DE4422483A1 - Warmwasser-Speicher mit Speicher-Ausdehnungswasser-Kompensationseinheit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Warmwasser-Speicher, mit einem Speicherbehälter und einer Heizeinrichtung und mit einer in den Speicherbehälter mündenden Entnahme-Leitung.

Warmwasser-Speicher der eingangs genannten Art sind bekannt. Sie sind beispielsweise als Untertisch- Speicher ausgebildet und dienen dazu, an einem Waschbecken oder dergleichen Warmwasser zur Verfü­ gung zu stellen.

Die Erfindung ist jedoch nicht auf derartige Unter­ tisch-Speicher begrenzt, sondern kann auch bei an­ deren beliebig ausgebildeten Warmwasser-Speichern eingesetzt sein. Diese Speicher, auf die sich die Erfindung bezieht, weisen eine Heizeinrichtung auf, mit der im Speicherbehälter befindliches Wasser er­ wärmt wird. Ferner ist der Speicherbehälter mit ei­ ner Entnahmeleitung versehen, um das aufgeheizte Wasser entnehmen zu können. In der Entnahmeleitung befindet sich kein Ventil oder dergleichen, sondern eine Warmwasserentnahme erfolgt dadurch, daß kaltes Wasser in den Speicherbehälter eingelassen wird, wodurch das warme Wasser verdrängt und der Entnah­ meleitung zugeführt wird. Das Einlassen des kalten Wassers erfolgt vorzugsweise mittels eines Ventils, beispielsweise einer Sanitärarmatur.

Da sich das Volumen des Wassers beim Erwärmen aus­ dehnt, bringt die vorstehend erwähnte Konstruktion den Nachteil mit sich, daß nach einer Entnahme von heißem Wasser und dem damit verbundenen Nachfüllen von kaltem Wasser zunächst - wenn das kalte Wasser noch nicht erwärmt ist - eine Wassersäule bis zum höchsten Punkt der Entnahmeleitung steht, die je­ doch dann den höchsten Punkt überschreitet, wenn sich das Wasservolumen aufgrund erfolgender Erwär­ mung vergrößert. Aus der Entnahmeleitung tritt so­ mit - zumeist tröpfelnd - Ausdehnungswasser aus, wo­ bei die austretende Wassermenge der aufgrund der Erwärmung erfolgten Volumenvergrößerung entspricht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Warmwasser-Speicher der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem der Austritt von Ausdehnungswas­ ser verhindert ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Speicher-Ausdehnungswasser-Kompensationsein­ heit, die eine mit dem Speicherbehälter kommunizie­ rende Kammer aufweist, in die beziehungsweise aus der - in Abhängigkeit von dem temperaturabhängigen Volumen des Ausdehnungswassers - ein entsprechendes Wasservolumen aus dem Speicherbehälter eingebracht beziehungsweise in den Speicherbehälter hineinge­ bracht wird. Das Einbringen des Wassers in die Kam­ mer erfolgt stets dann, wenn sich das gesamte Was­ servolumen vergrößert, das heißt, die Wasservolu­ menänderung (Vergrößerung) wird in der Kammer quasi wie in einem Reservoir aufgenommen. Dies führt dazu, daß das Wasser in der Entnahmeleitung nicht aufsteigt, also kein überlaufen erfolgt. Wird für einen Warmwasserentnahmevorgang kaltes Wasser in den Speicherbehälter eingebracht, so ist - aufgrund der Temperaturabkühlung - im Hinblick auf das neu eingebrachte Wasser zunächst keine Volumenvergröße­ rung zu verzeichnen, da die erst mit Aufheizen die­ ses Wassers eintritt. Da noch keine Volumenver­ größerung vorliegt, wird in Abhängigkeit dieser noch nicht vorliegenden Volumenvergrößerung ein entsprechendes Wasservolumen aus der Kammer in den Speicherbehälter hineingebracht, was jedoch noch während des Zapfvorgangs des warmen Wassers bezie­ hungsweise noch im unmittelbaren Anschluß daran er­ folgt, so daß vom Benutzer dies nicht als "nachlau­ fende" Entnahmeleitung interpretiert wird.

Insgesamt ist somit ein tropfwasserfreier Betrieb möglich.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgese­ hen, daß sich das Nutzvolumen der Kammer in Abhän­ gigkeit von dem Volumen des Ausdehnungswassers ein­ stellt. Liegt zwischen diesen beiden Volumina stets eine reziproke Ausgewogenheit vor, so kommt es we­ der zum Wasserüberlauf noch zu einem Absinken der Wassersäule unter den höchsten Punkt der Entnahme­ leitung. "Reziprok" soll in diesem Falle bedeuten, daß das in der Kammer aufgenommene Wasservolumen - abhängig von der Temperatur - stets so groß ist, wie die sich bei der entsprechenden Temperatur einstellende Volumenvergrößerung des Speicherwas­ sers. Mit anderen Worten: Erwärmt sich das Wasser in dem Speicherbehälter, so daß sein Volumen größer wird, so wird das dem Ausdehnungswasser entspre­ chende Volumen in der Kammer aufgenommen. Kühlt die Temperatur des Wassers in dem Speicherbehälter ab, so verkleinert sich das Wasservolumen in dem Speicherbehälter, so daß eigentlich der Wasserstand in der Entnahmeleitung sinken müßte. Dies ist je­ doch nicht der Fall, da in einem solchen Falle in der Kammer gespeichertes früheres Ausdehnungswasser zurück in den Speicherbehälter eingebracht wird und aufgrund dessen dort der Wasserstand konstant bleibt.

Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn das Einbrin­ gen und Herausbringen des Ausdehnungswasservolumens in die Kammer beziehungsweise aus dieser heraus in Abhängigkeit von der Temperatur des Wassers im Speicherbehälter erfolgt. Mithin bestimmt die Spei­ cherwassertemperatur - gemessen an einer bestimmten Stelle oder mehreren bestimmten Stellen im Speicherbehälter - darüber, wie viel Ausdehnungswas­ ser von dem Speicherbehälter in die Kammer bezie­ hungsweise von der Kammer in den Speicherbehälter überführt wird.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfin­ dung ist es vorteilhaft, wenn die Kammer als Zylin­ derkammer ausgebildet ist, in der sich ein Kolben befindet, dessen Stellung von einer Temperaturmeß­ einrichtung des im Speicherbehälter enthaltenen Wassers gesteuert beziehungsweise geregelt wird. Die Kolbenstellung bestimmt darüber, wieviel Wasser vom Speicherbehälter in die Zylinderkammer bezie­ hungsweise von der Zylinderkammer in den Speicher­ behälter überführt wird. Die Stellung des Kolbens ist von der von der Temperaturmeßeinrichtung ermit­ telten Wassertemperatur im Speicherbehälter abhän­ gig.

Besonders bevorzugt ist, wenn die Temperaturmeßein­ richtung als temperaturabhängiges Ausdehnungsele­ ment ausgebildet ist, das mit dem Kolben zusammen­ wirkt. Das Ausdehnungselement wirkt vorzugsweise entsprechend der Art einer Patrone eines Heizkör­ per-Thermostatventils. Ermittelt die Patrone eine bestimmte Temperatur, so nimmt ein axial verlager­ barer Stift oder dergleichen eine bestimmte Stel­ lung ein. Erhöht sich die Temperatur, so tritt der Stift weiter aus der Patrone heraus; erniedrigt sich die Temperatur, so tritt er wieder ein. Auf diese Art und Weise kann der Kolben in der Zylin­ derkammer bewegt und ein entsprechendes Wasservolu­ men, das dem Ausdehnungswasservolumen entspricht, bewegt werden.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn der Kolben mittels einer Rückstelleinrichtung gegen das Ausdehnungs­ element gedrängt wird. Dies hat den Vorteil, daß dann, wenn das Ausdehnungselement bei sinkender Wassertemperatur den Kolben zurückführen will, diese Zurückführbewegung Unterstützung findet und somit stets - auch bei einer gewissen Schwergängig­ keit oder dergleichen - ein sicheres Arbeiten ge­ währleistet ist.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn der Kolben die Zy­ linderkammer in zwei Teilräume aufteilt, wobei der eine, erste Teilraum kommunizierend mit dem Speicherbehälter und der andere, zweite Teilraum kommunizierend mit der Atmosphäre verbunden ist. Der zweite Teilraum ist somit ein luftgefüllter Raum, der mit der Außenluft in Verbindung steht, wodurch Kolbenbewegungen leichtgängig möglich sind und nicht zu einer Komprimierung von in dem zweiten Teilraum vorhandener Luft beziehungsweise zu einem Unterdruck in diesem zweiten Teilraum führt.

Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn sich die Kam­ mer im Speicherbehälter befindet. Dies hat den Vor­ teil, daß für die Verbindung des Speicherbehälters mit der Kammer keine Leitungen oder dergleichen verwendet werden müssen, sondern es reichen Wan­ dungsöffnungen oder dergleichen aus. Ferner kann der Warmwasser-Speicher eine entsprechend kleine Bauform aufweisen, ohne daß in seinem Gehäuse zu­ sätzlich ein Bereich geschaffen werden muß, der die Speicher-Ausdehnungswasser-Kompensationseinheit aufnimmt.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die vorstehend genannte Rückstelleinrichtung eine Feder, insbeson­ dere eine Spiraldruckfeder, ist.

Schließlich kann die Anordnung derart getroffen sein, daß der Kolben eine Kolbenstange aufweist, an deren Ende das Ausdehnungselement angeordnet ist.

Die Zeichnung veranschaulicht die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und zwar zeigt sie einen Querschnitt durch einen Speicherbehälter eines Warmwasser-Speichers, wobei sich im Speicherbehäl­ ter eine Speicher-Ausdehnungswasser-Kompensations­ einheit befindet.

Gemäß der Figur weist der nicht näher dargestellte Warmwasser-Speicher einen Speicherbehälter 1 auf, in den eine Kaltwasserleitung 2 mündet und an den eine Entnahmeleitung 3 angeschlossen ist. Die Kalt­ wasserleitung 2 und die Entnahmeleitung 3 sind in der Figur lediglich schematisch als Strichpunktli­ nie mit Pfeilen, die die Wasserrichtung kennzeich­ nen, dargestellt. In der Kaltwasserleitung 2 befin­ det sich ein - nicht dargestelltes - Zulaufventil, das in Offenstellung kaltes Wasser in den Speicher­ behälter 1 einströmen läßt, wodurch ein gleich­ großes Wasservolumen verdrängt und über die Entnah­ meleitung 3 als Warmwasser einer Verwendung zuge­ führt wird. Das Erwärmen des Wassers im Speicherbe­ hälter 1 erfolgt mittels einer nicht dargestellten Heizeinrichtung, die insbesondere nach Art eines Tauchsieders ausgebildet ist. Zusätzlich ist eine Thermostateinrichtung vorgesehen, die die Tempera­ tur des Wassers auf einem bestimmten Wert hält.

Im Innern des Behälters 1 befindet sich eine Spei­ cher-Ausdehnungswasser-Kompensationseinheit 4, die mit einer nicht dargestellten Halteeinrichtung be­ festigt ist und eine Kammer 5 aufweist, die als Zy­ linderkammer 6 ausgebildet ist. Vorzugsweise weist die Kammer 5 einen kreiszylindrischen Querschnitt auf. Im Innern der Kammer 5 befindet sich ein in Richtung des Doppelpfeiles 7 verschieblicher Kolben 8, der eine Kolbenstange 9 aufweist. Die Kolben­ stange 9 ist in einem Gehäuseteil 10 der Kammer 5 geführt. Vorzugsweise sind Kolben 8 und Kolben­ stange 9 mittels Dichtungen 11 und 12 gegenüber der Kammer 5 beziehungsweise dem Gehäuseteil 10 abge­ dichtet. Innerhalb des Gehäuseteils 10, am Ende der Kolbenstange 9, ist eine Temperaturmeßeinrichtung 13 angeordnet, die als temperaturabhängiges Ausdeh­ nungselement 14 ausgebildet ist.

In der dem Kolben 8 gegenüberliegenden Deckenwan­ dung 15 befindet sich ein Luftaustauschröhrchen 16, das nach außen führt und somit mit der Atmosphäre in Verbindung steht. Der Kolben 8 teilt die Zylin­ derkammer 6 in zwei Teilräume, nämlich einen ersten Teilraum 17, der über Durchbrüche 18 in der Wandung der Zylinderkammer 6 mit dem Innern des Speicherbe­ hälters 1 in Verbindung steht. Ferner wird auf der anderen Seite des Kolbens 8 ein zweiter Teilraum 19 gebildet, der - über das Luftaustauschröhrchen 16 mit der Umgebungsluft in Verbindung steht.

Der Kolben 8 wird mittels einer Rückstelleinrich­ tung 20, die als Feder 21, insbesondere als Schrau­ bendruckfeder 22, ausgebildet ist, in Richtung auf das Ausdehnungselement 14 gedrängt. Das eine Ende der Feder 21 stützt sich im Bereich des Luftaus­ tauschröhrchens 16 an der Innenseite der Deckenwan­ dung 15 und mit dem anderen Ende in einer Sackboh­ rung 23 in dem Kolben 8 beziehungsweise in der Kol­ benstange 9 ab. Aufgrund der Sackbohrung 23 erhält die Schraubendruckfeder 22 eine Radialführung.

Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen:
Wird über die Kaltwasserleitung 2 kaltes Wasser in den Speicherbehälter 1 eingelassen, so wird ein entsprechendes Wasservolumen als Warmwasser aus dem Speicherbehälter 1 herausgedrängt und über die Entnahmeleitung 3 abgeführt. Das Einbringen von kaltem Wasser in den Speicherbehälter 1 führt dazu, daß die Wassertemperatur sinkt, wobei diese Tempe­ raturänderung von dem Ausdehnungselement 14 erfaßt wird, das sich daraufhin zusammenzieht, wodurch der Kolben 8 sich in Richtung des Pfeiles 24 verlagert. Dies führt dazu, daß sich das innerhalb des ersten Teilraumes 17 befindliche Wasser durch die Durch­ brüche 18 hindurch in den Speicherbehälter 1 über­ führt wird. Da der sich durch das Einbringen von kaltem Wasser ergebende Temperatursturz zu einem sehr schnellen Reagieren des Ausdehnungselements 14 führt, stellt sich der vorstehend beschriebene Zu­ stand noch während des Kaltwasserzuflusses ein und klingt dann sehr schnell ab. Erwärmt sich nun im Laufe der Zeit, aufgrund des Anspringens der Heiz­ einrichtung durch den Zufluß des kalten Wassers, das sich im Speicherbehälter 1 befindliche Wasser, so führt dies zu einer Volumenvergrößerung; mithin tritt Ausdehnungswasser auf, wobei mit diesem Be­ griff Wasser bezeichnet werden soll, dessen Volumen der Volumenzunahme aufgrund der Temperaturerhöhung entspricht. Ohne den Gegenstand der Erfindung würde dieses Ausdehnungswasser im Zuge des Erwärmens in die Entnahmeleitung 3 gedrängt und dort als Über­ laufwasser austreten. Aufgrund der Speicher-Ausdeh­ nungswasser-Kompensationseinheit ist dies jedoch verhindert. Mit zunehmender Wassererwärmung im Speicherbehälter 1 erfolgt eine Ausdehnung des Aus­ dehnungselements 14, das über die Kolbenstange 9 den Kolben 8 in Richtung des Pfeiles 25 bewegt, wo­ durch sich der erste Teilraum 17 entsprechend ver­ größert und der zweite Teilraum 19 entsprechend verkleinert. Durch die Kolbenbewegung wird Luft aus dem zweiten Teilraum 19 über das Luftaustauschröhr­ chen 16 nach außen abgeführt. Die Volumenvergröße­ rung des ersten Teilraums 17 aufgrund der erwähnten Kolbenverlagerung führt dazu, daß durch die Durch­ brüche 18 Wasser aus dem Speicherbehälter 1 in den ersten Teilraum 17 eintreten kann. Das Volumen die­ ses eintretenden Wassers entspricht dem zuvor er­ wähnten Volumen des Ausdehnungswassers. Mithin kommt es nicht zu einem Verdrängen von Wasser in die Entnahmeleitung 3, so daß ein Ausdehnungs-über­ laufen verhindert ist.

Wird erneut kaltes Wasser in den Speicherbehälter 1 eingelassen, um warmes Wasser aus diesem zu ent­ nehmen, so wiederholt sich der zuvor erwähnte Vorgang. Der Kolben 8 bewegt sich somit in Richtung des Doppelpfeils 7 hin und her, wobei seine Bewe­ gungen in Abhängigkeit von der Temperatur des sich im Speicherbehälter 1 befindlichen Wassers erfolgt.

Claims (10)

1. Warmwasser-Speicher, mit einem Speicherbehälter und einer Heizeinrichtung und mit einer in den Speicherbehälter mündenden Entnahmeleitung, gekenn­ zeichnet durch eine Speicher-Ausdehnungswasser-Kom­ pensationseinheit (4), die eine mit dem Speicherbe­ hälter (1) kommunizierende Kammer (5) aufweist, in die beziehungsweise aus der - in Abhängigkeit von dem temperaturabhängigen Volumen des Ausdehnungs­ wassers - ein entsprechendes Wasservolumen aus dem Speicherbehälter (1) eingebracht beziehungsweise in den Speicherbehälter (1) hineingebracht wird.

2. Warmwasser-Speicher nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sich das Nutzvolumen der Kammer (5) in Abhängigkeit von dem Volumen des Ausdeh­ nungswassers einstellt.

3. Warmwasser-Speicher nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ein­ bringen und Herausbringen des Ausdehnungswasservo­ lumens in die Kammer (5) beziehungsweise aus dieser heraus in Abhängigkeit von der Temperatur des Was­ sers im Speicherbehälter (1) erfolgt.

4. Warmwasser-Speicher nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kam­ mer (5) als Zylinderkammer (6) ausgebildet ist, in der sich ein Kolben (8) befindet, dessen Stellung von einer Temperaturmeßeinrichtung (13) des im Speicherbehälter (1) enthaltenen Wassers gesteuert beziehungsweise geregelt wird.

5. Warmwasser-Speicher nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Tem­ peraturmeßeinrichtung (13) ein temperaturabhängiges Ausdehnungselement (14) ist, das mit dem Kolben (8) zusammenwirkt.

6. Warmwasser-Speicher nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kol­ ben (8) mittels einer Rückstelleinrichtung (20) ge­ gen das Ausdehnungselement (14) gedrängt wird.

7. Warmwasser-Speicher nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kol­ ben (8) die Zylinderkammer (6) in zwei Teilräume aufteilt, wobei der eine, erste Teilraum (17) kom­ munizierend mit dem Speicherbehälter (1) und der andere, zweite Teilraum (19) kommunizierend mit der Atmosphäre verbunden ist.

8. Warmwasser-Speicher nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Kammer (5) im Speicherbehälter (1) befindet.

9. Warmwasser-Speicher nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstelleinrichtung (20) als Feder (21), insbeson­ dere als Schraubendruckfeder (22), ausgebildet ist.

10. Warmwasser-Speicher nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kol­ ben (8) eine Kolbenstange (9) aufweist, an dessen Ende das Ausdehnungselement (14) angeordnet ist.