DE60105123T2 - Composite boiler - Google Patents
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Abstract
Description
Technisches Gebiettechnical area
Die Erfindung betrifft einen Heizkessel aus einem Polymermatrix-Verbundwerkstoff, insbesondere in einem Wasserheizgerät.The The invention relates to a boiler made of a polymer matrix composite material, especially in a water heater.
Technischer Hintergrundtechnical background
Seit einiger Zeit ist der Anmelder zunehmend an der Verwendung von synthetischen Polymermatrix-Materialien als geeigneten Materialien für die Herstellung von Komponenten zum Aufnehmen von Wasser zu sanitären Zwecken, das entweder durch Gas oder Elektrizität erwärmt wird, interessiert. Dieses Interesse erwächst aus einer Zahl von Vorteilen, die diese Materialien im Vergleich mit metallischen Materialien haben, die bislang verwendet werden.since For some time, the applicant has become increasingly interested in the use of synthetic ones Polymer matrix materials as suitable materials for the production of components for receiving water for sanitary purposes, which is either heated by gas or electricity, interested. This Interest is growing out of a number of advantages that these materials compare with metallic materials that have been used so far.
Ein erster Nachteil der Metallheizkessel, die traditionell in Wasserheizgeräten verwendet werden, besteht in dem Phänomen der elektrolytischen Korrosion, die in den Innenflächen des Heizkessels auftritt. Um der auftretenden elektrolytischen Korrosion entgegenzuwirken, werden Schutzsysteme verwendet, wie beispielsweise die Anwendung von geeigneten internen Verkleidungen oder geeigneten Opferanoden oder eingeprägte Stromanoden.One first disadvantage of metal boilers, traditionally used in water heaters be, consists in the phenomenon the electrolytic corrosion that occurs in the interior surfaces of the Boiler occurs. To the occurring electrolytic corrosion To counteract protection systems are used, such as the application of suitable internal panels or suitable Sacrificial anodes or imprinted Current anodes.
Ein weiterer Nachteil der herkömmlichen Metallkessel sind die negativen Umwelteffekte, die während der Herstellungsphase durch die Verwendung von chemischen Substanzen zur Vorbereitung der Metallflächen hervorgerufen werden.One Another disadvantage of the conventional Metal kettles are the negative environmental effects that during the Production phase through the use of chemical substances to prepare the metal surfaces be caused.
Ein weiterer Nachteil besteht in der kurzen Lebensdauer der herkömmlichen Metallkessel.One Another disadvantage is the short life of the conventional Metal kettle.
Beim Auswählen der Materialien wurden bei den bis heute vorgeschlagenen Konstruktionen für die Herstellung von Heizkesseln aus synthetischem Material für Wasserheizgeräte im Allgemeinen Materialien mit besonderen mechanischen Merkmalen und besonderen Formen zur strukturellen Verstärkung vorgeschlagen.At the Choose The materials have been used in the designs proposed to date for the Manufacture of synthetic material boilers for water heaters in general Materials with special mechanical features and special Forms for structural reinforcement proposed.
Die internationale Patentanmeldung PCT/IT 97/00186 untersucht z. B. die Verwendung von Legierungspolymermaterialien, die mit anderen technischen Polymeren modifiziert sind, da die Materialien ein positives mechanisches Stresswiderstandsverhalten aufweisen, das auch durch den Zusatz von Verstärkungstoffen erreicht wird.The International Patent Application PCT / IT 97/00186 examines z. B. the use of alloy polymer materials with others technical polymers are modified, since the materials are a positive have mechanical stress resistance behavior, which also by the addition of reinforcements is reached.
Die internationale Patentanmeldung PCT/EP 98/07982 schlägt einen Weg zum Erreichen eines bemerkenswerten mechanischen Widerstandsverhalten eines Heizkessels für Wasserheizgeräte aus einem synthetischen Material mit strukturellen Verstärkungsrippen vor.The International patent application PCT / EP 98/07982 proposes a Way to achieve a remarkable mechanical resistance behavior a boiler for water heaters made of a synthetic material with structural reinforcing ribs in front.
In beiden erwähnten Erfindungen wird der verwendete Heizkessel mit Hilfe eines Verbindens von zwei oder mehr Komponenten durch Schweißen oder mit Hilfe von Klebstoffen hergestellt. Diese Lösungen, die strukturell schwach sind, erfordern geeignete Anpassungen, um sicherzustellen, dass die Betriebsbedingungen des Gegenstandes keine potentiell gefährlichen Situationen für den Benutzer auf Grund des unter bestimmten Bedingungen innerhalb des Heizkessels während des Heizprozesses entstehenden Druckes oder wenn das Wasser in dem Heizkessel gespeichert wird, hervorrufen.In both mentioned Inventions, the boiler used by means of a joining of two or more components by welding or with the help of adhesives produced. These solutions, which are structurally weak, require appropriate adjustments to ensure that the operating conditions of the item no potentially dangerous Situations for the user due to under certain conditions within the Boiler during the heating process resulting pressure or if the water in the Boiler is stored, cause.
Offenbarung der Erfindungepiphany the invention
Ein erstes Ziel dieser Erfindung besteht darin, die Herstellung eines Heizkessels aus einem synthetischen Polymermaterial als einen einstückigen Körper ohne eine strukturell schwache Konstruktion zu ermöglichen.One The first object of this invention is to produce a Boiler made of a synthetic polymer material as a one-piece body without to allow a structurally weak construction.
Ein zweites Ziel des betreffenden Heizkessels in dieser Erfindung besteht darin, dass die Produktionskosten ähnlich denen eines Heizkessels aus Metall mit einer identischen Kapazität sind.One second objective of the relevant boiler in this invention in that the production costs are similar to those of a boiler are made of metal with an identical capacity.
Weitere Ziele bestehen in der Einfachheit, mit denen die Komponenten recycelt werden können, und aus einer garantierten Lebensdauer von mindestens 10 Jahren.Further Goals are the simplicity with which the components are recycled can be, and from a guaranteed life of at least 10 years.
Weiterhin werden die Ziele mit der geringst möglichen Beeinträchtigung der Umgebung während der Produktionsphase und mit dem geringst möglichen Energieverbrauch sowohl während der Produktionsphase als auch während des Betriebs des Wasserheizgeräts, der mit dem Heizkessel ausgestattet ist, erreicht, wobei der Energieverbrauch beim Betrieb sehr gering ist im Vergleich mit anderen marktüblichen Wasserheizgeräten.Farther become the targets with the least possible impairment the environment during the Production phase and with the lowest possible energy consumption both while the production phase as well as during the operation of the water heater, which is equipped with the boiler, achieves the energy consumption when operating is very low compared with other market Water heaters.
Der betreffende Heizkessel der vorliegenden Erfindung zur Verwendung insbesondere in einem Wasserheizgerät, der mit einem Heizelement ausgestattet ist, und der vorzugsweise jedoch nicht ausschließlich elektrisch betrieben wird und vollständig aus einem Polymermatrix-Verbundmaterial gefertigt ist, das eine ersten Schicht aus Kunststoffmaterial, dessen Eigenschaften es für den Kontakt mit Wasser für sanitäre Zwecke geeignet machen, und eine zweiten Schicht aus Verbundmaterial aus Fasern mit hoher Zugfestigkeit, aufweist, gekennzeichnet durch die Tatsache, dass:
- – die erste Schicht aus einem Elastomermaterial bestehen kann;
- – die zweite Schicht aus einer Vielzahl von synthetischen Fäden oder Streifen besteht, die um die erste Schicht gewickelt sind, wobei die besagten Fäden oder Streifen mit Harzen beschichtet sind, die durch Vernetzung oder Fusion agglomerieren; wobei die besagte Schicht aus einem einzigen Körper besteht, um die strukturelle Widerstandsfähigkeit des Heizkessels zu schaffen.
- – wobei die erste und zweite Schicht bei der Entsorgung des besagten Heizkessel voneinander trennbar sind, wobei die Entsorgung das Recycling des Heizkessels am Ende seiner Lebensdauer gestattet.
- - The first layer may consist of an elastomeric material;
- The second layer consists of a multiplicity of synthetic threads or strips wound around the first layer, the said Threads or strips are coated with resins which agglomerate by cross-linking or fusion; said layer consisting of a single body to provide the structural integrity of the boiler.
- - Wherein the first and second layers are separable from each other in the disposal of the said boiler, the disposal allows the recycling of the boiler at the end of its life.
Diese oder andere Eigenschaften werden aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung deutlich, die in beispielhafter Form mit den beigefügten Zeichnungen bereitgestellt wird, in denen:These or other properties will become apparent from the description below a preferred embodiment of the invention, by way of example with the accompanying drawings is provided, in which:
Innerhalb
des Heizkessels
In
Die
erste Schicht
Die
erste Schicht
Die
zwei Schichten
Eine
Schicht
Ein erster Vorteil des betreffenden Heizkessels in der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die zweite Schicht, die zum Bereitstellen des notwendigen strukturellen Widerstandes für den Heizkessel ausgestaltet ist, zumindest im erwärmten Zustand eine Explosionsfestigkeit von nicht weniger als 30 Bar bei 70°C und eine Anzahl von mechanischen Ermüdungszyklen von 1 bis 8 Bar von mehr als 20.000 sicherstellt, die durch die spezifischen Sicherheitsstandards gefordert werden.One first advantage of the relevant boiler in the present Invention is that the second layer to provide of the necessary structural resistance for the boiler is, at least in the heated state an explosion resistance of not less than 30 bar at 70 ° C and a Number of mechanical fatigue cycles from 1 to 8 bar of more than 20,000 ensures by the specific safety standards are required.
Ein zweiter Vorteil besteht in der Tatsache, dass die Herstellungskosten des Heizkessels gemäß der vorliegenden Erfindung im Wesentlichen identisch zu denen eines Heizkessels mit derselben Kapazität sind, und der vollständig aus Metall hergestellt ist.One second advantage is the fact that the manufacturing cost of the boiler according to the present Invention substantially identical to those of a boiler with same capacity are, and the complete made of metal.
Ein weiterer Vorteil besteht in der Einfachheit, mit dem die einzelnen Komponenten im auseinander genommenen Zustand oder der gesamte entsprechenden Heizkesseleinheit dieser Erfindung recycelt werden können.One Another advantage is the simplicity with which the individual Components in disassembled state or the entire corresponding Boiler unit of this invention can be recycled.
Ein weiterer Vorteil besteht in der geringen Beeinträchtigung der Umwelt während der Produktionsphase und der Energieaufnahme während sowohl der Produktionsphase und beim Betrieb des Heizkessels, die sehr gering im Vergleich zu anderen auf dem heutigen Markt verfügbaren Produkte ist.One Another advantage is the low environmental impact during the Production phase and the energy intake during both the production phase and when operating the boiler, which is very low compared to other products available on the market today.
Andere Vorteile bestehen in der physikalischen Leichtigkeit der Einheit und dem Fehlen eines Elements, das die Korrosion in der Innenfläche des Heizkessels verhindern soll.Other Benefits consist in the physical ease of the unit and the absence of any element that causes corrosion in the inner surface of the boiler should prevent.
Schließlich hat der Heizkessel gemäß der vorliegenden Erfindung den weiteren Vorteil, dass seine Wärmeerzeugungsniveaus ebenso wie seine mechanische Leistungsfähigkeit nicht geringer sind als die von Metallheizkesseln.Finally has the boiler according to the present Invention has the further advantage that its heat generation levels as well like his mechanical performance not less than those of Metallheizkesseln.
Eine weitere nicht gezeigte Ausführungsform sieht die Anwendung einer Schicht vor, die aus einer Vielzahl von synthetischen Fäden oder Streifen aus synthetischem Material besteht, die mit Harzen beschichtet sind, die durch Vernetzung oder Fusion außerhalb des Heizkessels aus Polymermaterial agglomerieren zur Verwendung insbesondere in einem Wasserheizgerät, das mit einem Heizelement ausgestattet ist, und das vorzugsweise jedoch nicht ausschließlich elektrisch betrieben wird und durch die Tatsache gekennzeichnet ist, dass es aus zwei oder mehreren Elementen, die durch Schweißen, Kleben oder ein anderes Verfahren miteinander zusammengesetzt ist.A See further embodiment not shown the application of a layer consisting of a variety of synthetic Threads or Strip made of synthetic material coated with resins They are characterized by networking or fusion outside the boiler Polymer material agglomerate for use particularly in a water heater equipped with a heating element is equipped, but preferably not exclusively is electrically operated and characterized by the fact is that it consists of two or more elements, by welding, gluing or another method is composed with each other.
Die Beschichtung wird auf die zusammengesetzten Elemente im vollständig zusammengesetzten Zustand angewendet.The coating is merged on the put elements in the fully assembled state.
Die Schicht und der Heizkessel, der nach dem vollständigen Zusammenbau der zwei oder mehr Elemente hergestellt wurde, werden so zusammengesetzt, dass sie vollständig voneinander getrennt werden können.The Layer and the boiler, which after the complete assembly of the two or more elements has been produced, are put together, that they are complete can be separated from each other.
In dieser Beschreibung wird auf ein Wasserheizgerät Bezug genommen, in dem der Heizkessel gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt ist, jedoch kann der Heizkessel selbstverständlich auch in vorteilhafter Weise in von dem Wasserheizgerät verschiedenen Anwendungsbereichen eingesetzt werden.In This description is made to a water heater, in which the Heating boiler according to the present Invention is used, but of course the boiler can also advantageously in different applications of the water heater be used.
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