EP1117964A1 - Dampferzeuger mit mindestens teilweise doppelwandigem verdampfungsgefäss - Google Patents

Dampferzeuger mit mindestens teilweise doppelwandigem verdampfungsgefäss

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EP1117964A1
EP1117964A1 EP99941356A EP99941356A EP1117964A1 EP 1117964 A1 EP1117964 A1 EP 1117964A1 EP 99941356 A EP99941356 A EP 99941356A EP 99941356 A EP99941356 A EP 99941356A EP 1117964 A1 EP1117964 A1 EP 1117964A1
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Description

Dampferzeuger mit mindestens teilweise doppelwandigem Verdampfungsgefass
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Dampferzeuger mit einem Verdampfungsgefass und mindestens einem Heizkörper.
Dampferzeuger werden beispielsweise zur Luftbefeuchtung eingesetzt und umfassen üblicherweise ein Verdampfungsgefass, das teilweise mit Wasser gefüllt ist. Das Wasser wird mit Heizkörpern, wie z.B. Elektroden oder elektrischen Widerstanden, erhitzt und verdampft, wobei Mineralsalze ausgefallt werden, die von Zeit zu Zeit durch Abschlämmen aus dem Verdampfungsgefass entfernt werden müssen. Hierzu, zum Nachfüllen von Wasser und manchmal auch zur Wasserniveau- Überwachung durch einen Schwimmer in einem Schwimmergefass ausserhalb des Verdampfungsgefasses weist letzteres mindestens eine Wasserdurchlassoffnung auf, die häufig in seinem Boden angeordnet ist.
Ein vor allem bei Verwendung von sehr kalkhaltigem Wasser grosses Problem ist das Verkalken und das schnelle Zuwachsen der meist relativ kleinen Wasserdurchlassoffnung bzw. -Öffnungen, das oft schon nach kurzer Zeit eine Reinigung notwendig macht. Werden grossere Wasserdurchlassoffnungen verwendet, so ist die Abschlammenge zeitlich kaum mehr kontrollierbar und es besteht auch die Gefahr, dass das Wasser im Verdampfungsgefass kurz nach dem Abschlämmen zu schwingen beginnt.
Um die Zeitmtervalle zwischen den Reinigungen möglichst gross zu halten, wurde versucht, die Wasserdurchlassoffnungen mit Einrichtungen zu versehen, die ein schnelles Ver- stopfen verhindern. Bekannt sind beispielsweise die Verwen- dung~ von Sieben mit einer Vielzahl von geeignet angeordneten Öffnungen und das Pumpen von Luft von unten her durch die Öffnungen, um damit Wasserwege frei zu halten, sowie Öffnungen, die durch bewegte Teile gereinigt werden. Mit den vorgeschlagenen Lösungen konnten aber die Wartungszyklen nicht für alle Wassertypen in befriedigender Weise vergrössert werden.
Angesichts des Problems der bei gewissen Wassertypen raschen Verkalkung der Wasserdurchlassoffnungen bei den bisher bekannten Dampferzeugern liegt der Erfindung die folgende Aufgabe zugrunde. Zu schaffen ist ein Dampferzeuger mit einem Verdampfungsgefass mit mindestens einer Wasser- durchlassöffnung, die nicht oder zumindest langsamer verkalkt als die Wasserdurchlassoffnungen der bisherigen Dampferzeuger.
Diese Aufgabe wird durch den erfindungsgemässen Dampferzeu- ger gelöst, wie er im unabhängigen Patentanspruch 1 definiert ist. Bevorzugte Ausführungsvarianten ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass bei einem Dampferzeuger mit einem Verdampfungsgefass und mindestens einem Heizkörper das Verdampfungsgefass mindestens teilweise doppelwandig mit einer Innenwand und einer Aussenwand ausgebildet ist, die eine Aussenkammer begrenzen. Die Innenwand weist mindestens eine das Gefassinnere mit der Aus- senka mer verbindende innere Wasserdurchlassöffnung und die Aussenwand mindestens eine äussere Wasserdurchlassöffnung auf, so dass die Wasserzuführung in das Gefassinnere und die Wasserentnahme aus dem Gefässinnern über die oder mindestens eine der äusseren Wasserdurchlassoffnungen, die Aussenkammer und die oder mindestens eine der inneren Was- serdurchlassöffnungen erfolgt.
Die innere bzw. inneren Wasserdurchlassoffnungen, die dem kalkausscheidenden heissen Wasser des Gefässinnern ausge- setzt sind, können relativ gross gewählt werden, so dass sie nicht allzu schnell zuwachsen. Das von aussen zugeführte Wasser, das durch die mindestens eine äussere Wasserdurchlassöffnung in die Aussenkammer und von dort aus durch die mindestens eine innere Wasserdurchlassöffnung ins Gefassinnere dringt, erwärmt sich während dieser Zeit so wenig, dass in der Aussenkammer kaum Kalk ausgeschieden wird. Zu der oder den äusseren Wasserdurchlassoffnungen gelangt somit nur sehr wenig Kalk, so dass diese kleiner gewählt werden können. Auf diese Weise können die Wartungszy- klen des Dampferzeugers vergrössert werden, ohne dass dabei Konzessionen an die Kontrolle des von Zeit zu Zeit notwendigen Abschläm ens oder an die Stabilität des Wasserniveaus im Verdampfungsgefass gemacht werden müssen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsvariante umfasst das Verdampfungsgefass einen Verdampfungsbehälter, der unten eine Öffnung aufweist, und einen darunter angeordneten auswechselbaren Kalkaufnahmebehälter mit einer Füllöffnung, so dass im Innern des Verdampfungsbehälters ausgeschiedener Kalk durch die Verdampfungsbehälteröffnung und die Füllöffnung hindurch in den Kalkaufnahmebehälter gelangt. Das Innere des Verdampfungsbehälters wird auf diese Weise nicht mit Kalk aufgefüllt und der ausgeschiedene Kalk muss weniger rasch entfernt werden. Die Kalkentfernung ist ausserdem einfacher, insbesondere wenn der Kalkaufnahmebehälter ersetzt oder geleert wird, bevor er vollständig mit Kalk gefüllt ist.
Der doppelwandige Teil des Verdampfungsgefässes kann sich entweder am Verdampfungsbehälter oder am Kalkaufnahmebehäl- ter oder an beiden befinden.
Mit Vorteil ist in der Aussenkammer eine ungefähr horizontale oder nach aussen geneigte Kalkabsetzfläche angeordnet, die insbesondere durch die Innenseite eines Teils der Aussenwand geformt sein kann. Diese Kalkabsetzfläche fängt Kalkteile, die durch die mindestens eine innere Wasserdurchlassöffnung in die Aussenkammer strömen, und den in der Aussenkammer selbst freigesetzten Kalk noch vor der oder den äusseren Wasserdurchlassoffnungen ab.
Im folgenden wird der erfindungsgemässe Dampferzeuger unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen anhand eines Ausführungsbeispiels detaillierter beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 - eine schematische, teilweise geschnittene Ansicht eines erfindungsgemässen Dampferzeugers;
Fig. 2 - eine teilweise geschnittene Perspektivansicht eines Teils des Dampferzeugers von Fig. 1;
Fig. 3 - eine teilweise geschnittene Perspektivansicht eines Isoliereinsatzes des Dampferzeugers von Fig. 1;
Fig. 4 - eine Teilansicht eines erfindungsgemässen Dampferzeugers ähnlich Fig. 1, aber mit einem zusätzlichen Isolierteil; und
Fig. 5 - eine Perspektivansicht eines Isolierteils des Dampferzeugers von Fig. 4.
Figuren 1 bis 3
Der dargestellte Dampferzeuger umfasst ein Verdampfungsge- fäss mit einem Verdampfungsbehälter 1 und einem Kalkaufnahmebehälter 4. Der Verdampfungsbehälter 1 weist einen Deckel 15 auf, an dem mehrere in das Gefassinnere ragende Heizkörper 2, z.B. Widerstandsheizelemente, befestigt sind, wobei hier der . Übersichtlichkeit halber nur einer gezeichnet ist. Der Verdampfungsbehälter 1 ist etwa zu zwei Dritteln mit Wasser gefüllt, wobei während des Betriebs das Wasserniveau 10 aufgrund des brodelnden Wassers nicht homogen ist. Der erzeugte Dampf wird über eine Dampfleitung 6 abgeführt.
Der Verdampfungsbehälter 1 ist doppelwandig mit einer Innenwand 11 und einer Aussenwand 12 ausgebildet, die eine Aussenkämmer 13 begrenzen, und weist unten eine Öffnung 14 auf. Die Aussenwand 12 ist beim dargestellten Ausführungs- beispiel im wesentlichen zylinderförmig mit einem eine horizontale Kalkabsetzfläche 123 bildenden Absatz. Der obere Teil der Innenwand 11 ist ebenfalls zylinderförmig, während der untere Teil trichterförmig ist, so dass ausgeschiedener und von der Innenwand 11 oder den Heizkörpern 2 abgespreng- ter Kalk abrutscht. Der Abstand zwischen der Innenwand 11 und der Aussenwand 12 beträgt im oberen Teil ca. 10 mm und wird durch Ausbuchtungen 113 und einen nach aussen gebogenen oberen Rand 114 der Innenwand 11 gewährleistet. Im unteren Teil reicht die Kalkabsetzfläche 123 bis an die In- nenwand 11 heran, wobei letztere zwei Einbuchtungen 112 aufweist, die ein DurchfHessen von Wasser zwischen dem Rand der Kalkabsetzfläche 123 und ihr ermöglicht. Unterhalb und oberhalb der Kalkabsetzfläche 123 ist die Aussenkammer 13 um die Innenwand 11 herum durchgehend ausgebildet.
Das Gefassinnere des Verdampfungsgefässes ist über vier innere Wasserdurchlassoffnungen 111 in der Innenwand 11 mit der Aussenkammer 13 verbunden. In der Aussenwand 12 sind unterhalb der Kalkabsetzfläche 123 zwei äussere Wasser¬ durchlassoffnungen 121, 122 angeordnet. Die inneren Wasser- durchlassöffnungen 111 haben einen Durchmesser von ca. 30 mm und wachsen daher nicht allzu schnell zu. Die äusseren Wasserdurchlassoffnungen 121, 122 weisen einen Durchmesser von ca. 20 mm auf, so dass einerseits allfällige beim Ab- schlämmen mitgerissene Kalkstücke ausgeschwemmt werden können, anderseits aber nicht die Gefahr besteht, dass nach dem Abschlämmen das Wasser im Verdampfungsgefass zu schwingen beginnt.
In den trichterförmigen Teil der Innenwand 11 eingesetzt ist ein ebenfalls trichterförmiger Isoliereinsatz 3 mit zwei Einbuchtungen 32, die entsprechend den Einbuchtungen 112 der Innenwand 11 ausgebildet sind. Dieser Isoliereinsatz 3 isoliert die Aussenkammer 13 im Bereich der Kalkab- setzfläche 123 und der äusseren Wasserdurchlassoffnungen 121, 122 thermisch gegen das Gefassinnere und sorgt dafür, dass die Wassertemperatur in diesem Bereich kleiner als 50CC ist. Der dargestellte Isoliereinsatz 3 ist hierzu als wasserdichtes Blasteil mit einem luftgefüllten Hohlraum 31 ausgebildet, könnte aber auch ein wasserdichtes, ver- schweisstes, mehrteiliges Kunststoffspritzteil mit einem Hohlraum, ein wasserdichtes, verschweisstes, mehrteiliges Metallteil mit einem Hohlraum, ein dickwandiges Teil, insbesondere aus Elastomer, oder ein Kunststoffspritzteil mit gasförmigen Einlagerungen, insbesondere Lufteinlagerungen, sein oder aus einem schaumstoffartigen Material bestehen.
Die Aussenwand 12 umfasst unterhalb der Kalkabsetzfläche 123 einen Anschlussstutzen 124, der mit dem Rest der Aus- senwand 12 fest verbunden ist, wobei eine Ringdichtung 125 die Dichtheit gewährleistet. Am Anschlussstutzen 124 ist der auswechselbare Kalkaufnahmebehälter 4 mit Füllöffnung 41 angeordnet, in dem der im Verdampfungsbehälter 1 ausgeschiedene und von der Innenwand 11 oder den Heizkörpern 2 abgesprengte Kalk sich ansammelt. Der Kalkaufnahmebehälter 4 weist zwei Nocken 42 auf, die zu seiner Befestigung in zwei Löcher zweier von einer Plattform 5 herabreichender Halteteile 51 eingehängt sind.
An der Wasserdurchlassöffnung 121 ist eine Wasserzugabe- und -entnahmeeinrichtung 7 und an der Wasserdurchlassöffnung 122 eine Wasserniveau-Überwachungseinrichtung 8 angeschlossen .
Die Wasserniveau-Überwachungseinrichtung 8 umfasst eine von der äusseren Wasserdurchlassöffnung 122 zu einem Schwimmergehäuse 82 führende Wasserleitung 81 und eine vom Schwimmergehäuse 82 zu der Dampfleitung β führende Druckausgleichleitung 84. Im Schwimmergehäuse 82 ist ein Schwimmer 83 angeordnet, der die Höhe des Wasserniveaus 10 anzeigt, das im Schwimmergehäuse 82 und im Verdampfungsgefass dasselbe ist, da das Innere des Schwimmergehäuses 82 über die Wasserleitung 81, die äussere Wasserdurchlassöffnung 122, die Aussenkammer 13 und die inneren Wasserdurchlassoffnun- gen 111 mit dem Innern des Verdampfungsgefässes in Verbindung steht. Die Schwimmerposition kann elektronisch erfasst und zur Steuerung des Wasserniveaus 10 eingesetzt werden.
Die Wasserzugabe- und -entnahmeeinrichtung 7 umfasst eine von der äusseren Wasserdurchlassöffnung 121 zu einem oben offenen Einlassbecher 73 führende Wasserleitung 71, in der eine Pumpe 72 angeordnet ist, mit der Wasser über die äussere Wasserdurchlassöffnung 121, die Aussenkammer 13 und die inneren Wasserdurchlassoffnungen 111 aus dem Gefässin- nern heraus gepumpt werden kann. Zum Einlassbecher 73 führt eine Wasserzuführleitung 74 mit einem Ventil 75 und vom Einlassbecher 73 weg eine Wasseraustrittleitung 76.
Beim Abschlämmen gelangt das aus dem Verdampfungsgefass ab- fliessende"~Wasser über die inneren Wasserdurchlassoffnungen 111 aus dem Gefassinnern in die Aussenkammer 13 und von dort aus über die äussere Wasserdurchlassöffnung 121 in die Wasserzugabe- und -entnahmeeinrichtung 7. Allfällige Kalkausscheidungen oder Kalksplitter, die durch die inneren Wasserdurchlassoffnungen 111 in die Aussenkammer 13 gelangen, lagern sich auf der Kalkabsetzfläche 123 ab. Zu den äusseren Wasserdurchlassoffnungen 121, 122 gelangt somit kaum Kalk, so dass diese trotz relativ kleinem Durchmesser nicht zuwachsen.
Zur Ersetzung des während des Betriebs verdampfenden Wassers wird mittels des statischen Wassersäulendrucks über die Wasserleitung 71, die äussere Wasserdurchlassöffnung 121, die Aussenkammer 13 und die inneren Wasserdurchlass- Öffnungen 111 Wasser in das Gefassinnere nachgefüllt, wobei sich dieses in der Aussenkammer 13 nicht über die Kalkaus- fällungstemperatur von ca. 50 CC erhitzt und somit dort kein Kalk freigesetzt wird.
Für die weitere Beschreibung gilt folgende Festlegung. Sind in einer Figur zum Zweck zeichnerischer Eindeutigkeit Bezugsziffern enthalten, aber im unmittelbar zugehörigen Beschreibungstext nicht erläutert, so wird auf deren Erwähnung in vorangehenden Figurenbeschreibungen Bezug genommen.
Figuren 4 und 5
Der in Fig. 4 dargestellte Dampferzeuger ist ähnlich aufgebaut wie der in Fig. 1 dargestellte, weist aber zwischen der Innenwand 11 und der Aussenwand 12 pro innerer Wasser- durchlassöffnung 111 ein Isolierteil 9 zur thermischen Isolierung der Aussenkammer 13 zum Gefassinnern hin auf. Die Isolierteile 9 erstrecken sich jeweils von der betreffenden inneren Wasserdurchlassöffnung 111 nach unten bis etwas unter die Höhe des oberen Randes des trichterförmigen Iso- liereinsatzes 3. Sie isolieren die Aussenkammer 13 oberhalb der Kalkabsetzfläche 123 thermisch gegen das Gefassinnere hin. Das dargestellte Isolierteil 9 ist hierzu als wasserdichtes Blasteil mit einem luftgefüllten Hohlraum 91 ausge- bildet, könnte aber auch ein wasserdichtes, verschweisstes, mehrteiliges Kunststoffspritzteil mit einem Hohlraum, ein wasserdichtes, verschweisstes, mehrteiliges Metallteil mit einem Hohlraum, ein dickwandiges Teil, insbesondere aus Elastomer, oder ein Kunststoffspritzteil mit gasförmigen Einlagerungen, insbesondere Lufteinlagerungen, sein oder aus einem schaumstoffartigen Material bestehen. Es weist einen sich in die betreffende innere Wasserdurchlassöffnung 111 erstreckenden Verankerungsteil 92 und einen entsprechend der Innenwand 11 gebogenen Mantelteil 93 auf.
Zu dem vorbeschriebenen erfindungsgemässen Dampferzeuger sind weitere konstruktive Variationen realisierbar. Hier ausdrücklich erwähnt seien noch:
- Anstatt zur thermischen Isolierung der Aussenkammer 13 gegen das Gefassinnere einen separaten Isoliereinsatz 3 vorzusehen, kann auch die Innenwand 11 im gewünschten Bereich besser isolierend ausgestaltet werden, beispielsweise durch Einschluss eines Hohlraums, dickwandige Aus- bildung und/oder Verwendung eines geeigneten Materials.
- Die äusseren Wasserdurchlassoffnungen 121, 122 können anstatt unterhalb der Kalkabsetzfläche 123 auch im Bereich der letzteren angeordnet sein.
- Anstelle eines Isolierteils 9 pro innerer Wasserdurchlassöffnung 111 kann ein einziges, sich rund um die Innenwand 11 herum erstreckendes Isolierteil vorgesehen sein. E

Claims

Patentansp-rüche
1. Dampferzeuger mit einem Verdampfungsgefass (1, 4) und mindestens einem Heizkörper (2), dadurch gekennzeichnet, dass das Verdampfungsgefass (1, 4) mindestens teilweise doppelwandig mit einer Innenwand (11) und einer Aussenwand (12) ausgebildet ist, die eine Aussenkammer (13) begrenzen, wobei die Innenwand (11) mindestens eine das Gefassinnere mit der Aussenkammer (13) verbindende innere Wasserdurchlassöffnung (111) und die Aussenwand (12) minde- stens eine äussere Wasserdurchlassöffnung (121, 122) aufweist, so dass die Wasserzuführung in das Gefassinnere und die Wasserentnahme aus dem Gefassinnern über die oder mindestens eine der äusseren Wasserdurchlassoffnungen (121, 122), die Aussenkammer (13) und die oder mindestens eine der inneren Wasserdurchlassoffnungen (111) erfolgt.
2. Dampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen der Innenwand (11) und der Aussenwand (12) grösstenteils zwischen 3 und 30 mm, vorzugsweise ca. 10 mm beträgt.
3. Dampferzeuger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdampfungsgefass einen Verdampfungsbehälter (1), der unten eine Öffnung (14) aufweist, und einen darunter angeordneten auswechselbaren Kalkaufnahmebehälter (4) mit einer Füllöffnung (41) umfasst, so dass im Innern des Verdampfungsbehälters (1) ausgeschiedener Kalk durch die Verdampfungsbehälteröffnung (14) und die Füllöffnung (41) hindurch in den Kalkaufnahmebehälter (4) gelangt.
4. Dampferzeuger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein doppelwandiger Teil des Verdampfungsge- fasses sich am Verdampfungsbehalter (1) befindet.
5. Dampferzeuger nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der doppelwandige Teil des Verdamp- fungsgefasses mit der äusseren Wasserdurchlassoffnung bzw. -Öffnungen sich am Kalkaufnahmebehalter (4) befindet.
6. Dampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenkammer (13) im Bereich der äusseren Wasserdurchlassoffnung bzw. -Öffnungen (121, 122) derart zum Gefassinnern hm thermisch isoliert ist, dass die Wassertemperatur in diesem Bereich kleiner als 60°C, insbesondere kleiner als 50°C, ist.
7. Dampferzeuger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Isolierung der Aussenkammer (13) zum Gefassinnern hin mittels eines Isoliereinsatzes (3) erfolgt, der vorzugsweise a) ein wasserdichtes Blasteil mit einem Hohlraum; b) ein wasserdichtes, verschweisstes, mehrteiliges Kunststoffspritzteil mit einem Hohlraum; c) ein wasserdichtes, verschweisstes, mehrteiliges Me- tallteil mit einem Hohlraum; d) ein dickwandiges Teil, insbesondere aus Elastomer; e) ein Kunststoffspritzteil mit gasformigen Einlagerun¬ gen, insbesondere Luftemlagerungen; oder f) ein schaumstoffartiges Material umfasst.
8. Dampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwand (11) im unteren Teil und falls vorhanden der Isoliereinsatz (3) trichter- formig ausgebildet sind.
9. Dampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Aussenkammer (13) eine ungefähr horizontale oder nach aussen geneigte Kalkabsetz- fläche (123) angeordnet ist, die insbesondere durch die Innenseite eines Teils der Aussenwand (12) geformt sein kann.
10. Dampferzeuger nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenkammer (13) unterhalb der Kalkab- setzfläche (123) um die Innenwand (11) herum durchgehend ist und in diesem Bereich die äussere bzw. äusseren Wasserdurchlassoffnungen (121, 122) angeordnet sind.
11. Dampferzeuger nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalkabsetzfläche (123) bis an die
Innenwand (11) heranreicht und die Innenwand (11) und falls vorhanden der Isoliereinsatz (3) mindestens eine Einbuchtung (32, 112) aufweisen, die ein Durchfliessen von Wasser zwischen dem Rand der Kalkabsetzfläche (123) und der Innen- wand (11) ermöglicht.
12. Dampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Innenwand (11) und der Aussenwand (12) mindestens ein Isolierteil (9) zur thermischen Isolierung der Aussenkammer (13) zum Gefassinnern hin angeordnet ist, das sich von der inneren Wasserdurchlassöffnung bzw. -Öffnungen (111) nach unten erstreckt und vorzugsweise a) ein wasserdichtes Blasteil mit einem Hohlraum; b) ein wasserdichtes, verschweisstes, mehrteiliges Kunststoffspritzteil mit einem Hohlraum; c) ein wasserdichtes, verschweisstes, mehrteiliges Metallteil mit einem Hohlraum; d) ein dickwandiges Teil, insbesondere aus Elastomer; e) ein Kunststoffspritzteil mit gasförmigen Einlagerun- - -gen, insbesondere Lufteinlagerungen; oder f) ein schaumstoffartiges Material umfasst.
13. Dampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die innere bzw. inneren Wasserdurchlassoffnungen (111) einen Durchmesser zwischen 10 und 50 mm, insbesondere zwischen 20 und 40 mm, und die äussere bzw. äusseren Wasserdurchlassoffnungen (121, 122) einen Durchmesser zwischen 10 und 40 mm, insbesondere zwischen 15 und 25 mm, aufweisen.
E
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