EP4469733A1 - Vorrichtung zum erwärmen eines fluids - Google Patents

Vorrichtung zum erwärmen eines fluids

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EP4469733A1
EP4469733A1 EP23703131.5A EP23703131A EP4469733A1 EP 4469733 A1 EP4469733 A1 EP 4469733A1 EP 23703131 A EP23703131 A EP 23703131A EP 4469733 A1 EP4469733 A1 EP 4469733A1
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EP
European Patent Office
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fluid
container
ring element
opening
connection
Prior art date
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Application number
EP23703131.5A
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English (en)
French (fr)
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EP4469733B1 (de
Inventor
Bernhard Stahl
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Truma Geraetetechnik GmbH and Co KG
Original Assignee
Truma Geraetetechnik GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Truma Geraetetechnik GmbH and Co KG filed Critical Truma Geraetetechnik GmbH and Co KG
Publication of EP4469733A1 publication Critical patent/EP4469733A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP4469733B1 publication Critical patent/EP4469733B1/de
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    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00—Details
    • F24H9/0005—Details for water heaters
    • F24H9/001—Guiding means
    • F24H9/0015—Guiding means in water channels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/0034—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using liquid heat storage material
    • F28D20/0039—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using liquid heat storage material with stratification of the heat storage material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D17/00—Domestic hot-water supply systems
    • F24D17/0026—Domestic hot-water supply systems with conventional heating means
    • F24D17/0031—Domestic hot-water supply systems with conventional heating means with accumulation of the heated water
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D2020/0065—Details, e.g. particular heat storage tanks, auxiliary members within tanks
    • F28D2020/0069—Distributing arrangements; Fluid deflecting means

Definitions

  • the present invention relates to a device for heating a fluid.
  • the fluid is, for example, a liquid such as domestic water or a gas such. B. Air.
  • the respective fluid is placed in a container to z. B. to function in the manner of a boiler in the case of liquids, a stratification of the fluid must be observed.
  • the layers relate to the components of the fluid at different temperatures and the resulting different densities in the container. If, for example, a warm liquid is fed into a container from above, which has a downward velocity component, then as a rule several layers are mixed. This is also relevant for removal from the container: e.g. B. a warm layer can not be completely removed in a removal at an upper point of the container. If, for example, cold liquid flows in at another point at the upper end of the container (e.g.
  • the object on which the invention is based is to propose a device for heating a fluid which is characterized by the most optimal possible stratification of the fluid in a container.
  • the invention achieves the object by means of a device for heating a fluid, having an energy unit, a heat exchanger and a container, the energy unit generating thermal energy, the heat exchanger generating heat from the energy unit thermal energy generated is transferred to the fluid, with the container receiving the fluid, with at least one deflection device being present for introducing fluid into the container and/or for removing fluid from the container, with the deflection device having a ring element which guides the fluid , wherein the ring element has a longitudinal opening, and wherein the opening connects an interior space of the container with the deflection device.
  • the device according to the invention for heating a fluid has an energy unit, a heat exchanger and a container.
  • the energy unit generates thermal energy - for example by burning a fuel-air mixture or electrically.
  • a heat exchanger transfers this thermal energy to the fluid.
  • the fluid is, for example, a liquid or a gas.
  • the thermal energy is transferred jointly or alternately to a liquid—particularly water—and air—particularly room air.
  • the fluid is received by a container. Depending on the configuration, this involves fluid that is to be heated or fluid that has been heated.
  • the deflection device which deflects the fluid in such a way that it does not mix an existing stratification in the container or that the fluid removed from the container originates from only one stratum.
  • the deflection device has a ring element.
  • the fluid is thus guided in a ring and preferably only in one plane.
  • the ring element has an opening on the longitudinal side, via which the fluid can flow from the ring element into the interior of the container or from the container into the ring element.
  • the fact that it is a longitudinal opening means that the opening is e.g. B. is located along a jacket of the ring member. It is therefore in particular not a front opening as z. B. is given in hoses or tubes in the rule.
  • the ring element is provided with an opening on the side over at least part of the longitudinal extension.
  • the longitudinal opening is located in particular on the side of the ring element which faces a center of the ring element or a longitudinal axis of the container. The opening is therefore on the inside of the ring element.
  • the fluid leaves the ring element laterally and inwards, so that the fluid is located and moves accordingly in the plane in which the ring element is arranged.
  • This can also be formulated in such a way that the fluid flows laterally out of the ring element into the interior of the container or that the fluid is discharged laterally.
  • the ring element according to the invention causes good stratification even with flat containers that may not be cylindrical, but z. B. are cuboid.
  • the longitudinal opening is designed in the form of a slit.
  • the opening thus encompasses a larger angular range of the ring element.
  • the height of the slot is addressed in the following embodiments.
  • the ring element is designed in one piece with an end face of the container.
  • the ring element is, for example, part of the lid or the base of the container.
  • the end face of the container is curved in the direction of the interior at least in a region encompassed by the ring element.
  • the end face on which the ring element is located is therefore inclined inwards in this configuration.
  • the curvature supports a low mixing of the different fluid layers. If the fluid is introduced, for example, in the area of the cover, the fluid flows after leaving the ring element in the cover along the z. B. designed as an oval interior of the ring member instead of flowing straight to the center of the container.
  • the end face is curved away from the interior space in the encompassed area.
  • the area of the end face which is surrounded by the ring element is curved inwards, and the area of the end face which adjoins the ring element on the outside is designed flat or curved away from the interior of the container.
  • the ring element is self-contained.
  • the ring element does not have an opening at the end.
  • the fluid thus enters and exits the ring element only via the longitudinal opening or possibly several longitudinal openings. Otherwise the fluid circulates completely in the ring element.
  • a transition of the self-contained ring element is only given via one of the following configurations in the form of a connection element.
  • the longitudinal opening extends completely around the ring element.
  • the opening on the long side extends only partially around the ring element.
  • the longitudinal opening thus extends completely over an inner side of the ring element or only over a part.
  • connection element is present, that the connection element is arranged outside of the container, and that the connection element and the ring element are coupled to one another such that the fluid can flow between the connection element and the ring element.
  • the fluid thus enters the annular element or the fluid exits the annular element via the connection element.
  • the connection element is located in particular outside of the container.
  • connection element opens out on that side of the ring element which faces away from the longitudinal opening. So this is the outside of the ring element.
  • connection element consists in the connection element guiding the fluid tangentially to the ring element or discharging it from the ring element.
  • the fluid is thus either introduced laterally into the ring element or removed from it. This depends on usage.
  • the ring element has an oval shape.
  • the ring element has a large semi-axis and a small semi-axis.
  • the transition between the connection element and the ring element is located along the semi-major axis of the oval.
  • An oval that is as large as possible has the advantage that the velocity component perpendicular to the plane of the oval is very small.
  • the kinetic energy of the fluid flow could already dissipate in the oval and thus does not cause any unwanted turbulence with fluid from other layers.
  • the ring element has a circular shape.
  • One configuration is that a side wall of the container is connected to the ring element in a first connection area, with an end face of the container being connected to the ring element in a second connection area, and the opening extends from the first connection area to the second connection area.
  • the ring element is connected to the container or the ring element merges into the container.
  • the ring element is connected to a side wall and to an end face, or the container has a structure in which a side wall and an end face merge into the ring element.
  • the longitudinal opening which is preferably designed as a slit, extends between the two connecting sides on the ring element, ie between the side wall and the end face (ie, for example, the lid or base of the container).
  • a longitudinal web is arranged on the first connection area or on the second connection area, and the web partially closes the opening.
  • the longitudinal opening is at least partially narrowed by having a web. The web thus extends around the longitudinal side of the ring element and reduces the opening angle of the opening.
  • the web or, in other words, the projection is a separate component or is part of the ring element itself.
  • the web only extends over part of the longitudinal opening and/or has a variable extent.
  • the height of the longitudinal opening is not constant but varies along the ring member. This allows z. B. depending on the respective radius of curvature of the ring element, how much fluid can leave or flow into the ring element.
  • the two deflection devices there are two deflection devices, with the two deflection devices being assigned a common direction of rotation.
  • the two deflection devices are, for example, once on the lid and once on the bottom of the container.
  • the fact that both deflection devices are assigned a common—or the same—direction of rotation means that the fluid in both deflection devices rotates in the same direction—that is, either to the left or to the right. Will thus have a
  • the fluid is introduced into the deflection device and removed via the other deflection devices, so the risk of turbulence in the temperature layers is countered via the same/common direction of rotation.
  • the direction of rotation in the deflection devices results in particular from the position and contacting of the respective connection element.
  • the fluid is a liquid, e.g. B. domestic water is.
  • the individual components and their connections are therefore suitable for drinking water in this configuration.
  • the energy unit generates thermal energy by burning a fuel-air mixture and/or by converting electrical energy.
  • the thermal energy is generated by burning a fuel, e.g. B. combustible gas or diesel fuel converted into the gaseous state, or generated by the conversion of electrical energy.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a device for heating a fluid
  • FIG. 2 shows a spatial representation of a container with two deflection devices
  • Fig. 3 shows a section through the container of Fig. 2
  • FIG. 4 shows an enlarged section of a container with three superimposed alternative designs of a deflection device
  • Fig. 5 is a spatial representation of a container with two deflection devices with a further variant
  • Fig. 6 shows a sectioned part of the container of Fig. 5.
  • 1 schematically shows the structure of a device for heating at least one fluid.
  • the device heats z. e.g. water and air.
  • the ring elements 41 are self-contained, so that the fluid can circulate in them except for the lateral openings 42 .
  • the transition between the ring elements 41 and an outer - not shown here - periphery, z. B. in the form of hoses or tubes, etc., the connection elements 40, which each merge tangentially into the ring element 41 are used.
  • the fluid is only guided in a straight line here. So, for example, via a connection element 40, the fluid in the container 3 introduced, it initially moves only linearly, then enters the ring element 41 and is guided there in an oval.
  • the ring elements 41 include a circular area. Furthermore, the connecting element runs perpendicularly to the large longitudinal axis of the container 3 and not--as in FIG. 2--parallel thereto.
  • the opening 42 is significantly smaller in that a lower area of the cylindrical ring element 41 extends further, starting from the first connection area 43 .

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Erwärmen eines Fluids mit einer Energieeinheit (1), einem Wärmeübertrager (2) und einem Behälter (3). Eine Umlenkvorrichtung (4) dient dem Einbringen von Fluid in den Behälter (3) und/oder dem Entnehmen von Fluid aus dem Behälter (3). Die Umlenkvorrichtung (4) weist ein Ringelement (41) mit einer längsseitigen Öffnung (42) auf. Die Öffnung (42) verbindet einen Innenraum (31) des Behälters (3) mit der Umlenkvorrichtung (4).

Description

Vorrichtung zum Erwärmen eines Fluids
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erwärmen eines Fluids. Das Fluid ist beispielsweise eine Flüssigkeit wie Brauchwasser oder ein Gas, z. B. Luft.
Im Stand der Technik ist es bekannt, thermische Energie aus der Anwendung von elektrischem Strom oder aus der Verbrennung von beispielsweise Propan, Butan oder in den gasförmigen Zustand überführten Dieselkraftstoff zu gewinnen und über einen Wärmetauscher auf eine Flüssigkeit, z. B. Brauchwasser zu übertragen. Es ist auch bekannt, dass solche Vorrichtungen ergänzend als Luftheizungen dienen, die somit Luft erhitzen.
Wird das jeweilige Fluid in einen Behälter eingebracht, um z. B. bei Flüssigkeiten in der Art eines Boilers zu funktionieren, so ist eine Schichtung des Fluids zu beachten. Die Schichten beziehen sich dabei auf die unterschiedlich warmen Bestandteile des Fluids und dessen daraus resultierender unterschiedlicher Dichte in dem Behälter. Wird beispielsweise eine warme Flüssigkeit von oben in einen Behälter eingeleitet, die eine Geschwindigkeitskomponente nach unten aufweist, so werden in der Regel mehrere Schichten vermischt. Dies ist auch relevant für die Entnahme aus dem Behälter: So kann z. B. bei einer Entnahme an einer oberen Stelle des Behälters eine warme Schicht nicht vollständig entnommen werden. Strömt zudem z.B. bei einer Entnahme am oberen Ende des Behälters an einer anderen Stelle kalte Flüssigkeit nach (z. B. von einem Anschluss am unteren Ende des Behälters), und hat diese nachströmende, kalte Flüssigkeit eine vertikale Komponente, wird die Schichtung auch dort gestört. Als Konsequenz kann am oberen Ende weniger Flüssigkeit mit hoher, sondern nur mit reduzierter Mischtemperatur entnommen werden. Beispiele von Behältern offenbaren beispielsweise die US 2018/0051908 A1 , die US 5,054,437 A oder die DE 10 2017 129 184 A1.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Vorrichtung zum Erwärmen eines Fluids vorzuschlagen, die sich durch eine möglichst optimale Schichtung des Fluids in einem Behälter auszeichnet.
Die Erfindung löst die Aufgabe durch eine Vorrichtung zum Erwärmen eines Fluids, mit einer Energieeinheit, einem Wärmeübertrager und einem Behälter, wobei die Energieeinheit thermische Energie erzeugt, wobei der Wärmeübertrager die von der Energieeinheit erzeugte thermische Energie auf das Fluid überträgt, wobei der Behälter das Fluid aufnimmt, wobei mindestens eine Umlenkvorrichtung zum Einbringen von Fluid in den Behälter und/oder zum Entnehmen von Fluid aus dem Behälter vorhanden ist, wobei die Umlenkvorrichtung ein Ringelement aufweist, welches das Fluid führt, wobei das Ringelement eine längsseitige Öffnung aufweist, und wobei die Öffnung einen Innenraum des Behälters mit der Umlenkvorrichtung verbindet.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erwärmen eines Fluids verfügt über eine Energieeinheit, einen Wärmeübertrager und einen Behälter. Von der Energieeinheit wird - beispielsweise durch das Verbrennen einer Brennstoff-Luft-Mischung oder elektrisch - thermische Energie erzeugt. Diese thermische Energie überträgt ein Wärmeübertrager auf das Fluid. Das Fluid ist beispielsweise eine Flüssigkeit oder ein Gas. In einer Ausgestaltung wird die thermische Energie gemeinsam oder abwechselnd auf eine Flüssigkeit - insbesondere Wasser - und Luft - insbesondere Raumluft - übertragen. Das Fluid wird von einem Behälter aufgenommen. Dabei handelt es sich je nach Ausgestaltung um zu erwärmendes oder um erwärmtes Fluid.
Weiterhin ist eine Umlenkvorrichtung vorhanden, die das Fluid so umlenkt, dass es eine bestehende Schichtung im Behälter nicht vermischt bzw. dass das aus dem Behälter entnommene Fluid nur einer Schicht entstammt. Hierfür weist die Umlenkvorrichtung ein Ringelement auf. Das Fluid wird also in einem Ring und vorzugsweise nur in einer Ebene geführt. Das Ringelement verfügt dabei über eine längsseitige Öffnung, über welche das Fluid aus dem Ringelement in den Innenraum des Behälters bzw. aus dem Behälter in das Ringelement gelangen kann. Dass es sich um eine längsseitige Öffnung handelt, bedeutet, dass sich die Öffnung z. B. entlang eines Mantels des Ringelements befindet. Es handelt sich somit insbesondere nicht um eine stirnseitige Öffnung, wie sie z. B. bei Schläuchen oder Röhren in der Regel gegeben ist. Mit anderen Worten: Das Ringelement ist seitlich über zumindest einen Teil der Längserstreckung mit einer Öffnung versehen. Die längsseitige Öffnung befindet sich insbesondere auf der Seite des Ringelements, die einer Mitte des Ringelements bzw. einer Längsachse des Behälters zugewandt ist. Die Öffnung liegt also auf der Innenseite des Ringelements.
Das Fluid verlässt das Ringelement seitlich und nach innen, sodass das Fluid sich entsprechend in der Ebene befindet und bewegt, in welcher das Ringelement angeordnet ist. Dies lässt sich auch so formulieren, dass das Fluid seitlich aus dem Ringelement in den Innenraum des Behälters hineinströmt bzw. dass das Fluid seitlich abgeführt wird.
Das erfindungsgemäße Ringelement bewirkt eine gute Schichtung auch bei flachen Behältern, die ggf. nicht zylindrisch, sondern z. B. quaderförmig sind.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die längsseitige Öffnung schlitzförmig ausgeführt ist. Die Öffnung umfasst somit einen größeren Winkelbereich des Ringelements. Die Höhe des Schlitzes wird in den folgenden Ausgestaltungen angesprochen.
Eine Ausgestaltung besteht darin, dass das Ringelement einteilig mit einer Stirnseite des Behälters ausgeführt ist. In dieser Ausgestaltung ist das Ringelement beispielsweise ein Teil des Deckels oder des Bodens des Behälters.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Stirnseite des Behälters zumindest in einem von dem Ringelement umfassten Bereich in Richtung des Innenraums gewölbt ist. Die Stirnseite, an welcher sich das Ringelement befindet, ist somit in dieser Ausgestaltung nach innen geneigt. Die Wölbung unterstützt eine geringe Vermischung der unterschiedlichen Fluidschichten. Wird das Fluid beispielsweise im Bereich des Deckels eingebracht, so strömt das Fluid nach dem Verlassen des Ringelements im Deckel entlang des z. B. als Oval ausgeführten Innenbereichs des Ringelements, anstatt gleich zur Mitte des Behälters zu strömen.
In einer alternativen Ausgestaltung ist die Stirnseite in dem umfassten Bereich fort vom Innenraum gewölbt.
In einer Ausgestaltung ist der Bereich der Stirnseite, der von dem Ringelement umschlossen ist, nach innen gekrümmt, und ist der Bereich der Stirnseite, der sich außen an das Ringelement angrenzt, flach ausgeführt oder fort vom Innenraum des Behälters gekrümmt.
Eine Ausgestaltung besteht darin, dass das Ringelement in sich geschlossen ist. In dieser Ausgestaltung verfügt das Ringelement über keine stirnseitige Öffnung. Das Fluid tritt somit nur über die längsseitige Öffnung oder ggf. mehrere längsseitige Öffnungen in das Ringelement ein und aus. Ansonsten kreist das Fluid vollständig in dem Ringelement. Ein Übergang des in sich geschlossenen Ringelements ist lediglich über eine der folgenden Ausgestaltungen in Form eines Anschlusselements gegeben.
Eine Ausgestaltung besteht darin, dass die längsseitige Öffnung sich vollständig um das Ringelement erstreckt. In einer alternativen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die längsseitige Öffnung sich nur teilweise um das Ringelement erstreckt. Die längsseitige Öffnung erstreckt sich somit je nach Ausgestaltung vollständig über eine Innenseite des Ringelements oder lediglich über einen Teil.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass ein Anschlusselement vorhanden ist, dass das Anschlusselement außerhalb des Behälters angeordnet ist, und dass das Anschlusselement und das Ringelement miteinander so gekoppelt sind, dass das Fluid zwischen dem Anschlusselement und dem Ringelement strömen kann. Über das Anschlusselement gelangt somit das Fluid in das Ringelement bzw. gelangt das Fluid aus dem Ringelement hinaus. Das Anschlusselement befindet sich dabei insbesondere außerhalb des Behälters.
In einer Ausgestaltung mündet das Anschlusselement auf derjenigen Seite des Ringelements, welches von der längsseitigen Öffnung abgewandt ist. Dies ist also die Außenseite des Ringelements.
Eine ergänzende Ausgestaltung besteht darin, dass das Anschlusselement das Fluid tangential zu dem Ringelement führt oder von dem Ringelement abführt. Das Fluid wird somit entweder seitlich in das Ringelement eingebracht oder aus diesem entnommen. Dies hängt von der Benutzung ab.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Ringelement eine ovale Form aufweist. In dieser Ausgestaltung verfügt das Ringelement über eine große Halbachse und eine kleine Halbachse. In einer Ausgestaltung befindet sich der Übergang zwischen dem Anschlusselement und dem Ringelement entlang der großen Halbachse des Ovals. Ein möglichst großes Oval hat den Vorteil, dass die Geschwindigkeitskomponente senkrecht zur Ebene des Ovals sehr klein ist. Die Bewegungsenergie der Fluidströmung konnte sich zudem schon im Oval abbauen, und verursacht damit keine ungewollten Verwirbelungen mit Fluid anderer Schichten. In einer alternativen Ausgestaltung hat das Ringelement eine Kreisform.
Eine Ausgestaltung besteht darin, dass eine Seitenwand des Behälters in einem ersten Verbindungsbereich mit dem Ringelement verbunden ist, wobei eine Stirnseite des Behälters in einem zweiten Verbindungsbereich mit dem Ringelement verbunden ist, und wobei die Öffnung sich von dem ersten Verbindungsbereich zu dem zweiten Verbindungsbereich erstreckt. In dieser Ausgestaltung ist das Ringelement mit dem Behälter verbunden bzw. geht das Ringelement in den Behälter über. Dabei ist das Ringelement mit einer Seitenwand und mit einer Stirnseite verbunden bzw. ist eine Struktur des Behälters gegeben, bei welcher eine Seitenwand und eine Stirnseite in das Ringelement übergehen. Die längssei- tige Öffnung, die vorzugsweise als Schlitz ausgestaltet ist, erstreckt sich dabei zwischen den beiden Verbindungsseiten am Ringelement, also zwischen der Seitenwand sowie der Stirnseite (also z. B. Deckel oder Boden des Behälters).
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass an dem ersten Verbindungsbereich oder an dem zweiten Verbindungsbereich ein längsseitiger Steg angeordnet ist, und wobei der Steg die Öffnung teilweise verschließt. In dieser Ausgestaltung wird die längsseitige Öffnung zumindest teilweise verschmälert, indem ein Steg vorhanden ist. Der Steg erstreckt sich somit um die Längsseite des Ringelements herum und reduziert den Öffnungswinkel der Öffnung. Der Steg oder mit anderer Bezeichnung die Auskragung ist je nach Ausgestaltung eine separate Komponente oder ist ein Bestandteil des Ringelements selbst.
In einer Ausgestaltung erstreckt sich der Steg nur über einen Teil der längsseitigen Öffnung und/oder hat eine variable Ausdehnung. In dieser Ausgestaltung ist die Höhe der längsseitigen Öffnung nicht konstant, sondern variiert entlang des Ringelements. Damit lässt sich z. B. in Abhängigkeit vom jeweiligen Krümmungsradius des Ringelements steuern, wieviel Fluid das Ringelement verlassen bzw. einfließen kann.
Gemäß einer Ausgestaltung sind zwei Umlenkvorrichtungen vorhanden, wobei den zwei Umlenkvorrichtungen ein gemeinsamer Drehsinn zugeordnet ist. Die zwei Umlenkvorrichtungen befinden sich beispielsweise einmal am Deckel und einmal am Boden des Behälters. Dass beiden Umlenkvorrichtungen ein gemeinsamer - oder der gleiche - Drehsinn zugeordnet ist, bedeutet, dass sich das Fluid in beiden Umlenkvorrichtungen in die gleiche Richtung - also entweder links- oder rechts-herum - dreht. Wird somit über eine Umlenkvorrichtung das Fluid eingebracht und über die andere Umlenkvorrichtungen entnommen, so wird über den gleichen/gemeinsamen Drehsinn der Gefahr einer Verwirbelung der Temperaturschichten begegnet. Der Drehsinn in den Umlenkvorrichtungen ergibt sich in einer Ausgestaltung insbesondere über Position und Kontaktierung des jeweiligen Anschlusselements.
Eine Ausgestaltung besteht darin, dass das Fluid eine Flüssigkeit, z. B. Brauchwasser ist. Die einzelnen Komponenten und deren Verbindungen sind somit in dieser Ausgestaltung trinkwassergeeignet.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Energieeinheit durch das Verbrennen eines Brenn- stoff-Luft-Gemischs und/oder durch die Umwandlung elektrischer Energie thermische Energie erzeugt. Die thermische Energie wird in dieser Ausgestaltung über das Verbrennen eines Brennstoffs, z. B. brennbares Gas oder in den gasförmigen Zustand überführter Dieselbrennstoff, oder über die Umwandlung von elektrischer Energie erzeugt.
Im Einzelnen gibt es eine Vielzahl von Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Vorrichtung auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird verwiesen auf die folgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Erwärmen eines Fluids,
Fig. 2 eine räumliche Darstellung eines Behälters mit zwei Umlenkvorrichtungen,
Fig. 3 einen Schnitt durch den Behälter der Fig. 2,
Fig. 4 einen vergrößerten Ausschnitt eines Behälters mit drei überlagerten alternativen Ausführungen einer Umlenkvorrichtung,
Fig. 5 eine räumliche Darstellung eines Behälters mit zwei Umlenkvorrichtungen mit einer weiteren Variante und
Fig. 6 einen angeschnittenen Teil des Behälters der Fig. 5. Die Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau einer Vorrichtung zum Erwärmen mindestens eines Fluids. In einer Variante erwärmt die Vorrichtung z. B. Wasser und Luft.
Die thermische Energie für die Erwärmung wird von der Energieeinheit 1 durch das Verbrennen eines Brennstoff- Luft-Gemischs erzeugt und von dem Wärmeübertrager 2 auf das Fluid übertragen. Das erwärmte Fluid wird in dem gezeigten Beispiel in einen Behälter 3 eingebracht und anschließend von einem Benutzer entnommen.
In den Abbildungen Fig. 2 und Fig. 3 ist ein Behälter 3 mit zwei Umlenkvorrichtungen 4 dargestellt, die sich jeweils an den beiden Stirnseiten (also Deckel bzw. Boden) befinden. Beide Abbildungen werden gemeinsam beschrieben. Dabei zeigt Fig. 2 die Linie, an welcher der Behälter 3 für die Darstellung der Fig.3 geschnitten ist.
Der Behälter 3 hat eine flache Bauform, sodass die Höhe kleiner als ist Länge ist. Zu erkennen ist im Schnitt der Fig. 3, dass beide Stirnseiten 30 sowie die Seitenwände 32 in die Ringelemente 41 der zwei Umlenkvorrichtungen 4 übergehen. Der Behälter 3 und die Ringelemente 41 sind somit in der dargestellten Ausführung einstückig realisiert.
Die Ringelemente 41 sind in dem dargestellten Beispiel zylindrisch mit einer kreisförmigen Grundfläche ausgestaltet und sind in Richtung des Innenraums 31 des Behälters 3 mit einer Öffnung 42 versehen. Somit kann das Fluid vom Innenraum 31 in das Ringelement 41 bzw. aus einem Ringelement 41 in den Innenraum 31 gelangen.
Beim unteren Ringelement ist in dem gezeigten Schnitt zu erkennen, wie das zugehörige untere (hier auf der rückwärtigen Seite befindliche) Anschlusselement tangential in das Ringelement einmündet.
Die Ringelemente 41 sind in sich geschlossen, sodass also das Fluid bis auf die seitlichen Öffnungen 42 in ihnen kreisen kann. Dem Übergang zwischen den Ringelementen 41 und einer äußeren - hier nicht dargestellten - Peripherie, z. B. in Form von Schläuchen oder Röhren usw. dienen die Anschlusselemente 40, die jeweils tangential in das Ringelement 41 übergehen. In den Anschlusselementen 40 wird das Fluid hier jeweils nur geradlinig geführt. Wird also beispielsweise über ein Anschlusselement 40 das Fluid in den Behälter 3 eingebracht, so bewegt es sich zunächst nur linear, gelangt dann in das Ringelement 41 und wird dort im Oval geführt.
Das Ringelement 41 umfasst in der dargestellten Ausführung ein Oval, wobei dieser Teil der Stirnseite 30 nach innen, also in Richtung des Innenraums 31 gewölbt ist. Außerhalb des Ringelements 41 ist die Stirnseite in die entgegengesetzte Richtung gewölbt.
Zu erkennen ist, dass die Öffnung 42 sich über den gesamten Zwischenbereich erstreckt, an welchem die Stirnseite 30 und die Seitenwand 32 voneinander beabstandet sind.
In der Fig. 4 ist ein vergrößerter Ausschnitt eines Deckels 30 mit insgesamt drei Varianten des Ringelements 41 dargestellt. Zu erkennen ist, dass die Öffnung 42 durch unterschiedliche umlaufende Stege 45 verkleinert worden ist. Die Öffnung 42 würde sich ansonsten - wie in der Fig. 3 - zwischen dem ersten Verbindungsbereich 43 und dem zweiten Verbindungsbereich 44 erstrecken, über welche das Ringelement 41 mit der Seitenwand 32 bzw. mit der Stirnseite 30 verbunden ist bzw. übergeht. Die Stege 45 verengen die Öffnung 42 jeweils unterschiedlich.
Die Abbildungen Fig. 5 und Fig. 6 zeigen eine weitere Ausführung des Behälters 3 mit den Ringelementen 41 , wobei hier nur die Unterschiede zu der Variante der Abbildungen Fig. 2 und Fig. 3 beschrieben werden.
Die Ringelemente 41 umfassen dabei eine Kreisfläche. Weiterhin verläuft das Anschlusselement senkrecht zu der großen Längsachse des Behälters 3 und nicht - wie bei der Fig. 2 - parallel dazu.
Zu erkennen ist zudem, dass die Öffnung 42 deutlich kleiner ist, indem sich ein unterer Bereich des zylinderförmigen Ringelements 41 ausgehend von dem ersten Verbindungsbereich 43 weiter erstreckt. Bezugszeichenliste
Energieeinheit
Wärmeübertrager
Behälter
Umlenkvorrichtung
Deckel
Innenraum
Seitenwand
Anschlusselement
Ringelement
Öffnung erster Verbindungsbereich zweiter Verbindungsbereich
Steg

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Erwärmen eines Fluids, mit einer Energieeinheit (1), einem Wärmeübertrager (2) und einem Behälter (3), wobei die Energieeinheit (1) thermische Energie erzeugt, wobei der Wärmeübertrager (2) die von der Energieeinheit (1) erzeugte thermische Energie auf das Fluid überträgt, wobei der Behälter (3) das Fluid aufnimmt, wobei mindestens eine Umlenkvorrichtung (4) zum Einbringen von Fluid in den Behälter (3) und/oder zum Entnehmen von Fluid aus dem Behälter (3) vorhanden ist, wobei die Umlenkvorrichtung (4) ein Ringelement (41) aufweist, welches das Fluid führt, wobei das Ringelement (41) eine längsseitige Öffnung (42) aufweist, und wobei die Öffnung (42) einen Innenraum (31) des Behälters (3) mit der Umlenkvorrichtung (4) verbindet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , wobei die Öffnung (42) schlitzförmig ausgeführt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Anschlusselement (40) vorhanden ist, wobei das Anschlusselement (40) außerhalb des Behälters (3) angeordnet ist, wobei das Anschlusselement (40) und das Ringelement (41) miteinander so gekoppelt sind, dass das Fluid zwischen dem Anschlusselement (40) und dem Ringelement (41) strömen kann, und wobei das Anschlusselement (40) das Fluid tangential zu dem Ringelement (41) führt oder von dem Ringelement (41) abführt.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Seitenwand (32) des Behälters (3) in einem ersten Verbindungsbereich
(43) mit dem Ringelement (41) verbunden ist, wobei eine Stirnseite (30) des Behälters (3) in einem zweiten Verbindungsbereich
(44) mit dem Ringelement (41) verbunden ist, und wobei die Öffnung (42) sich von dem ersten Verbindungsbereich (43) zu dem zweiten Verbindungsbereich (44) erstreckt. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei an dem ersten Verbindungsbereich (43) oder an dem zweiten Verbindungsbereich (44) ein längsseitiger Steg (45) angeordnet ist, und wobei der Steg (45) die Öffnung (42) teilweise verschließt. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei zwei Umlenkvorrichtungen (4) vorhanden ist, und wobei den zwei Umlenkvorrichtungen (4) ein gemeinsamer Drehsinn zugeordnet ist.
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