FI117665B - Höyrynkehitin - Google Patents

Description

117665 Höyrynkehitin

Keksintö koskee höyrynkehitintä, joka käsittää vesisäiliön, lämmityselementin vesisäiliössä olevan veden höyrystämiseksi sekä säiliön ulkopuolella läm-5 mönsiirtoyhteydessä säiliön seinämän kanssa olevan lämpötila-anturin säiliössä olevan vesipinnan tarkkailemiseksi.

Tässä kuvattu höyrynkehitin on tarkoitettu ensisijaisesti saunoissa käytettäväksi, mutta sitä voidaan käyttää esim. kotitaloudessa sellaisissa kohteissa, 10 joissa tarvitaan kuumaa höyryä, esimerkiksi höyrysilitysrautojen yhteydessä.

Höyrystimien vesisäiliön estäminen kuivumiselta on ollut eräitä suurimpia orv-gelmia höyrystimien valmistajilla. Veden pinnan tasoa on pyritty tarkkailemaan tunnetuilla säiliön sisään sijoitetuilla mekaanisilla ja elektronisilla pin-15 nankorkeusantureilla, joiden ongelmana on kuitenkin säiliön sisällä syntyvät kattilakiven tapaiset saostumat, jotka haittaavat anturien toimintaa ja vaikeuttavat mekanismien toimimista. Nämä saostumat voivat esimerkiksi peittää elektronisen anturin estäen kokonaan sen toimimisen.

20 Toinen ratkaisu on antaa höyrystimen käydä vesisäiliö tyhjänä, kunnes ter- ,] mostaatti pohjassa oleva katkaisee lämmityselementin toiminnan. Tämä va- • · · · ·' hingoittaa kuitenkin lämmityselementtiä ja lyhentää sen käyttöikää, koska sen osat joutuvat hyvin korkeisiin lämpötiloihin. Lisäksi kuivunut vesisäiliö saattaa i.j': aiheuttaa epämiellyttäviä hajuja ympäristöön.

: 25 * * * * ' .···. On tunnettua käyttää lämpötila-antureita sen toteamiseksi, onko vesipinta * * säiliössä laskenut tietyn tason alapuolelle. Tällaisten anturien käyttö perustuu siihen, että lämmitettäessä anturin kohdalla olevaa säiliön osaa sen lämpötila • · · M : riippuu siitä, onko lämmitetty kohta vesipinnan yläpuolella (lämpötila korke- • · * 30 ampi) vai alapuolella (lämpötila matalampi), koska veden viemä höyrystymis-lämpö pitää lämpötilan tasaisena. Tällä periaatteella toimivia ratkaisuja tun- l.‘.' netaan mm. US-patentista 5881207, EP-patentista 193863 ja US-patentista 4881493.

· " ϊ • · -I: * · · 35 US-patentissa 5881207, jota vastaa eurooppalainen patentti EP-772000, on esitetty säiliön sisälle halutun pinnankorkeuden kohdalle upotettu putki (30), 2 117665 jossa on lämpötila-anturi (12) ja sähkövirralla lämmitettävä vastus (13). Vaikka tähän anturiin ei saostumat suoraan pääsekään vaikuttamaan, vastuksen mahdollisesti rikkoutuessa lämmitys ei enää toimi, ja vesipinnan laskiessa putken alapuolelle lämpötila ei nousekaan, ja varoitusta kuivumisesta ei saa-5 da. Rakenteellisena epäkohtana on lisäksi anturiputken vaatima upotus.

Eurooppalaisessa patentissa EP-193863 on puolestaan esitetty höyrynkehi-tin, jossa säiliön seinämän ulkopuolelle on sijoitettu lämmitysvastuksia (5,6,7) sopivalle korkeudelle. Samalle korkeudelle on sijoitettu myös lämpötila-10 antureita (16,17,18), joilla tarkkaillaan seinämän lämpötilaa, joka riippuu vesipinnan sijainnista. Tällöin lämmitysvastusten sijoituksen määrää halutun vesipinnan taso, mikä rajoittaa höyrynkehittimen suunnittelua. Usein on toivottavaa, että lämmitysvastukset voidaan sijoittaa säiliön alapuolelle.

15 Vastaava rakenne ja toimintaperiaate kuin edellä on myös US-patentissa 4881493, jossa pystyn lieriönmuotoisen säiliön ulkopinnalle on kierretty läm-mitysvastus (9) ruuvikierteen muotoisesti, ja vastuksen ylemmän osan kohdalle sen kanssa samansuuntaiseksi on kierretty lämpötila-anturi (10). ; ·:··· 20 Keksinnön tarkoituksena on esittää yksinkertaisempi ratkaisu, jossa ei tarvita erillistä lämmitystä lämpötila-anturin kohdalla ja jossa lämmityselementtien si- * * joittelu ei ole riippuvainen valvottavan korkeuden sijainnista. Tämän tarkoi-;··; tuksen toteuttamiseksi keksinnön mukaiselle höyrynkehittimelle on pääasias- : sa tunnusomaista se, että lämmityselementti on yhdistetty lämpöä johtavalla # · :.· * 25 tavalla lämpötila-anturiin säiliön ulkoseinä mästä erillään olevan lämmönjoh- timen kautta. Tämä lämmönjohdin muodostaa tavallaan sillan, jonka kautta * · · lämpö tuodaan halutulle korkeudelle (valvottavan vesipinnan kohdalle) säiliön : seinämässä, jolla korkeudella myös lämpötila-anturi sijaitsee. Lämmitysele- • · · mentti voi tällöin sijaita esim. säiliön alla kiinni sen pohjassa, mikä on usein * * *···* 30 edullinen sijoitus.

• · • · * • · · • · .···. Tämän keksinnön mukaista ratkaisua ei haittaa säiliöiden saostumat eikä eriI- * · ]·] lisen lämmityselementin mahdolliset häiriöt, koska lämpö tuodaan johtumalla ·...· säiliön ulkopuolella samasta lämmityselementistä, jolla höyrystymisen vaati- *:·*: 35 ma lämpö tuodaan säiliöön.

3 ^ ^ 766 5

Kohta, jossa lämmönjohdin on liitetty säiliön seinämään, määrää sen tason, jota valvotaan. Kun vesipinta on liitoskohdan yläpuolella, liitoskohtaan johtimen kautta tuleva lämpö siirtyy lämpöä johtavan seinämän läpi sisäpuolella olevaan vesimassaan, jolla on suuri lämpökapasiteetti ja höyrystymislämpö.

5 Kun vesi laskee tämän kohdan alapuolelle, lämmönjohtimen seinämään yhdistetty pää ja seinämä kuumenee nopeasti, koska samalla korkeudella seinämän sisäpuolella ei ole enää vettä joka imisi lämmön. Samassa kohdassa oleva lämpötila-anturi havaitsee lämpötilan nopean nousun tietyn, ennalta määritellyn kynnysarvon yläpuolelle, ja ilmoittaa siitä valvojalle/käyttäjälle, tai 10 jos lämpötila-anturi on termostaatin osa, termostaatti suorittaa automaattisen säätötoimenpiteen (lisäveden syöttö säiliöön ja/tai lämmityksen katkaisu).

Ratkaisun etuna on vielä se, että säiliön sisään ei tarvita mitään läpivientejä tai upotuksia, vaan kaikki rakenneosat ja toiminnalliset osat ovat säiliön ulkopuolella.

15

Erään edullisen suoritusmuodon mukaan käytetään kahta termostaattia, joilla on eri toimintapisteet, jolloin korkeammassa lämpötilassa toimiva termostaatti ^ toimii varakytkimenä, jos päätermostaatti menee epäkuntoon.

·:··· 20 Keksintöä selostetaan seuraavassa viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa * * · • · · • · * kuva 1 esittää höyrynkehitintä ylhäältä, ;·*: kuva 2 esittää höyrynkehitintä edestä, * · · : kuva 3 esittää höyrynkehitintä sivusta (kuvan 2 oikealta puolelta), • * · 25 kuva 4 esittää höyrynkehitintä alhaalta, kuva 5 esittää höyrynkehitintä poikkileikkauksena kuvan 1 linjaa AA1 pitkin, : kuva 6 esittää höyrynkehitintä isometrisenä kuvantona, ja ···.' 'Ϊ./ kuva 7 esittää lämpötilaa mittauspisteessä vesipinnan korkeuden funk- '·;·* 30 tiona.

φ φ φ · φ φ φ φ • φ .**·. Keksinnön mukaista järjestelmää voidaan käyttää monissa eri muodoissa käyttötavasta riippuen. Seuraavassa esityksessä on vain yksi suoritusmuoto, joka on annettu esimerkkinä, jonka ei ole tarkoitus rajoittaa keksintöä. Kuvis-35 sa esitettyyn vesisäiliöön kuuluu myös höyryn poistokanava ja veden syöttö-kanava ja säiliön sulkeva kansi, joita ei ole esitetty.

4 117665

Kuvassa 1 on esitetty lämmönjohtimen 1 sijainnin neljää eri vaihtoehtoa (merkitty viitenumeroilla 1-1, 1-2, 1-3, 1-4). LämmÖnjohdin 1 on metallilevy tai -liuska, joka voidaan taivuttaa haluttuun muotoon ja jonka toinen pää voidaan 5 liittää lämmityselementtiin 5 ja toinen pää höyrystimen vesisäiliön 2 sivusei-nämään halutulle korkeudelle niin, että se siirtää lämpöä johtumalla lämmi-tyselementistä 5 säiliön sivuseinämään. Päiden välillä lämmönjohdin 1 on eristetty säiliöstä 2, kuvissa siten, että niiden välillä on ilmarako, mutta voidaan ajatella myös eristeiden käyttöä.

10

Seuraavassa viitataan ratkaisuun, jossa lämmönjohdin 1 on liitetty säiliön 2 oikeanpuoleiseen sivuseinämään (vaihtoehto 1-1). Kohtaan, jossa lämmönjohtimen 1 pää on liitetty säiliön 2 sivuseinämään, on sijoitettu ainakin yksi lämpötila-anturi, joka valvoo mainitussa liitoskohdassa lämpötilaa edellä ker-15 rotulla periaatteella. Lämmönjohdin 1 on liitoskohdassa vasten säiliön 2 seinämää tietynsuuruisella alueella, ja tällä alueella anturi on sijoitettu lämmönjohtimen 1 päälle. Kuten kuvissa on esitetty, anturi kuuluu termostaattiin 3, joka muodostaa kytkimen lämmityksen ja/tai veden syötön ohjaamiseksi. Kuvien suoritusmuodoissa kaksi termostaattia 3, 4 on sijoitettu rinnakkain sa-·;··· 20 malle korkeudelle liitoskohtaan, jolloin matalammassa lämpötilassa toimiva termostaatti 3 muodostaa pääkytkimen ja korkeammassa lämpötilassa toimi- * m\' va termostaatti 4 varokytkimen. Toista termostaattia 4 ei välttämättä tarvita.

• . .

·**· * · * · * ί Kuten kuvista näkyy, termostaatti 3 / termostaatit 3, 4 sijaitsevat sillä osalla : 25 taivutettua levymäistä tai liuskamaista lämmönjohdinta 1, joka on kiinnitetty : : vasten säiliön 2 seinämää seinämän suuntaisena.

* · · : Lämmönjohtimena 1 toimiva johtavaa metallia oleva levy tai liuska muotoil- • * · "*./ laan ja sijoitetaan siten, että mahdollisimman vähän lämpöä menee hukkaan **;·’ 30 kun se siirtyy johtumalla lämmityselementistä 5 liitoskohtaan, jossa anturi tai :V: termostaatti sijaitsee. Levy tai liuska on sijoitettu alta vasten säiliön 2 ulko- ·***; puolella pohjassa olevaa lämmityselementtiä 5 niin, että se kattaa lämmön ,·] siirtymisen kannalta riittävän suuren osan elementin 5 pintaa, kuvan 4 mu- kaisesti kontaktissa pitkänomaisen elementin 5 eri osuuksilla riittävän pitkältä *:**; 35 matkalta. Kuten kuvista näkyy, lämmityselementti 5 voi olla tavallinen sähköl lä lämmitettävä vastus. Levy tai liuska on taivutettu ylöspäin, ja tämä ylöspäin 5 117665 suuntautua osuus on riittävän etäällä säiliön 2 seinämästä, että lämpö ei pääse siirtymään seinämään. Liitoskohdan puoleisessa päässä levy tai liuska on taivutettu ylöspäin suoraksi osuudeksi, joka on vasten seinämää ja muodostaa liitoskohdan lämmön siirtämiseksi seinämään. Etäisyyden päässä säi-5 liöstä oleva osa voi olla säiliötä kohti avautuvan C:n muotoinen tai, kuten vaihtoehto 6 kuvassa 2 esittää, taitos voidaan tehdä teräväkulmaisena niin, että osa suuntautuu viistosti ylös kohti liitoskohtaa. Kohta, jossa johdin 1 koskettaa uudestaan säiliötä, sijoitetaan sellaiselle korkeudelle (taso 7 kuvassa 5) pohjaan nähden, että säiliöön jää aina riittävä määrä vettä, vaikka vesipin-10 ta laskeekin tämän korkeuden alapuolelle. Korkeus voi olla esimerkiksi vähintään kaksi kertaa veden toivottu minimikorkeus. Säiliö on metallia, jolloin sen seinämällä on hyvä lämmönjohtavuus.

Vesisäiliö voidaan varustaa sopivalla koteloinnilla, jolla myös lämmönjohdin 1 15 ja anturi/termostaatti voidaan peittää. Lämmönjohdin ja anturi/termostaatti voidaan sijoittaa sille sivulle säiliötä, johon se höyrystimen sijoituksen ja käytön kannalta on soveliainta sijoittaa (kuvassa 1 esitetyt vaihtoehdot).

Kuvassa 7 on esitetty lämpötilaa vesipinnan korkeuden funktiona. Kun vesi-20 pinta on johtimen 1 kosketuskohdan (taso 7) yläpuolella, anturin mittaama • · lämpötila on veden kiehumapisteessä, kun säiliössä höyrystetään vettä. Kun : vesipinta laskee tason 7 alapuolelle, lämpötila nousee nopeasti, ja kun se ··':* saavuttaa ennalta asetetun, kiehumispistettä korkeamman kytkentälämpöti- • · :.· · lan, anturi antaa joko ilmoituksen tai jos se on termostaatin 3 osa, termo- 25 staatti katkaisee automaattisesti lämmityksen ja/tai saa aikaan lisäveden syö- .***. tön säiliöön. Termostaatin toimintapiste voi olla esim. vähintään 110 °C:ssa.

Termostaatti palautuu (reset) alemmassa lämpötilassa automaattisesti.

• t • I ·

Toinen termostaatti 4, joka on varotermostaatti, toimii korkeammassa lämpö-30 tilassa, edullisesti vähintään 25 °C korkeammassa lämpötilassa kuin pääter- ;y. mostaatti 3. Se ei ole automaattisesti palautuva, vaan se täytyy tehdä manu- ,···, aalisesti, koska kysymyksessä on tällöin päätermostaatin 3 toimintahäiriö, ja • φ "* päätermostaatti täytyy silloin vaihtaa.

• ·· • · • · • · · ·:··· 35 Itse säätötoimenpiteet anturin/termostaatin 3 lukemien perusteella voi tapah tua automaattisesti tai manuaalisesti. On mahdollista, että esiasetetun kyn- 6 117665 nysarvon (lämpötila) ylityksestä tulee vain hälytys, ja vettä lisätään tämän jälkeen manuaalisesti, tai sitten tämän kynnysarvon ylittävä anturin lukema aiheuttaa automaattisesti veden syöttölaitteen käynnistymisen veden lisäämiseksi säiliöön. Kummassakin tapauksessa anturin lukema katkaisee edulli-5 sesti myös lämmityksen, eli energian syötön lämmityselementtiin 5. Toiminnat on helppo toteuttaa tunnetuilla termostaateilla.

Keksintöä ei ole rajoitettu edellä kuvattuihin suoritusmuotoihin, vaan sitä voidaan muunnella patenttivaatimusten esittämän keksinnöllisen ajatuksen puit-10 teissä. On mahdollista, että antureita tai termostaatteja on useampia kuin yksi eri korkeuksilla, jolloin kummankin kohdalle voidaan viedä oma lämmön-johdin 1 lämmityselementistä 5, tai samasta lämmityselementistä 5 lähtevä lämmönjohdin 1 voi haarautua eri korkeuksille päättyviksi haaroiksi. Läm-mönjohtimen rakenneratkaisut ja anturien/termostaattien sijoitukset voivat ol-15 la samoja kuin edellä on kuvattu.

Termi sivuseinämä tarkoittaa kaikkia seinämiä, joilla on ulottuvuutta pystysuunnassa (vesipinnan vaihtelun suunta), riippumatta säiliön muodosta. Edellä kuvatun suoritusmuodon mukaan säiliön 2 vaakaleikkaus on suora-·:··· 20 kulmio, mutta se voi olla muunkin muotoinen. Vesisäiliö 2 voi olla esimerkiksi lieriönmuotoinen.

• · • · "1j Keksintö soveltuu erityisen hyvin höyryn kehitykseen saunoissa, mutta sitä * 1 1 !·ϊ ϊ voidaan soveltaa myös muissa kohteissa, joissa tarvitaan höyryä, erityisesti ·.1 : 25 kotitalouksien ja keittiöiden höyrynkehittimiin.

• 1 1 * · • · • · 1 • · * · · • φ · ·1··" ··1' • 1 • · ··· * • 1 · ··· ·1· • · * 1 ··· • 1 • · * 1 · · 1 1 ·

Claims (7)

117665

1. Höyrynkehitin, joka käsittää vesisäiliön (2), lämmityselementin (5) vesisäi-5 liössä olevan veden höyrystämiseksi, sekä säiliön ulkopuolella lämmönsiirto- yhteydessä säiliön seinämän kanssa olevan lämpötila-anturin säiliössä olevan vesipinnan tarkkailemiseksi, tunnettu siitä, että lämmityselementti (5) on yhdistetty lämpöä johtavalla tavalla lämpötila-anturiin säiliön (2) ulkoseinä-mästä erillään olevan lämmönjohtimen (1) kautta. 10

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen höyrynkehitin, tunnettu siitä, että lämmityselementti (5) on sijoitettu säiliön (2) ulkopuolelle sen pohjaan, ja lämmön-johdin (1) on tuotu pohjasta tietylle korkeudelle säiliön sivuseinämään.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen höyrynkehitin, tunnettu siitä, että lämpötila-anturi on sijoitettu lämmönjohtimen (1) päälle kohdassa, jossa se on liitetty säiliön (2) ulkoseinämään.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen höyrynkehitin, tunnettu ·;··· 20 siitä, että lämmönjohdin (1) muodostuu metallilevystä tai-liuskasta, joka on taivutettu siten, että se on päittensä välisellä osuudella irti säiliön ulkoseinä- * · l mästä. • · · • 1 · · • · : 5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen höyrynkehitin, tunnettu ♦ · : 25 siitä, että lämpötila-anturi kuuluu automaattiseen termostaattiin (3). • · · • · * · * · ·

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen höyrynkehitin, tunnettu siitä, että ter- • .·. mostaatteja on kaksi, päätermostaatti (3) ja varotermostaatti (4). ····,''' • · » ·

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukaisen höyrykehittimen käyttö höyryn kehittämiseen saunassa. • · • 1 • · • · · * • mm • m • m • mm m m mm m m · 117665 1. Änggenerator, som omfattar en vattenbehallare (2), ett värmeelement (5) för att föränga i vattenbehällaren befintligt vatten, samt en utanför behällaren 5. en värmeöverföringsförbindelse med behällarens vägg befintlig temperatur-givare för att kontrollera vattennivän i behällaren, kännetecknad av, att värmeelementet (5) är kopplat pä ett värmeledande sätt med temperatur-givaren genom en värmeledare (1) som är separat frän behällarens (2) ytter-vägg. 10 2. Änggenerator enligt patentkrav 1, kännetecknad av, att värmeelementet (5) är placerat utanför behällaren (2) pä dess botten, och värmeledaren (1) är ledd frän bottnen tili en bestämd höjd pä behällarens sidovägg. 15 3. Änggenerator enligt patentkrav 1 eller 2, kännetecknad av, att temperaturgivaren är placerad ovanpä värmeledaren (1) vid ett ställe där den är kopplad tili behällarens (2) yttervägg. 4. Änggenerator enligt nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknad 20 av, att värmeledaren (1) bestär av en metallplät eller -remsa som är böjd sä att avsnittet mellan dess ändar är löst frän behällarens yttervägg. • 1 : V 5. Änggenerator enligt nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknad ..;j“ av, att temperaturgivaren hör tili en automatisk termostat (3). : 25 ··* 1 : 6. Änggenerator enligt patentkrav 5, kännetecknad av, att antalet termo- » · · .***. stater är tvä: en huvudtermostat (3) och en säkerhetstermostat (4). *·· . 7. Användning av en änggenerator enligt nägot av de föregäende patent- • · · · Illt 30 kraven för alstring av änga i en bastu. . ' j • · ··· . ·1 • · • 1· · ··· * « • 1 • 1 · ····· • · • · • · » ·