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Gegenstand: Verfahren zur Herstellung eines
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Heißwasserspeichers und nach diesem Verfahren hergestellter Heißwasserspeicher
Druckschriften, die zur Abgrenzung vom Stand der Technik in Betracht gezogen amrden:
CH-PS '16 659 CH-PS 637 755 DE-OS 14 54 713 DE-OS 28 44 599 DE-GM 83 19 820
Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Heißwasserbereiters
mit einem äußeren Mantel und einem davon distanzierten inneren Mantel und der von
den beiden Mänteln begrenzte Hohlraum mit einem in diesem Hohlraum ausgeschäumten
Schaumstoff ausgefüllt ist und der vom inneren Mantel begrenzte Kesselraum der Wasseraufnahme
dient, sowie auf einen durch dieses Verfahren hergestellten Heißwasserspeicher.
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Es ist aus der CH-PS 316 659 ein Heißwasserspeicher bekannt mit einem
aus porösem Material bestehenden Mantel, der auf seiner inneren Oberfläche mit einer
wasserdichten Kupferfolie ausgekleidet ist. Der Mantel selbst besteht aus Porenbeton.
Die erwähnte Kupferfolie - auch andere Materialien für diese Folie können vorgesehen
sein - hat die Aufgabe, zu verhindern, daß das Wasser durch den porösen Mantel hindurchsickert.
Die Kräfte, die vom aufgenommenen Wasser ausgeübt werden, werden allein von dem
aus Porenbeton gefertigten Mantel aufgenommen. Anstelle von Porenbeton wird als
poröses isolierendes Material auch Kunstharzschaum vorgeschlagen. Zum Entkalken
oder Reparieren des Boilers soll dann einfach der obere Deckelbereich abgeschnitten
werden. Nach Beendigung dieser Arbeit und gegebenenfalls auch nach Ersatz der Auskleidungsfolie
sollen die Teile wiederum zusammengefügt und beispielsweise durch Kleben miteinander
verbunden werden. Die Uberlegungen, die dieser Konstruktion zugrunde liegen, sind
zwar ohne Zweifel sehr einfach, eine Konstruktion dieser Art ist aber praktisch
und gewerbsmäßig nicht ohne weiteres herstellbar Eine Konstruktion fast gleicher
Art ist auch in der DE-OS 14 54 713 und in der CH-PS 637 755 beschrieben, zu welchen
des oben gesagte in analoger Weise gilt. Auch diese aus diesen Vorveröffentlichungen
entnehmbaren Konstruktionen sind bislang nicht auf dem Markt erschienen, wohl aus
dem einfachen Grunde deswegen, weil sie nicht ohne weiteres und zu konkurrenz fähigen
Preisen hergestellt werden können.
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Im Zusammenhang mit der letzterwähnten CH-PS 637 755 ist noch zu erwähnen,
daß bei einer besonders billigen Ausführung del Innenmantel lediglich durch einen
Folienbeuvel 6rCb#ldt,L Sei1J k#iiii. Die dlei, die Boilerwandung bildenden Schichten,
nämlich die Folie als Innenmantel, die Isolationsschicht aus Schaumstoff und der
Außenmantel sollen dabei ein sandwichartiges Konstruktionsglied bilden, durch welches
die vom aufgenommenen Wasser herrührenden Kräfte aus dem Inneren des Boilers auf
den Au-Innenmantel übertragen werden sollen.
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Es ist ferner hier auch noch auf den Brauchwasserbereiter nach dem
DE-GbM 83 19 820 hinzuweisen. Dieser besitzt einen Außenmantel mit einem lösbar
mit dem Außenmantel verbundenen Bodenteil, der durch einen Abschlußflansch gebildet
ist und der die lJeitungsdurchführungen sowie gegebenenfalls eine Heizeinrichtung
trägt. Dieser Brauchwasserbereiter besitzt ferner einen dünnen, biegsamen und dehnbaren
Innenmantel, der den dem Brauchwasser zugedachten und je eine Zu- und Ablaufleitung
aufweisenden Raum zumindest teilweise begrenzt und dessen Rand zwischen dem Außenmantel
und dem Bodenteil dichtend eingespannt ist. Der Innenmantel besteht aus einer allseitig
dehnbaren, beweglichen Kunststoffseele, die im ungedehnten Zustand mit Ausnahme
des eingespannten Randbereiches einen allseitigen Abstand zum Außenmantel aufweist.
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Die hier sozusagen lose im Brauchwasserbereiter hängende, elastisch
bewegliche Kunststoffseele soll sich in Abhängigkeit von eventuellen Druckänderungen
innerhalb des Brauchwassers etwas bewegen und dadurch eventuell an ihrer Innenseite
anhaftende Ablagerungen und Ausscheidungen absprengen. Die Anordnung einer solchen
lose eingehängten Kunststoffseele stellt fertigungstechnisch gesehen kein Problem
dar, da diese Seele nur in ihrem Randbereich mit dem Abschlußflansch verspannt ist.
Vor allem aber und das scheint in diesem Zusammenhang wesentlich
und
wichtig zu sein, ist diese bewegliche Kunststoffseele als Zwischenwand zwischen
zwei wasserführenden Räumen vorgesehen und diese elastische Kunststoffseele hat
dabei als Wärmeübertragungsglied zu dienen, denn die Wärme aus dem einen von ihr
begrenzten Raum muß durch diese Kunststoffseele hindurch in den anderen Raum eintreten.
Im Gegensatz zu allen oben beschriebenen Warmwasserbereitern grenzt also an diese
Kunststoffolie keine Wärmeisolationsschichte an, im Gegenteil, es muß darauf geachtet
werden, daß ein möglichst effizienter Wärmedurchgang durch diese Kunststoffseele
eintreten kann.
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Abschließend sind hier noch zum Stand der Technik jene Heißwasserbereiter
zu erwähnen, die einen starkwandigen Innenkessel aufweisen, der zum Schutz gegen
Korrosion emailliert ist. Da solche Emailschichten die ihnen zugedachten Funktionen
auch über einen langen Zeitraum erfüllen sollen, müssen die diese Emailschichten
tragenden Kesselwände außerordentlich starkwandig dimensioniert sein, damit die
Kesselwandung starr und unbeweglich ist.
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Würde sich nämlich der Kessel bzw. dessen Wand unter Bewirkung von
Druckänderungen im Wasser bewegen, so würde die spröde Emailschichte rasch rissig
und brüchig und der Korrosion könnte diese Schichte dann keinen Einhalt mehr gebieten.
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Die Erfindung geht nun von Heißwasserspeichern der eingangs erwähnten
Art aus und schlägt nun ein Verfahren vor, mit welchem solche Heißwasserbereiter
rationell und gewerbsmäßig hergestellt werden können, was vorschlagsgemäß dadurch
gelingt, daß vor dem Ausschäumen des von den beiden Mänteln begrenzten Hohlraumes
in den Kesselraum ein gummielastischer, aufblähbarer Balg eingeführt und unter Druck
gesetzt wird und sich dieser Balg über seine gesamte Oberfläche an den Innenmantel
anlegt und anschließend der von den beiden Mänteln begrenzte Hohlraum unter Aufrechterhaltung
des Druckes im Balg ausgeschäumt wird. Auf diese
Weise ist es möglich,
aus relativ dünnwandigen Materialien für den Außenmantel und auch für den Innenmantel
in Verbindung mit dem ausgeschäumten Hohlraum einen stabilen Verbundkörper zu schaffen,
der zur Aufnahme und zur Ubertragung der zu erwartenden Kräfte geeignet ist, wobei
während des Ausschäumvorganges die nicht unerheblichen Kräfte, die auf den inneren
dünnwandigen Mantel wirken durch den unter Druck anliegenden Balg aufgenommen werden,
was fertigungstechnisch sehr einfach zu bewerkstelligen ist. Dabei ist zu beachten,
daß der als Hilfskonstruktion hier eingesetzte Balg im Heißwasserbereiter belassen
werden kann und in der Folge während des betriebsmäßigen Einsatzes des Boilers als
hervorragender Korrosionsschutz dienen kann.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß der
Innenmantel zumindest einige über seine Oberfläche verteilte Durchbrechungen oder
Bohrungen kleinen Durchmessers aufweist, in welche der aufschäumende Kunststoff
eintritt und sich hier mit dem am Innenmantel anliegenden Balg verbindet, so daß
nach Abschluß des Aufschäumvorganges der Balg am Innenmantel gehalten ist. Dank
dieser Durchbrechungen bzw. Bohrungen kann sich beim Aufblasen des Balges die im
Raum zwischen Balgaußenseite und Innenmantel befindliche Luft entweichen. Wäre keine
Verbindung zwischen den hier betrachteten Räumen, so könnte der Balg vom aufschäumenden
Kunststoff nicht erreicht werden. Je nach seiner Größe im Verhältnis zu dem vom
Innenmantel begrenzten Raum würde der Balg bei vollständiger Entlastung vom Innenmantel
distanziert. Dadurch würde aber die Betriebstüchtigkeit und Funktionstüchtigkeit
des Heißwasserbereiters nicht in Mitleidenschaft gezogen, denn auch in einem solchen
Fall kann dieser Balg beiiii Betrieb des heißwasserspeichers seine Korrosionsschutzfunktion
übernehmen, abgesehen davon, daß sich dieser Balg unter der Wirkung des Druckes
des Wassers an den Innenmantel anlegen wird.
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Die Zeichnung veranschaulicht die Erfindung und es zeigen: die Fig.
1, 2 und 3 verschiedene fortschreitende Stufen des Herstellungsverfahrens; Fig.#einen
fertigen Heißwasserbereiter; alle Fig. stellen Längsschnitte dar. Der Heißwasserbereiter
weist einen Außenmantel 1 und einen Innenmantel 2 auf, die im Bereich einer Anschlußöffnung
3 miteinander verbunden sind. Beide Mäntel 1 und 2 sind aus relativ dünnwandigem
Material gefertigt, beispielsweise aus dünnwandigem Stahlblech von 1 bis 2 mm Stärke
bei einem Fassungsvermögen des Heißwasserbereiters von ca. 150 Liter. Anstelle von
Stahlblechen können auch andere dünnwandige Materialien eingesetzt werden. Es sind
die beiden Mäntel 1 und 2 in der beschriebenen Weise miteinander verbunden. So wird
nun in der Folge (s. Fig. 1) in den Mantel 2 ein elastischer, dehnbarer Balg 4 eingesetzt
und mit einem Hilfsflansch 5 randseitig festgehalten. Durch diesen Hilfsflansch
5 führt eine Druckluftleitung 6 mit einem Manometer 7. Im Innenmantel 2 sind vereinzelt
über seine Oberfläche verteilt kleine Bohrungen oder Durchbrechungen vorgesehen,
die in Fig. 1 durch die Punkte 8 angedeutet sind.
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Die nächste Stufe des Fertigungsvorganges veranschaulicht nun Fig.
2: über die Leitung 6 wird Druckluft eingeleitet, so daß sich der Balg 4 dehnt und
sich mit seiner gesamten Oberfläche an den inneren Mantel 2 anlegt.
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Nun wird in einem weiteren Verfahrensschritt (Fig. 3) durch eine hier
nicht gezeigte Öffnung im Außenmantel 1 die den Schaumstoff bildenden Kunststoffkomponenten
in den Hohlraum 10 eingebracht, worauf der Ausschäumvorgang beginnt, der in Fig.
3 veranschaulicht ist, wobei in dieser Darstellung der sich entwickelnde isolierende
Schaum 9 inzwischen den halben Hohlraum 10, der von den beiden Mänteln 1 und 2 begrenzt
wird, gefüllt hat. Durch eine kleine Öffnung 11 im oberen Bereich des äußeren Mantel
1 kann die verdrängte Luft entweichen. Nach Abschluß des
Ausschäumvorganges
kann diese Öffnung verschlossen werden.
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Anstelle einer verschließbaren Öffnung kann hier auch ein kleines
Ventil angeordnet sein. Der im Endstedium des Ausschäumvorganges durch dieses Ventil
eventuell austretende Kunststoff wird dann einfach abgetrennt oder abgeschnitten.
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Ist der Hohlraum 10 zur Gänze mit Schaummaterial 9 gefüllt, so ist
der Fertigungsvorgang praktisch abgeschlossen. Der vom Balg 4 begrenzte Innenraum
wird entlüftet und anschließend der Hilfsflansch 5 entfernt und ein Betriebsflansch
50 eingesetzt mit einer Zu- und einer Ableitung 51 und 52 sowie einem Heizstab 53.
Damit ist der Heißwasserbereiter montage- und anschlußbereit.
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Während des Aufschäumvorganges im Hohlraum 10 dringt durch diese vereinzelten
Bohrungen 8 aufschäumendes Material gegen den Innenraum vor und legt sich an der
Außenseite des Balges 4 an, wobei es sich mit dem Material des Balges verbindet,
so daß auch nach der Entlastung des Balges 4 (Fig. 4) dieser am Innenmantel 2 festgehalten
ist. Falls sich aber im einen oder anderen Fall eine solche Verbindung lösen oder
nicht halten sollte, wird dadurch die Funktionstüchtigkeit des Heißwasserbereiters
nicht beeinträchtigt, da der im Kesselraum herrschende Wasserdruck stets dafür sorgt,
daß der Balg 4 in der aus Fig. 3 und 4 gezeigten Form am Innenmantel 2 unmittelbar
anliegt. Die erwähnten Bohrungen 8 haben nur einen kleinen Durchmesser, so daß hier
nur kleine Haltepfropfen entstehen können.
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Dank des erfindungsgemäßen Vorschlages ist es möglich, mit relativ
dünnwandigem Ausgangsmaterial für die Mäntel 1 und 2 einen stabilen, tragfähigen
sandwichartig aufgebauten Hohlkörper zu schaffen, der eine ausreichende Korrosionsfestigkeit
besitzt, wobei die zur Erreichung der Korrosionsfestigkeit herangezogene Maßnahme
gleichzeitig
ein Hilfsmittel für die Fertigung des Heißwasserbereiters
bildet. Ohne ausreichende Abstützung des Innenmantels 2 während des Aufschäumvorganges
würde dieser infolge seiner Dünnwandigkeit zumindest abschnittsweise eingedrückt
und damit beschädigt und unbrauchbar.
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Wenn vorstehend von einem Heißwasserbereiter die Rede ist, so gilt
das gesagte sinngemäß auch für Heißwasserspeicher oder Boiler oder ähnliche Einrichtungen
dieser Art. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen sind auch bei solchen Heißwasserspeichern,
Boilern, Heißwasserbereitern od. dgl. einsetzbar, die beispielsweise zwei Flanschöffnungen
besitzen, wie dies beispielsweise in Fig. 5 dargestellt ist. In allen Fällen können
außerordentlich dünne und biegsame Bleche verarbeitet werden, trotzdem wird ein
stabiler und korrosionssicherer Boiler bzw.
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Heißwasserspeicher od. dgl. erhalten.
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