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Elektrischer Wassererhitzer mit Wärmespeicherung ES sind elektrische
Wassererhitzer mit Wärmespeicherung bekannt, bei welchen die zu erwärmende Wassermenge
in zwei durch eine wärmeisolierende, als Kammer ausgebildete Wand getrennten Räumen
untergebracht ist, die hydraulisch miteinander verbunden sind. Bei diesen bekannten
Wassererhitzern erfolgt die Entnahme des Wassers aus dem inneren kleineren Raum,
der die Heizquelle enthält, während das kalte Wasser in den größeren äußeren Raum
eintritt. Die Wärmeisolierung zwischen dem inneren und dem äußeren Flüssigkeitsraum
erfolgt hierbei durch :eine in der Kammer gehaltene Stauluftmenge. Diese Anordnung
hat den übelstand, daß die Temperatur der kleinen Kammer bei der Beheizung erheblich
anwächst und zwischen den beiden Kammern ein unerwünscht hoher Temperaturunterschied
eintritt, so daß das Wasser in der kleinen Kammer unter Umständen auf Siedetemperatur
ansteigt, während das Wasser der großen Kammer noch kalt bleibt. Auch können unter
Umständen in der kleinen Kammer Dampfspannungen entstehen, die Gefahren herbeiführen.
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Diese Übelstände werden gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß
die Wärmeisolierung zwischen dem inneren und dem äußeren Flüssigkeitsraum durch
eine in der Kammer gehaltene Stauwassermenge gebildet wird, die durch Schlitze mit
dem Wasservorrat des Speichers in beständiger Verbindung steht. Hierbei wirkt die
trennende Stauwasserschicht zugleich als Wärmeübertragungs- und Regelungsmittel,
so daß die Höchsttemperatur in der Stauwasserkammer von der Stärke des Heizelementes
nahezu unabhängig ist und niemals einen unerwünscht hohen Grad erreichen kann. Da
das :erwärmte Stauwasser in der Isolierungskammer verbleibt, dient sie nach. Entnahme
von Heißwasser aus der Innenkammer als Vorwärmung für das nachfließende Frischwasser,
wodurch die weitere Erhitzung in der inneren Entnahmekammer beschleunigt wird. Hierbei
kann die Isolierungskammer nach dem Innern des Speichers zu wasserdicht abgeschlossen
werden und mit einer Zu- und Abflußröhre zur unabhängigen Zirkulation geeigneter
Flüssigkeiten, z. B. einer Heißwasserheizung, versehen sein. In diesem Falle wird
das in dem Speicher enthaltene Wasser unabhängig von der in dem inneren Raum befindlichen
elektrischen
Heizquelle durch das in der Tr ennkammer fließende
Heißwasser erwärmt.
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Beispielsweise Ausführungsformen eines Wassererhitzers nach der Erfindung
sind in der Zeichnung schematisch dargestellt, und zwar zeigt Fig. i .eine Ausführungsform
mit Anschluß der Staukammer an die Heißwasserleitung einer Zentralheizung, Fig.2
eine abgeänderte Ausführungsform mit unterer Verbindung der Staukammer finit dem
Speicher und Fig.3 eine Anwendungsform der Heizvorrichtung als Kessel für eine Expreßkaffeemaschine.
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Wie aus Fig. i ersichtlich, besteht der Kessel aus einem durch eine
Innenwand lt und eine Außenwand k' gebildeten Mantel, wobei zwischen beiden Wänden
eine Wärmeschutzmasse a eingefüllt ist, und aus einem zentralen Rohr c, welches
hydraulisch vollkommen abgedichtet den Kessel entweder durchsetzt öder nicht und
in dem das Heizelement d untergebracht ist.
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Der Fassungsraum des Kessels ist durch eine in angemessenem Abstand
das Rohr c umgebende Zwischenwand b in zwei je nach Bedarf gleiches oder verschiedenes
Volumen besitzende Räume unterteilt; die beiden so getrennten Räume oder Kammern
stehen oberhalb miteinander in Verbindung, da die Zwischenwand b nicht bis zum oberen
Teil oder Deckel des Kessels reicht. In ihren übrigen Teilen sind die beiden Kammern
vollständig voneinander getrennt und somit voneinander nahezu unabhängig.
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Die Zwischenwand b besteht aus einer doppelten mit Wassergefüllten
Metallwand.
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Es ist klar, daß die Beheizung der zwischen dem Rohr c und der Wand
b vorhandenen Wassermenge direkt stattfindet, während die im übrigen Teil des Kessels
befindliche Wassermenge durch Wärmezufuhr durch den Kesselboden und durch 'in der
Flüssigkeitsmasse im oberen Kesselraum hervorgerufene Umlaufbewegungen und gleichzeitige
Wärmeleitung und Strahlung durch den Innenmantel oder die Zwischenwand b beheizt
wird.
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Leitungen f und g speisen unabhängig voneinander den Außen- bzw. den
Innenraum des Kessels, während das Auslaßrohr .e für beide Räume ,gemeinsam ist
und ein wenig oberhalb des im inneren Raum befindlichen Wasserstandes beginnt.
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Aus dieser Anordnung geht klar hervor, daß zwischen der im Innenmantel
enthaltenen Flüssigkeitsmasse und der im Außenraum befindlichen ein Wärmeabfall
entsteht, der sich je nach der zwischen den beiden Flüssigkeitsmassen vorgesehenen
Isolierschicht und der aufgenommenen Energie bzw. der durch das Heizelement d erzeugten
Wärmemenge mehr oder minder auswirkt.
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Daraus folgt, daß die innerhalb der Zwischenwand b befindliche Flüssigkeitsmasse
sich früher erwärmt als die übrige Flüssigkeitsmenge, deren Temperatur langsamer
zunimmt und von der Wärmeabgabe der ersteren abhängig ist,.
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Wird dher beispielsweise in einem Badbeheizungsapparat mit einem Fassungsraum
von i oo 1 der Innenmantel für einen Inhalt von 15 bis 181 berechnet und der Energieverbrauch
z. B. mit i kW angesetzt, so erfolgt die Erwärmung der 181 bei nicht übermäßigen
Wärmeverlusten der übrigen Wassermenge bedeutend rascher, als wenn die angegebene
Leistung von i kW den ganzen Inhalt beheizen sollte.
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Es ergibt sich daraus ein hoher praktischer Vorteil, der aus den folgenden
Erwägungen klar hervorgeht.
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Wird nach Erwärmung der gesamten Wassermenge das Warmwasser vollständig
abgelassen und durch die gleiche Kaltwassermenge ersetzt, so sind zur Erwärmung
der letzteren auf 3 5 bis ¢o° etwa q. Stunden erforderlich. Mit der vorgeschlagenen
Anordnung kann dagegen warmes Wasser von der angegebenen Temperatur schon,näch i/2
Stunde wieder zur Verfügung sein, weil die Erwärmung der im inneren Mantel enthaltenen
Wassermenge bedeutend rascher vor sich geht.
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Die Wasserschicht in der Zwischenwand b kann durch den Verbindungsstutzen
e an die Leitung einer Warmwasserheizung o. dgl. angeschlossen werden und dient
in diesem Fall selbst als Heizelement, wobei das elektrische Heizelement abgeschaltet
werden kann, während aus der Zentralheizung o. dgl. kommendes Wasser oder Heißdampf
durch die Leitung i abgeführt wird.
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Bei der zweiten Ausführungsform (Fig.2) ist wieder eine doppelte Isolierwand
vorgesehen" welche unten bei i in den Wasser enthaltenden Außenraum mündet und oben
geschlossen ist, wobei nur ein Luftauslaß i für die in dem Hohlraum der Isolierwand
-enthaltene Luft vorgesehen ist, um den Eintritt des Wassers in den Hohlraum aus
dem Außenraum durch die Verbindung! zu ermöglichen.
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Man erhält auf diese Weise im Innern der Scheidewand eine Masse gestauten
Wassers, die als Isolierschicht wirkt und zur erforderlichen Stauung der darin aufgespeicherten,
aus dem Innenraum aufgenommenen Wärme dient.
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In Fig. 2 besteht der Außenmantel a aus Wärmeschutzmaterial; b ist
die Isolierwand, c die das Heizelement d enthaltende Kammer;
f ist
der Einlaß für das Wasser in die Außenkammer f'; ,g ist der Austrittsstutzen des
Warmwassers aus der Innenkammer.
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Wie man sieht, ist hier die Scheidewand durch einen Raum von ringförmigem
Querschnitt ersetzt, in welchen das Wasser aus der Außenkammer durch Schlitzei eintreten
kann; L ist der Auslaß für- die in der Ringkammer b enthaltene Luft, durch welchen
dieselbe entweichen kann, um den Eintritt des Wassers zu ,gestatten; in der Ringkammer
b wird sich sodann .eine gestaute Wassermasse befinden, welche die oben angegebene
Wirkung hervorbringt.
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Der in Fig.3 dargestellte Kessel für Expreßkaffeemaschinen u. dgl.
beruht auf der nämlichen Anordnung, und die entsprechenden Teile sind mit den gleichen
Buchstaben bezeichnet. Außerdem ist noch eine Wasserdampfanzapfung h vorgesehen;
m und n geben den Höchst- bzw. Mindeststand im Kessel an.
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Die Heizung erfolgt auf elektrischem Wege, doch könnte auch eine andere
Art Heizung vor @kesehen sein; in jedem Falle genügt es,» daß, die Heizung auf die
innere Wassersäule einwirkt.
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Ebenso kann die Isolierwand auf gleiche Weise und zu demselben Zwecke
ausgebildet sein wie nach Fig. i.