DE2946772C2 - - Google Patents

Description

Die bisher bekannten Elektro-Durchlauferhitzer haben zwar in der Regel einen recht guten Wirkungsgrad, sind aber durch ihre Bauweise, insbesondere durch die relativ große Masse der Bauteile aus Metallen und/oder Kunststoffen - ins­ besondere bei jeweils kurzzeitiger Benutzung - dennoch Energieverschwender.

Wegen der bekannten aufwendigen Bauweise ist es auch üblich, jeweils nur einen Elektro-Durchlauferhitzer mit größtmöglicher Leistung für die Versorgung aller Zapfstellen in einem Wohn- oder Betriebsbereich zu verwenden. Insbesondere solche Zapfstellen, die vom Elektro-Durchlauferhitzer weiter entfernt sind, ver­ schwenden zusätzlich Energie durch stets wiederholte Aufheizung des Rohrsystems. Besondere Kosten verursachen notwendige aufwendige Serviceleistungen zur Erhaltung der Betriebsbereitschaft dieser Durchlauferhitzer, z. B. hohe Ersatzteilkosten für massereiche Heizblöcke oder Baugruppen, die infolge ihrer relativ großen Masse nach jedem Betrieb einige Zeit heiß bleiben und damit das Anwachsen von Wasserstein im Elektro-Durchlauferhitzer fördern. Elektro-Durchlauferhitzer können, wenn überhaupt, nur mit hohem Aufwand vom einmal angewachsenen Wasser­ stein befreit werden. Daher wird auf eine Wassersteinreinigung häufig verzichtet oder sie wird nur scheinbar bzw. unzureichend durchgeführt und bleibt ohne nach­ haltige Wirkung. Die Folgen sind allgemein bekannt: Neben der Energieverschwen­ dung steigt der Nebenkostenanteil z. B. für Service erheblich. Bei hartem Leitungs­ wasser ist der Austausch der bekannten Elektro-Durchlauferhitzer nach max. 2 Jahren Betriebszeit schon beinahe die Regel. Die mittelbaren und unmittelbaren Störeinflüsse auf Elektro-Durchlauferhitzer durch netzleitungswassertypische Eigenschaften begrenzen sich jedoch nicht auf Wassersteinfolgen, die nur beispiels­ haft wegen ihrer erheblichen Bedeutung hier angeführt werden. Weitere Störein­ flüsse sind z. B.: Druckschwankungen und Druckstöße, abnorm geringer bzw. hoher Wasserdruck.

Es sind zwar Elektro-Durchlauferhitzer bekannt, in deren besonders glatten Heizkanalinnenwänden der Wasserstein weniger haftet. Bekannt sind auch Heiz­ kanalsysteme in massereichen Blöcken, welche durch ihre Wärmespeicherung die Wassersteinausfällung aus dem Leitungswasser fördern. Wenn diese hier unvermeidbare Wassersteinmenge - bei guten Geräten dieser Art, z. B. an sehr glatten Kanalwänden,- nicht stetig anwächst, so wachsen die einzelnen Wassersteinteilchen doch groß genug an, um die im Warmwasserbereich vorge­ sehenen Armaturen oder dergleichen - im Gerät und außerhalb des Gerätes - häufig zu stören. Besonders fällt diese Erscheinung in den Sieben bzw. Perlatoren der Zapfarmaturen auf. Mangelnde Leistungsabgabe oder Totalaus­ fall ist bei den bekannten Elektro-Durchlauferhitzern die Folge. Solche und andere netzleitungswassertypischen Störquellen werden meist erst dann erkannt, wenn eine Erneuerung der Geräte und/oder Leitungen die einzig wirtschaftlich vertretbare Abhilfe ist. Auf diese Weise gehen der Gesamtwirtschaft neben erheblichen Energiemengen auch kostbare Rohstoffe und deren lohnintensive Bearbeitungszeiten verloren.

Bekannt sind auch Elektro-Durchlauferhitzer, deren elektrische Isolation zur Einhaltung der Sicherheitsvorschriften gebildet wird durch ein System von Wasserwiderstandssäulen in Kunststoffröhren, wobei die Kunststoffröhren vor­ teilhafterweise auch außerhalb des eigentlichen Heizblocks vorgesehen sind, wodurch in diesen Röhren die Wärmespeicherung des Heizblocks nicht wasser­ steifördernd wirksam wird, wobei gleichzeitig die Kontrolle elektrisch un­ dichter Stellen, die sicherheitsschädlich sind, leicht gemacht ist (sichtbar und gut zugänglich). Hierbei bleibt die o. a. Wassersteinbildung im Heizblock bestehen, bei gleichzeitiger Strömungsbremse durch vielfache Umkehrung der Wasserströmung im Heizblock (notwendig zur Erzielung einer marktgängigen Gesamtgröße des Elektro-Durchlauferhitzers).

Zum Stand der Technik vergleiche man beispielsweise die DE-PS 9 14 296, die DE-AS 12 46 139 sowie die DE-OS 14 40 386.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den verschiedenen unmittelbar oder mittelbar wirkenden netzleitungswassertypischen Störeinflüssen tatsächlich wirksam zu begegnen, insbesondere die Störwirkun­ gen durch Wasserstein, durch unterschiedlichen oder schwankenden Wasserdruck, durch Strömungsschwingungen wie Turbulenzen auszuschalten.

Derartige Störeinflüsse machen herkömmliche Elektrodurchlauf­ erhitzer oft vorzeitig betriebsunfähig und/oder beeinträchtigen den Gebrauchswert erheblich und verursachen auch Sicherheits­ probleme.

Bei der Lösung der Aufgabe war zu beachten, daß derartiger Störeinfluß sich auch mittelbar auf die Umgebung wasser­ führender Teile innerhalb und außerhalb eines derartigen Gerätes negativ auswirken kann, z. B. können bei bestimmten Druck-Verhältnissen oder -Schwankungen, bei bestimmten Turbu­ lenzen im Wasserstrom unerwünschte

• - Geräusche abgestrahlt oder zum Nachbarn geleitet werden,
• - Temperaturschwankungen produziert werden,
• - Wassersteinwachstum an oder bei den Wärmetauschern die Zapf- Strömungsgeschwindigkeit mindern, d. h. die Temperatur steigt oder das Gerät schaltet automatisch Leistungsaufnahme ab,
• - Werkstoffermüdung bei Geräteteilen wie auch Dichtungen, auch bei elektrischen Schaltern für die Leistungsaufnahme, die mittels Wasserdruck mittelbar betätigt werden von üblicherweise schwankendem Wasserdruck und dabei häufig mechanisch und thermisch überlastet werden. Insbesondere Schalter mit Sprungschaltwerk haben in aller Regel bei geringem Kontaktdruck häufig zu schließen und zu öffnen, sind also leicht überhitzt.

Die Erfindung hilft dem ab, durch elastische Systeme + neuartige Bauteile, so daß die störenden Wirkungen praktisch aufgehoben sind, so daß der erfindungsgemäße Elek­ trodurchlauferhitzer allen Anforderungen voll und ganz genügt. Darüber hinaus werden diese Geräte besonders zu­ verlässig und wirtschaftlich herstellbar.

Die Abb. 1 bis 13 zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung.

Es sind Strömungshüllen (9) aus druck- und strömungsbedingt formveränderbarem Material vorgesehen, die z. B. auch nicht- kreisförmigen Querschnitt haben (5 . . . 10). Dadurch haben Härtebildner des Wassers keine Chance, Wasserstein oder der­ gleichen anwachsen zu lassen bis auf störende Korngröße, denn: bei jedem Wasserzapfen ändern sich Druck und Strömung und damit auch die Form der Strömungshüllen (9), so daß jeg­ liche Wassersteinbildung gestört wird. Außerdem werden durch die so gestalteten Strömungshüllen, durch ihre Elastizität, Druckspitzen wie Wasserschläge erheblich gemindert, Störge­ räusche und Materialermüdung somit reduziert. Verstärkt werden diese Vorteile wirksam durch unterschiedliche Ge­ staltung der Strömungshüllenquerschnitte, durch mehrstoff­ schichtige Strömungshüllen, welche außerdem - z. B. bei hö­ herem Innendruck - die Formänderungen der Strömungshüllen zweckmäßig begrenzen (4, 5, 6, 10), außerdem durch einen Drossel­ kanal zwischen 2 beheizten Strömungshüllen (f), wobei letz­ terer außerdem eine Ohmsche Wasserwiderstandssäule umschließt. Bisher und im folgenden sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.

Besonders vorteilhaft ist auch, den Querschnitt der Strömungs­ hülle oval, mehreckig oder ähnlich auszuführen (5, 7 . . . 10). Bei derartigen Querschnitten ist weniger Verformungskraft notwendig zur Erzielung optimaler Wirkung. Vorteilhaft sind auch mehrstoffschichtige Strömungshüllen mit nahezu abstands­ loser oder teilweise abstandsloser Anordnung der einzelnen Schichten zueinander (5, 6, 10). Damit werden zweckmäßige Formänderungen an die jeweiligen Betriebsbedingungen, z. B. Druck, Temperatur, anpaßbar.

Vorteilhaft sind auch mehrfachgewendelte Heizleiter (g) vorgesehen, welche an Kanalinnenwänden (g 5) wendelartig anliegen. Dabei ist z. B. neben der Wendelung des eigent­ lichen Heizleiters zusätzlich die Längsachse der letztgenann­ ten Wendelung gewendelt vorgesehen. Dadurch werden mehrere wendelartige Strömungswege innerhalb von Strömungskanälen für eine zwangsläufig rotierende Wasserströmung geschaffen, wodurch erfahrungsgemäß Härtebildnerspuren von der Strömung beseitigt werden. Es ist auch vorgesehen, Heizwendeln federnd so zu gestalten, daß diese als Druck- und Drehfeder, letzte­ re um die Wendellängsachse drehend vorgespannt, wirken. Dadurch werden Wendelströmungsschwingungen in Grenzen gehal­ ten, die einerseits Störgeräusche vermeiden, andererseits aber die ersten Härtebildnerspuren abschütteln.

Vorgesehene gebogene Strömungshüllen, z. B. mehrere aneinan­ dergereiht eine Ringbahn, z. B. wendelförmig verlaufend (u), bildend, weiches und hartes Hüllenmaterial in wechselnder Folge und/oder mit wechselnden Abmessungen und/oder mit wechselnden Querschnitten, - jeweils in Strömungsrichtung einander folgend -, stören in bekannter Weise Wasserschall­ ereignisse, deren verstärkende Resonanzwirkungen und stö­ rende Weiterleitung bzw. Abstrahlung in die Umgebung.

Vorgesehen sind auch gerade Strömungshüllen, gerade und mehrschichtig miteinander flüssigkeitsdicht verpreßte Strömungshüllenenden (11 o, t) mit mindestens einer elek­ trisch leitenden Innenhülle, letztere innen mit Heizelement­ anschluß (11 m) und außen mit Energiezuführung (11 n). Dadurch werden strömungsfreundliche, geräuscharme Strömungsquerschnitte ohne Nester für Härtebildneransammlungen geschaffen.

Durch die Erfindung werden auch die mittelbar, z. B. an Dichtungen, Steuerungsteilen, von typischen Wassernetzwirkun­ gen verursachten Störfälle ausgeschlossen oder erheblich gemindert. Vorteilhaft sind vorgesehen:

• - in einem Membrangehäusekörper (y) gelagerte Zug- oder Schub-Signalelemente (s 1, y 1), längsachsverschiebbar mittels Membran oder manuell, z. B. mittels unregelmäßig geformter Drehachse mit Griff, mittelbar über Hebel, Klinken, schiefebene Gleitflächen (y 1, a 3) in außerhalb des Membrangehäusekörpers gelagerte elektrische Schalt­ bahnen (a 1) eingreifend,
• - mehrere Membrankammern (d 1, c 1) in einem Membrangehäuse­ teil (y) mit hierzu gehörigen Einzelmembranen, die von einem gemeinsamen zusammenhängenden Formstück gebildet sind.

Durch diese zusammenfassende Gestaltung und Anordnung von Teilen der Leistungsaufnahmesteuerung in einem Block (y) ist größtmögliche Präzision produzierbar für zuverlässige Steuerungsabläufe, wie solche mit Rücksicht auf unvermeid­ bare Wassernetzschwankungen vorteilhaft zu sehen sind, will man die Wassertemperatur zweckmäßig begrenzen, um z. B. die Hauswarmwasserleitungen vor Wasserstein zu bewahren.

Das zusammenhängende Formstück für mehrere Einzelmembranen, deren eine z. B. einen Sicherheits-Druckbegrenzer ansteuert, gewährleistet vorteilhaft, daß bei jedem Service-Membran- Wechsel alle gealterten Membranen zwangsläufig erneutert werden. Gealterte Membranen bewirken häufig mittelbar Wassertemperaturen mit erhöhter Härtbildner-Ausfällung.

Vorgesehen sind auch:

• - außerhalb des Tropfwasserbereichs - mit Abstand von der­ artigen Konstruktionsteilen (z. B. y) - angeordnete Elektro- Schalter (a 1),
• - diese mit elastischen Trägern (h 1 . . . z) gehalten,
• - wärmeableitende Bauteile zwischen diesen Schaltern und einem betriebsmäßig wassergekühlten Bauteil (y) , solche
• - Bauteile mit geschraubten und federnd angepreßten Flächen.

Durch eine oder mehrere dieser Gestaltungen ist vermeidbar, daß durch Druckstöße austretendes Tropfwasser, durch Über­ druck auf eine Membransteuerung, durch schwankenden Druck mit der Folge des Kontaktflatterns im El-Schalter, durch solche im Wassernetz üblichen Erscheinungen, - Schalter mechanisch oder thermisch überlastet werden mit der Folge: Wassertemperatur steigt unerwünscht, erhöhte Härtebildner-Ausscheidung.

Die Vorrichtung benötigt auch weniger Einzelteile, insbesondere weniger Flüssigkeitsdichtungsstellen als bisher in derarti­ gen Geräten üblich, durch vorgesehene Mehrfachfunktionsteile,

• - Doppelmembrankammern (y) aus einem Stück,
• - mehrere Membranen, zusammenhängend,
• - einen auch elektrisch isolierenden Drosselkanal (f),
• - Ausbildung von Kanalhüllenenden (11 o, t) als Heizelement- Energierzuführungsteil (11 m, n) und Flüssigkeits-, Zu- bzw. Abfluß,
• - Ausbildung von mehreren Lagerungen für bewegliche Steue­ rungsteile (s 1, c 3, b 3, a 3, y 1) im vorhandenen Membran­ gehäuse (y),
• - tragende, federnde und/oder wärmeableitende Teile (h 1) aus einem Stück an elektrischen Schaltbahnen (a 1),
• - elastische wassersteinverhütende und strömungsdrosselnde und/oder geräuschmindernde Strömungskanalhüllen (a, b, e, d) jeweils aus einem Stück.

Weniger Einzelteile schließen Störquellen an fortgefallenen Einzelteilen aus, die von netzleitungswassertypischen Wirkungen unmittelbar oder mittelbar störend betroffen wären. Besonders vorteilhaft ist die Ausbildung von flüssig­ keitsleitenden Kanälen (v 1, n 1) im vorhandenen Membrange­ häuse (y), Kanäle, welche bei herkömmlichen Elektrodurch­ lauferhitzern als Rohre mit je 2 Dichtsystemen ausgeführt sind.

Mit der Erfindung sind Elektrodurchlauferhitzer mit erheb­ lichen Vorzügen und besonders wirtschaftlich produzierbar. Kosten-, Energie- und Material-Einsparung ergeben den beson­ deren volkswirtschaftlichen Wert.

Daneben sind mit der Erfindung Elektro-Durchlauferhitzer für die verschiedensten Leistungsabgaben, also besondere Energiesparer, herstellbar, wobei die Einzel­ elemente in Anpassung an den augenblicklichen oder örtlichen Verwendungszweck und/oder an einen späteren Verwendungszweck leicht und schnell austauschbar sind, z. B. durch Anpassung an geänderte Bedarfswünsche. Mit der Erfindung ist es dem Hersteller auch möglich, eine Grundtype mit wenigen Handgriffen für beliebig viele verschiedenartige Bedarfsfälle auszurüsten, sei es für kleinere oder größere Leistungen, angepaßt auf extrem geringe oder hohe Wasserleitungsdrücke und/oder angepaßt auf Komfort- oder Energiesparziele.

Claims (10)

1. Elektrodurchlauferhitzer, z. B. mit nicht isolierten Heizelementen (g) in Strömungskanälen (a, g) mit Wasserwiderstandssäulen (d, e) in elektrisch isolie­ renden Strömungshüllen (4 . . . 10) und mit üblichen Leistungssteuerungsmitteln und einem Drosselkanal, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Strömungs­ hülle (9) aus druck- und strömungsbedingt formver­ änderbarem Material besteht und/oder die Heizwendel (g) mehrfach gewendelt ist und an der Kanalinnenwand (g 5) wendelartig anliegt und/oder daß mindestens eine Kanalhülle (b) bezüglich ihres Querschnitts unterschied­ lich gestaltet ist und/oder daß mehrere Kanalhüllen­ abschnitte im Vergleich zueinander unterschiedlich gestaltet sind, daß der Drosselkanal (f) strömungs­ technisch zwischen 2 beheizten Kanalabschnitten (o, p) angeordnet ist, daß die Kanalhülle (10) zumindest in Teilbereichen des Strömungsweges mehrstoffschichtig ausgeführt ist.

2. Elektrodurchlauferhitzer nach Anspruch 1, gekennzeich­ net durch Heizkanalhüllen (a), deren lichter Innen­ hüllenquerschnitt von einer Kreisfläche wesentlich abweicht, z. B. dreieckähnlich, mehreckähnlich oder ovalähnlich ausgebildet ist (5 . . . 10).

3. Elektrodurchlauferhitzer nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, gekennzeichnet durch eine innere Hülle mit ovalähnlichem Querschnitt und eine äußere Hülle mit Kreisquerschnitt oder kreisähnlichem Querschnitt (5).

4. Elektrodurchlauferhitzer nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, gekennzeichnet durch eine innere Hülle mit Kreisquerschnitt oder kreisähnlichem Querschnitt und eine äußere Hülle mit Mehreckquerschnitt oder mehreck­ ähnlichem Querschnitt (10).

5. Elektrodurchlauferhitzer nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, gekennzeichnet durch mehrere Heizkanäle (a, b, c), wobei deren Längsachse aneinander­ gereiht eine Ringbahn bildet, die z. B. wendelförmig ver­ laufend vorgesehen ist (u).

6. Elektrodurchlauferhitzer nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, gekennzeichnet durch gerade oder nur in einer Ebene verlaufende geringfügig gekrümmte Heizka­ näle (v).

7. Elektrodurchlauferhitzer nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, gekennzeichnet durch mehrschichtige Kanalhüllenenden (11 o, t) mit mindestens einer elektrisch leitenden Innenhülle, letztere innen mit vorgesehenem Heizelementanschluß (11 m) und außen mit vorgesehenem Energiezuführungsteil (11 n), wobei mehrere Hüllenschichtenenden gegeneinander flüssig­ keitsdichtend durch Pressung oder dergleichen verbun­ den sind.

8. Elektrodurchlauferhitzer nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Zug- und/oder Schub-Signalelemente (s 1, y 1) in einem Membrangehäusekörper (y) gelagert sind, mittels Membran oder manuell, z. B. mittels einer über den Umfang sich ändernder Drehachse mit Drehknopf, in Richtung ihrer Längsachse verschiebbar und mit einem Teilstück mittelbar, z. B. kraftrichtungsändernd mittels Hebel, Klinken (b 3) und oder mittels schiefebener Gleit­ flächen (y 1, a 3), mittelbar in jeweils mehrere elektri­ sche Kontaktbahnen eingreifend vorgesehen sind und/oder, daß in einem Membrangehäuseteil (y) mehrere Membrankam­ mern (d 1, c 1) vorgesehen sind, deren zugehörige Einzel­ membranen von einem zusammenhängenden Formstück gebildet sind und/oder, daß elektrische Kontaktbahnen, wie Schal­ ter oder dergleichen (a 1) mit Abstand vom Signalgeber- System, z. B. vom Membrangehäuse (y), mittels elastischer Träger (h 1 . . . z) beispielsweise, befestigt sind.

9. Elektrodurchlauferhitzer nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, gekennzeichnet durch gutwärmeleitende Bautei­ le (h 1, k 1, z) zwischen elektrischen Schaltelementen (a 1) und einem kaltwasserdurchströmten Bauelement (y), wobei die thermische Ankoppelung an die Schaltelemente (a 1) durch Anpressung mittels federnden Schalt­ elementträgern (k 1, h 1) und die thermische Ankopplung wärmeabführender Bauteile (z, y) untereinander durch Gewindeverschraubungen vorgesehen ist.

10. Elektrodurchlauferhitzer nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, gekennzeichnet durch mindestens einen Heizka­ nal (b), welcher mit einem mehrfach gewendelten Heiz­ leiter (g) bestückt ist, wobei die zunächst gerade Wendellängsachse durch federnde Vorspannung - druckfeder­ ähnlich und drehfederähnlich wirkend - die Form der vorher geraden Wendellängsachse wendelartig verformt.