EP0363708A2 - Heating apparatus for agents fluids - Google Patents
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- EP0363708A2 EP0363708A2 EP89117550A EP89117550A EP0363708A2 EP 0363708 A2 EP0363708 A2 EP 0363708A2 EP 89117550 A EP89117550 A EP 89117550A EP 89117550 A EP89117550 A EP 89117550A EP 0363708 A2 EP0363708 A2 EP 0363708A2
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- heating
- heating chamber
- liquid
- liquid reservoir
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
- F22B1/00—Methods of steam generation characterised by form of heating method
- F22B1/28—Methods of steam generation characterised by form of heating method in boilers heated electrically
- F22B1/284—Methods of steam generation characterised by form of heating method in boilers heated electrically with water in reservoirs
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
- F24H1/18—Water-storage heaters
- F24H1/185—Water-storage heaters using electric energy supply
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H9/00—Details
- F24H9/12—Arrangements for connecting heaters to circulation pipes
- F24H9/13—Arrangements for connecting heaters to circulation pipes for water heaters
- F24H9/133—Storage heaters
Definitions
- the invention relates to a heating device for flowable media, in particular liquids, wherein the heating according to the invention can be dry in the medium or preferably outside the liquid and the heating on the one hand a liquid inlet and on the other hand an outlet, e.g. a process water outlet for the heated medium can be assigned, so that even small amounts of medium can advantageously be heated.
- a heating device for flowable media in particular liquids
- the heating according to the invention can be dry in the medium or preferably outside the liquid and the heating on the one hand a liquid inlet and on the other hand an outlet, e.g. a process water outlet for the heated medium can be assigned, so that even small amounts of medium can advantageously be heated.
- Heating devices of this type are used in particular for heating water, for heating beverages and the like, it being generally important to have stored a sufficiently large supply of liquid at all times. Most of the time, however, the amount of heated liquid required per unit of time is so small in relation to the storage capacity that the energy required to heat the entire storage capacity is in a very unfavorable ratio to the energy extracted. In addition, in order to be able to bring the entire storage capacity to the desired temperature of the partial quantity as quickly as possible before removing a heated partial quantity, a very high connection value is required for the heating, which can lead to difficulties with regard to the mains protection, in particular with electrical heating.
- the invention is also based on the object of avoiding disadvantages of known designs and, in particular, of creating a heating device of the type mentioned, which makes it possible in a simple manner to use only a subset of the total storage capacity which is intended for the particular removal, essentially independently of the remaining amount of storage in heat up for a short time and with a relatively low connected load for heating.
- a heating device of the type mentioned that the liquid subset intended for removal or the like is heated separately from the rest of the storage volume, but an immediate, automatic refill is effected with each removal from this subset.
- the heating energy applied is greatly reduced or substantially even prevented from any flow heat transfer from the partial quantity to the remaining storage quantity, essentially only to the partial quantity available for removal by the use outlet, which can be removed immediately when the desired temperature is reached .
- the partial quantity is advantageously heated in a heating chamber, which can lie essentially within the liquid store or within the stored liquid such that the major part of its outer surface is washed by this liquid. It doesn't just make one achieved very compact training, but also achieved that possible heat transfers through the chamber wall do not lead to heat loss, but serve to preheat the remaining amount of liquid in the liquid storage.
- the heating chamber can consist partly or entirely of metallic materials, such as stainless steel, plastic and / or ceramic, depending on the temperatures for which the heating device is designed, the types of liquids to be heated and the level of insulation between the heating chamber and the rest of the liquid storage is desired.
- the heating chamber is formed over the largest part of its circumference by a component which can be removed from the liquid reservoir by easy detachability and which is expediently open on one side to its full inside width, so that good cleaning options for all inner surfaces of the heating chamber result.
- the heating device according to the invention can only be used for heating or heating liquid below the boiling point, in which case the use outlet expediently adjoins the heating chamber in the deepest region.
- the heating device or the heating chamber can be provided for steam generation, the use outlet for the steam expediently adjoining the heating chamber in the uppermost region.
- the heating chamber can be open at the top over its full width, but can be separated upwards above the maximum liquid level in relation to the rest of the liquid reservoir, or it can be connected to an outlet line narrower in relation to its width, especially if its top side is below the maximum liquid level. which is expediently passed through the liquid reservoir.
- the heating chamber or its steam outlet and the liquid storage in a common Arranged pressure vessel so the vapor pressure generated by heating can also be used to convey liquid under pressure, ie if necessary upwards above the maximum liquid level.
- the liquid delivery from the heating chamber can also be effected by steam pressure inside the heating chamber or within the line leading out of it, for example, by generating steam bubbles in the heating chamber or in the correspondingly narrow line, which eject the heated liquid upwards.
- a usage outlet is also led away from the liquid storage device, which can be provided to rise upwards from its inlet opening in the direction of flow when the liquid storage device is exposed to the vapor pressure of the heating chamber is.
- the device according to the invention can also optionally be used for heating liquid and for generating steam by changing the liquid level in the liquid store.
- the liquid level is low, it is easier to generate steam, especially if this liquid level is below the top of the heating chamber, that is, it protrudes upward from the stored liquid.
- the heating device is in most cases better suited for heating the liquid below the boiling point.
- the heating can also be manually adjustable in at least two stages in such a way that steam is generated at higher power outputs and heated liquid at lower power outputs.
- the heating can be designed for any energy source or for optionally different energy sources, it is preferably designed as an electrical heating system, the heating resistor of which is formed by a tubular heating element or the like. It is expediently located outside the liquid or the steam and thus in the drying process. It is conceivable, in addition to heating the heating chamber, to provide separate preheating heating for the remaining liquid store or to arrange the heating for the heating chamber in such a way that it also preheats the liquid storage directly, but there is a particularly simple embodiment if only direct heating occurs the heating chamber is provided and the remaining liquid storage is completely free of direct heating.
- a temperature sensor is expediently provided, which is preferably part of a thermal expansion system, which acts on a switching contact.
- the temperature sensor is expediently thermally conductively coupled both to the heated wall of the heating chamber and to the jacket of the tubular heating element, so that it responds particularly quickly.
- a temperature sensor is also expediently provided in the liquid store, which can serve for temperature display or temperature control and expediently projects into the stored liquid essentially without contact.
- Heating elements e.g. Heating elements according to EP-PS 97 265 or according to European patent application 88103779.0 are provided, which are referred to for further details and effects.
- the heating device 1 shown in FIGS. 1 and 2 has, as a housing-like outer jacket, a main container 2, in which a smaller liquid reservoir 3 is arranged essentially in the same axis as its container axis 4, the liquid reservoir 3 taking up most of the volume of the main container 2.
- the liquid reservoir 3 is supplied with water via an inlet 5 which is supplied from above and is connected, for example, to the water pipeline network.
- a heater 6 For heating liquid located in the main container 2, a heater 6 is provided, which is essentially formed by a heated container wall 7 and at least one tubular heating element 8 connected tightly to it with a flat cross-sectional side by soldering by means of soldering.
- the heated container wall 7 is formed in the illustrated embodiment by a lower portion of the shell of the main container 2, such that it has a much greater distance from the top of the main container than from the bottom thereof. Furthermore, the heater 6 is practically not connected to the liquid reservoir 3 in a thermally conductive manner.
- the liquid reservoir 3 is separated from the main container 2 by a wall body 9, which in the exemplary embodiment shown is formed by a tubular jacket body whose cross sections have the same, for example circular, basic shape as that of the main container 2, but are smaller than the main container, so that the Outer circumference of the wall body 9 over the entire circumference and the entire height is contact-free at a distance from the inner circumference of the main container 2, which is substantially smaller than half the clear width of the liquid reservoir 3.
- the envelope formed in this way, surrounding the liquid reservoir 3 in an annular manner, is provided at least in its lower region, namely in the region of the heating 6, as a heating chamber 10, on the water filling of which the heating 6 acts thermally through the heated container wall 7. Indirectly, namely via the filling of the heating chamber 10 and the wall body 9, the heating 6 also acts on the filling of the liquid reservoir 3, which due to the communicating connection is generally at the same level as in the heating chamber 10.
- the medium can be removed separately from the heating chamber 10 and from the liquid store 3, for which purpose a heating outlet 11 is assigned to the heating chamber 10 and a custom outlet 12 is assigned to the liquid storage unit 3.
- the inlet 14 of the custom outlet 11 located within the main container 2 is provided above the liquid level assumed, for example, at 13, while the inlet 15 of the custom outlet 12 lies below this liquid level 13.
- the outlet 16 of the inlet 5, on the other hand, is lower than the two inlets 14, 15 at a short distance above the bottom wall 17 of the main container 2, essentially below the heater 6 or in the region of its lower end.
- the main container 2 is closed in a pressure-tight manner by the bottom wall 17 and an identical top wall 18 provided at the upper end.
- the upper, fully open end 19 of the wall body 9 and thus the upper end of both the liquid reservoir 3 and the heating chamber 10 is a short distance below the top wall 18 and above the liquid level 13, the inlet 14 being provided above this end 19 can. It is also conceivable to provide a custom outlet associated with the heating chamber 10, the inlet of which lies below the liquid level 13 in the heating chamber 10.
- a pressure-tight vapor chamber 20 is formed in the main container 2 above the liquid level 13, which practically on the underside of the liquid level 13 both in the liquid reservoir 3 and in the heating chamber 10, on the top through the top wall 18 and on the circumference of Container shell of the main container 2 is limited and into which the upper end portion of the wall body 9 protrudes.
- the inlet 14 of the custom outlet 11 is located in this steam chamber 20.
- the container jacket 36 of the main container 2 can be formed in a simple manner by a section of a tubular jacket which is closed at both ends with, in particular, essentially identical lids, namely with a bottom lid 21 and an upper lid 22.
- the inlet 5 and the service outlets 11, 12 are formed by separate pipes 23, 24, 25, each of which is inserted from the top in the area of a fitting 26 through the upper cover 22, axially parallel to the main container 2 into the main container 2, and from the top wall 18 protrude freely. All fluid connections form a detachable structural unit with the cover 22.
- a flange ring 27 is fastened to the outer periphery of each for receiving an annular seal, against which the respectively associated, approximately disc-shaped cover with tension clamps 28 distributed over the circumference is easily releasably tensioned.
- the wall body 9 is preferably exclusively by connection to the bottom wall 17 or secured with the bottom cover 21, whereby it can be firmly or easily detachably connected to the bottom wall 17, for example by standing up loosely or only under its own weight on the bottom wall 17 and centered by a suitable plug connection.
- the heating chamber 10 is filled essentially exclusively from the liquid reservoir 3, a correspondingly high filling of the liquid reservoir 3 leading to a liquid transfer from the liquid reservoir 3 to the heating chamber 10 by overflow via the upper end 19 and thus to liquid levels of different heights.
- at least one inlet opening 30 is expediently provided for the permanent refilling of the heating chamber 10 in the jacket 37 of the wall body 9 below the liquid level 13, wherein several, for example six inlet openings evenly distributed over the circumference can be provided as openings in the wall body 9.
- the inlet openings 30 can be formed by cutouts in the lower edge of the wall body 9, so that they are delimited by the bottom wall 17 in the lower region.
- the bottom of the wall body 9 does not have to be sealed to the bottom wall 17, so that an inlet to the heating chamber 10 could already be created by a correspondingly irregular lower edge of the wall body 9.
- Temperature sensors 31, 32, 33 are provided for temperature control within the main container 2 or the heated media generated in it, namely the warm liquid and possibly steam, which are each formed by a sensor tube which is connected via a capillary line 34 a temperature switch for the heating 6 is connected in the sense of a contact actuation.
- Two temperature sensors 31, 32 are on the outside of the heated container wall 7, namely in the upper area or in the upper area of the Tubular heater 8 and immediately adjacent to an uppermost tubular heater 8, but arranged at a distance from each other.
- three independently switchable and essentially identical tubular heaters 8 are arranged helically on the heated wall 7 at a distance above one another, the two temperature sensors 31, 32 being at least on part of the circumference of the heated container wall 7 between two coils of the uppermost tubular heater 8 and are arranged close to this in such a way that they run at the same spiral pitch as this tubular heater 8.
- a sleeve 35 is provided, for example consisting of a strip-shaped sheet metal blank, which surrounds the heated container wall 7 only in the area of the associated tubular heating element 8 Ends are tightened against each other with screws so that they can be easily loosened at any time.
- the cuff 35 has a passage window for its capillary lines 34 in the area of the associated ends of the temperature sensors 31, 32 lying one above the other.
- a further, linear, rod-shaped temperature sensor 33 for example located in the container axis 4, projects essentially without contact from the top wall 18 over the entire height into the main container 2 or the liquid reservoir 3 and is therefore washed around by the liquid. His Capillary line 34 is led through the cover wall 18 to the outside.
- the temperature switches of the two temperature sensors 31, 32 are expediently adjusted to different switching temperatures or in such a way that the switching temperature of one temperature switch can be set manually, while the other temperature switch forms a permanently adjusted temperature limiter.
- the temperature of the liquid in the liquid reservoir 3 can be regulated with the temperature sensor 33. The temperature switches either switch off the entire heating 6 or only one partial power formed by one of the tubular heating elements 8.
- the heating device according to the invention works according to the following method:
- the liquid reservoir 3 is preferably filled in a self-regulating manner in such a way that the water supply is opened when the fill level falls below a certain level and is closed when a certain fill level is exceeded.
- the same liquid level as in the liquid reservoir 3 is set in the heating chamber 10 via the inlet openings 30. After the heating 6 has been switched on, only the liquid in the heating chamber 10 is brought to boiling temperature, while the liquid in the liquid storage 3 is preheated at most slightly due to its own, relatively high insulation value.
- the steam rising from the heating chamber 10 via the liquid level 13 fills the steam chamber 20, as a result of which an excess pressure is built up in the liquid reservoir 3 and in the heating chamber 10.
- the custom outlet 11 and the custom outlet 12 can be shut off by means of suitable valves, while the inlet 5 is to be shut off by the inlet valve. If the valve of the custom outlet 11 is opened, steam which is under tension can be removed from the steam chamber 20. Will take place whose or at the same time the valve of the service outlet 12 is opened, preheated liquid can be removed under pressure via the pipe 25 provided as a riser pipe.
- the embodiment of the heating device 1 a according to FIG. 3 is provided in particular for generating steam in cooking and roasting appliances, with the water volume to be heated for generating steam also being kept as small as possible here.
- the heating chamber 10a instead of around the liquid store, lies within this liquid store 3a, which is formed by a bowl-shaped main container 2a, which is open at the top to its full width.
- the heating chamber 10a is separated from the liquid storage 3a by a cup-shaped or hood-shaped wall body 9a which, with its underside open at full width, stands loosely on a central, recessed zone of the bottom wall 17a of the main container 2a and can be made of ceramic, for example.
- the wall body 9a and thus the heating chamber 10a protrude upward beyond the top of the main container 2a or the liquid level of the liquid reservoir 3a.
- the use outlet 11a provided as a steam outlet is formed by, for example, grid-like openings in the top wall 38 of the otherwise closed wall body 9a, from which the medium heated in the heating chamber 10a thus emerges directly into the open.
- the inlet 30a from the liquid reservoir 3a to the heating chamber 10a is formed by the leakage of the two adjacent surfaces, so that separate inlet openings can be dispensed with.
- the heated container wall 7a of the heater 6a is not formed by a jacket, but by an essentially flat bottom wall, namely practically through the central region of the bottom wall 17a, which has at least one in at least one on the underside a spiral pipe heater 8a is provided, the outer circumference of the field covered by the pipe heater 8a being at most as large as the inside width of the heating chamber 10a.
- the heating 6a is located in a closed housing space which is delimited, for example, by a housing cover 41 which is attached to the underside of the main container 2a and forms a standing area of the heating device 1a.
- the heating chamber 10b is also separated from the liquid reservoir 3b by a hood-shaped wall body 9b made of sheet metal or the like, essentially without any special seal on the bottom wall 17b, but this wall body 9b and therefore lies the heating chamber 10b completely below the liquid level in the liquid reservoir 3b, so that the heating chamber 10b is not always filled with water only over part of its height, as in the embodiment according to FIG. 3, but continuously over its entire height.
- Attached to the top wall 38b is a pipe 24b leading upwards from the upper side of the heating chamber 10b, which pipe is led out through an upper cover 22b and the upper end 11b of which forms the customary outlet for almost boiling water for the coffee preparation. Steam also escapes.
- the wall body 9b has at the lower edge an outwardly directed, annular flange 39, with which it stands on the bottom wall 17b and the inlet openings 30b are provided approximately at the level of the jacket 37b. Due to the steam generated in the wall body 9b and through the steam flowing through the tube 24b, the liquid in the liquid reservoir 3b is preheated before it enters the heating chamber 10b, so that very short heating times for steam generation result.
- the heating 6b is formed by a separately mountable heating unit 40 which is inserted into the tubular container jacket 36b and with its, for example, angled outer circumference is fastened close to the inner circumference of the container 36b.
- This attached component of the heating unit 40 forms the bottom wall 17b, which in turn forms the heated container wall 7b in the central area, on the underside of which the tubular heating element 8b is attached in a spiral manner.
- the outlet 11c is connected to the heating chamber 10c in the deepest area.
- the custom outlet 11c can be connected to the jacket 37c in an approximately horizontally leading manner so that the tube 24c forming it passes through the container jacket 36c approximately at the level of the heating chamber 10c.
- the outlet for use can also be led downwards from the bottom wall of the heating chamber 10c, preferably inside the tubular heating element 8c, from the central area of the bottom wall of the heating chamber 10c free of heating elements, the tube forming this outlet then passing through the container jacket underneath the heating chamber 10c .
- the heating device 1c is primarily intended for the production of heated liquid and not for the production of steam.
- the main container 2c can also be provided with a thermal insulation 42 which expediently surrounds the outer circumference of the container shell 36c and in turn has a covering 43 Sheet metal or the like is provided.
- the inlet 16c of the inlet 5c is provided above the heating chamber 10c or above the liquid level and passes through the container jacket 36c.
- the upper cover 22, which is also insulated, is provided above the inlet 5c.
- FIG. 6 a heating unit 40d is shown, which is only a central area of this bottom -Wall 17d, namely the area that is provided as a heated container wall 7d.
- the bottom wall 17d has a correspondingly dimensioned opening, which is sealed tightly with the heating unit 40d in that the heating unit 40d overlaps the edge of the opening on the upper side with a flange 44, so that the tubular heating element 8d on the underside is free.
- fastening bolts 45 which protrude downward and are distributed over the circumference, are fastened, which penetrate corresponding through openings in the edge of the bottom wall 17d with threaded sections, onto which clamping nuts can be screwed.
- the heating unit 40d is easily detachable or replaceable at any time.
- the bottom wall or the heating unit 40d can also have a safety device 46 for the positive engagement of the wall body which is secured against lifting but is easily releasable.
- This fuse is e.g. formed by bejonet locking cams protruding over the top of flange 44 for engagement in bayonet locking openings, e.g. can be provided in the flange 39 of the wall body 9b.
- three clamping bolts 45 are formed in one piece with the fuses 46, which are formed by the upper ends of these clamping bolts 45. As a result, the wall body can be locked or unlocked by a rotary movement.
- the Heating chamber has a volume of about one twentieth to one tenth of the storage content, namely a content of about 0.5 to 2 l.
- the height of the heating chamber is expediently many times smaller than its width, which can be in the order of magnitude between 50 and 300 mm, in particular around 200 mm.
- Almost the entire base area of the heating chamber which corresponds to this width serves as a heated base area which is covered with heating elements, so that one or the largest wall area of the heating chamber is heated and the heating acts on the largest width of the heating chamber.
- the respective tubular heating element 8d has an isosceles triangular cross-section, with its triangular base resting against the heated container wall 7d.
- the elongated tubular heating element 8d essentially consists of a metallic, closed heating element jacket 47, in which a heating resistor 48 is located without contact and is embedded in a compressed insulating compound 49.
- the tubular heater 8d has, as shown in FIG. 6, projecting connection ends 52 which are formed at the bottom and are connected to a switching device 50 for manual actuation.
- This switching device 50 has a handle 51 on an actuating shaft and can be a clocked power control device that can be adjusted to different power settings or a correspondingly adjustable temperature controller.
- the temperature sensor 31d is inserted on the outer circumference of the outermost spiral turn of the tubular heating element 8d in a metallic holder 54, which in turn is attached directly adjacent to the tubular heating element 8d and adjoining it on the underside of the heated container wall 7d by means of good thermal conductivity by soldering or the like, and one Partial circumference of the spiral winding surrounds.
- the holder 54 is formed by a U-shaped holding profile 55, for example, which is fastened with its U-transverse web in a completely adjacent manner to the heated container wall 7d and the holding legs of which protrude from the container wall 7d.
- the temperature sensor 31d can be inserted between the profile legs of the holding profile 55, which are closely matched to it, until they rest against the U-crosspiece, after which at least one of the profile legs as the holding leg 56 can be bent inwards against a partial circumference of the temperature sensor 31d, so that the temperature sensor 31d is positively but releasably secured.
- the heated container wall 7d is formed from the area of the temperature sensor 31d to the center and sloping outwards, so that when the liquid level drops, the area having the temperature sensor 31d is the first to dry, and thus the temperature sensor 31d is both directly through the adjacent tubular heating element spiral winding and also is heated to such an extent over the dry-laid floor area that the temperature switch 33 associated with the temperature sensor 31d and connected between a connection end 52 and the switching device 50 switches off the heating.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung für fließfähige Medien, insbesondere Flüssigkeiten, wobei die Beheizung erfindungsgemäß in dem Medium oder bevorzugt außerhalb der Flüssigkeit trocken liegen kann und der Beheizung einerseits ein Flüssigkeits-Zulauf sowie andererseits ein Ablauf, z.B. ein Brauchwasseraustritt für das beheizte Medium zugeordnet sein kann, so daß in vorteilhafter Weise auch kleine Mengen an Medium aufgeheizt werden können.The invention relates to a heating device for flowable media, in particular liquids, wherein the heating according to the invention can be dry in the medium or preferably outside the liquid and the heating on the one hand a liquid inlet and on the other hand an outlet, e.g. a process water outlet for the heated medium can be assigned, so that even small amounts of medium can advantageously be heated.
Heizvorrichtungen dieser Art dienen insbesondere zur Wasserbeheizung, zur Beheizung von Getränken und ähnlichem, wobei in der Regel darauf Wert gelegt wird, stets einen ausreichend großen Vorrat an Flüssigkeit gespeichert zu haben. Meist ist aber die je Zeiteinheit benötigte Menge an erwärmter Flüssigkeit im Verhältnis zur Speicherkapazität so gering, daß der Energieaufwand zur Erhitzung der gesamten Speicherkapazität in einem sehr ungünstigen Verhältnis zur entnommenen Energie steht. Außerdem wird, um vor der Entnahme einer aufgeheizten Teilmenge die gesamte Speicherkapazität möglichst schnell auf die gewünschte Temperatur der Teilmenge bringen zu können, ein sehr hoher Anschlußwert für die Beheizung benötigt, was insbesondere bei elektrischen Beheizungen zu Schwierigkeiten hinsichtlich der Netzabsicherungen führen kann.Heating devices of this type are used in particular for heating water, for heating beverages and the like, it being generally important to have stored a sufficiently large supply of liquid at all times. Most of the time, however, the amount of heated liquid required per unit of time is so small in relation to the storage capacity that the energy required to heat the entire storage capacity is in a very unfavorable ratio to the energy extracted. In addition, in order to be able to bring the entire storage capacity to the desired temperature of the partial quantity as quickly as possible before removing a heated partial quantity, a very high connection value is required for the heating, which can lead to difficulties with regard to the mains protection, in particular with electrical heating.
Der Erfindung liegt des weiteren die Aufgabe zugrunde, Nachteile bekannter Ausbildungen zu vermeiden und insbesondere eine Heizvorrichtung der genannten Art zu schaffen, welche es auf einfache Weise ermöglicht, nur eine für die jeweilige Entnahme bestimmte Teilmenge der gesamten Speicherkapazität im wesentlichen unabhängig von der übrigen Speichermenge in kurzer Zeit und bei relativ niedrigem Anschlußwert für die Beheizung aufzuheizen.The invention is also based on the object of avoiding disadvantages of known designs and, in particular, of creating a heating device of the type mentioned, which makes it possible in a simple manner to use only a subset of the total storage capacity which is intended for the particular removal, essentially independently of the remaining amount of storage in heat up for a short time and with a relatively low connected load for heating.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Heizvorrichtung der genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, daß die jeweils für die Entnahme oder dgl. bestimmte Flüssigkeits-Teilmenge abgegrenzt gegenüber dem übrigen Speichervolumen gesondert aufgeheizt, jedoch bei jeder Entnahme aus dieser Teilmenge eine sofortige, selbsttätige Nachfüllung bewirkt wird. Dadurch wird die aufgebrachte Heizenergie unter starker Reduzierung oder im wesentlichen sogar Verhinderung jeglicher Strömungs-Wärmeübertragung von der Teilmenge auf die übrige Speichermenge, im wesentlichen nur auf die durch den Brauchaustritt für die Entnahme bereitstehende Teilmenge konzentriert, die bei Erreichen der gewünschten Temperatur sofort entnommen werden kann.To solve this problem it is provided according to the invention in a heating device of the type mentioned that the liquid subset intended for removal or the like is heated separately from the rest of the storage volume, but an immediate, automatic refill is effected with each removal from this subset. As a result, the heating energy applied is greatly reduced or substantially even prevented from any flow heat transfer from the partial quantity to the remaining storage quantity, essentially only to the partial quantity available for removal by the use outlet, which can be removed immediately when the desired temperature is reached .
Die Beheizung der Teilmenge erfolgt vorteilhaft in einer Aufheizkammer, die im wesentlichen innerhalb des Flüssigkeitsspeichers bzw. innerhalb der gespeicherten Flüssigkeit so liegen kann, daß der größte Teil ihrer Außenfläche von dieser Flüssigkeit umspült ist. Dadurch wird nicht nur eine sehr kompakte Ausbildung erzielt, sondern auch erreicht, daß eventuelle Wärmeübergänge durch die Kammerwandung nicht zu Wärmeverlusten führen, sondern zur Vorwärmung der übrigen Speichermenge an Flüssigkeit im Flüssigkeitsspeicher dienen. Die Aufheizkammer kann teilweise oder ganz aus metallischen Werkstoffen, wie rostfreiem Stahl, aus Kunststoff und/oder aus Keramik bestehen, je nach dem, für welche Temperaturen die Heizvorrichtung ausgelegt ist, welche Arten von Flüssigkeiten beheizt werden sollen und wie hoch die Isolierung zwischen der Aufheizkammer und dem übrigen Flüssigkeitsspeicher gewünscht ist.The partial quantity is advantageously heated in a heating chamber, which can lie essentially within the liquid store or within the stored liquid such that the major part of its outer surface is washed by this liquid. It doesn't just make one achieved very compact training, but also achieved that possible heat transfers through the chamber wall do not lead to heat loss, but serve to preheat the remaining amount of liquid in the liquid storage. The heating chamber can consist partly or entirely of metallic materials, such as stainless steel, plastic and / or ceramic, depending on the temperatures for which the heating device is designed, the types of liquids to be heated and the level of insulation between the heating chamber and the rest of the liquid storage is desired.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Aufheizkammer über den größten Teil ihres Umfanges von einem aus dem Flüssigkeitsspeicher durch leichte Lösbarkeit herausnehmenbaren Bauteil gebildet ist, der zweckmäßig an einer Seite auf voller Innenweite offen ist, so daß sich gute Reinigungsmöglichkeiten aller Innenflächen der Aufheizkammer ergeben.It is particularly advantageous if the heating chamber is formed over the largest part of its circumference by a component which can be removed from the liquid reservoir by easy detachability and which is expediently open on one side to its full inside width, so that good cleaning options for all inner surfaces of the heating chamber result.
Die erfindungsgemäße Heizvorrichtung kann nur zur Erwärmung bzw. Erhitzung von Flüssigkeit unterhalb des Siedepunktes verwendet werden, wobei dann der Brauchaustritt zweckmäßig im tiefsten Bereich der Aufheizkammer an diese anschließt. Stattdessen, insbesondere aber zusätzlich hierzu, kann die Heizvorrichtung bzw. die Aufheizkammer zur Dampferzeugung vorgesehen sein, wobei der Brauchaustritt für den Dampf zweckmäßig im obersten Bereich an die Aufheizkammer anschließt. Die Aufheizkammer kann dabei an der Oberseite auf voller Weite offen, jedoch nach oben bis über den maximalen Flüssigkeitsspiegel gegenüber dem übrigen Flüssigkeitsspeicher abgetrennt sein oder sie kann, insbesondere wenn ihre Oberseite unterhalb des maximalen Flüssigkeitsspiegels liegt, mit einer gegenüber ihrer Weite engeren Austrittsleitung verbunden sein, die zweckmäßig durch den Flüssigkeitsspeicher hindurchgeführt ist. Sind die Aufheizkammer bzw. deren Dampfaustritt und der Flüssigkeitsspeicher in einem gemeinsamen Druckgefäß angeordnet, so kann der durch Beheizung erzeugte Dampfdruck auch zur Flüssigkeitsförderung unter Druck, d.h. ggf. nach oben über den maximalen Flüssigkeitsspiegel herangezogen werden. Die Flüssigkeitsförderung aus der Aufheizkammer heraus kann auch durch Dampfdruck innerhalb der Aufheizkammer oder innerhalb der aus dieser herausführenden Leitung z.B. dadurch bewirkt werden, daß in der Aufheizkammer bzw. in der entsprechend eng ausgebildeten Leitung Dampfblasen erzeugt werden, welche die erwärmte Flüssigkeit nach oben ausstoßen. Um Flüssigkeit auch unmittelbar aus dem Flüssigkeitsspeicher insbesondere dann entnehmen zu können, wenn dem Flüssigkeitsspeicher eine Vorwärmung zugeordnet ist, ist auch vom Flüssigkeitsspeicher ein Brauchaustritt weggeführt, der von seiner Einlaßöffnung in Strömungsrichtung nach oben ansteigend vorgesehen werden kann, wenn der Flüssigkeitsspeicher dem Dampfdruck der Aufheizkammer ausgesetzt ist.The heating device according to the invention can only be used for heating or heating liquid below the boiling point, in which case the use outlet expediently adjoins the heating chamber in the deepest region. Instead, but in particular in addition to this, the heating device or the heating chamber can be provided for steam generation, the use outlet for the steam expediently adjoining the heating chamber in the uppermost region. The heating chamber can be open at the top over its full width, but can be separated upwards above the maximum liquid level in relation to the rest of the liquid reservoir, or it can be connected to an outlet line narrower in relation to its width, especially if its top side is below the maximum liquid level. which is expediently passed through the liquid reservoir. Are the heating chamber or its steam outlet and the liquid storage in a common Arranged pressure vessel, so the vapor pressure generated by heating can also be used to convey liquid under pressure, ie if necessary upwards above the maximum liquid level. The liquid delivery from the heating chamber can also be effected by steam pressure inside the heating chamber or within the line leading out of it, for example, by generating steam bubbles in the heating chamber or in the correspondingly narrow line, which eject the heated liquid upwards. In order to be able to remove liquid directly from the liquid storage device, in particular when preheating is assigned to the liquid storage device, a usage outlet is also led away from the liquid storage device, which can be provided to rise upwards from its inlet opening in the direction of flow when the liquid storage device is exposed to the vapor pressure of the heating chamber is.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch dadurch wahlweise zur Erwärmung von Flüssigkeit sowie zur Dampferzeugung herangezogen werden, daß der Flüssigkeitsspiegel im Flüssigkeitsspeicher verändert wird. Bei einem niedrigen Flüssigkeitsspiegel ist eine Dampferzeugung einfacher möglich, insbesondere dann, wenn dieser Flüssigkeitsspiegel unterhalb der Oberseite der Aufheizkammer liegt, diese also nach oben aus der gespeicherten Flüssigkeit herausragt. Wird der Flüssigkeitsspiegel verhältnismäßig hoch, nämlich z.B. so gewählt, daß die Aufheizkammer vollständig in die gespeicherte Flüssigkeit eingetaucht ist, so eignet sich die Heizvorrichtung in den meisten Fällen besser zur Erwärmung der Flüssigkeit unterhalb des Siedepunktes. Allerdings kann die Beheizung auch derart zumindest in zwei Stufen manuell einstellbar sein, daß bei höherer Leistungsabgabe Dampf und bei geringerer Leistungsabgabe erwärmte Flüssigkeit erzeugt wird. In jedem Fall ist es vorteilhaft, wenn eine Einrichtung zur Konstanthaltung des jeweils gewünschten Flüssigkeitsspiegels in Form beispielsweise einer selbsttätig arbeitenden bzw. durch einen Schwimmer oder ähnliches geregelten Nachfülleinrichtung vorgesehen ist.The device according to the invention can also optionally be used for heating liquid and for generating steam by changing the liquid level in the liquid store. When the liquid level is low, it is easier to generate steam, especially if this liquid level is below the top of the heating chamber, that is, it protrudes upward from the stored liquid. If the liquid level is relatively high, for example chosen so that the heating chamber is completely immersed in the stored liquid, the heating device is in most cases better suited for heating the liquid below the boiling point. However, the heating can also be manually adjustable in at least two stages in such a way that steam is generated at higher power outputs and heated liquid at lower power outputs. In any case, it is advantageous if a device for keeping the desired liquid level constant in the form of, for example, an automatic refill device or a refill device regulated by a float or the like.
Obwohl die Beheizung für beliebige Energieträger oder für wahlweise unterschiedliche Energieträger ausgebildet sein kann, ist sie bevorzugt als elektrische Beheizung ausgebildet, deren durch einen Rohrheizkörper oder dgl. gebildeter Heizwiderstand zweckmäßig außerhalb der Flüssigkeit bzw. des Dampfes und somit im Trocknen liegt. Es ist denkbar, zusätzlich zur Beheizung für die Aufheizkammer eine gesonderte Vorwärme-Beheizung für den übrigen Flüssigkeitsspeicher vorzusehen oder die Beheizung für die Aufheizkammer so anzuordnen, daß sie auch den Flüssigkeitsspeicher direkt vorwärmt, jedoch ergibt sich eine besonders einfache Ausführungsform, wenn ausschließlich eine direkte Beheizung der Aufheizkammer vorgesehen und der übrige Flüssigkeitsspeicher von direkten Beheizungen völlig frei ist.Although the heating can be designed for any energy source or for optionally different energy sources, it is preferably designed as an electrical heating system, the heating resistor of which is formed by a tubular heating element or the like. It is expediently located outside the liquid or the steam and thus in the drying process. It is conceivable, in addition to heating the heating chamber, to provide separate preheating heating for the remaining liquid store or to arrange the heating for the heating chamber in such a way that it also preheats the liquid storage directly, but there is a particularly simple embodiment if only direct heating occurs the heating chamber is provided and the remaining liquid storage is completely free of direct heating.
Zur Sicherung gegen Überhitzung, insbesondere als Trockengehschutz, und/oder zur manuell einstellbaren Regelung der Erwärmungstemperatur in der Aufheizkammer ist zweckmäßig jeweils ein Temperaturfühler vorgesehen, der vorzugsweise Bestandteil eines thermischen Ausdehnungssystems ist, welches auf einen Schaltkontakt wirkt. Insbesondere im Falle des Trockengehschutzes ist der Temperaturfühler zweckmäßig sowohl mit der beheizten Wandung der Aufheizkammer als auch mit dem Mantel des Rohrheizkörpers thermisch leitend gekoppelt, so daß er besonders schnell anspricht. Insbesondere dann, wenn auch aus dem Flüssigkeitsspeicher erwärmte Flüssigkeit entnehmbar sein soll, ist zweckmäßig im Flüssigkeitsspeicher ebenfalls ein Temperaturfühler vorgesehen, der zur Temperaturanzeige oder zur Temperaturregelung dienen kann und zweckmäßig im wesentlichen berührungsfrei in die gespeicherte Flüssigkeit hineinragt.To protect against overheating, in particular as protection against drying out, and / or for manually adjustable regulation of the heating temperature in the heating chamber, a temperature sensor is expediently provided, which is preferably part of a thermal expansion system, which acts on a switching contact. Particularly in the case of dry-running protection, the temperature sensor is expediently thermally conductively coupled both to the heated wall of the heating chamber and to the jacket of the tubular heating element, so that it responds particularly quickly. In particular, if it should also be possible to remove heated liquid from the liquid store, a temperature sensor is also expediently provided in the liquid store, which can serve for temperature display or temperature control and expediently projects into the stored liquid essentially without contact.
Als Beheizung können z.B. Heizelemente nach der EP-PS 97 265 oder nach der europäischen Patentanmeldung 88103779.0 vorgesehen werden, auf die wegen weiterer Einzelheiten und Wirkungen Bezug genommen wird.For heating, e.g. Heating elements according to EP-PS 97 265 or according to European patent application 88103779.0 are provided, which are referred to for further details and effects.
Diese und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
- Fig. 1 eine erfindungsgemäße Heizvorrichtung in teilweise geschnittener Ansicht,
- Fig. 2 die Heizvorrichtung gemäß Fig. 1 in teilweise geschnittener Ansicht von links,
- Fig. 3 eine weitere Ausführungsform einer Heizvorrichtung, vereinfacht im Querschnitt,
- Fig. 4 eine weitere Ausführungsform einer Heizvorrichtung in einer Darstellung entsprechend Fig. 3,
- Fig. 5 eine weitere Ausführungsform einer Heizvorrichtung in einer Darstellung entsprechend Fig. 3,
- Fig. 6 ein Beheizungs-Element für eine erfindungsgemäße Heizvorrichtung in Ansicht und
- Fig. 7 einen Ausschnitt der Fig. 6 in wesentlich vergrößertem Querschnitt.
- 1 shows a heating device according to the invention in a partially sectioned view,
- 2 shows the heating device according to FIG. 1 in a partially sectioned view from the left,
- 3 shows a further embodiment of a heating device, simplified in cross section,
- 4 shows a further embodiment of a heating device in a representation corresponding to FIG. 3,
- 5 shows a further embodiment of a heating device in a representation corresponding to FIG. 3,
- Fig. 6 is a heating element for a heating device according to the invention in view and
- Fig. 7 shows a detail of Fig. 6 in a substantially enlarged cross section.
Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Heizvorrichtung 1 weist als gehäuseartigen Außenmantel einen Hauptbehälter 2 auf, in welchem ein kleinerer Flüssigkeitsspeicher 3 im wesentlichen achsgleich zu seiner Behälterachse 4 angeordnet ist, wobei der Flüssigkeitsspeicher 3 den größten Teil des Volumeninhaltes des Hauptbehälters 2 einnimmt. Der Flüssigkeitsspeicher 3 wird über einen von oben zugeführten, beispielsweise an das Wasser-Rohrleitungsnetz angeschlossenen Zulauf 5 mit Wasser versorgt.The
Zur Beheizung von in dem Hauptbehälter 2 befindlicher Flüssigkeit ist eine Beheizung 6 vorgesehen, die im wesentlichen durch eine beheizte Behälterwandung 7 und mindestens einen an dieser mit einer flachen Querschnittsseite eng anliegend durch Lötung wärmeleitend verbundenen Rohrheizkörper 8 gebildet ist. Die beheizte Behälterwandung 7 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel durch einen unteren Abschnitt des Mantels des Hauptbehälters 2 gebildet, derart, daß sie von der Oberseite des Hauptbehälters einen wesentlich größeren Abstand als von dessen Unterseite hat. Des weiteren ist die Beheizung 6 mit dem Flüssigkeitsspeicher 3 praktisch nicht metallisch wärmeleitend verbunden.For heating liquid located in the main container 2, a
Der Flüssigkeitsspeicher 3 ist gegenüber dem Hauptbehälter 2 durch einen Wandungskörper 9 abgetrennt, der im dargestellten Ausführungsbeispiel durch einen rohrförmigen Mantelkörper gebildet ist, dessen Querschnitte gleiche, beispielsweise kreisrunde, Grundform wie die des Hauptbehälters 2 aufweisen, jedoch gegenüber dem Nauptbehälter kleiner sind, so daß der Außenumfang des Wandungskörpers 9 über den gesamten Umfang sowie die gesamte Höhe berührungsfrei in einem Abstand vom Innenumfang des Hauptbehälters 2 liegt, der wesentlich kleiner als die Hälfte der lichten Weite des Flüssigkeitsspeichers 3 ist. Der dadurch gebildete, den Flüssigkeitsspeicher 3 ringförmig umgebende Hüllraum ist wenigstens in seinem unteren Bereich, nämlich im Bereich der Beheizung 6, als Aufheizkammer 10 vorgesehen, auf dessen Wasserfüllung die Beheizung 6 durch die beheizte Behälterwandung 7 hindurch thermisch wirkt. Indirekt, nämlich über die Füllung der Aufheizkammer 10 sowie den Wandungskörper 9, wirkt die Beheizung 6 auch auf die Füllung des Flüssigkeitsspeichers 3, die durch kommunizierende Verbindung in der Regel gleich hoch steht wie in der Aufheizkammer 10.The liquid reservoir 3 is separated from the main container 2 by a
Aus der Aufheizkammer 10 und aus dem Flüssigkeitsspeicher 3 kann jeweils gesondert Medium entnommen werden, wofür der Aufheizkammer 10 ein Brauchaustritt 11 und dem Flüssigkeitsspeicher 3 ein Brauchaustritt 12 zugeordnet ist. Der innerhalb des Hauptbehälters 2 liegende Eintritt 14 des Brauchaustrittes 11 ist oberhalb des beispielsweise bei 13 angenommenen Flüssigkeitsspiegels vorgesehen, während der Eintritt 15 des Brauchaustrittes 12 unterhalb dieses Flüssigkeitsspiegels 13 liegt. Der Austritt 16 des Zulaufes 5 liegt dagegen gegenüber beiden Eintritten 14, 15 tiefer in geringem Abstand oberhalb der Boden-Wandung 17 des Hauptbehälters 2 im wesentlichen unterhalb der Beheizung 6 oder im Bereich von deren unteren Ende. Durch die Boden-Wandung 17 und eine gleiche, am oberen Ende vorgesehene Deckwand 18 ist der Hauptbehälter 2 druckdicht geschlossen. Das obere, auf volle Weite offene Ende 19 des Wandungskörpers 9 und damit das obere Ende sowohl des Flüssigkeitsspeichers 3 als auch der Aufheizkammer 10 liegt in geringem Abstand unterhalb der Deckwand 18 sowie oberhalb des Flüssigkeitsspiegels 13, wobei der Eintritt 14 oberhalb dieses Endes 19 vorgesehen sein kann. Es ist auch denkbar, einen der Aufheizkammer 10 zugeordneten Brauchaustritt vorzusehen, dessen Eintritt unterhalb des Flüssigkeitsspiegels 13 in der Aufheizkammer 10 liegt.Medium can be removed separately from the
Durch die beschriebene Ausbildung ist in dem Hauptbehälter 2 oberhalb des Flüssigkeitsspiegels 13 eine druckdichte Dampfkammer 20 gebildet, die an der Unterseite praktisch vom Flüssigkeitsspiegel 13 sowohl im Flüssigkeitsspeicher 3, als auch in der Aufheizkammer 10, an der Oberseite durch die Deckwand 18 und am Umfang vom Behältermantel des Hauptbehälters 2 begrenzt ist und in die der obere Endabschnitt des Wandungskörpers 9 hineinragt. In dieser Dampfkammer 20 liegt der Eintritt 14 des Brauchaustrittes 11.Due to the design described, a pressure-
Der Behältermantel 36 des Hauptbehälters 2 kann in einfacher Weise durch einen Abschnitt eines Rohrmantels gebildet sein, der an beiden Enden mit, insbesondere im wesentlichen gleichen Deckeln, nämlich mit einem Bodendeckel 21 und einem oberen Deckel 22, verschlossen ist. Der Zulauf 5 sowie die Brauchaustritte 11, 12 sind durch gesonderte Rohre 23, 24, 25 gebildet, die jeweils von der Oberseite im Bereich eines Fittings 26 durch den oberen Deckel 22 achsparallel zum Hauptbehälter 2 in den Hauptbehälter 2 eingeführt sind und von der Deckwand 18 frei nach unten ragen. Alle Fluidanschlüsse bilden eine lösbare Baueinheit mit dem Deckel 22.The
Im Bereich der Enden des Behältermantels 36 ist an dessen Außenumfang jeweils ein Flanschring 27 zur Aufnahme einer ringförmigen Dichtung befestigt, gegen welchen der jeweils zugehörige, annähernd scheibenförmige Deckel mit über den Umfang verteilten Spannklammern 28 leicht lösbar gespannt ist. Dadurch können der Hauptbehälter 2 bzw. der Flüssigkeitsspeicher 3 und die Aufheizkammer 10 an einem oder beiden Enden auf voller Weite geöffnet und somit leicht gereinigt werden. Der Wandungskörper 9 ist vorzugsweise ausschließlich durch Verbindung mit der Boden-Wandung 17 bzw. mit dem Bodendeckel 21 gesichert, wobei er fest oder leicht lösbar mit der Boden-Wandung 17 beispielsweise dadurch verbunden sein kann, daß er lose bzw. nur unter seinem Eigengewicht auf der Boden-Wandung 17 aufsteht und durch eine geeignete Steckverbindung zentriert ist.In the region of the ends of the
Die Aufheizkammer 10 wird im wesentlichen ausschließlich aus dem Flüssigkeitsspeicher 3 gefüllt, wobei eine entsprechend hohe Füllung des Flüssigkeitsspeichers 3 zu einem Flüssigkeitsübertritt vom Flüssigkeitsspeicher 3 zur Aufheizkammer 10 durch Überlauf über das obere Ende 19 und somit zu unterschiedlich hohen Flüssigkeitsspiegeln führen würde. Zweckmäßig ist jedoch zur permanenten Nachfüllung der Aufheizkammer 10 im Mantel 37 des Wandungskörpers 9 unterhalb des Flüssigkeitsspiegels 13 mindestens eine Zulauföffnung 30 vorgesehen, wobei mehrere, beispielsweise sechs gleichmäßig über den Umfang verteilte Zulauföffnungen als Durchbrüche im Wandungskörper 9 vorgesehen sein können. Die Zulauföffnungen 30 können durch Ausschnitte in der unteren Randkante des Wandungskörpers 9 gebildet sein, so daß sie im unteren Bereich von der Boden-Wandung 17 begrenzt sind. Außerdem muß der Wandungskörper 9 mit seiner Unterseite nicht abgedichtet an die Boden-Wandung 17 anschließen, so daß bereits durch eine entsprechend unregelmäßige untere Randkante des Wandungskörpers 9 ein Zulauf zur Aufheizkammer 10 geschaffen werden könnte.The
Zur Temperaturregelung innerhalb des Hauptbehälters 2 bzw. der in diesem erzeugten, erhitzten Medien, nämlich der warmen Flüssigkeit und des ggf. gespannten Dampfes, sind Temperaturfühler 31, 32, 33 vorgesehen, die jeweils durch ein Fühlerrohr gebildet sind, das über eine Kapillarleitung 34 mit einem Temperaturschalter für die Beheizung 6 im Sinne einer Kontaktbetätigung verbunden ist. Zwei Temperaturfühler 31, 32 sind an der Außenseite der beheizten Behälterwandung 7, und zwar in deren oberen Bereich bzw. im oberen Bereich der Rohrheizkörper 8 sowie unmittelbar benachbart zu einem obersten Rohrheizkörper 8, jedoch im Abstand voneinander angeordnet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind drei unabhängig voneinander schaltbare und im wesentlichen gleiche Rohrheizkörper 8 im Abstand übereinander jeweils wendelförmig an der beheizten Wandung 7 angebracht, wobei die beiden Temperaturfühler 31, 32 wenigstens auf einem Teil des Umfanges der beheizten Behälterwandung 7 jeweils zwischen zwei Wendeln des obersten Rohrheizkörpers 8 und eng an diesem anliegend derart angeordnet sind, daß sie mit der gleichen Wendelsteigung wie dieser Rohrheizkörper 8 verlaufen.
Zwischen den beiden Temperaturfühlern 31, 32 ist nur eine einzige Wendel des zugehörigen Rohrheizkörpers 8 vorgesehen. Zur Halterung der an den Flanken des Rohrheizkörpers 8 anliegenden sowie lose an den Außenumfang der beheizten Behälterwandung 7 angelegten Temperaturfühler 31, 32 ist eine beispielsweise aus einem streifenförmigen Blechzuschnitt bestehende, die beheizte Behälterwandung 7 nur im Bereich des zugehörigen Rohrheizkörpers 8 umgebende Manschette 35 vorgesehen, deren Enden mit Schrauben gegeneinander gespannt sind, so daß sie jederzeit leicht gelöst werden kann. Dadurch können die im wesentlichen innerhalb der Manschette 35 in der Wendelnut des Rohrheizkörpers 8 liegenden und mit der Manschette 35 gegen den Außenumfang der beheizten Behälterwandung 7 gespannten Temperaturfühler 31, 32 jederzeit gelöst werden. Die Manschette 35 weist ein im Bereich der zugehörigen, übereinander liegenden Enden der Temperaturfühler 31, 32 vorgsehenes Durchtrittsfenster für deren Kapillarleitungen 34 auf.Only a single coil of the associated tubular heater 8 is provided between the two
Ein weiterer, stabförmig geradliniger und beispielsweise in der Behälterachse 4 liegender Temperaturfühler 33 ragt im wesentlichen berührungsfrei von der Deckwand 18 über die gesamte Höhe in den Hauptbehälter 2 bzw. den Flüssigkeitsspeicher 3 und ist daher von der Flüssigkeit umspült. Seine Kapillarleitung 34 ist durch die Deckwand 18 nach außen geführt. Die Temperaturschalter der beiden Temperaturfühler 31, 32 sind zweckmäßig auf unterschiedliche Schalttemperaturen bzw. derart justiert, daß die Schalttemperatur des einen Temperaturschalters manuell eingestellt werden kann, während der andere Temperaturschalter einen fest justierten Temperaturbegrenzer bildet. Mit dem Temperaturfühler 33 kann die Temperatur der im Flüssigkeitsspeicher 3 befindlichen Flüssigkeit geregelt werden. Die Temperaturschalter schalten entweder die gesamte Beheizung 6 oder nur jeweils eine, durch einen der Rohrheizkörper 8 gebildete Teilleistung ab.A further, linear, rod-shaped temperature sensor 33, for example located in the container axis 4, projects essentially without contact from the
Die erfindungsgemäße Heizvorrichtung arbeitet nach folgendem Verfahren:The heating device according to the invention works according to the following method:
Über den Zulauf 5 wird der Flüssigkeitsspeicher 3 vorzugsweise derart selbstregelnd gefüllt, daß bei Unterschreiten eines bestimmten Füllniveaus die Wasserzufuhr geöffnet und bei Überschreiten eines bestimmten Füllniveaus geschlossen wird. In der Aufheizkammer 10 stellt sich über die Zulauföffnungen 30 derselbe Flüssigkeitsspiegel wie im Flüssigkeitsspeicher 3 ein. Nach Einschalten der Beheizung 6 wird ausschließlich die in der Aufheizkammer 10 befindliche Flüssigkeit auf Siedetemperatur gebracht, während die im Flüssigkeitsspeicher 3 befindliche Flüssigkeit aufgrund ihres eigenen, relativ hohen Isolationswertes, allenfalls geringfügig vorgewärmt wird. Der über den Flüssigkeitsspiegel 13 aus der Aufheizkammer 10 aufsteigende Dampf füllt die Dampfkammer 20, wodurch im Flüssigkeitsspeicher 3 und in der Aufheizkammer 10 ein Überdruck aufgebaut wird. Der Brauchaustritt 11 und der Brauchaustritt 12 sind über geeignete Ventile absperrbar, während der Zulauf 5 durch das Zulaufventil abzusperren ist. Wird das Ventil des Brauchaustrittes 11 geöffnet, so kann aus der Dampfkammer 20 gespannter Dampf entnommen werden. Wird statt dessen oder gleichzeitig das Ventil des Brauchaustrittes 12 geöffnet, so kann vorgewärmte Flüssigkeit unter Druck über das als Steigrohr vorgesehene Rohr 25 entnommen werden.Via the
Die Ausführungsform der Heizvorrichtung 1a nach Fig. 3 ist insbesondere zur Dampferzeugung bei Koch- und Bratgeräten vorgesehen, wobei auch hier das für die Dampferzeugung aufzuheizende Wasservolumen so klein wie möglich gehalten ist. In diesem Fall liegt die Aufheizkammer 10a statt um den Flüssigkeitsspeicher innerhalb dieses Flüssigkeitsspeichers 3a, der durch einen schüsselförmigen, an der Oberseite auf voller Weite offenen Hauptbehälter 2a gebildet ist. Die Aufheizkammer 10a ist gegenüber dem Flüssigkeitsspeicher 3a durch einen napf- bzw. haubenförmigen Wandungskörper 9a abgetrennt, der mit seiner auf voller Weite offenen Unterseite lose auf einer zentralen, vertieften Zone der Boden-Wandung 17a des Hauptbehälters 2a aufsteht und beispielsweise aus Keramik bestehen kann. Der Wandungskörper 9a und damit die Aufheizkammer 10a ragen nach oben über die Oberseite des Hauptbehälters 2a bzw. den Flüssigkeitsspiegel des Flüssigkeitsspeichers 3a hinaus. Der als Dampfaustritt vorgesehene Brauchaustritt 11a ist durch beispielsweise rasterartig verteilte Öffnungen in der Deckwand 38 des ansonsten geschlossenen Wandungskörpers 9a gebildet, aus dem somit das in der Aufheizkammer 10a erhitzte Medium unmittelbar ins Freie austritt. Zwischen der unteren Stirnkante des Wandungskörpers 9a und der Boden-Wandung 17a des Flüssigkeitsspeichers 3a ist der Zulauf 30a vom Flüssigkeitsspeicher 3a zur Aufheizkammer 10a durch die Undichtigkeit der beiden aneinander liegenden Flächen gebildet, so daß auf gesonderte Zulauföffnungen verzichtet werden kann.The embodiment of the heating device 1 a according to FIG. 3 is provided in particular for generating steam in cooking and roasting appliances, with the water volume to be heated for generating steam also being kept as small as possible here. In this case, the
Wie Fig. 3 ferner zeigt, ist die beheizte Behälterwandung 7a der Beheizung 6a nicht durch einen Mantel, sondern durch eine im wesentlichen ebene Bodenwand, nämlich praktisch durch den zentralen Bereich der Boden-Wandung 17a gebildet, die an der Unterseite mit mindestens einem in wenigstens einer Spirale verlegten Rohrheizkörper 8a versehen ist, wobei der Außenumfang des vom Rohrheizkörper 8a abgedeckten Feldes höchstens so groß wie die lichte Weite der Aufheizkammer 10a ist. Die Beheizung 6a befindet sich in einem abgeschlossenen Gehäuseraum, der z.B. durch einen an die Unterseite des Hauptbehälters 2a angesetzten, eine Standfläche der Heizvorrichtung 1a bildenden Gehäusedeckel 41 begrenzt ist.As further shown in FIG. 3, the heated container wall 7a of the heater 6a is not formed by a jacket, but by an essentially flat bottom wall, namely practically through the central region of the bottom wall 17a, which has at least one in at least one on the underside a spiral pipe heater 8a is provided, the outer circumference of the field covered by the pipe heater 8a being at most as large as the inside width of the
Bei der Heizvorrichtung 1b gemäß Fig. 4 ist die Aufheizkammer 10b ebenfalls durch einen, im wesentlichen ohne besondere Abdichtung auf der Boden-Wandung 17b stehenden, haubenförmigen Wandungskörper 9b aus Blech oder dgl. gegenüber dem Flüssigkeitsspeicher 3b abgetrennt, jedoch liegt dieser Wandungskörper 9b und damit die Aufheizkammer 10b vollständig unterhalb des Flüssigkeitsspiegels im Flüssigkeitsspeicher 3b, so daß die Aufheizkammer 10b nicht wie bei der Ausführungsform nach Fig. 3 stets nur auf einem Teil ihrer Höhe, sondern ständig über ihre gesamte Höhe mit Wasser gefüllt ist. An der Deckwand 38b ist ein von der Oberseite der Aufheizkammer 10b nach oben führendes Rohr 24b befestigt, das durch einen oberen Deckel 22b nach außen geführt ist und dessen oberes Ende 11b den Brauchaustritt für nahezu kochendes Wasser für die Kaffeezubereitung bildet. Dabei tritt auch Dampf mit aus. Der Wandungskörper 9b weist am unteren Rand einen nach außen gerichteten, ringförmigen Flansch 39 auf, mit welchem er auf der Bodenwandung 17b aufsteht und etwa in dessen Höhe im Mantel 37b die Zulauföffnungen 30b vorgesehen sind. Durch den im Wandungskörper 9b erzeugten sowie durch den das Rohr 24b durchströmenden Dampf wird die im Flüssigkeitsspeicher 3b befindliche Flüssigkeit vorgewärmt, bevor sie in die Aufheizkammer 10b eintritt, so daß sich sehr kurze Aufheizzeiten zur Dampferzeugung ergeben.In the heating device 1b according to FIG. 4, the
Die Beheizung 6b ist bei der Ausführungsform nach Fig. 4 durch eine gesondert montierbare Heizeinheit 40 gebildet, die in den rohrförmigen Behältermantel 36b eingesetzt und mit ihrem beispielsweise abgewinkelten Außenumfang dicht am Innenumfang des Behälters 36b befestigt ist. Dieser befestigte Bestandteil der Heizeinheit 40 bildet die Boden-Wandung 17b, die ihrerseits im zentralen Bereich wiederum die beheizte Behälterwandung 7b bildet, an deren Unterseite der Rohrheizkörper 8b spiralförmig befestigt ist.In the embodiment according to FIG. 4, the heating 6b is formed by a separately
Auch im Falle der Ausbildung nach Fig. 5 bildet die Beheizung 6c bzw. die beheizte Behälterwandung 7c die Bodenwand der Aufheizkammer 10c, jedoch ist in diesem Fall der Brauchaustritt 11c im tiefsten Bereich an die Aufheizkammer 10c angeschlossen. Der Brauchaustritt 11c kann dabei am Mantel 37c etwa horizontal wegführend so angeschlossen sein, daß das ihn bildende Rohr 24c den Behältermantel 36c etwa in Höhe der Aufheizkammer 10c durchsetzt. Der Brauchaustritt kann aber auch von der Bodenwandung der Aufheizkammer 10c, vorzugsweise innerhalb des Rohrheizkörpers 8c, von dem zentralen, von Heizelementen freien Bereich der Bodenwandung der Aufheizkammer 10c nach unten weggeführt sein, wobei dann das diesen Brauchaustritt bildende Rohr den Behältermantel unterhalb der Aufheizkammer 10c durchsetzt. Die Heizvorrichtung 1c ist in diesem Fall vorwiegend zur Erzeugung erwärmter Flüssigkeit und nicht zur Herstellung von Dampf bestimmt.5 also forms the bottom wall of the heating chamber 10c, but in this case the outlet 11c is connected to the heating chamber 10c in the deepest area. The custom outlet 11c can be connected to the jacket 37c in an approximately horizontally leading manner so that the tube 24c forming it passes through the container jacket 36c approximately at the level of the heating chamber 10c. However, the outlet for use can also be led downwards from the bottom wall of the heating chamber 10c, preferably inside the tubular heating element 8c, from the central area of the bottom wall of the heating chamber 10c free of heating elements, the tube forming this outlet then passing through the container jacket underneath the heating chamber 10c . In this case, the heating device 1c is primarily intended for the production of heated liquid and not for the production of steam.
Wie Fig. 5 ferner zeigt, kann außer der thermischen Isolierung der Aufheizkammer 10c durch die sie umgebende Flüssigkeit oder dgl. auch der Hauptbehälter 2c mit einer thermischen Isolierung 42 versehen sein, die zweckmäßig den Außenumfang des Behältermantels 36c umgibt und ihrerseits mit einer Verkleidung 43 aus Blech oder dgl. versehen ist. Der Eintritt 16c des Zulaufes 5c ist in diesem Fall oberhalb der Aufheizkammer 10c bzw. oberhalb des Flüssigkeitsspiegels vorgesehen und durchsetzt den Behältermantel 36c. Oberhalb des Zulaufes 5c ist der ebenfalls isolierte, obere Deckel 22 vorgesehen.As further shown in FIG. 5, in addition to the thermal insulation of the heating chamber 10c by the liquid surrounding it or the like, the main container 2c can also be provided with a thermal insulation 42 which expediently surrounds the outer circumference of the container shell 36c and in turn has a covering 43 Sheet metal or the like is provided. In this case, the inlet 16c of the inlet 5c is provided above the heating chamber 10c or above the liquid level and passes through the container jacket 36c. The upper cover 22, which is also insulated, is provided above the inlet 5c.
Während bei den Ausführungsformen nach den Figuren 4 und 5 die Heizeinheit 40 bzw. 40c die gesamte Boden-Wandung 17b bzw. 17c des Hauptbehälters 2b bzw. 2c bildet, ist in Fig. 6 eine Heizeinheit 40d dargestellt, die nur einen zentralen Bereich dieser Boden-Wandung 17d, nämlich denjenigen Bereich bildet, welcher als beheizte Behälterwandung 7d vorgesehen ist. Die Boden-Wandung 17d weist zu diesem Zweck einen entsprechend bemessenen Durchbruch auf, welcher mit der Heizeinheit 40d dicht dadurch verschlossen wird, daß die Heizeinheit 40d den Rand des Durchbruches an der Oberseite mit einem Flansch 44 übergreift, so daß der Rohrheizkörper 8d an der Unterseite frei liegt. An dem ringscheibenförmigen, am Außenumfang nach unten abgewinkelten Flansch 44 sind über den Umfang verteilte, nach unten vorstehende Spannbolzen 45 befestigt, welche entsprechende Durchgangsöffnungen im Rand der Boden-Wandung 17d mit Gewindeabschnitten durchsetzen, auf welche Spannmuttern aufgeschraubt werden können. Dadurch ist die Heizeinheit 40d jederzeit leicht lösbar bzw. auswechselbar.While in the embodiments according to FIGS. 4 and 5 the
Die Boden-Wandung bzw. die Heizeinheit 40d kann auch eine Sicherung 46 für den formschlüssig gegen Abheben gesicherten, jedoch leicht lösbaren Eingriff des Wandungskörpers aufweisen. Diese Sicherung ist z.B. durch über die Oberseite des Flansches 44 vorstehende Bejonett-Verschluß-Nocken für den Eingriff in Bajonett-Verschluß-Öffnungen gebildet, die z.B. im Flansch 39 des Wandungskörpers 9b vorgesehen sein können. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind beispielsweise drei Spannbolzen 45 einteilig mit den Sicherungen 46 ausgebildet, die durch die oberen Enden dieser Spannbolzen 45 gebildet sind. Dadurch kann der Wandungskörper durch eine Drehbewegung verriegelt bzw. entriegelt werden.The bottom wall or the
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Heizvorrichtung, die z.B. insbesondere als Warmgetränke-Kessel mit einem Speicherinhalt von 10 bis 30 Liter geeignet ist, hat die Aufheizkammer einen Volumeninhalt von etwa einem Zwanzigstel bis einem Zehntel des Speicherinhaltes, nämlich einen Inhalt von etwa 0,5 bis 2 l. Die Höhe der Aufheizkammer ist mit einer Größenordnung von etwa 10 mm zweckmäßig vielfach kleiner als ihre Weite, die in der Größenordnung zwischen 50 und 300 mm, insbesondere bei etwa 200 mm, liegen kann. Nahezu die gesamte, dieser Weite entsprechende Grundfläche der Aufheizkammer dient als beheizte Grundfläche, welche mit Heizelementen abgedeckt ist, so daß eine bzw. die flächengrößte Wandung der Aufheizkammer beheizt ist und die Beheizung auf der größten Weite der Aufheizkammer wirkt.In a preferred embodiment of the heating device, which is particularly suitable, for example, as a hot beverage kettle with a storage capacity of 10 to 30 liters, the Heating chamber has a volume of about one twentieth to one tenth of the storage content, namely a content of about 0.5 to 2 l. The height of the heating chamber, with an order of magnitude of about 10 mm, is expediently many times smaller than its width, which can be in the order of magnitude between 50 and 300 mm, in particular around 200 mm. Almost the entire base area of the heating chamber which corresponds to this width serves as a heated base area which is covered with heating elements, so that one or the largest wall area of the heating chamber is heated and the heating acts on the largest width of the heating chamber.
Wie insbesondere Fig. 7 zeigt, ist der jeweilige Rohrheizkörper 8d im Querschnitt gleichschenklig dreieckförmig, wobei er mit seiner Dreiecks-Basis an der beheizten Behälterwandung 7d anliegt. Der langgestreckte Rohrheizkörper 8d besteht im wesentlichen aus einem metallischen, geschlossenen Heizkörpermantel 47, in welchem berührungsfrei ein Heizwiderstand 48 liegt und in eine verdichtete Isoliermasse 49 eingebettet ist.As shown in FIG. 7 in particular, the respective tubular heating element 8d has an isosceles triangular cross-section, with its triangular base resting against the
Der Rohrheizkörper 8d weist gemäß Fig. 6 nach unten abstehende, beispielsweise durch Flachsteckzungen gebildete Anschlußenden 52 auf, mit welchen er an ein Schaltgerät 50 zur manuellen Betätigung angeschlossen ist. Dieses Schaltgerät 50 weist auf einer Stellwelle eine Handhabe 51 auf und kann ein taktend arbeitendes, auf unterschiedliche Leistungseinstellungen einstellbares Leistungssteuergerät oder ein entsprechend einstellbarer Temperaturregler sein.The tubular heater 8d has, as shown in FIG. 6, projecting connection ends 52 which are formed at the bottom and are connected to a
Der Temperaturfühler 31d ist am Außenumfang der äußersten Spiralwindung des Rohrheizkörpers 8d in eine metallische Halterung 54 eingesetzt, die ihrerseits unmittelbar benachbart zum Rohrheizkörper 8d und an diesem anliegend an der Unterseite der beheizten Behälterwandung 7d thermisch gut leitfähig durch Lötung oder dgl. befestigt ist und einen Teilumfang der Spiralwindung umgibt. Die Halterung 54 ist durch ein beispielsweise U-förmiges Halteprofil 55 gebildet, das mit seinem U-Quersteg vollständig anliegend an der beheizten Behälterwandung 7d befestigt ist und dessen Halteschenkel von der Behälterwandung 7d abstehen. Der Temperaturfühler 31d kann zwischen die eng an ihn angepaßten Profilschenkel des Halteprofiles 55 bis zur Anlage am U-Quersteg eingesetzt werden, wonach mindestens einer der Profilschenkel als Halteschenkel 56 gegen einen Teilumfang des Temperaturfühlers 31d nach innen gebogen werden kann, so daß der Temperaturfühler 31d zwar formschlüssig, jedoch lösbar gesichert ist. Die beheizte Behälterwandung 7d ist vom Bereich des Temperaturfühlers 31d zum Zentrum sowie nach außen abfallend ausgebildet, so daß bei Absinken des Flüssigkeitsspiegels der den Temperaturfühler 31d aufweisende Bereich als erster trocken liegt und dadurch der Temperaturfühler 31d sowohl durch die benachbarte Rohrheizkörper-Spiralwindung direkt, als auch über den trocken gelegten Bodenbereich so stark erhitzt wird, daß der dem Temperaturfühler 31d zugehörige, zwischen ein Anschlußende 52 und das Schaltgerät 50 geschaltete Temperaturschalter 33 die Beheizung abschaltet.The temperature sensor 31d is inserted on the outer circumference of the outermost spiral turn of the tubular heating element 8d in a
In den Figuren 1 bis 7 sind für einander entsprechende Teile die gleichen Bezugszeichen, jedoch mit unterschiedlichen Buchstaben-Indizes verwendet, so daß die jeweiligen Beschreibungsteile entsprechend gelten. Die beschriebenen Merkmale hinsichtlich der Anordnung und Ausbildung der Aufheizkammer sowie der Beheizung sind im wesentlichen beliebig kombinierbar, wobei auch zwei oder mehr gleich oder unterschiedlich ausgebildete Aufheizkammern bzw. Flüssigkeitsspeicher in einer Heizvorrichtung zusammengefaßt sein können.In Figures 1 to 7, the same reference numerals are used for corresponding parts, but with different letter indices, so that the respective parts of the description apply accordingly. The features described with regard to the arrangement and design of the heating chamber and the heating can essentially be combined as desired, it also being possible for two or more identical or different heating chambers or liquid stores to be combined in one heating device.
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