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Die Erfindung bezieht sich auf einen indirekt beheizten Wasser-
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erhitzer, insbesondere auf einen Wassererhitzer mit einem metallischen,
ausgekleideten Behälter.
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Bekannte Warmwasserbereiter oder Boiler weisen im wesentlichen einen
zylindrischen Tank sowie eine Heizeinrichtung auf, um das im Tank befindliche Wasser
zu erhitzen. Bei direkt beheizten Wassererhitzern kann die Heizeinrichtung ein Gasbrenner
sein, der unten am zylindrischen Tank entsprechend den US-PS 8 17 589 und 21 87
917 vorgesehen ist. Entsprechend der US-PS 23 o3 126 können sich auch elektrische
Heizelemente in den Tank erstrecken. In der Regel strömt Kaltwasser oben am Tank
ein und von dort in einem Rohr nach unten, um im Bereich des Tank- oder Behälterbodens
auszutreten. Nach der Erhitzung steigt das Wasser nach oben und wird durch ein Wasserauslaßrohr
abgezogen.
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Indirekt beheizte Wassererhitzer sind ebenfalls bekannt. Sie unterscheiden
sich von den vorbeschriebenen, direkt beheizten Boilern dadurch, daß das erhitzte
Wasser im Speichertank nicht abgezogen und benutzt wird, sondern vielmehr nur als
Wärmetauschermedium dient. Kaltwasser wird in einem Rohr oder in einer Leitung durch
das erhitzte, gespeicherte Wasser geleitet und durch Wärmeaustausch mit diesem erhitzten
Wasser erwärmt.
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Zwischen den Heizelementen, dem gespeicherten Warmwasser oder dem
Kaltwasser tritt kein direkter Kontakt auf.
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Bei den meisten bekannten Wassererhitzern, ob direkt oder indirekt
beheizt, ist eine Isolation des Tanks vorgesehen, um übermäßigen Wärmeverlust durch
Strahlung zu vermeiden. Gemäß den US-PS 23 o3 126 und 21 87 917 ist eine feste,
flexible Isolation um den Tank herum vorgesehen und dort mittels einer Außenwandung
angeordnet.
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Weiterhin ist es bekannt, einen Wasserspeichertank derart auszubilden,
daß er aus einem inneren und einem äußeren Tank besteht, die konzentrisch zueinander
angeordnet sind, um auf diese Weise einen Isolationsraum zu erzeugen; vgl.
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US-PS 13 27 693. Derartige Tanks werden in der Regel jedoch lediglich
zum Speichern und nicht zum Erhitzen von Wasser verwendet, da der Isolationsraum
am Boden eine Wärmeübertragung zwischen einem Brenner und dem inneren Tank verhindern
würde.
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Behälter mit zueinander mit Abstand angeordneten Innen- und Außenwandungen
und einem isolierenden Vakuum zwischen den Wandungen sind aus den US-PS 15 11 852
und 16 73 653 bekannt.
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Diese Behälter werden zum Aufbewahren von Flüssigkeiten und zur Verhinderung
der Wärmeübertragung zwischen der Flüssigkeit und der Umgebung benutzt. Andere ähnliche
Einrichtungen ergeben sich aus den US-PS 9 99 672, 16 91 912, 26 66 979 und 31 23
o54.
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Die vorliegende Erfindung ist auf einen neuartigen indirekt beheizten
Wassererhitzer gerichtet. Er weist einen metallischen, korrosionsbeständig ausgekleideten
Behälter mit einem darin angeordneten Rippen aufweisenden Rohrwärmeaustauscher auf.
Das im Behälter vorhandene Kaltwasser wird durch Warmwasser erhitzt, das durch den
Wärmetauscher zirkuliert. Der Behälter ist eine mehrstückige Konstruktion mit Ober-
und Unterteilen, die längs ihres Umfangs zusammengeschweißt sind.
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Das zu erhitzende Kaltwasser tritt in das Behälterinnere durch eine
oder mehrere Rohrstücke ein, die sich durch die Behälterwandung erstrecken. Alternativ
können die Rohrstücke durch eine Deckplatte verlaufen. Nach dem oder während des
Erhitzens wird das Wasser durch ein oder mehrere derartiger Rohr stücke abgezogen.
Das
Wasser wird dadurch erhitzt, daß Warmwasser durch den Rippen aufweisenden Rohrwärmetauscher
geleitet wird, welcher im Behälterinneren angeordnet ist. Der Einlaß und der Auslaß
des Rippen aufweisenden Rohrwärmetauschers erstreckt sich durch die Deckplatte,
die eine öffnung im Behälter abdeckt. Sie sind mit der Heizvorrichtung verbunden,
um das durch den Wärmetauscher zirkulierende Wasser zu erhitzen.
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Der Behälter oder Kessel ist vollständig mit einem Kunststoff oder
einem anderen inerten Material ausgekleidet, um auf diese Weise Korrosion des Kessels
durch das in ihm vorhandene Wasser zu vermeiden.
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Die Außenfläche des Behälters ist mit einer Isolierung versehen, um
einen übermäßigen Wärmeverlust durch Strahlung zu vermeiden und um Verletzungen
für den Fall vorzubeugen, daß jemand den erhitzten Kessel berühren sollte. Die Isolierung
kann flexibles, festes Material sein, das an der Außenfläche des Behälters befestigt
ist. Auch kann die Isolierung durch einen Vakuum- oder Unterdruckraum zwischen der
Außenfläche des Behälters und einem weiteren, äußeren Behälter erfolgen, der konzentrisch
zum ausgekleideten Behälter angeordnet ist.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben
sich aus der folgenden Beschreibung mehrerer bevorzugter Ausführungsbeispiele, den
Patentansprüchen sowie anhand der schematischen Zeichnung.
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Hierbei zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt durch einen indirekt beheizten
Wassererhitzer gemäß der Erfindung und
Fig. 2 einen Querschnitt
durch eine alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Der indirekt beheizte Wassererhitzer gemäß der Erfindung ist in Fig.
1 im Querschnitt gezeigt und insgesamt mit 1o bezeichnet. Er weist einen Behälter
12 mit einem Oberteil 12a und einem Unterteil 12b auf, die miteinander verbunden
sind, beispielsweise durch Schweißen längs einer Linie 15.
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Ein Rippen aufweisender rohrförmiger Wärmetauscher 14 ist im Inneren
des Behälters 12 angeordnet. Sein Einlaß 16 sowie sein Auslaß 18 erstrecken sich
durch eine Deckplatte 20, die die öffnung des Oberteils 12a des Kessels abschließt.
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Der Behälter 12 weist ein separates Kunststoffutter 13 auf, das seine
Innenabdeckung auskleidet, wie dies in der US-Patentanmeldung 7 89 235 beschrieben
ist. Diese Auskleidung verhindert Korrosion am Behälter 12.
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Die Auskleidung kann aus Vinyl mit einer Dicke von etwa o,5 mm oder
aus Urethan bestehen. Es liegt auf der Hand, daß jeglicher andere Kunststoff Einsatz
finden kann, solange er nicht das Wasser im Behälter 12 kontaminiert und sofern
er Korrosion des Kessels selbst verhindert.
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Die Deckplatte 20 ist über die öffnung des Behälters 12 beispielsweise
durch Schweißen od. dgl. befestigt. An ihr ist der Rippen aufweisende Rohrwärmetauscher
14 mit seinen Einlaß- und Auslaßrohren 16 und 18 befestigt, die sich aus dem Wassererhitzer
1o heraus erstrecken. Einlaß- und Auslaßrohre 16 und 18 sind über Leitungen 24 und
26 mit der Heizeinrichtung 22 verbunden. Sie kann beispielsweise ein Gasbrenner
oder ein elektrischer Erhitzer sein. Eine nicht
gezeigte Pumpe kann
ebenfalls zum Fördern des Warmwassers aus der Heizeinrichtung 22 heraus und zum
Umpumpen durch den Wärmetauscher 14 und zurück zur Heizeinrichtung Verwendung finden.
Rohrstücke 28 und 30 verbinden das Innere des Behälters 12 mit nicht dargestellten
Außenleitungen und führen einmal dem Wassererhitzer 1o Kaltwasser zu und ziehen
zum anderen das Wasser nach der Erwärmung ab. Diese Rohrstücke können standardisierte
Rohrverbinder an ihren äußeren Enden aufweisen, um eine Verbindung mit-den erwähnten
Leitungen zu erleichtern. Obgleich nur zwei Rohrstücke gezeigt sind, können dennoch
mehrere derartiger Durchlässe vorhanden sein.
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Sie können auch in der Deckplatte 20 vorgesehen sein.
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Eine Isolierung 32 ist an der Außenfläche des Behälters 12 vorhanden,
um Wärmeverluste durch Strahlung auf ein Mindestmaß zu verringern und um Verletzungen
vorzubeugen, die durch Berühren der metallischen Oberfläche des Behälters eintreten
können, der nach Erhitzen des Kaltwassers auf die gewünschte Temperatur sehr warm
ist. Die Isolierung 32 kann ein flexibles, festes Material, wie Fiberglas od. dgl.,
sein, das durch eine Außenwandung 34 befestigt ist. Diese Außenwandung 34 kann Metallblech
oder ein ähnliches Material sein, das die Isolierung 32 während des normalen Gebrauchs
gegen Beschädigung schützt.
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Während des Betriebs wird das zu erhitzende Kaltwasser mittels bekannter
Pumpen in den Behälter 12 gepumpt. Man läßt heißes Wasser durch den Rippen aufweisenden
Rohrwärmetauscher 14 zirkulieren, um hierdurch dessen Wärme auf das kältere Wasser
im Behälter zu übertragen. Sodann kehrt das Wasser des Wärmetauschers zur Heizeinrichtung
22 über die Leitung 26 zum Wiederaufheizen zurück. Das somit aufgeheizte Wasser
im Behälter 12 kann dann durch die am Behälter vorgesehenen Rohrstücke abgezogem
werden.
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Die Auskleidung 13 ist eine Schutzauskleidung, die an der inneren
Oberfläche des Kessels 12 zur Verhinderung dessen Korrosion und Kontamination des
in ihm enthaltenen Wassers vorgesehen ist, wodurch letzteres nicht mehr uneingeschränkt
einsetzbar wäre.
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Eine alternative Ausführungsform der Erfindung ist in Fig.
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2 gezeigt. Konstruktion und Betrieb des Behälters 12, des Wärmetauschers
14 sowie der Heizeinrichtung 22 entsprechen dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel.
Gleiche Teile wie in Fig. 1 sind mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
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Beim Ausführungsbeispiel nach der Fig. 2 besteht die Isolierung des
ausgekleideten Behälters 12 jedoch aus einem Vakuumraum 36 zwischen Behälter 12
und einem Außenbehälter 38. Letzterer weist gleiche IConfiguration wie der Behälter
12 auf, jedoch mit größeren Abmessungen, so daß er um den Behälter 12 herum angeordnet
werden kann. Der Außenbehälter 38 weist ein Oberteil 38a und ein Unterteil 38b auf,
welche wiederum beispielsweise mittels Schweißen längs einer Linie 40 miteinander
verbunden sind. Abstandhalter 42 ordnen den Behälter 12 bezüglich des Außenbehälters
38 an. Sie bestehen vorzugsweise aus wärmeisolierendem Material, um eine Wärmeübertragung
vom Behälter 12 auf den Außenbehälter 38 zu verhindern. Es liegt auf der Hand, daß
die lbstandhalter 42 diskontinuierlich um den Umfang des Kessels 12 vorgesehen sind
oder Öffnungen aufweisen, so daß um die gesamte äußere Oberfläche des Behälters
12 herum ein Vakuum angelegt werden kann.
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Rohrstücke 28 und 30 erstrecken sich durch den Außenbehälter 38 und
sind an ihren Durchtrittsstellen durch den Außenbehälter abgedichtet, um einem Abbau
des Vakuums vorzubeugen.
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Die Deckplatte 20 erstreckt sich radial über die öffnung des Behälters
12 hinaus und ist an der öffnung des Außenbehälters 38 befestigt und schließt also
auch diese ab. Das Vakuum im kaum 36 kann mittels bekannter Einrichtungen erzeugt
werden.
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Zur Verringerung der Produktionskosten können die Behälter 12 und
38 standardisierte Metalldruckbehälter aus mehreren Stücken sein, die ineinander
passen.