DE3124321A1

DE3124321A1 - Wassererhitzer

Info

Publication number: DE3124321A1
Application number: DE19813124321
Authority: DE
Inventors: Brian James Delgany County Wicklow Butterfield
Original assignee: METAL SPINNERS IRELAND Ltd; Metal Spinners Ireland Ltd Newtown Mount Kennedy Wicklow
Current assignee: Basic Engineering Ltd Dunleer Louth Ie
Priority date: 1980-06-23
Filing date: 1981-06-20
Publication date: 1982-04-01
Also published as: GB2079908B; GB2079908A; US4480173A

Description

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Wassererhitzer

Die Erfindung betrifft einen Wassererhitzer, der insbesondere zur Erzeugung von Wasser mit irgendeiner erwünschten Temperatur zwischen der Umgebungstemperatur einer Hauptanschlußleitung und dem Siedepunkt und im Bedarfsfall auch zur Erzeugung von Dampf geeignet ist.

Obwohl für kommerzielle Zwecke, z.B. für Cafes oder Restaurants, bereits seit einiger Zeit Geräte zur Erzeugung von kochendem Wasser und Dampf vorhanden sind, werden derartige, ^ für Haushaltszwecke geeignete Geräte bisher nicht hergestellt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen derartigen Wassererhitzer zu schaffen.

Zur !.οβμ^ dieser Aufgabe sind die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen.

Der erfindungsgemäße Wassererhitzer ist für den Hausgebrauch bestimmt und kann sofort entweder eine Wassermenge von gewöhnlich zwischen einem und fünf Litern bei einer Temperatur zwischen der Temperatur in der Hauptanschlußleitung und 100 ⁰C oder kontinuierlich Dampf von etwa 120 bis 130 ⁰G liefern. f^ Der erfindungsgjemäße Wassererhitzer kann außerdem nicht nur Heißwasser von $eder gewünschten Temperatur dadurch liefern, daß vorzugsweise das Mischverhältnis zwischen dem im Wassererhitzer befindlichen Heißwasser von 100 ⁰C und dem in der Hauptanschlußleitung befindlichen Kaltwasser entsprechend eingestellt wirjd, sondern bei Bedarf auch kochendes Wasser zur Herstellung] von Tee oder Kaffee sowie Dampf liefern, der zur schneiden Erwärmung einer Kanne kalter Milch oder dgl., zum Kochen verschiedener Speisen wie Rühreier oder zum direkten Zuführen zu einem Druckkochtopf benutzt werden könnte. Das erfindungsgemäße Gerät ermöglicht außerdem die Benutzung des verfügbaren Dampfes beispielsweise zur Sterilisation, für die es bisher niemals einen befriedigenden und sicheren Erzeuger im Haushalt gegeben hat.

Durch Benutzung des erfindungsgemäßen Wassererhitzers ist es möglich, schnell und sicher Arbeiten durchzuführen, die gegenwärtig viel Zeit in Anspruch nehmen und mit beträchtlicher Energievergeudung verbunden sind. Unter der Voraussetzung, daß kein Wärmeverlust auftritt, benötigt beispielsweise ein Kochkessel von drei Kilowatt etwa zwei Minuten zur Aufheizung von einem Liter Leitungswasser auf 100 ⁰C. Dabei muß der Kochkessel gefüllt, eingesteckt, eingeschaltet, ausgeschaltet, herausgezogen und mit seinem Inhalt zum Verbrauchsort getragen werden. Ein Kochkessel strahlt außerdem Wärme ab und das kochende Wasser kann überlaufen. Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Gerätes dagegen kann ein Liter Wasser in etwa fünfzehn Sekunden erzeugt werden, wobei zusätzlich die Möglichkeit der Abzapfung von Dampf besteht.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Gerätes besteht darin, daß nicht wie häufig bei der Anwendung eines Kochkessels die Notwendigkeit besteht, eine beträchtlich größere Menge an Wasser aufzuwärmen, als tatsächlich benötigt wird, was gewöhnlich den Hauptteil einer beträchtlichen EnergieVerschwendung ausmacht. Mit dem erfindungsgemäßen Wassererhitzer können gewünschte Mengen an Wasser, auch bei kleinen Volumina, ohne .Wärmevergeudung erhalten werden. Die Anwendbarkeit von Dampf zum Erwärmen kalter Flüssigkeiten oder zum direkten Kochen ' vermeidet das Erfordernis, einen Kochtopf einzuschalten, was mit Energieverschwendung verbunden wäre, und vermeidet auch das Risiko, daß man sich an einer Oberfläche verbrennt, die noch einige Zeit nach Beendigung der Kochtopfbenutzung heiß · bleibt. Das direkte Einführen von Kochwasser oder Dampf in einen Druckkochtopf verringert schließlich erheblich diejenige Zeit, die erforderlich ist, um den Druckkochtopf auf den erwünschten Kochdruck zu bringen, und ermöglicht daher ebenfalls eine Energieeinsparung. " " ·

Das Druckreduzierventil des erfindungsgemäßen Wassererhitzers ist vorzugsweise so ausgebildet, daß der maximale Druck innerhalb des Tanks in der Größenordnung von zwei Bar absolut liegt. Dies ermöglicht eine Wassertemperatur bis zu etwa 120 ⁰C. Wenn der Tank auf dieser Temperatur befindliches

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Wasser enthält,.ist beim Öffnen des Dampfauslasses sicher-. . gestellt, daß sich das im Tank befindliche Wasser zu Dampf entspannt, wodurch der Wasserstand im Tank abnimmt. Hierdurch wird das Wassereinlaßventil betätigt, um den Wasser- . stand aufrechtzuerhalten. Gleichzeitig wird die Heizeinrichtung eingeschaltet, damit das Druck/Temperatur-Gleichgewicht erhalten bleibt.

Sollte kochendes Wasser benötigt werden, stellt die Zumischung von Wasser aus der Hauptanschlußleitung mittels eines Mischventils im Heißwasserauslaß sicher, daß sich das heiße Wasser nicht sofort zum Dampf entspannt, sondern Wasser von 100 ⁰C erhalten werden kann. Wasser von niedrigeren Temperaturen als der Kochtemperatur kann dadurch erhalten werden, daß mittels des Mischventils der Mischungsgrad zwischen dem möglicherweise über 100 ⁰C aufweisenden Heißwasser und dem Wasser aus. der Hauptanschlußleitung verändert wird.

Ist es nicht erforderlich, daß zu jeder beliebigen Zeit Dampf oder Heißwasser zur Verfügung steht, kann das erfindungsgemäße Gerät so eingestellt werden, daß im Tank im wesentlichen atmosphärischer Druck herrscht und die Temperatur, irgendwo zwischen der Temperatur der Hauptanschlußleitung und 100 ⁰C liegt.

Die auf die Energie bezogenen Variablen des erfindungsgemäßen Wassererhitzers sind die Temperatur und der Druck. Da jedoch während der Dampferzeugungsphasen der Tank Dampf und Wasser im Gleichgewicht enthält, befinden sich die Temperatur und der Druck in einem festen Verhältnis, so daß durch Steuerung der einen Größe auch die andere gesteuert wird. Aus Gründen der Einfachheit, Betriebssicherheit, sowie geringen Bedarfs an Wartung und Kosten steht daher die Heizeinrichtung zweckmäßig unter der Steuerung eines Temperaturwandlers, beispielsweise eines temperaturvariablen Widerstandes. Ein derart veränderlicher Widerstand kann leicht in das elektronische Steuerungssystem integriert werden. Da der Temperaturwandler jedoch bei der üblichen Betriebsweise normalerweise zyklisch

arbeitet, kann er nicht als äußerster Schutz gegen Durchbrennen verwendet werden. Vorzugsweise ist daher dem Wandlerstromkreis eine Schmelzsicherung oder dergleichen zugeordnet.

Der Wasserstand wird zweckmäßig mit einem Wasserstandswandler überwacht, dessen Hauptfunktion darin besteht, das Wassereinlaßventil derart zu steuern, daß es öffnet, wenn der Wasserstand unter ein gewünschtes Niveau fällt, bzw. schließt, wenn der Wasserstand ein erwünschtes, voreingestelltes Niveau erreicht, das unterhalb des Niveaus für den Dampfaustritt liegt. Der Wasserstandswandler schaltet vorzugsweise auch die Heizeinrichtung aus, falls der Wasserstand auf ein gefährlich niedriges Niveau absinkt oder wenn das Wasser auf ein zu hohes Niveau ansteigt, um zu vermeiden, daß überhitztes Wasser durch den Dampfaustritt ausströmt.

Vorzugsweise wird ein dielektrischer Wasserstandswandler verwendet. Dies bringt den Vorteil mit sich, daß in dem vom Wasser eingenommenen Raum keine beweglichen Teile angeordnet sind und eine wesentliche Beeinflussung der Genauigkeit durch Kesselstein unwahrscheinlich ist. Durch Abtastung der verschier denen Wasserstände, bei denen unterschiedliche. Funktionen durchgeführt werden, kann der Ausgang des Wandlers außerdem leicht in einen elektronischen Steuerkreis integriert werden, der beispielsweise abgestimmte Schaltkreise aufweist.

Ein weiteres Steuerorgan, das zur Funktionssieherheit des erfindungsgemäßen Gerätes zweckmäßig vorhanden ist, besteht aus einem kombinierten Rückschlag- und Druckreduzierventil in der Wassereinlaßleitung. Dieses Ventil ist ein passives mechanisches Gerät, das mit keinem der anderen Organe zusammenwirkt. Trotz der anderen Sicherheitselemente ist außerdem das Vorhandensein eines Druckentspannungsventils erwünscht, das aus Gründen der Einfachheit und Betriebssicherheit ein gewichtsbelastetes Gerät sein kann, wie es von Druckkochtöpfen her bekannt ist.

Zusätzlich zu den Kontrollorganen, die zur Sicherstellung eines sicheren Betriebs erwünscht sind, sind weitere Steuerorgane zum Betrieb des Erhitzers erforderlich. Hierzu zählen wenigstens ein iiin/Aus-Schalt er, steuerbare Hähne in den Heißwasser- und Dampfauslassen und ein Mischventil zur Steuerung der Temperatur des abzugebenden Heißwassers. Das Mischventil ist vorzugsweise ferngesteuert, damit der Benutzer die erwünschte Temperatur wählen kann. Ein motorbetriebenes Mischventil kann von einem elektronischen Schaltkasten aus gesteuert werden, indem in der Ausgangsleitung ein Temperaturfühler angeordnet wird, um den Steuerkasten mit einer Temperaturfehlerrückkopplung zu versehen, durch die dann dem Mischventil ein-entsprechendes Korrektursignal zugeleitet wird. Hierdurch wird sichergestellt, daß die Temperatur des erhaltenen Wassers der angeforderten Temperatur entspricht.

Obgleich die im Tank angeordnete Heizeinrichtung für das Wasser vorzugsweise ein elektrischer Tauchsieder ist, können auch andere Mittel zur Erwärmung des Wassers vorgesehen sein, beispielsweise Gas oder öl mit entsprechenden Thermostatsteu-.erungen für die Brenner.

Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung, in der ein AusfUhrungsbeispiel schematisch dargestellt ist, näher erläutert.

Der erfindungsgemäße Wassererhitzer enthält einen geschlossenen Wassertank 1, der in seinem unteren Abschnitt mit einem Tauchsieder 2 und außerdem mit einem Druckentspannungsventil 3 in Form eines gewichtsbelasteten, bei Haushalts-Druckkochtöpfen üblicherweise verwendeten Stifts versehen ist.

Ein durch ein motorisiertes Einlaßventil 5 gesteuerter Wassereinlaß 4 speist das Wasser von einer Hauptanschlußleitung 6 in den Boden des Tanks 1 ein. Ein Druckreduzier- und Rückschlagventil 7 ist stromaufwärts des Wassereinlasses 4 in der Hauptanschlußleitung 6 angeordnet. Innerhalb des Tanks 1

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ist ein Wasserstandsmeld^r.8 vorgesehen, der das Einlaßventil 5 in der Weise steuert, daß das Einlaßventil 5 geschlossen wird, wenn der Wasserstand im Tank 1 eine vorgewählte Höhe erreicht, bei der der Wassertank 1 nicht voll ist, dagegen geöffnet wird, wenn der Wasserstand im Tank 1 unter einen zweiten vorgewählten Wert absinkt. Der Wasserstandsmelder 8 erzeugt außerdem ein zur Ausschaltung des Tauchsieders 2 bestimmtes Signal, falls das Eingangsventil 5 nicht öffnen und der Wasserstand auf ein gefährlich niedriges Niveau abfallen sollte. Die vom Wasserstandsmelder 8 erzeugten Signale werden in einem elektronischen Steuerkasten 9 verarbeitet, dem auch die Signale eines Temperaturfühlers und weiterer, nachfolgend beschriebener Signalquellen zuge-

leitet werden.

Der Tank 1 weist im Übrigen zwei Auslässe auf. Ein erster Auslaß 11 zieht heißes Wasser von einer Stelle nahe des Bodens des Tanks 1 ab und ist außerdem durch ein motorisiertes Mischventil 12 mit der Hauptanschlußljeitung 6 an einer Stelle stromabwärts von deren Verbindung mit dem Einlaß 4 verbunden. Der Auslaß 11 ist durch einen Hahn 13 verschlossen. Das motorisierte Mischventil 12 wird vom Schaltkasten 9 aus über einen Temperaturprogrammierer 14 gesteuert, der auf die erwünschte Wasserabzugstemperatur eingestellt ist, indem das Mischverhältnis des durch die Hauptan^schlußleitung 6 zuströmenden Wassers und des aus dem Tank 1! abgezogenen Wassers derart eingestellt wird, daß sich die erwünschte Temperatur ergibt. Stromabwärts vom Mischventil 12, nämlich bei 15, wird die- Temperatur des gemischten Wassers mittels eines Temperaturfühlers überwacht. Ein zweiter Auslaß des Tanks 1 ist ein durch einen Hahn 17 verschlossener Auslaß 16 für den Dampf. Dieser Auslaß 16 zieht Dampf von einer Stelle ab, die nahe dem oberen Ende des Tanks und sicher oberhalb des maximal vorgesehenen und durch den Wasserstandsmelder 8 festgelegten Wasserstands innerhalb des Tanks 1 liegt.

Der Wassererhitzer ist mittels eines einfachen Ein/Aus-Schalters 18 an das elektrische Netz angeschlossen.

Gemäß der Zeichnung kann schließlich ein Temperatur-Anzeigegerät 19 vorgesehen sein, das ständig die an der Stelle 15 durch den Temperaturfühler überwachte Temperatur ausdruckt.

Leerseite

Claims

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'Patentanwalt Diplom-Physiker Reinfried Frhr. ν. Schorlemer

D-35OO Kassel Brüder-Grlmm-Platz 4 Telefon (Ο561) 1 5335

D 5139

Metal Spinners (Ireland) Limited
Newtownmountkennedy, Irland

. . Patentansprüche

M))Wassererhitzer, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

a) einen geschlossenen Wassertank (1),

b) einen Wassereinlaß (4) mit einem Ventil (5) zum Freigeben oder Sperren des Wassereintritts in den. Tank (1), ·

c) ein Rückschlagventil (7) zur Vermeidung eines Wasserrückstroms vom Tank (1) in eine Hauptanschlußleitung (6),

d) ein Druckreduzierventil (7), das sicherstellt, daß der Wasserdruck in der Wassereinlaßleitung und im Tank (1) einen eingestellten Wert nicht überschreitet, ' ■

e) eine im Wassertank (1) angeordnete Einrichtung (8) zum Feststellen des Wasserstands,

£) eine Heizeinrichtung (2) zur Erhitzung des im Tank

(I) befindlichen Wassers,

g) einen Temperaturfühler (10) zur Messung der Wassertemperatur im Tank (1),
h) einen in der Nähe des Tankbodens gelegenen Auslaß

(II) für das erhitzte Wasser,

i) einen in der Nähe des Tankdeckels angeordneten Auslaß (16) für Dampf, und

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j) eine Steuereinrichtung (9),der Signale vom Wasserstandsmelder (8), vom Temperaturfühler (10) und von einem Programmiergerät (14) zuführbar sind und mittels dessen der Wasserdruck innerhalb des Tanks (1) und die Wassertemperatur sowohl innerhalb des Tanks (1) als auch im Auslaß (11) steuerbar sind.
2) Wassererhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß (11) für das erhitzte Wasser ein Mischventil (12) zur Mischung des erhitzten Wassers mit dem auf der Umgebungstemperatur befindlichen Wasser in der Hauptanschlußleitung (6) aufweist.
3) Wassererhitzer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckreduzierventil (7) derart ausgebildet ist, daß der maximale Druck innerhalb des Tanks (1) in der Größenordnung von zwei Bar absolut liegt.
4) Wassererhitzer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (2) unter der Steuerung eines Temperaturfühlers (10) in Form eines Temperaturwandlers steht.
5) Wassererhitzer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (8) ein Wasserstandswandler ist.