DE3010074A1

DE3010074A1 - Heat source for hot water central heating system - generates heat by electric motor rotating drum within oil bath

Info

Publication number: DE3010074A1
Application number: DE19803010074
Authority: DE
Inventors: Antrag Auf Nichtnennung
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-03-15
Filing date: 1980-03-15
Publication date: 1981-09-24

Abstract

The heat source comprises a drum rotated by an electric motor (30) and surrounded by two concentric casings. The space between the drum and the inner casing is partially filled with oil heated during rotation of the drum, while the space between the two casings is filled with the water to be heated with a water inlet at one side and a water outlet at the opposite side. Pref. the bottom part of the drum immersed in the oil has surface projections arranged symmetrically to its axis, for increasing the frictional heat generated. These projections may be hemispherical or formed as paddles. The heat source is designed to replace a conventional oil or coal boiler.

Description

Vorrichtung zum Erzeugen von warmemDevice for generating warmth

Wasser und Warmwasserheizungsanlage unter Verwendung einer solchen Beschreibung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen von warmem Wasser sowie eine Warmwasserheizanlage mit einer solchen.Water and hot water heating system using such description The invention relates to a device for generating warm water and a Hot water heating system with such a.

Zur Erzeugung von warmem Wasser, sei es als Brauchwasser oder zu Heizzwecken, werden derzeit entweder mit bl oder Gas befeuerte Kessel oder mit elektrischen Heizwiderständen versehene Druckspeicher verwendet.For the production of warm water, be it as service water or for heating purposes, are currently fired with either bl or gas boilers or with electrical heating resistors provided pressure accumulator used.

Die mit flüssigen oder gasförmigen Kohlenwasserstoffen beheizten Kessel haben den Vorteil, daß die Einstellung der gewünschten Heizleistung recht einfach möglich ist und die Erzeugung warmen Wassers erst dann vorgenommen werden muß, wenn das warme Wasser auch wirklich benötigt wird. Nachteilig ist an diesen Kesseln aber, daß die Brennstoffe überwiegend importiert werden müssen, die Brennstoffversorgung also unsicher ist. Außerdem entstehen bei der Verbrennung Abgase.Boilers heated with liquid or gaseous hydrocarbons have the advantage that the setting of the desired heating power is quite easy is possible and the production of warm water must only be carried out when the warm water is really needed. The disadvantage of these boilers is that most of the fuel has to be imported, the fuel supply so is unsure. Combustion also produces exhaust gases.

Die mit elektrischen Heizwiderständen versehenen Warmwasserbereiter haben den Vorteil, daß die Energieversorgung im Inland sichergestellt wird und daß Strom zur Nachtzeit sehr preisgünstig zur Verfügung steht. Diese günstige Versorgungslage wird sich mit zunehmender Erzeugung von Atomstrom eher noch verbessern. Außerdem erfolgt die Erzeugung warmen Wassers sehr sauber; es brauchen auch keine gesonderten Kamine oder Abzüge für Verbrennungsgase vorgesehen zu werden. Die elektrischen Warmwasserbereiter haben aber den Nachteil, daß das warme Wasser schon erzeugt werden muß, bevor es benötigt wird, wenn man vom Vorteil des preisgünstigen Nachtstromes Gebrauch machen will.The water heaters equipped with electrical heating resistors have the advantage that the domestic energy supply is ensured and that Electricity is available very cheaply at night. This favorable supply situation will tend to improve as the generation of nuclear power increases. aside from that warm water is generated very cleanly; there is also no need for a separate one To be provided chimneys or flues for combustion gases. The electric water heater but have the disadvantage that the warm water must be generated before it is needed if you take advantage of the inexpensive night-time electricity want.

Ein weiterer Nachteil ist der, daß sich die Heizleistung bei großen Warmwassererzeugern nur schlecht regeln läßt, da Schaltungen zur elektronischen Leistungsregelung bei Leistungen von größenordnungsmäßig 2 bis 10 kW sehr teuer sind. Außerdem sind die Heizstäbe selbst teuer, und der Wärmeübergang von den kleine Abmessungen aufweisenden heißen Heizstäben auf das kalte Wasser ist letztlich verhältnismäßig schlecht; die Aufheizung des Wassers ist durch die Weitergabe der Wärme im Wasser selbst begrenzt.Another disadvantage is that the heating power is large Hot water generators can only be regulated poorly, there circuits for Electronic power control for powers of the order of 2 to 10 kW are very expensive. In addition, the heating rods themselves are expensive, and so is the heat transfer from the small-sized hot rods to the cold water ultimately relatively bad; the heating of the water is by passing the heat in the water itself is limited.

Man kann nicht mehr Leistung über die Heizstäbe zuführen, als man Wärmeleistung durch Konvektion des Wassers im Behälter von den Heizstäben abführen kann.You can't use the heating elements to supply more power than you can Dissipate heat output from the heating rods by convection of the water in the tank can.

Durch die vorliegende Erfindung soll eine Vorrichtung zum Erzeugen von warmem Wasser geschaffen werden, welche die Vorteile der mit fossilen Brennstoffen kontinuierlich arbeitenden Kessel und die Vorteile der mit elektrischer Energie arbeitenden Warmwassererzeuger vereint.The present invention is intended to provide a device for generating of warm water can be created, taking advantage of fossil fuel continuously operating boiler and the advantages of using electrical energy working hot water generator.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1.This object is achieved according to the invention by a device according to Claim 1.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die primär verwendete elektrische Energie zunächst in mechanische Energie umgesetzt. Diese wird dann von der in das ölbad eintauchenden Trommel in Wärme umgesetzt, und diese Wärme wird an einen das ölbad umgebenden ständig sich erneuernden Wassermantel abgegeben. Dadurch, daß der zwischen der Trommel und dem inneren Mantel der Vorrichtung liegende ölraum kleine radiale Abmessungen aufweist, wird das ifl von der Trommel sehr stark liegt, und es kommt zu einer Schaumbildung. Dieser ölschaum erfüllt den an sich nur teilweise vom öl gefüllten ölraum vollständig. Die Erzeugung von Wärme erfolgt somit auch im gesamten ölraum, einerseits durch Verwirbelung des öles selbst, andererseits durch stetiges Beanspruchen des verhältnismäßig steifen ölschaumes auf Scherung. Damit hat man eine große Wärmetauschfläche zwischen dem als Reibungsbremse dienenden Medium und dem dieses umgebenden Wassermantel. Hierdurch ist ein guter Wärmeübergang auf das Wasser sichergestellt, selbst wenn der den ölraum umgebende Mantel aus Stahl hergestellt ist.In the device according to the invention, the primarily used electrical Energy initially converted into mechanical energy. This is then transferred to the drum immersed in the oil bath is converted into heat, and this heat is transferred to the constantly renewing water jacket surrounding the oil bath. Because the between the drum and the inner jacket of the device there is a small oil space Has radial dimensions, the ifl of the drum is very strong, and foaming occurs. This oil foam only partially fulfills this in itself from the oil filled oil chamber completely. The generation of heat also takes place in the entire oil space, on the one hand by swirling the oil itself, on the other hand through constant shear stress on the relatively stiff oil foam. That gives you a big one Heat exchange surface between the friction brake serving medium and the surrounding water jacket. This is a good one Heat transfer to the water ensured, even if the one surrounding the oil space Sheath is made of steel.

Durch Vorgabe der ölmenge im ölraum läßt sich das Ausmaß der Abbremsung der Trommel und damit die Heizleistung der Vorrichtung auf einfache Weise einstellen; der Antriebsmotor kann so auch ein Wechselstromsynchronmotor oder ein sonstiger mit konstanter Drehzahl laufender Motor sein, welcher seine Leistungsaufnahme dann der Stärke der Abbremsung der trommel durch das ölbad und den ölschaum anpaßt.The extent of the braking can be determined by specifying the amount of oil in the oil chamber adjust the drum and thus the heating power of the device in a simple manner; the drive motor can thus also be an alternating current synchronous motor or something else motor running at constant speed, which then reduces its power consumption the strength of the deceleration of the drum by the oil bath and the oil foam.

Bei den derzeit geltenden niederen Kosten für Elektromotoren mit Leistungen zwischen 2 und 10 kW, welche in großen Stückzahlen hergestellt werden, ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung auch bei Kleinserienfertigung der Trommel und der beiden Mäntel insgesamt fast um die Hälfte billiger als ein konventioneller elektrischer Warmwassererzeuger mit Heizstäben.At the current low cost of electric motors with benefits between 2 and 10 kW, which are produced in large numbers, is one Device according to the invention even in small series production of the drum and the two Coats overall almost half cheaper than a conventional electric one Hot water generator with heating rods.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat auch den Vorteil sehr geringer Wartungskosten. Die heute zur Verfügung stehenden Elektromotoren können über Jahre hinweg störungsfrei laufen; Gleiches gilt für die im Handel erhältlichen Lager, welche zur Lagerung der Trommel verwendet werden. Ansonsten sind keinerlei Verschleißteile vorgesehen.The device according to the invention also has the advantage of very little Maintenance costs. The electric motors available today can last for years run away trouble-free; The same applies to the bearings available in stores, which are used to store the drum. Otherwise there are no wearing parts intended.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.Advantageous further developments of the invention are set out in the subclaims specified.

Bei einer Vorrichtung gemäß Anspruch 2 erfolgt die Umsetzung der mechanischen Energie in Wärme zum überwiegenden Teil über den aus dem öl erzeugten ölschaum, dagegen nur wenig durch Verwirbelung des öles selbst. Da die Trommel nur wenig in das öl eintaucht, läuft der auf die Trommel arbeitende Elektromotor besonders gut an.In a device according to claim 2, the implementation of the mechanical takes place Most of the energy in heat Part about that produced from the oil oil foam, on the other hand only a little by swirling the oil itself. Since the drum only If it does not dip into the oil, the electric motor working on the drum runs particularly well good at.

Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 3 wird eine verstärkte ölschaumbildung erhalten; trotzdem bleibt die Trommel ausgewuchtet.With the development of the invention according to claim 3, a reinforced oil foaming obtained; nevertheless the drum remains balanced.

Auf besonders einfache Weise erzeugt man eine ausgewuchtete Trommel mit Oberflächenunregelmäßigkeiten dadurch, daß man an diametral einander gegenüberliegenden Stellen der Mantelfläche Eindrückungen oder Ausdrückungen vorsieht, wie am Anspruch 4 angegeben.A balanced drum is produced in a particularly simple way with surface irregularities in that one is diametrically opposed to each other Provide indentations or expressions on the outer surface, as in the claim 4 specified.

Eindrückungen oder Ausdr-iickungen, wie sie im Anspruch 5 angegeben sind, lassen sich unter Verwendung besonders einfacher Werkzeuge herstellen, sie führen auch nur zu geringen lokalen Spannungen im Material der Trommelwand.Impressions or expressions as specified in claim 5 are can be produced using particularly simple tools, they also only lead to low local stresses in the material of the drum wall.

Auch mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 6 ist sichergestellt, daß auf einfache Weise zwangsläufig ein Rundlaufen der Trommel sichergestellt ist. Auch bei dieser Ausführungsform der Erfindung wird an der Trommel zur Erzeugung der Oberflächenunregelmäßigkeiten kein gesondertes Material aufgebracht.The development of the invention according to claim 6 also ensures that that a smooth running of the drum is inevitably ensured in a simple manner. In this embodiment of the invention, too, production takes place on the drum No separate material is applied to the surface irregularities.

Bei einer Vorrichtung gemäß Anspruch 7 wird der Wasserstrom in etwa gleichförmig auf die gesamte Wärmetauschfläche verteilt, so daß man insgesamt einen besonders guten Wärmeübergang vom öl bzw. dem ölschaum auf das Wasser erhält.In a device according to claim 7, the water flow is approximately evenly distributed over the entire heat exchange surface, so that you have a total of one particularly good heat transfer from the oil or the oil foam to the water.

Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 8 wird eine weitere Vergrößerung der Wärmetauschfläche erhalten, da nun auch die untere Stirnwand des inneren Mantels als Wärmetauschfläche zur Verfügung steht.With the development of the invention according to claim 8, a further Obtain an increase in the heat exchange surface, there now also the lower one Front wall of the inner jacket is available as a heat exchange surface.

Bei einer Vorrichtung gemäß Anspruch 9 kann man den ölspiegel im ölraum einfach durch vertikales Verlagern des Ausgleichsbehälters verändern und hierdurch auch die Heizleistung der Vorrichtung regulieren.In a device according to claim 9, the oil level in the oil space can be used simply change by moving the expansion tank vertically and thereby also regulate the heating power of the device.

Bei einer Vorrichtung gemäß Anspruch 10 erfolgt ein automatisches Hochfahren der Heizleistung nach dem Ingangsetzen des elektrischen Antriebsmotors. Damit wird verhindert, daß der Antriebsmotor beim Anlaufen einen besonders hohen Strom zieht. Dies ist deshalb von Bedeutung, da so die Absicherung dieses Antriebsmotors auf kleine Werte eingestellt werden kann und auch die gesamte elektrische Installation nur auf die maximal gewünschte Wärmeleistung des Warmwassererzeugers ausgelegt zu werden braucht.In the case of a device according to claim 10, an automatic one takes place Raising the heating power after starting the electric drive motor. This prevents the drive motor from having a particularly high speed when it starts up Current draws. This is important because it protects this drive motor can be set to small values and also the entire electrical installation only designed for the maximum required heat output of the hot water generator needs to be.

Bei einer Vorrichtung gemäß Anspruch 11 wird der Warmwassererzeuger automatisch in den ein leichtes Anlaufen des Antriebsmotors sicherstellenden Ruhezustand zurückgebracht, wenn die Erzeugung von warmem Wasser beendet wird.In a device according to claim 11, the hot water generator automatically into the idle state which ensures that the drive motor starts up easily returned when the production of warm water is stopped.

Bei einer Vorrichtung gemäß Anspruch 12 kann man die im Arbeitszustand erhaltene Heizleistung leicht durch Einjustieren eines Stellungsgebers vorgeben. Wird der untere Stellungsgeber auf eine geringere Höhe eingestellt, als dies eigentlich:zum Absenken des ölspiegels unter die Unterkante der Trommel erforderlich ist, so kann man den Stellmotor für den Ausgleichsbehälter beim Einschalten der Heizvorrichtung zugleich mit dem elektrischen Antriebsmotor in Gang setzen und erhält ohne Verwendung eines externen Verzögerungsgliedes ein verzögertes Einsetzen der Heizleistung und damit ein leichtes Anlaufen des Antriebsmotors.In a device according to claim 12 you can in the working state Easily preset the heating power obtained by adjusting a position transmitter. If the lower position transmitter is set to a lower height than actually: for Lowering the oil level below the bottom edge of the drum is necessary, so may the servomotor for the expansion tank when switching on the heater at the same time set in motion with the electric drive motor and maintained without use an external delay element a delayed onset of the heating power and thus an easy start-up of the drive motor.

Eine beidseitige Lagerung der Trommel, wie sie im Anspruch angegeben ist, ist für einen langen störungsfreien Betrieb von besonderem Vorteil.A bilateral storage of the drum as specified in the claim is of particular advantage for long, trouble-free operation.

Ist das zum Abbremsen der Trommel verwendete öl ein Hydrauliköl, wie im Anspruch 14 angegeben, so kann man dieses öl und den aus ihm erzeugten ölschaum bis auf hohe Temperaturen erhitzen, ohne daß sich das öl zersetzt oder flüchtige Bestandteile abgibt. Eine hohe öltemperatur ist im Hinblick auf einen raschen und guten Wärmeübergang auf das Wasser ebenfalls von Vorteil.Is the oil used to brake the drum a hydraulic oil like stated in claim 14, this oil and the oil foam produced from it can be used Heat up to high temperatures without the oil decomposing or volatilizing Releases components. A high oil temperature is in view of a quick and good heat transfer to the water is also an advantage.

Bei einer Vorrichtung gemäß Anspruch 15 wird auch die im Antriebsmotor selbst erhaltene Verlustwärme noch zur Aufwärmung des Wassers nutzbar gemacht.In the case of a device according to claim 15, the drive motor is also used Even obtained heat loss can still be used to heat the water.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 16 ist im Hinblick auf ein Kleinhalten der bewegten Masse der Trommel bei großer Trommeloberfläche von Vorteil.The development of the invention according to claim 16 is in view on keeping the moving mass of the drum small with a large drum surface advantageous.

Warmwasserheizungsanlagen mit einem Speicherbehälter für warmes Wasser sind in verschiedenem Zusammenhang bekannt, so etwa bei Solarheizungsanlagen. Dort hat aber das Wasser im Speicherbehälter verhältnismäßig niedere Temperatur und muß unter Verwendung einer Wärmepumpe erst auf eine für Heizungszwecke geeignete höhere Temperatur gebracht werden. Unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Erzeugen warmen Wassers ist es nun möglich, mit wirtschaftlich vertretbaren Kosten den zur Nachtzeit preisgünstig bereitgestellten Strom in Form von Wärme zum Heizen während des Tages zu speichern. Eine entsprechende Warmwasserheizungsanlage ist im Anspruch 17 angegeben.Hot water heating systems with a storage tank for hot water are known in various contexts, such as solar heating systems. there but the water in the storage tank has a relatively low temperature and must using a heat pump only to a higher one suitable for heating purposes Temperature can be brought. Using the device according to the invention for It is now possible to generate warm water at an economically justifiable cost the inexpensive electricity provided at night in the form of heat for heating save during the day. A corresponding hot water heating system is stated in claim 17.

Bei einer Heizungsanlage gemäß Anspruch 18 kann zum Bewegen des Wassers durch den Warmwassererzeuger die sowie- so vorgesehene Umwälzpumpe der Heizanlage verwendet werden, welche in der Nacht, in welcher die Temperatur in den Räumen des Gebäudes sowieso abgesenkt wird, nur zum Teil ausgelastet ist.In a heating system according to claim 18 can be used to move the water by the hot water generator circulation pump provided in this way of the heating system, which at night in which the temperature is lowered in the rooms of the building anyway, is only partially used.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen: Fig. 1: eine schematische Darstellung einer Warmwasserheizungsanlage, bei welcher anstelle eines herkömmlichen Kessels eine durch einen Elektromotor angetriebene Heizvorrichtung und ein großer Speicherbehälter für warmes Wasser vorgesehen ist; Fig. 2: einen axialen Schnitt durch die in Fig. 1 gezeigte Heizvorrichtung; Fig. 3: eine schematische Darstellung einer abgewandelten Heizvorrichtung mit einer Einrichtung zur Einstellung der Heizleistung; und Fig. 4: einen Schnitt durch das untere Ende der in Fig. 3 gezeigten abgewandelten Heizvorrichtung.The invention is explained below with the aid of exemplary embodiments Explained in more detail with reference to the accompanying drawing. In this show: Fig. 1: a schematic representation of a hot water heating system in which instead of a conventional boiler has a heating device driven by an electric motor and a large storage tank for hot water is provided; Fig. 2: a axial section through the heating device shown in Figure 1; Fig. 3: a schematic Representation of a modified heating device with a device for setting the heating power; and FIG. 4: a section through the lower end of the in FIG. 3 modified heating device shown.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Warmwasserheizungsanlage für ein Gebäude. Ein einziger Heizkörper 10 ist stellvertretend für die verschiedenen auf das Gebäude verteilten Heizkörper wiedergegeben. Er ist über mechanisch gekoppelte Dreiweg-Mischventile 12, 14 mit der-Förderseite bzw.Fig. 1 shows schematically a hot water heating system for a building. A single radiator 10 is representative of the various on the building distributed radiators. It is via mechanically coupled three-way mixing valves 12, 14 with the conveying side or

der Ansaugseite einer Umwälzpumpe 16 verbunden. Die dritten Anschlüsse der Mischventile 12 und 14 sind mit Leitungen 18 und 20 verbunden, welche zum Einlaß einer insgesamt mit 22 bezeichneten Heizvorrichtung bzw. zum Aus- laß eines großen Speicherbehälters 24 für warmes Wasser führen. Der Auslaß der Heizvorrichtung 22 ist über eine Leitung 26 mit dem Einlaß des Speicherbehälters 24 verbunden.the suction side of a circulation pump 16 is connected. The third connections the mixing valves 12 and 14 are connected to lines 18 and 20 which lead to the inlet a heating device designated as a whole with 22 or for let lead a large storage tank 24 for hot water. The outlet of the heater 22 is connected to the inlet of the storage container 24 via a line 26.

Die Mischventile 12 und 14 ermöglichen es, daß ein Teil des Wassers oder auch die gesamte Wassermenge, welche vom Auslaß des Speicherbehälters 24 abgezogen wird, über die Heizvorrichtung 22 direkt wieder in den Speicherbehälter 24 zurückgeführt wird. Auf diese Weise kann zur Nachtzeit die Temperatur des im Speicherbehälter befindlichen Wassers unter Verwendung von Nachtstrom angehoben werden, wie nachstehend noch genauer beschrieben wird.The mixing valves 12 and 14 allow some of the water or the total amount of water that is drawn off from the outlet of the storage container 24 is returned directly to the storage container 24 via the heating device 22 will. In this way, the temperature of the in the storage tank at night time water can be raised using night-time electricity, as follows will be described in more detail.

Es versteht sich, daß man zum Bewegen von Wasser durch die Heizvorrichtung 22 auch eine zweite Umwälzpumpe verwenden kann; in diesem Falle können dann natürlich die Mischventile 12 und 14 entfallen.It will be understood that one can move water through the heater 22 can also use a second circulation pump; in this case you can of course the mixing valves 12 and 14 are omitted.

Die Heizvorrichtung 22 besteht grob gesprochen aus einem Heiztank 28 und einem von diesem getragenen Wechselstrom-Elektromotor 30, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist. Letzterer ist vorzugsweise ein von Wasser umströmter Tauchmotor und ist im Inneren eines in Fig. 1 schematisch angedeuteten, teilweise weggebrochenen Vorwärmbehälters 32 angeordnet. Dessen Auslaß ist über eine Leitung 34 mit dem Einlaß des Heiztanks 30 verbunden. Der Vorwärmbehälter 32 ist mit einer nicht näher gezeigten Außenisolierung versehen.The heating device 22 consists, roughly speaking, of a heating tank 28 and an alternating current electric motor 30 carried by the latter, as shown in FIG. 1 can be seen. The latter is preferably a submersible motor around which water flows and is in the interior of a schematically indicated in Fig. 1, partially broken away Preheating container 32 is arranged. Its outlet is via a line 34 with the inlet of the heating tank 30 connected. The preheating container 32 is provided with a not shown in detail External insulation provided.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, hat der Heiztank 30 eine Bodenplatte 36. Auf diese sind koaxial ein innerer zylindrischer Mantel 38 und ein äußerer zylindrischer Mantel 40 aus rostfreiem Stahl aufgeschweißt. Eine aufgeschweißte Ringplatte 42 verschließt die oberen Enden der Mäntel 38 und 40. Auf diese Weise erhält man einen hohlzylindrischen Wasserraum 44, welcher über einen unteren Einlaßstutzen 46 und einen oberen Auslaßstutzen 48 mit externen Leitungen verbindbar ist, z. B. der vom Vorwärmbehälter 32 herkommenden Leitung 34 bzw. der zum Speicherbehälter 24 führenden Leitung 26. In ihrem über den äußeren Mantel 40 überstehenden Rand ist die Ringplatte 42 mit Gewindebohrungen 52 versehen, in welchen Gewindebolzen 54 laufen, welche zum Festspannen eines Deckels 56 dienen.As can be seen from FIG. 2, the heating tank 30 has a base plate 36. On top of these are an inner cylindrical jacket 38 and an outer cylindrical shell coaxially Shell 40 made of stainless steel welded on. A welded-on ring plate 42 closes the upper ends of the Coats 38 and 40. This way a hollow cylindrical water space 44 is obtained, which has a lower inlet connection 46 and an upper outlet connection 48 can be connected to external lines, e.g. B. the line 34 coming from the preheating container 32 or that to the storage container 24 leading line 26 in its over the outer jacket 40 protruding edge the ring plate 42 is provided with threaded bores 52 in which threaded bolts 54 run, which are used to clamp a cover 56.

Auf dem Deckel 56 ist ein Lagerblock 58 festgeschraubt oder angeschweißt, in welchem ein Schrägrollenlager 60 für eine mit dem Elektromotor 30 verbundene Antriebswelle 62 angeordnet ist. Letztere trägt eine allseitig geschlossene, hohle zylindrische Trommel 64, welche aus rostfreiem Stahlblech hergestellt ist. Deren untere Stirnwand trägt eine Stummelwelle 66, die über ein Kugellager 68 in einem Lagerblock 70 geführt ist, welcher seinerseits an der Bodenplatte 36 festgeschraubt oder festgeschweißt ist. Zur Abdichtung der Antriebswelle 62 ist im Lagerblock 58 eine Dichtpackung 72 vorgesehen.A bearing block 58 is screwed or welded onto the cover 56, in which an angular roller bearing 60 for a connected to the electric motor 30 Drive shaft 62 is arranged. The latter has a hollow one that is closed on all sides cylindrical drum 64 made of stainless steel sheet. Whose lower end wall carries a stub shaft 66, which has a ball bearing 68 in one Bearing block 70 is guided, which in turn is screwed tightly to the base plate 36 or is welded in place. In order to seal the drive shaft 62, there is a bearing block 58 a packing 72 is provided.

Die Trommel 64 begrenzt zusammen mit dem inneren Mantel 38, der Bodenplatte 36 und dem Deckel 58 einen ölraum 74, in welchen über eine im Deckel 58 vorgesehene, durch eine Schraube 76 verschließbare öffnung 78 öl eingefüllt werden kann und aus welchem öl über eine durch eine Schraube 80 verschlossene öffnung 82 wieder abgelassen werden kann. Als öl wird ein hochtemperaturbeständiges ö1, z.B.The drum 64, together with the inner jacket 38, defines the base plate 36 and the cover 58 an oil chamber 74, in which a provided in the cover 58, opening 78, which can be closed by a screw 76, can be filled in with oil and out which oil is drained again via an opening 82 closed by a screw 80 can be. A high temperature resistant oil, e.g.

ein Hydrauliköl verwendet. Der Spiegel der im ölraum befindlichen ölmenge 84 liegt eine kleine Strecke über der Unterkante der Trommel 64. Diese hat in ihrem unteren Endabschnitt kugelkalottenförmige Ausdrückungen 86.a hydraulic oil is used. The mirror in the oil room The amount of oil 84 lies a small distance above the lower edge of the drum 64. This has spherical cap-shaped expressions 86 in its lower end section.

Der äußere Mantel 40 ist von einer Isolierschicht 88 umgeben; weitere Isolierschichten 90 und 92 überdecken den Deckel 56 bzw. die Bodenplatte 36.The outer jacket 40 is surrounded by an insulating layer 88; Further Insulating layers 90 and 92 cover the cover 56 and the base plate 36, respectively.

Die oben beschriebene Vorrichtung zum Erzeugen warmen Wassers arbeitet wie folgt: Der Elektromotor 30 dreht die Trommel 64 mit etwa 3000 U/min.The device described above for producing warm water works as follows: The electric motor 30 rotates the drum 64 at about 3000 rpm.

Durch das in die ölmenge 84 eintauchende Ende der Trommel 64 wird das öl kräftig durchgerührt und zum Schäumen gebracht, und zwar auch dann, wenn die Trommel 64 am unteren Ende keine Oberflächenunregelmäßigkeiten wie die Ausdrückungen 86 aufweist. Der so erzeugte ölschaum steigt auf und füllt schließlich den ölraum 74 aus. Durch die Trommel 64 wird beim Drehen sowohl in der verhältnismäßig geringe radiale Abmessung aufweisenden ölschaumschicht als auch im verbleibenden ölbad Wärme erzeugt. Diese gelangt über die große Oberfläche des inneren Mantels 38 auf das durch den Wasserraum 44 strömende Wasser. Awh dieser Wasserstrom hat in radialer Richtung verhältnismäßig geringe Abmessungen. Auf diese Weise erhält man insgesamt eine rasche und gute Übertragung der aus der vom Elektromotor 30 aufgenommenen elektrischen Leistung erzeugten Wärme auf das Wasser.By the end of the drum 64 which is immersed in the quantity of oil 84 vigorously stirred the oil and made it foam, even when the drum 64 at the lower end has no surface irregularities like the expressions 86 has. The oil foam created in this way rises and finally fills the oil space 74 off. Through the drum 64 is when rotating both in the relatively low radial dimension exhibiting oil foam layer as well as heat in the remaining oil bath generated. This reaches over the large surface of the inner shell 38 on the water flowing through the water space 44. Awh this water flow has in radial Direction of relatively small dimensions. This way you get a total a quick and good transmission of the from the electric motor 30 received electrical Power generated heat on the water.

Fig. 4 zeigt einen im unteren Abschnitt abgewandelten Heiztank. Teile, welche obenstehend schon beschrieben wurden, sind wieder mit denselben Bezugszeichen versehen.4 shows a heating tank modified in the lower section. Parts, which have already been described above are again given the same reference numerals Mistake.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist der äußere Mantel 40 durch eine gesonderte, weiter unten liegende Bodenplatte 94 verschlossen, so daß sich der Wasserraum 44 auch an der Unterseite der Bodenplatte 36 vorbei erstreckt.In the embodiment of FIG. 4, the outer jacket 40 is through a separate bottom plate 94 located below is closed so that the water space 44 also extends past the underside of the base plate 36.

Letztere ruht über Füße 96 auf der äußeren Bodenplatte 94.The latter rests on the outer base plate 94 via feet 96.

Durch den Wasserraum 44 und die äußere Bodenplatte 94 ist ein Rohr 98 hindurchgeführt, welches zum Ablassen von öl aus dem ölraum 74 dient und hierzu mit einem nicht gezeigten Ventil verschließbar sein kann. Bei der hier im einzelnen wiedergegebenen Ausführungsform ist das Rohr 98 mit einem flexiblen Schlauch verbunden, welcher zu einem Ausgleichsbehälter 102 (vgl. Fig. 3) führt, und zwar aus Gründen, die später noch genauer beschrieben werden.There is a pipe through the water space 44 and the outer base plate 94 98 passed through, which is used to drain oil from the oil chamber 74 and for this purpose can be closed with a valve, not shown. With the one here in detail In the illustrated embodiment, the tube 98 is connected to a flexible hose, which leads to an expansion tank 102 (see. Fig. 3), for reasons which will be described in more detail later.

Anstelle der Ausdrückungen 86 ist die Trommel 64 mit Schaufeln 104 versehen, welche aus einem über die untere Stirnwand 106 der Trommel axial überstehenden Endabschnitt der Mantelwand 108 der Trommel ausgeschnitten und herausgebogen sind.Instead of the notches 86, the drum 64 has blades 104 provided, which from a protruding axially over the lower end wall 106 of the drum End portion of the shell wall 108 of the drum are cut out and bent out.

Ein praktisches Ausführungsbeispiel des Heiztanks nach Fig. 4 zur Verwendung mit einem 4 kW-Wechselstrommotor hat folgende Abmessungen: Länge der Trommel 64 500 mm; Abstand der inneren Bodenplatte vom Deckel 56 530 mm; Höhe des ölbades über der inneren Bodenplatte 15 mm; Lage des ölspiegels über der Unterkante der Trommel 3 mm; Abstand der unteren Bodenplatte vom Deckel 600 mm; Durchmesser der Trommel 64 394 mm; Innendurchmesser des Mantels 38 400 mm; Innendurchmesser des Mantels 40 440 mm. Im Betrieb wurde das eingefüllte Hydrauliköl auf 2500C erhitzt; bei einem Durchsatz von 500 1/Stunde konnte mit 200C einlaufendes Wasser auf eine Temperatur von 350C erhitzt werden.A practical embodiment of the heating tank according to FIG. 4 for Use with a 4 kW AC motor has the following dimensions: Length of Drum 64 500 mm; Distance of the inner base plate from the cover 56 530 mm; Height of oil bath above the inner base plate 15 mm; Position of the oil level above the lower edge the drum 3 mm; Distance of the lower base plate from the cover 600 mm; diameter the drum 64 394 mm; Inner diameter of the jacket 38 400 mm; Inside diameter of the jacket 40 440 mm. During operation, the filled hydraulic oil was heated to 2500C; at a throughput of 500 l / hour, water running in at 200C could be added to a Temperature of 350C.

Fig. 3 zeigt schematisch eine Einrichtung, mit welcher bei konstanter Drehzahl des Elektromotors 30 die Heizleistung des Heiztanks 28 geregelt werden kann. Die Verwendung einer solchen Einrichtung erleichtert auch das Anlaufen des Elektromotors, ohne daß hohe Anlaufströme gezogen werden.Fig. 3 shows schematically a device with which at constant Speed of the electric motor 30, the heating power of the heating tank 28 can be regulated can. The use of such a facility also facilitates that Start up of the electric motor without drawing high starting currents.

Der Ausgleichsbehälter 102, welcher über den Schlauch 100 mit dem ölraum 74 in ständiger Verbindung steht, hängt an einem Seil 110, das von einer Seiltrommel 112 abläuft.The expansion tank 102, which via the hose 100 with the Oil chamber 74 is in constant communication, hangs on a rope 110, which is from a Cable drum 112 runs out.

Letztere wird von einem Getriebemotor 114 über eine Gewindeschnecke und ein von der Seiltrommelwelle getragenes Zahnrad angetrieben.The latter is driven by a gear motor 114 via a screw screw and a gear carried by the cable drum shaft is driven.

Eine Stativstange 116 trägt in unterschiedlicher vertikaler Stellung arretierbar zwei in Reflexion arbeitende Lichtschranken 118, 120, welche ansprechen, wenn der obere bzw. untere Rand des Ausgleichsbehälters 102 mit ihnen vertikal fluchtet. Die Lichtschranken 118, 120 sind mit Eingängen einer Steuereinheit 122 verbunden, welche über Leitungen 124 und 126 den Getriebemotor 114 bzw. den Elektromotor 30 ansteuert. Die Steuereinheit 122 hat eine weitere Eingangsleitung 128 und wird jeweils angestoßen, wenn auf der Eingangsleitung 128 ein Signal steht. Dieses Signal kann z. B. von einem Temperaturfühler oder einer Programmsteuerung (nicht gezeigt) der Heizanlage bereitgestellt werden, wenn Wasser erwärmt werden- soll.A stand rod 116 carries in different vertical positions lockable two light barriers 118, 120 working in reflection, which respond, when the upper or lower edge of the expansion tank 102 is vertically aligned with them. The light barriers 118, 120 are connected to inputs of a control unit 122, which via lines 124 and 126 the gear motor 114 and the electric motor 30 drives. The control unit 122 has a further input line 128 and is each triggered when there is a signal on input line 128. This signal can z. B. from a temperature sensor or a program control (not shown) of the Heating system must be provided if water is to be heated.

Die in Fig. 3 gezeigte leistungsregelbare Vorrichtung zum Erzeugen warmen Wassers und die zugeordnete Steuereinheit arbeiten folgendermaßen zusammen: Bei nicht arbeitender Vorrichtung (Ruhezustand) ist der Ausgleichsbehälter 102 zumindest so weit abgesenkt, daß der ölspiegel im ölraum 74 unter der Unterkante der Trommel 64 liegt. Auf entsprechende Höhe ist die untere Lichtschranke 120 eingestellt.The power-adjustable device shown in FIG. 3 for generating warm water and the associated control unit work together as follows: When the device is not working (idle state), the expansion tank 102 is at least lowered so far that the oil level in the oil chamber 74 is below the lower edge of the drum 64 lies. The lower light barrier 120 is set to the appropriate height.

Wird nun die Eingangsleitung 128 mit Signal beaufschlagt, so setzt die Steuereinheit 122 den Elektromotor 30 in Bewegung. Zugleich wird der Getriebemotor 114 eingeschaltet. Nun wird die Trommel 64 in Drehung versetzt, und der Ausgleichsbehälter 102 wird hochgezogen, so daß der ölspiegel im ölraum 74 ansteigt und die Unterkante der angelaufenen Trommel 64 erreicht. Der ölspiegel steigt dann im ölraum 74 weiter, bis der gewünschte Sollspiegel erreicht ist. Auf entsprechende Höhe ist die Lichtschranke 118 eingestellt. Erhält die Steuereinheit 122 das Ausgangssignal der Lichtschranke 118, so wird der Getriebemotor 114 angehalten, der Elektromotor 30 läuft weiter. Dieser Betriebszustand wird während der Erzeugung warmen Wassers stationär aufrechterhalten.If the input line 128 is now subjected to a signal, so the control unit 122 sets the electric motor 30 in motion. At the same time the gear motor is 114 switched on. Now the drum 64 is set in rotation, and the expansion tank 102 is pulled up, so that the oil level in the oil chamber 74 rises and the lower edge of the started drum 64 is reached. The oil level then continues to rise in oil chamber 74, until the desired target level is reached. The light barrier is at the appropriate height 118 set. If the control unit 122 receives the output signal of the light barrier 118, the gear motor 114 is stopped and the electric motor 30 continues to run. This operating state is maintained while the hot water is being generated.

Wird das Signal auf der Eingangsleitung 128 beendet, so wird durch die Steuereinheit 122 der Elektromotor 30 angehalten; der Getriebemotor 114 wird dagegen in Richtung eines Absenkens des Ausgleichsbehälters 102 so lange erregt, bis die untere Lichtschranke 120 anspricht. Nun ist der schon oben beschriebene Ruhezustand wieder erreicht.If the signal on the input line 128 is terminated, then through the control unit 122 stopped the electric motor 30; the gear motor 114 becomes on the other hand, excited in the direction of lowering the expansion tank 102, until the lower light barrier 120 responds. Now is the one already described above Rest state reached again.

Es versteht sich, daß man den Getriebemotor 114 auch durch einen Regelkreis betätigen kann, welcher mit einem Temperaturfühler zusammenarbeitet, der z. B. die Temperatur des abströmenden erwärmten Wassers mißt und die Arbeitsstellung des Ausgleichsgefäßes variabel so vorgibt, daß eine konstante Wassertemperatur erhalten wird. In diesem Falle dient dann die obere Lichtschranke 118, falls sie nicht ganz weggelassen wird, als den maximal zulässigen ölspiegel überwachender Grenzschalter.It goes without saying that the geared motor 114 can also be controlled by a control loop can operate, which cooperates with a temperature sensor that z. B. the Measures the temperature of the outflowing heated water and the working position of the expansion tank variable so that a constant water temperature is obtained. In this Trap then the upper light barrier 118 serves, if it is not completely omitted, as a limit switch monitoring the maximum permissible oil level.

Claims

Patent claims t; J device for generating warm water, characterized by a drum connected to an electric drive motor (30) (64>, by an inner one surrounding the drum (64) at a small distance Jacket (38), by a bl quantity (84), which the through the drum (64) and the inner jacket (38) partially fills the limited oil space (74), and through a second, outer jacket (40) surrounding the inner jacket (38) and having an inlet (46) for water to be heated and an outlet (48) for heated water is.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that only one the lower end portion of the drum (64) is immersed in the amount of oil (84).

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the drum (64) with surface irregularities arranged symmetrically to its axis (86; 104) is provided.

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the surface irregularities by inwardly pressed in or outwardly pressed outer surface sections (86) are formed.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the depressed or pressed out lateral surface sections (86) of the drum (64) the shape of Have spherical caps.

6. Apparatus according to claim 3, characterized in that the surface irregularities of the drum (64) are formed by blades (104) which are made of one The jacket section (108) protruding beyond the lower end wall (106) of the drum (64) are bent out.

7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that that the drum (64), the inner jacket (38) and the outer jacket (40) are exactly coaxial are arranged.

8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that that the inner jacket (38) and the outer jacket (40) by sub-axial spacing arranged lower end walls (36, 94) are closed.

9. Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that that an oil expansion tank (102) via a flexible line (100) with the through the drum (64) and the inner jacket (38) delimited oil space (74) in connection stands.

10. The device according to claim 9, characterized by a servomotor (114) for vertical displacement of the expansion tank (102), which when lifting of the expansion tank. is stopped by a position transmitter (118) which responds, when the expansion tank (102) reaches a predetermined upper working position.

11. The device according to claim 10, characterized by a further Position transmitter (120), through which the servomotor (114) when lowering the expansion tank (102) is stopped when the expansion tank (102) has a lower rest position has reached.

12. Apparatus according to claim 10 or 11, characterized in that that the position transmitter (118, 120) can be locked at different vertical heights are.

13. Device according to one of claims 1 to 12, characterized in that that the drum (64) at one end in an axial / radial bearing (60) and on its other end runs in a radial bearing (68).

14. Device according to one of claims 1 to 13, characterized in that that the oil is a hydraulic oil.

15. Device according to one of claims 1 to 14, characterized in that that the Aritriebsmotor (30) flows around water in a container (32) is, which is upstream of the inlet (46) of the outer shell (40) in terms of flow is.

16. Device according to one of claims 1 to 15, characterized in that that the drum (64) is hollow.

17. Hot water heating system with a storage tank for hot Water and having a circulation pump to move the water through the radiators and by the storage container, characterized in that the connections of the storage container (24) a device for generating warm water according to one of claims 1 to 16 is connected via control valves (12, 14).

18. Heating system according to claim 17, characterized in that for moving of the water through the device for generating warm water (22) the circulation pump (16) the heating system is used and that the control valves (12, 14) together form a flow divider form in such a way that an adjustable predetermined proportion of the pump delivery rate for circulating water through the device for generating the warm water and the rest of the pump capacity to circulate water through the radiators (10) the heating system is available.