizelement 2 das Flüssigkeitsvolumen in der Kammer 10. so wird in der Flüssigkeit gelöstes Gas in Form von Gasbläschen abgegeben. Dieses Gas erhöht das Volumen und den Druck des Gaskissens, so daß das Gas das Gaskissen, die Kapillar- und Oberllächenspannungskräfte in der Öffnung 7 überwindet und in die Speicherkammer 9 entweicht. Im Ruhezustand des Speirhererhi'zcrs. in welchem das Ventil 19 geschlossen is;, wird das Gaskissen in der Öffnung 7 und gleich unterhalb derselben somit im wesentlichen seine Größe beibehalten. Beim Öffnen des Ventils 19 sinkt der Flüssigkeitsdruck im Speichererhitzer. Das Gaskissen in der Kammer 10 beginnt sich zu vergrößern. Anfangs hat das Gaskissen einen hinreichend hohen Druck, um die Kapillar- und Oberflächenspannungskräfte der außerhalb der Öffnung 7 befindlichen Flüssigkeit, deren Druck nun abgesunken ist, zu überwinden. Ein beträchtlicher Teil des Gaskissens kann somit durch die Öffnung 7 entweichen. Dabei ist das Gaskissen selbstverständlich auch bestrebt. Flüssigkeit aus der Kammer 10 durch die untere Öffnung 6 hinauszutreiben. Das Volumen der hinausgetriebenen Flüssigkeit ist jedoch verhältnismäßig gering. Erforderlichenfalls kann durch die Anordnung des Rückschlagventils 8 ein Rückströmen der Flüssigkeit auch vollkommen verhindert werden. Wird das Ventil 19 wieder geschlossen, so steigt der Flüssigkeitsdruck im Speichererhitzer, wobei das in der Kammer 10 verbleibende Gas zu einem kleinen Gaskissen in der Öffnung 7 und gleich unterhalb derselben komprimiert wird. Eine geringe Menge frischer Flüssigkeit wird deshalb in die Kammer 10 durch die öffnung 6 eindringen. Das Volumen dieser neu zugeführten Flüssigkeit ist jedoch verhältnismäßig klein. Der Austausch von Flüssigkeit in der Erhitzungskammer 10 infolge der Erniedrigung und der nachfolgenden Erhöhung des Flüssigkeitsdruckes im Speichererhitzer ist deshalb verhältnismäßig gering, so daß das Heizelement 2 im größtmöglichen Umfang vor Korrosion und Ablagerungen geschützt ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die obere öffnung 7 als Stichloch oder Schnitt in einem aus flexiblem Material ausgeführten oberen Teil der Trennwand 5 ausgeführt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

vermieden. Auch haben die Flüssigkeiten in der kleinen Patentansprüche: und . η der großen Kammerdenseiben Druck. Die Wärme der Heizelemente wird zuerst auf die

1. Speichererhitzer für eine unter Druck stehende. Flüssigkeit in der kleinen Kammer übertragen und geht gashaltige Flüssigkeit, mit einem durch eine 5 dann durch die Trennwand auf die Flüssigkeit in der Trennwand in eine Speicherkammer und eine großen Kammer über. Der Einlauf und der Auslauf für Erhitzungskammer unterteilten Behälter, wobei die die zu erwärmende Flüssigkeit munden be.de m die beiden Kammern über eine in der Trennwand große Kammer.

angeordnete obere und untere Öffnung in Verbin- Bei diesen bekannten Speichererhitzern werden die

dung stehen, einem in der Erhitzungskammer io Gase, die von der Flüssigkeit bei der Erwärmung angeordneten Heizelement sowie mit einem Einlauf freigegeben werden, mittels einer von Hand oder und einem Auslauf in der Speicherkammer, d a - automatisch betätigten Entlüfungsvomchtung aus der durch gekennzeichnet, daß die obere kleinen Kammer ins Freie oder in die große Kammer öffnung (7) als Kapillarrohr ausgebildet ist, oder aus abgeleitet. Solche von Hand betätigten Entlüftungsvoreinem Stichloch bzw. Schnitt in dem aus flexiblem _I5 richtungen erfordern eine sorgfaltige Überwachung, um Material bestehenden oberen Teil der Trennwand den Speichererhitzer in einwandfreiem Betneb zu (5) besteht. halten und Schäden an dem Heizelement zu vermeiden.

2. Speichererhitzer nach Anspruch 1, dadurch Bekannte automatische Entlüftungsvorrichtungen weigekennzeichnet, daß in der Erhitzungskammer (10) sen entweder Ventileinrichtungen auf, die kostspielig ein die Strömung durch die· untere Öffnung (6) in die 20 und störanfällig sind und häufig einen beträchtlichen, Speicherkammer (9) sperrendes Rückschlagventil (8) nicht erwünschten Austausch von Flüssigkeit zwischen angeordnet ist. den Kammern gestatten, oder sie verwenden sogenann-

3. Speichererhitzer nach Anspruch 2. dadurch te Luftfallensystemc. die - um wirksam zu sein - eine gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (8) zwi- beträchtliche Bauhöhe erfordern, da der Druck im sehen der oberen Öffnung (7) und dem Heizelement 25 Speichererhitzer beim Betrieb beträchtlich schwankt.
(2) angeordnet ist. tin typisches Beispiel fur die Auswirkungen von

4. Speichererhitzer nach Anspruch 2, dadurch Druckschwankungen und die damit zusammenhängengekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (8) im den Probleme bei der Erhitzung von Brauchwasser, ist Bereich der unteren öffnung (6) angeordnet ist. im folgenden beschrieben:

30 Der Druck in einem Speichererhitzer für diesen

Zweck beträgt normalerweise bis zu 9 atü. Die

Löslichkeit von Luft und anderen Gasen in Wasser liegt