DE2243720C3

DE2243720C3 - Kochendwasser-Erhitzer

Info

Publication number: DE2243720C3
Application number: DE19722243720
Authority: DE
Inventors: Henri Bernard Rotterdam Peteri
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-09-08
Filing date: 1972-09-06
Publication date: 1981-04-16
Also published as: DK152077C; NL172589B; AU4637872A; DE2243720B2; BE788523A; CA969589A; CH549990A; FR2152186A5; GB1373990A; AT324509B; JPS4836744A; DE2243720A1; SE8002324L; DK152077B; NL172589C; NL7112368A; AU475895B2; JPS5828502B2

Description

Die Erfindung betrifft einen Kochendwasser-Erhitzer gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ganz generell besteht insbesondere bei der Hausfrau der Bedarf für die sofortige Verfügbarkeit von kochendem Wasser, insbesondere für die Zubereitung von Speisen und Getränken. Alle bisher bekanntgewordenen Lösungen zur Befriedigung dieses Bedarfs sind noch mit Nachteilen behaftet, in deren Folge sie keine allgemeine Verwendung gefunden haben.

Der übliche Weg der zur Verfügungstellung kochenden Wassers besteht in der atmosphärischen Aufkochung in Heizgefäßen, deren Füllung entweder von Hand oder durch ein Schwimmerventil gesteuert wird. Sofern die sofortige Verfügbarkeit kochenden Wassers gewünscht ist, muß das Wasser ständig im Siedezustand gehalten werden, was naturgemäß ein erheblicher Nachteil ist.

Mittels Gas oder elektrischer Energie beheizte Heißwassergeräte, insbesondere solche für Haushaltszwecke, sind für die sofortige Abgabe heißen Wassers nicht geeignet. Stets besteht eine zeitliche Verzögerung ao zwischen dem Öffnen des bei diesen Geräten vorgesehenen Ventils und der Abgabe von Wasser mit der gewünschten Temperatur. Das schließlich abgegebene heiße Wasser ist jedoch nie wirklich kochendes Wasser, nämlich solches mit Siedetemperatur. bs

Bei einem aus der FR-PS 10 86 317 bekannten Erhitzer der eingangs bezeichneten Gattung, der jedoch nach ausdrücklicher Angabe zur Lieferung von Wasser mit einer Temperatur im Bereich von 8O⁰C vorgesehen ist, ist die Anordnung des notwendigerweise vorzusehenden Ventils nicht definiert Ist das Ventil am Kaltwassereinlaß angeordnet, so ist der am Oberteil des Druckgefäßes vorgesehene Warmwasserauslaß offen mit der Folge, daß es bei einer allerdings nicht vorgesehenen Auslegung der Heizkapazität in Hinblick auf die Bereitstellung heißen Wassers mit Siedetemperatur zu einem Sieden des Wassers innerhalb des Druckgefäßes kommt

Da im Druckgefäß dann ein Druck gleich dem äußeren Umgebungsdruck herrscht, wäre eine Maximaltemperatur des Heißwassers von etwa 100°C erreichbar. Infolge des Siedens des Wassers innerhalb des Druckgefäßes käme es dort zur Freisetzung von CO2 und zur Ausfällung aller mit dieser Freisetzung anfallenden Stoffe, und zwar in einem so hohen Ausmaß, daß es sehr bald zur Verfestigung von Niederschlägen in erheblichem Ausmaß mit der damit verbundenen merklichen Reduzierung des Wirkungsgrads des Geräts kommt

Sollte dagegen das Ventil am Warmwasserauslaß angeordnet sein, so hätte dies bei der genannten erhöhten Auslegung der Heizkapazität zur Folge, daß bei nicht rechtzeitiger Abschaltung der Heizung so hohe Temperaturen des Heißwassers erreichbar sind, deren zugehöriger Siededruck den Druck im Kpltwassereinlaß übersteigt mit der daraus resultierenden Folge eines unerwünschten und durchaus nachteiligen Eintritts von Heißwasser in das vorgeschaltete Kaltwassersystem. Die genannte erhöhte Auslegung der Heizkapazität würde jedoch bei dem bekannten Erhitzer gleichgültig wo das dort notwendigerweise vorzusehende Ventil angeordnet ist, in keinem Fall zur Erreichung kochenden Wassers führen, da die Heizung durch den vorgesehenen Thermostat vorzeitig abgestellt wird, der für einen Betrieb bei einer Temperatur im Bereich von 8O⁰C eingestellt ist.

Selbst bei Anordnung eines Ventils sowohl am Kaltwassereinlaß als auch am Warmwasserauslaß, gleichzeitig erhöhter Auslegung der Heizkapazität und Einstellung des Thermostats auf eine höhere Temperatur dürfte der Versuch zu einer Aufheizung des Wassers zur Bereitung bei Umgebungsdruck siedenden Wassers nicht unternommen werden, was theoretisch durchführbar wäre, und zwar unter sicherungstechnischen Erwägungen, weil keine Möglichkeit zur Aufnahme bzw. Kompensation des thermischen Expansionsvolumens des aufgeheizten Wassers gegeben ist, so daß es zwangsläufig bereits nach kurzer Zeit zur Explosion des Druckgefäßes kommen würde.

Aus dem DE-GM 66 07 334 ist zwar ein weiteres Kochendwasser-Erhitzen bekannt, der im eigentlichen Sinne jedoch wiederum nicht zur Bereitstellung und Abgabe von siedendem Wasser bestimmt ist, da lediglich eine Aufheizung des Wassers auf eine Temperatur im Bereich von etwa 85⁰C vorgesehen ist. Für diesen bekannten Erhitzer gelten im wesentlichen dieselben prinzipiellen Bedenken wie für das vorstehend näher erläuterte andere vorbekannte Gerät.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den eingangs hinsichtlich seiner Gattung näher bezeichneten Kochendwasser-Erhitzer so auszubilden, daß er zur Bereitstellung und Abgabe von bei Umgebungsdruck tatsächlich siedendem Wasser geeignet ist, ohne daß es zu einem Sieden des Wassers innerhalb des Druckgefäßes kommt, damit ein möglichst einfacher und preiswerter Aufbau des Erhitzers möglich ist, und zwar

ohne jegliches Sicherheitsrisiko während des Betriebs.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst

Die Anordnung des Ventils am freien Ende des Heißwasserauslasses bildet die Voraussetzung dafür, daß nicht der äußere Umgebungsdruck, sondern der Wasserzuführungsdruck herrscht, was die Voraussetzung dafür ist, daß das Wasser auf eine Temperatur erwärmbar ist, die oberhalb 100⁰C liegt, nämlich der Siedetemperatur bei üblichem Umgebungsdruck. Durch die erfindungsgemäß vorgesehene EinFtellbarkeit des Thermostats hinsichtlich der Höchsttemperatur wird ein Betrieb des Heizelements ermöglicht, der so lange andauert, bis die gewünschte Wassertemperatur über 100° C erreicht ist Gleichzeitig wird durch die entsprechende Einstellung des Thermostats erreicht, daß im Druckgefäß kein Druck entstehen kann größer als der Wasserzuführungsdruck, auf den das Druckgefäß, wie übrigens jede übliche Wasserleitung, unbedingt ausgelegt ist.

Die mit der entsprechenden Aufheizung des Wassers einhergehende thermische Expansion desselben stellt kein Gefahrenmoment dar, da das thermische Expansionsvolumen ohne weiteres über die Kaltwasserzuführung abgeführt werden kann. Es besteht also während des Gesamtbetriebs des Erhitzers im Druckgefäß konstant ein Druck gleich dem Kaltwasserzuführungsdruck. Beim Betrieb des Erhitzers wird also das Wasser auf eine solche Temperatur aufgeheizt, daß das Wasser bei Abgabe über das Ventil und der damit stattfindenden Druckentlastung, nämlich vom Kaltwasserzuführungsdruck auf den Umgebungsdruck, im Bereich des Ventils bzw. dessen Auslaßöffnung zum Sieden kommt.

Der erfindungsgemäße Erhitzer erfüllt in hervorragender Weise alle Anforderungen an die Sicherheit, optimale Qualität des gelieferten kochenden Wassers, technische Unabhängigkeit, minimale Wartung, angemessen geringen Energieverbrauch, ökonomischen Einsatz der aufgewandten Heizenergie und Einfachheit und Leichtigkeit der Benutzung, die mit der Verwendung eines üblichen Kaltwasserhahns durchaus vergleichbar ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind aus den Ansprüchen 2 bis 5 zu ersehen.

Insbesondere für die Verwendung im Haushalt empfiehlt sich eine kleine Gefäßgröße, und zwar hauptsächlich aus Sicherheitserwägungen, da die Wassertemperatur im Gefäß höher als die atmosphärische Siedetemperatur ist. Somit ist eine Festigkeit und so Sicherheit in weiten Grenzen möglich ohne eine notwendigerweise schwere Konstruktion oder andere aufwendige Sicherheitsmaßnahmen. Darüber hinaus können die Wärmeverluste mittels einer thermischen Isolierung gering gehalten werden. Gute Ergebnisse bei der Verwendung im Haushalt lassen sich beispielsweise mittels eines Gefäßes mit einem Fassungsvermögen von insbesondere drei Liter erreichen. Selbstverständlich kann auch eine Druckablaßeinrichtung vorgesehen werden. Das Material für das Gefäß muß einer Korrosion widerstehen i'V; i-f das Wasser nicht verunreinigen. Gute Ergebnisse lassen sich mit korrosionsbeständigen Metallen, wie beispielsweise Kupfer, erreichen.

Bei der Abgabe von kochendem Wasser wird das leichtere, heiße Wasser am Boden von schwererem kalten Wasser aus der Wasserzuführung verdrängt. Insbesondere bei kleinen Gefäßen neigt das eintretende Kaltwasser stärker zur Vermischung mit dem Heißwasser als bei großen Gefäßen. Daher ist die Anordnung von Mitteln zur Verteilung des Wassers in angemessen gleichmäßiger Weise über den Querschnitt des Gefäßes bei kleinen Gefäßen besonders zu empfehlen, im übrigen ist die zweckmäßigste Gestalt die Zylindergestalt bei vertikaler Anordnung wegen des dann gegebenen großen Abstandes zwischen Kaltwasserzuführung und Heißwasserabführung.

Selbstverständlich kann an der Auslaßöffnung des Ventils ein Drahtgitter oder dergleichen zur Vergleichsmäßigung des Ausflusses vorgesehen werden,- andererseits kann aber auch durchaus eine Möglichkeit zum Anschluß eines Espressokaffee-Filters oder anderer Gerätschaften vorgesehen werden.

Die Heizkapazität des Heizelements sollte bei einem Erhitzer, der zur Verwendung im Haushalt bestimmt ist, so bemessen sein, daß der elektrische Anschluß des Geräts an übliche Haushaltsleitungen möglich ist, wobei das Druckgefäß ein Fassungsvermögen von insbesondere 3 bis 10 Liter aufweist Im übrigen sollte die Heizkapazität nicht allzu groß sein und so ausgelegt und auch das Heizelement so gestaltet sein, daß während des Aufheizens zumindest im wesentlichen keine hierdurch bedingte Vermischung von kaltem Nachfüllwasser und bereits aufgeheiztem Warmwasser auftritt.

Bei dem zu verwendenden Thermostat kann es sich durchaus um einen einfachen und preiswerten handeln, da keine hohen Anforderungen an seine Arbeitsgenauigkeit gestellt werden, weil der Thermostat lediglich zur Abschaltung des Heizelements bei einer Temperatur dient, deren zugehöriger Siededruck unterhalb des Druckes der Wasserzuführung liegt.

Im Hinblick auf die optimale Qualität des Wassers für Speisen und Getränke ist folgendes von Bedeutung. Gewöhnlich enthält Leitungswasser Ca(HCC>3)2 und Mg(HCO3)2. Wenn Wasser unter atmosphärischen Bedingungen gekocht wird, findet folgende Reaktion statt:

Ca(HCOj)₂

CaCO, J, + CO₂I +

diese Reaktion gilt sowohl für Ca als auch in gleicher Weise für Mg. Da im Gefäß kein Kochen stattfindet, kann kein CO2 entweichen, und ist die Ablagerung bzw. der Niederschlag von CaCO3 verhindert oder zumindest reduziert. Aus diesem Grunde ist die Kesselsteinbildung innerhalb des Gefäßes geringer als bei einer Ausrüstung zum Wasserkochen unter atmosphärischen Bedingungen. (Im Hinblick auf die Verwendung des Wassers zur Teebereitung.) Während des Ablassens des kochenden Wassers entsteht Dampf, und zwar zugleich unter Abgabe von CO₂. Daher wird die Konzentration der Ca-Ionen gesenkt. Beim Aufgießen von Tee findet eine Reaktion der Ca-Ionen mit Teesubstanzen statt, die zur Bildung eines Films auf der Oberfläche führt. Wird jedoch mit dem erfindungsgemäßen Gerät zubereitetes Wasser zum Aufgießen von Tee verwendet, so wird wegen der Reduzierung der Konzentration der Ca-Ionen die Oberflächenfilm-Bildung verhindert bzw. gehemmt. Aus diesem Grunde eignet sich das abgelassene Wasser hinsichtlich seiner Qualität für die Teebereitung ebenso gut wie ein während ein paar Minuten in einem offenen Kessel gekochtes Wasser.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung nachstehend beschrieben.

Die einzige Figur zeigt einen Vertikalschnitt durch

das Ausführungsbeispiel.

Das bevorzugte Ausführungsbeispiel eines Erhitzers 1 ist unter einer Wasch- bzw. Spülbeckeneinheit 2 installiert und direkt an eine Kaltwasser-Zuführung 3 angeschlossen. Von dieser aus wird Wasser über ein Ventil 4, das gegebenenfalls ein Rückschlagventil sein kann, in ein Druckgefäß 5 eingeleitet, das über einen Heißwasserauslaß 6 an ein Ventil 7 angeschlossen ist. Das Druckgefäß 5 und die Auslaßteile 6 und 7 sind von Isoliermarerial 8 umgeben. Im Druckgefäß 5 ist ein elektrisches Heizelement 9 angeordnet, das mit

Anschlüssen 10 verbunden ist. Ein Thermostat 11, der einen Schalter 12 steuert, kann über eine Wärmebrücke 13 an das Heizelement 9 angeschlossen sein, um die Aufheizung abzuschalten, wenn das Druckgefäß 5 nur teilweise gefüllt ist. In der Nähe des Bodens ist gegenüber dem Einlaß eine Prallplatte 14 angeordnet, um die Vermischung zwischen heißem und kaltem Wasser zu reduzieren. Für den Fall eines Versagens des Thermostaten 11 ist ein Abschalter 15 vorgesehen. Mit Hilfe eines Gewindes 16 können verschiedene Zubehör oder Ausrüstungsgegenstände angeschlossen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kochendwasser-Erhitzer beispielsweise für die Zubereitung von Speisen und Getränken, mit einem Druckwassergefäß, einem Kaltwassereinlaß an dessen Boden, der das ungehinderte Einströmen von Kaltwasser bei Anschluß an einem Wasserleitungssystem gestattet, mit einem Heißwasserauslaß am Oberteil des Druckgefäßes, mit einem Ventil, einem Heizelement sowie mit einem Thermostat zur Regelung der Aufheizung auf eine Höchsttemperatur, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (7) am freien Ende des Heißwasserauslasses (6) zur gleichzeitigen Abgabe siedenden Wassers aus dem Druckgefäß (5) und Zuführung kalten Wassers in das Druckgefäß (5) angeordnet ist und daß der Thermostat (11) auf eine Hochtemperatur einstellbar ist, deren zugehöriger Wasser-Siededruck unterhalb des Wasserdrucks des zuführbaren Kalt- >o wassers und oberhalb des freien Umgebungsdrucks liegt.

2. Erhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckgefäß (5) einen Inhalt zwischen 1 und 5 Litern aufweist

3. Erhitzer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckgefäß (5) eine zylindrische Gestalt mit einem Verhältnis zwischen Durchmesser und Höhe von 1 :4 bis 1 :3 aufweist

4. Erhitzer nach Anspruch 1—3, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (14) zur gleichmäßigen Verteilung des einströmenden Kaltwassers über den Querschnitt des Druckgefäßes (5) vorgesehen sind.

5. Erhitzer nach Anspruch 1 —4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (7) Mittel zur Wirkung als federbelastete Sicherheitseinrichtung aufweist.