DE3720583C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Dampferzeuger nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Ein derartiger Dampferzeuger ist aus der US-PS 44 65 026 bekannt. Bei diesem Dampferzeuger wird jeweils das Wasser aus dem Dampferzeuger abgeblasen, wenn die Belastung mit Kalk oder ähnlichem zu hoch geworden ist. Im laufenden Betrieb setzt sich jedoch Kalk immer an den Wänden ab, auch wenn das Wasser noch nicht mit Kalk übersättigt ist. Dieser Kalk ist schwierig von den Innenwänden des Kessels und der Heizeinrichtung zu entfernen.

Ein weiterer Dampferzeuger ist aus der DE-OS 34 10 247 bekannt. Dieser bekannte Dampferzeuger weist im Behälterinneren eine Heizschlange auf. Es sind in einem Abstand eine untere und eine obere Wasserstandsmeßeinrichtung vorgesehen, die mit einer Steuerung verbunden sind. Die Wasserzufuhr wird so geregelt, daß sie oberhalb der unteren und unterhalb der oberen Wasserstandsmeßeinrichtung liegt. Bei derartigen Dampferzeugern tritt das Problem auf, daß die Heizung leicht verkalkt und die Wärmeübertragung dann gering ist. Der bekannte Dampferzeuger hat die Form eines Topfes, was zur Folge hat, daß verhältnismäßig viel Wasser aufgeheizt werden muß, um Dampf zu erhalten. Von Zeit zu Zeit wird der Topf in bekannter Weise entkalkt, wozu es erforderlich ist, den angesetzten Kalk von der Innenwand des Topfes zunächst abzulösen und dann aus dem Topf herauszunehmen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Dampferzeuger der eingangs beschriebenen Art so auszubilden, daß sich ausfallen­ der Kalk gar nicht erst im Dampfkessel ansetzt und somit besonders einfach abscheidbar ist. Bevorzugt soll der Dampferzeu­ ger als Dampfquelle für eine Sauna geeignet sein.

Diese Aufgabe wird durch einen Dampferzeuger der eingangs be­ schriebenen Art mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

Weitere Eigenschaften des Dampferzeugers ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Fi­ guren. Von den Figuren zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht des wesentlichen Teiles des Dampfer­ zeugers, teilweise in geschnittener Darstellung;

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Dampferzeugers mit ei­ ner Abschlämmvorrichtung;

Fig. 3 eine schematische Schaltungsdarstellung zum Betrieb des Dampferzeugers; und

Fig. 4 ein Detail aus Fig. 1.

Der Dampferzeuger weist einen Dampfkessel 1 aus nichtrostendem Edelstahl auf, der rohrförmig ausgebildet ist. Das Rohr weist an seinem oberen Ende einen Flansch 2 auf, in dem eine Dichtung 3 liegt. Ein Flanschdeckel 4 ist über Bolzen 5 mit einer Druck­ platte 6 formstabil und dicht zusammengezogen. Auf der oberen Stirnseite ist eine mit einer Leitung verbindbare Öffnung 7 zur Entnahme von Dampf vorgesehen. Am unteren Ende weist das Rohr ei­ nen zu einer Öffnung 8 sich konisch verjüngenden Abschnitt 37 auf. Die Öffnung 8 ist zum Abschlämmen von Kesselstein nach unten über ein aus Fig. 2 ersichtliches Ventil öffenbar.

Angrenzend an den unteren konischen Abschnitt des rohrförmigen Dampfkessels ist im unteren Drittel eine Heizspirale 9 vorge­ sehen. Wie insbesondere aus Fig. 4 ersichtlich ist, ist die Form der Heizspirale 9 so profiliert gewählt, daß sie einen großen Bodenbereich 35 aufweist, der vollflächig an der Außenseite des Mantels des Dampfkessels anliegt und mit diesem beispielsweise durch ein Sinterlötverfahren metallisch auflegiert gut wärmeleitend verbunden ist. Damit bildet der Kessel 1 eine Kühl­ fläche für die Heizspirale 9. In engem Kontakt mit dem oberen Ende der Heizspirale 9 ist eine Einrichtung zum Bestimmen des Wasserstandes im Gehäuseinneren in Form eines Temperaturmeßfüh­ lers 10 vorgesehen. Der Temperaturmeßfühler ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Kapillarrohrfühler ausgebildet und so angeordnet, daß eine Windung zwischen der letzten und der vor­ letzten Windung der Heizspirale 9 angeordnet ist. Nach außen an­ grenzend an die letzte Heizspirale ist ferner ein zweiter Tempe­ raturmeßfühler 11 vorgesehen, der ebenfalls als Kapillarrohrfüh­ ler ausgebildet ist.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, ist der obere Ausgang 7 über ein Kreuz-Stück 12 mit einem Manometer 13 und einem Magnetventil 14 sowie über ein T-Stück 15 mit einem Druckregler 16 und einem Si­ cherheitsventil 17 verbunden. Die Öffnung 18 ist der Ausgang des Sicherheitsventiles 17. Das Magnetventil 14 ist ausgangsseitig mit einer Leitung 19 zum Ableiten des Dampfes zu der Verbrauchs­ einrichtung verbunden. Ein Eingang 20 ist mit der Wasserzufuhr­ leitung verbunden.

An der bodenseitigen Öffnung 8 ist über ein T-Stück 22 einerseits ein Rückschlagventil 24 und ein auf der Ausgangsseite desselben angeordnetes Magnetventil 25 und andererseits ein Ablaßhahn 23 vorgesehen. Ausgangsseitig zwischen dem Magnetventil 25 und dem Eingang 20 ist eine Pumpe 26 vorgesehen. Der Ablaßhahn 23 mündet ausgangsseitig in ein Kondensatorgefäß 38, welches ausgangsseitig über einen Auslaßhahn 39 mit einem Auffangbehälter 40 verbunden ist. Vorzugsweise befindet sich der Ausgang des Kondensatorge­ fäßes an dessen Boden, und der Ablaßhahn 39 und der Auffangbe­ hälter sind unmittelbar unterhalb des Bodens angeordnet, so daß die Eingangsöffnung des Auffangbehälters 40 möglichst unmittel­ bar unterhalb der Auslaßöffnung des Kondensatorgefäßes 38 liegt.

Das Kondensatorgefäß 38 ist ein druckfestes Gefäß, dessen Wandung so ausgebildet ist, daß die Wärmekapazität der Wandung gerade so groß ist, daß der aus dem Dampfkessel maximal austretende Dampf in dem Kondensatorgefäß 38 vollständig entspannt. Der Auffangbehälter 40 selbst kann ein einfaches Plastikgefäß sein, welches das bo­ denseitig aus dem Kondensatorgefäß 38 austretende Kondensat mit kalkhaltigem Niederschlag aufnimmt.

Im nachfolgenden wird der Betrieb der Vorrichtung erläutert. Beim Einschalten eines Hauptschalters 27 erhält die als Heizspirale 9 ausgebildete Heizeinrichtung über den Druckregler 16 und den zweiten Temperaturmeßfühler 11 Spannung und heizt den rohrförmi­ gen Dampfkessel 1 so lange auf, bis die an einer mit dem Ausgangssignal des Temperaturmeßfühlers 10 beaufschlagten Steuerung eingestellte Temperatur erreicht wird, wodurch die Pumpe eingeschaltet wird. Das einströmende Wasser trifft auf die vorgeheizte Kesselinnenoberfläche und auf eventuell daran abge­ lagerten Kesselstein, der dadurch zwangsläufig und automatisch abgesprengt wird. Die Steuerung 36 begrenzt die Temperatur am Temperaturmeßfühler 11 beim Vorheizen auf einen vorbestimmten oberen Grenzwert, indem beim Erreichen dieses Grenzwertes die Heizung 9 abgeschaltet wird. Das einströmende Wasser wird sofort verdampft und erreicht schnell den Betriebsdruck. Der Druck wird über das Manometer 13 angezeigt. Wird ein an einem zu versorgen­ den Bügeleisen vorgesehener Schalter 28 eingeschaltet, öffnet sich das Magnetventil 14, und es wird Dampf entnommen. Je mehr Dampf entnommen wird, um so schneller sinkt der Wasserspiegel von einem vorgegebenen Höchststand 29 auf einen Mindeststand 30 ab. Sobald sich das Wasser dem Mindeststand 30 nähert, wird die Wärme aus der oberen Heizspirale schlechter abgeführt, wodurch der Dampfkessel in diesem Bereich stärker erwärmt wird. Der Tempera­ turmeßfühler 10 ist so eingestellt, daß er ein die Wasserzuführung einstellendes Signal abgibt, sobald der Wasser­ stand auf den Mindeststand 30 absinkt. In diesem Moment wird ein Zeitrelais 31 ausgelöst, welches auf das Magnetventil 25 und die Pumpe 26 anspricht. Über eine durch das Zeitralais vorbestimmte Zeit wird eine solche Wassermenge in den Dampfkessel zugeführt, daß der Wasserstand vom Mindeststand 30 auf den Höchststand 29 ansteigt. Das Zeitrelais 31 steuert gleichzeitig die Funktion minimal bzw. maximal anzeigender Lampen 32, 33 an.

Der zweite Temperaturmeßfühler dient ebenfalls als Sicherheits­ schalter. Seine Ansprechtemperatur ist so eingestellt, daß sie oberhalb der Ansprechtemperatur des ersten Temperaturmeßfühlers 10 liegt und so gewählt, daß der zweite Temperaturmeßfühler 11 beim Versagen der Wasserzufuhr die Heizung abschaltet, so daß eine Zerstörung vermieden wird.

Am Ende einer Betriebsphase wird die Vorrichtung abgeschaltet. Der Inhalt des Dampfkessels 1 wird durch Öffnen des Ablaßhahnes 23 in das Kondensatorgefäß zum Abschlämmen von Kalkausschei­ dungen abgeblasen. Das Kondensatorgefäß erwärmt sich, was zur Folge hat, daß der Dampf entspannt. Der Ablaßhahn 23 wird dann geschlossen. Anschließend wird der Ablaßhahn 39 geöffnet, was zur Folge hat, daß niedergeschlagenes Wasser mit Kalkablagerungen aus der bodenseitigen Öffnung des Kondensatorgefäßes in den Auffang­ behälter abfließt. Sobald der Auffangbehälter voll ist, kann er zum Entleeren abgeschraubt werden. Durch das Vorsehen des Konden­ satorgefäßes vor dem Auffangbehälter wird erreicht, daß Dampf nicht nach außen tritt, so daß auch keine Verletzungsgefahr oder Gefahr von Verschmutzung besteht.

Der Dampfkessel 1 ist auf seiner Innenseite vollkommen glatt und poliert ausgebildet und in der Wärmeoberflächenbelastung so hoch ausgelegt, daß sich zumindest im Bereich der Heizeinrichtung kein Kesselstein ansetzt. Dieser splittert außer in der ersten Auf­ heizphase auch ständig, wenn auch verlangsamt, während des Normalbetriebes ab und wird beim Ausblasen entfernt, so daß sich die Wartungsentkalkungsphasen wesentlich verlängern.

Wärmeverluste sind durch die galvanische Verbindung der Heiz­ schlange mit dem Dampfkessel außerordentlich gering. Zusätzlich kann eine nicht gezeigte Außenisolation vorgesehen sein, durch die Wärmeverluste noch weiter vermindert werden. Da die Heizein­ richtung anders als bei innen liegenden Heizschlangen nicht mit Wasser benetzt werden muß, kann mit außerordentlich niedrigem Mindeststand an Wasser (ca. 0,08 l, maximal 0,13 l) gearbeitet werden. Daraus resultiert eine außerordentlich kleine Baugröße. Die Betriebsbereitschaft eines derartigen Gerätes mit einem Außendurchmesser von annähernd 40 mm und einer Länge von an­ nähernd 280 mm ist in weniger als einer Minute betriebsbereit, gegenüber 10-15 Minuten bei herkömmlichen Dampferzeugern ver­ gleichbarer Leistung.

Im obigen Ausführungsbeispiel sind die Temperaturmeßfühler als Kapillarrohrfühler ausgebildet. Es können aber auch andere ge­ eignete Temperaturmeßfühler verwendet werden, wie beispielswei­ se ein PT 100.

Wenn ausnahmsweise zuerst Wasser in den Dampfkessel 1 gelassen werden soll und dann erst die Heizung 9 in Betrieb genommen wer­ den soll, wird der Startvorgang mit einem Taster 34 begonnen.

Ein oben beschriebenes Gerät kann besonders günstig auch als Dampferzeuger für eine Dampfsauna eingesetzt werden, weil der Dampf praktisch sofort zur Verfügung steht. Dann ist der Dampf­ kessel vorzugsweise drucklos ausgebildet.

Da der Inhalt des Dampfkessels über den Ablaßhahn 23 jeweils nach Abschalten des Hauptschalters voll abgeblasen wird, erfolgt je­ weils automatisch eine vollständige Reinigung. Eine zusätzliche Wartung zum Entkalken ist nicht mehr erforderlich.

Claims (12)

1. Dampferzeuger mit einem Dampfkessel (1) mit einer Wasserzufuhr (20) und einer Dampfableitung (19), einer Einrichtung zum Bestim­ men des Wasserstandes im Kesselinneren und einer Steuerung (36) für die Wasserzufuhr, der eingangsseitig das Ausgangssignal der Einrichtung zugeführt wird,
mit einer im unteren Abschnitt des Dampfkessels (1) angeordneten Heizeinrichtung (9),
mit einer in dem unteren Abschnitt des Dampfkessels (1) durch ein Ventil verschließbaren Öffnung (8) zum Ablassen von Wasser und Abschlämmen von Kalkstein, wobei die Öffnung (8) über eine Leitung mit einem Kondensatorgefäß (38) verbunden ist, dessen Wärmekapazität wenigstens so groß gewählt ist, daß der aus dem Dampfkessel (1) entweichende Dampf entspannt,
dadurch gekennzeichnet, daß die innere Oberfläche des Dampfkessels (1) blank gezogen oder poliert ausgebildet ist.

2. Dampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Kondensatorgefäßes (38) über ein weiteres Ventil mit einem unter dem Kondensator­ gefäß angeordneten Auffangbehälter verbunden ist.

3. Dampferzeuger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampfkessel (1) als ein längliches Rohr ausgebildet ist, dessen Boden sich nach unten trichterförmig verjüngt.

4. Dampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (36) so ausgebildet ist, daß bei Abschalten eines Hauptschalters (27) der Inhalt des Dampfkessels (1) über die Öffnung (8) abgelassen wird.

5. Dampferzeuger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (36) so ausgebildet ist, daß bei Einschalten eines Hauptschalters (27) zunächst die Heizung (9) eingeschaltet und das Wasser dann in den aufgeheizten Dampfkessel (1) eingeführt wird.

6. Dampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampfkessel (1) drucklos betreibbar ist.

7. Dampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (36) so ausgebildet ist, daß die Wasserzufuhr nach ihrem Einschalten über eine vorgegebene Zeit eingeschaltet bleibt.

8. Dampferzeuger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebene Zeit so gewählt ist, daß gerade Wasser bis zu einem vorbestimmten Höchststand (29) einläuft.

9. Dampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Bestimmen des Wasserstandes als ein um den Dampfkessel (1) herum angeordneter Kapillarrohrfühler (10) ausgebildet ist.

10. Dampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (9) auf der Außenseite des Mantels des Dampfkessels (11) angeordnet und mit diesem wärmeleitend verbunden ist.

11. Dampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (9) mit dem Mantel durch Sinterlöten verbunden ist.

12. Dampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch die Verwendung als Dampferzeuger für eine Sauna.