NL2006309C2 - Toestel voor het verwarmen en leveren van heet en/of kokend leidingwater en een reservoir voor een dergelijk toestel. - Google Patents

Description

P30652N LOO/I WO

Titel: Toestel voor het verwarmen en leveren van heet en/of kokend leidingwater en een reservoir voor een dergelijk toestel

De uitvinding heeft betrekking op een toestel voor het verwarmen en leveren van heet en/of kokend leidingwater van tenminste 80°C, omvattende een hoofdwaterleidingconnector voor het aansluiten van het toestel op een hoofdwaterleiding, en een wateropslag- en verwarmingsreservoir, welke reservoir een 5 bodem en een bovenkant heeft, waarbij het reservoir een met de hoofdwaterleidingconnector verbonden inlaat heeft, waarbij de inlaat aan het bodemdeel van het reservoir is aangebracht, waarbij het reservoir verder een uitlaat heeft die aan het bovendeel van het reservoir is aangebracht, welke uitlaat verbonden kan worden met een kraan, en waarbij in het water reservoir, boven de inlaat, een 10 elektrisch waterverwarmingselement (3) is aangebracht. Bekend zijn huishoudboilers, die zodanig zijn geconstrueerd, dat het daarin aanwezige water nooit de temperatuur van het atmosferische kookpunt kan bereiken, in het bijzonder door de toepassing van een thermostaat, die waarborgt dat een watertemperatuur hoger dan bijvoorbeeld 80°C niet wordt overschreden en in ieder geval, dat de kooktemperatuur van dat water niet 15 wordt bereikt. Het water in deze boilers is daarin aanwezig onder normale -eventueel door het ingangsblok wat verlaagde- waterleidingdruk en de boiler en de daarmede verbonden afvoerleidingen zijn geheel met water gevuld, zodat het uitstromen van het water onder dezelfde druk plaatsvindt.

20 Voor verschillende huishoudelijke toepassingen, bijvoorbeeld voor het zetten van kleine hoeveelheden koffie of thee of voor het bereiden van kleine hoeveelheden voedsel, doch ook in laboratoria enz. is het gewenst direct over kleine hoeveelheden heet (boven de ca. 80°C) tot kokend water te kunnen beschikken.

25 Er zijn zogenaamde doorstroomapparaten bekend, die drukloos werken, d.w.z. waarin de druk op het te verhitten water de atmosferische druk is en waarin het water eerst gedurende het aftappen op de temperatuur van het atmosferische kookpunt wordt gebracht. Er zijn ook heetwaterapparaten bekend waarbij het water in een reservoir doorgaans op een bovenatmosferische druk wordt gehouden en de betreffende 2 thermostaat wordt ingesteld op een waarde die boven het kookpunt van water onder atmosferische druk ligt.

Waar hierna over heet water wordt gesproken, zal bedoeld worden water boven de ca. 5 80°C. In het bijzonder -echter niet uitsluitend- wordt daarbij gedacht aan water rond de 100°C, in het bijzonder even boven de 100°C, bij een bovenatmosferische druk opgeslagen in een boilerreservoir (of boilervat). Mutatis mutandis zal waar in het volgende wordt gesproken over heetwaterboiler(s) (ook afgekort tot HWB resp. HWBs), in het bijzonder gedacht worden aan zogeheten "kokend water boilers", echter 10 nadrukkelijk zonder heetwaterboilers voor subkooktemperaturen (vanaf ca. 80°C) waarbij uit te sluiten.

Ondermeer omdat leidingwater doorgaans chloor en/of chloorverbindingen bevat, gedraagt heet water, in het bijzonder water van meer dan ca. 80°C zich tamelijk 15 agressief en veroorzaakt -zeker op de lange duur- corrosieproblemen, ook bij toepassing van bijvoorbeeld roestvast staal (RVS).

Als materiaal voor het boilervat van HWBs wordt doorgaans een roestvaste -bijvoorbeeld met CrNi gelegeerde- staalsoort (RVS) gebruikt. In de praktijk is gebleken 20 dat, als gevolg van de combinatie van de (corrosieve) eigenschappen van heet water en door de bewerking van het RVS uitgangsmateriaal tijdens het fabricageproces -zoals het dieptrekken van (delen van) het RVS boilervat, het samenlassen resp. -solderen van de verschillende RVS onderdelen- optredende materiaalspanningen, bij langdurig gebruik van HWBs (ernstige) corrosie kan optreden. Maatregelen als 25 fabricage resp. montage onder "clean room" condities, speciale oppervlaktebehandelingen van met het hete water in aanraking komende RVS oppervlakken, blijken niet afdoende te zijn. Een en ander kan leiden tot garantieverplichtingen, schadevergoedingen en een negatief imago van HWBs in het algemeen.

30

De onderhavige uitvinding beoogt een oplossing voor deze problematiek te bieden en een HWB te verschaffen met een zeer lange levensduur en een breed inzetgebied zonder enige vorm van corrosie.

3

Ter voldoening aan deze en andere eisen en wensen voorziet de uitvinding in een toestel voor het verwarmen en leveren van heet en/of kokend leidingwater van tenminste 80°C, omvattende: - een hoofdwaterleidingconnector (2) voor het aansluiten van het toestel op een 5 hoofdwaterleiding, een wateropslag- en verwarmingsreservoir, welke reservoir een bodem en een bovenkant heeft, waarbij het reservoir een met de hoofdwaterleidingconnector verbonden inlaat heeft, waarbij de inlaat aan het bodemdeel van het reservoir is aangebracht, waarbij het reservoir verder een uitlaat heeft die aan het 10 bovendeel van het reservoir is aangebracht, welke uitlaat verbonden kan worden met een kraan, en waarbij in het water reservoir, boven de inlaat, een elektrisch waterverwarmingselement (3) is aangebracht, waarbij het binnenoppervlak van het wateropslag- en verwarmingsreservoir is vervaardigd van dan wel bekleed met titanium.

15

Tot de Titaniumgroep (IUPAC groepsnummer 4) uit het periodiek systeem der elementen behoren de elementen met twee elektronen in zowel de buitenste s-subschil als in de buitenste d subschil. Deze metalen zijn zeer corrosiebestendig en worden in de industrie gebruikt op plaatsen waar lichte en tegelijkertijd sterke materialen nodig 20 zijn. De elementen in deze Titaniumgroep zijn Titanium (Ti, atoomnummer 22),

Zirkonium (Zr, 40), Hafnium (Hf, 72) en Rutherfordium (Rf, 104). In het bijzonder wordt bij genoemd element uit de Titaniumgroep gedacht aan Titanium. In het bijzonder met het oog op de vervormbaarheid (ductiliteit) wordt bij voorkeur een materiaal gekozen uit een groep bestaande uit Titanium Grade 1, Titanium Grade 2, Titanium Grade 3, 25 Titanium Grade 4, Titanium Grade 7, Titanium Grade 11 en Titanium Grade 12.

Bij voorkeur wordt Titanium Grade 1 gekozen, in het bijzonder voor die onderdelen resp. oppervlakken van de inrichting, zoals (onderdelen van) het boilerreservoir, die worden vervaardigd door dieptrekken en/of een andere koudvervormend proces. Het 30 voordeel van een zuivere soort als Titanium Grade 1 is dat er tijdens het dieptrekken etc. geen of minimale materiaalspanningen optreden. Evenzo ontstaan bij het aanbrengen van vastlassen van bijvoorbeeld pijpdoorvoeringen door het reservoir geen materiaalspanningen van betekenis. Door het aldus minimaliseren van de materiaalspanningen wordt de kans op spanningscorrosie -een van de belangrijke 35 oorzaken van de corrosieproblemen bij toepassing van RVS (dat immers t.g.v. van zijn 4 relatief hoge legeringspercentages tamelijk moeilijk vervormbaar is)- geminimaliseerd. Voor andere onderdelen kan eventueel gekozen worden uit een minder zuivere Titanium Grade of kan zelfs -denk bijvoorbeeld aan appendages etc.- gekozen worden voor een Titaniumlegering die bijvoorbeeld (bij fabricage) goed verspaanbaar is.

5

Daar de corrosieproblematiek zich in het bijzonder voordoet in het boilerreservoir, incl. las- resp. soldeernaden, pijpdoorvoeren etc., wordt er aldus bij voorkeur door de uitvinding in voorzien dat delen resp. oppervlakken van het reservoir die in aanraking komen of kunnen komen met het verhitte water en/of anderszins onder invloed van het 10 verhitte water komen of kunnen komen, zijn vervaardigd van dan wel bekleed met het genoemde materiaal. Bij voorkeur wordt het reservoir ten minste in hoofdzaak vervaardigd van het genoemde materiaal, bijvoorbeeld Titanium Grade 1. Indien het reservoir wordt gevormd uit bijvoorbeeld een binnenreservoir en een daaromheen aangebracht buitenvat, waarbij het tussenliggende volume bijvoorbeeld wordt 15 geëvacueerd teneinde daardoor een goed warmte-isolatie te verkrijgen, zou kunnen worden volstaan met het vervaardigen van alleen het binnenreservoir-dat immers het feitelijke (deel van het) reservoir vormt dat met het hete water in aanraking en/of anderszins onder invloed komt- van Titanium te vervaardigen, en het buitenreservoir en/of andere delen die niet met het hete water in aanraking en/of anderszins onder 20 invloed komen, van een ander, bijvoorbeeld goedkoper of om andere reden geschikter materiaal. Het eigenlijke boilerreservoir kan ook worden geïsoleerd door middel van het rondom het boilerreservoir aanbrengen van bijvoorbeeld een (zelfstandige) mantel van isolatiemateriaal of een (zelfstandige) dubbelwandige geëvacueerde isolatiemantel, waarbij de warmte-isolatie op alom bekende wijze (denk bijvoorbeeld aan 25 thermosflessen, thermopane vensterruiten etc.) wordt verkregen doordat er vacuüm heerst tussen beide wanden van die dubbelwandige isolatiemantel. De isolatiemantel hoeft geen direct contact te maken met het boilerreservoir en dus ook niet deel uit te maken van dat eigenlijke boilerreservoir.

30 In plaats van het (geheel) vervaardigen van de betreffende onderdelen -het reservoir en/of de appendages, doorvoeren etc.- kunnen die onderdelen eventueel ook worden bekleed, ten minste op oppervlakken die met het hete water in aanraking en/of anderszins onder invloed van (de hitte en/of de damp van) dat hete water komen, worden bekleed (door coating, cladding etc.) met een laag(je) Titanium of ander 35 materiaal uit de Titaniumgroep.

5

Hierna zal de uitvinding nader worden besproken aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld, onder verwijzing naar een figuur.

5 Figuur 1 toont een uitvoeringsvoorbeeld van een boilerreservoir van een inrichting voor het leveren van heet water.

Figuur 1 toont een boilerreservoir 1 van een inrichting voor het leveren van heet water, waarvan in figuur 1 in hoofdzaak het reservoir zelf en enige daarmee verbonden 10 onderdelen te zien zijn.

Voor zover van belang worde ook verwezen naar de publicatie van een eerdere octrooiaanvrage van aanvrager, ondermeer gepubliceerd als W02010147471, waarin een soortgelijke inrichting als de onderhavige wordt geopenbaard en in detail 15 besproken. Daarin is het reservoir 1 vervaardigd van een (roestvaste) staalsoort. Voor zover van belang, wordt de publicatie van deze aanvrage geacht deel uit te maken van de onderhavige beschrijving van het in figuur 1 getoonde uitvoeringsvoorbeeld.

Het reservoir 1 is ingericht voor het bevatten van een hoeveelheid water, bijvoorbeeld 3 20 tot 10 liter, een (koud)watertoevoer 2 (incl. een deflectiekap 2a), een (heet)waterafvoer 3, en een verwarmingselement 4 met een zodanig elektrisch vermogen, dat het geschikt is om het water in het reservoir te verhitten tot de gewenste werktemperatuur, bijvoorbeeld ca. 105°C bij een werkdruk van ca. 8 bar, veroorzaakt door de druk op het waterleidingnet en een drukverhoging als gevolg van de verhitting van het water in 25 het -normaliter afgesloten- reservoir van een invoer temperatuur van ca. 7°C naar een werktemperatuur van ca. 105°C. Er wordt opgemerkt dat het water bij deze druk van ca. 8 bar bij 105°C niet kookt. Bij aftapping zal de druk echter bij het aftappunt teruglopen naar ca. 1 bar en daar zal dus water van ca. 100°C, m.a.w. water van rond het kookpunt (bij 1 bar), geschikt voor bijvoorbeeld het bereiden van een kop thee, 30 koffie, of soep, kunnen worden afgenomen.

Het eigenlijke reservoir 1 is in het uitvoeringsvoorbeeld samengesteld uit bijvoorbeeld drie onderdelen, te weten een door dieptrekken gevormd bovenkap 5, een door rollen van een rechthoekige stuk plaatmateriaal en aan elkaar lassen - waardoor een 35 lasnaad 6 wordt gevormd- van de uiteinden ervan verkregen cilinder 7 en een ook weer 6 door dieptrekken gevormde onderkap 8. De bovenkap 5 en onderkap 8 worden aan de bovenresp. onderrand van de cilinder 7 gelast, waardoor resp. lasnaden 9 en 10 worden gevormd. De lasnaden 6, 9 en 10 worden gevormd door tijdens het aan elkaar vastlassen een kleine hoeveelheid lasmateriaal toe te voegen met in hoofdzaak 5 dezelfde samenstelling als die van de aan elkaar te lassen onderdelen, i.c. in hoofdzaak gevormd door een element uit de Titaniumgroep.

Voor het doorvoeren van de watertoevoer 2, de waterafvoer 3 en de aansluitingen van het verwarmingselement 4 door de wand van het reservoir 1, d.w.z. door resp. de 10 bovenkap 5 en de onderkap 8, zijn deze kappen 5 en 8 voorzien van "doorhalsingen", d.w.z. uitgeponste gaten, die zodanig zijn geponst dat telkens rondom het uitgeponste gat -met een diameter overeenkomend met de diameter van het betreffende door te voeren onderdeel resp. 2, 3 en 4- in ponsrichting, dus min of meer dwars op de kapwand, een rondgaande laskraag wordt gevormd die via een rondgaande radius met 15 het omliggende materiaal van de betreffende kap 5 resp. 8 is verbonden. De onderdelen 2, 3 en 4 worden vervolgens in de betreffende doorvoeropeningen gestoken en vanaf de buitenzijde rondom door "doorlassing" aan de laskraag vastgelast. Doordat de materialen van de onderdelen 2, 3 en 4 bij voorkeur ten minste grotendeels gelijk aan elkaar zijn, namelijk alle in hoofdzaak bestaande uit eenzelfde 20 element uit de Titaangroep, en bovendien nog door het effect van vorm van de via een radius één geheel met het omliggende (plaat)materiaal vormende laskragen, treden er geen of nauwelijks materiaalspanningen op.

Alle delen resp. oppervlakken van de inrichting die in aanraking komen of kunnen 25 komen met het verhitte water en/of anderszins onder invloed van het verhitte water komen of kunnen komen, zijn vervaardigd van dan wel bekleed met een materiaal dat in hoofdzaak een element uit de Titaniumgroep bevat. Alle in figuur 1 getoonde onderdelen zijn dus, in ieder geval de delen/oppervlakken die zich aan de binnenzijde van het reservoir 1 bevinden en daardoor met het hete water in aanraking kunnen 30 komen, vervaardigd van dan wel bekleed met een materiaal dat in hoofdzaak een element uit de Titaniumgroep bevat.

Hoewel Titanium een betrekkelijk duur materiaal is, zijn de eigenschappen -grote corrosiebestendigheid en grote ductiliteit- dermate geschikt voor de onderhavige 35 toepassing, gezien het daarmee kunnen voorkomen van storingen, 7 schadevergoedingen, garantieverplichtingen etc. ingevolge corrosieproblemen, dat het alleszins verantwoord lijkt om zowel het reservoir 1 als de daarmee verbonden onderdelen 3, 4 en geheel van Titanium te vervaardigen.

5 Als alternatief kunnen sommige onderdelen van een ander materiaal worden gemaakt, waarbij echter de oppervlakken die met het hete water (of de hitte en/of de damp ervan) in aanraking kunnen komen, bekleed worden met Titanium resp. een ander geschikt element uit de Titaniumgroep. Aldus wordt voorzien in een inrichting voor het leveren van heet water van ten minste 80°C, met een zeer lange te verwachten 10 levensduur, zonder het moeten treffen van (dure) maatregelen tijdens productie en/of zonder geconfronteerd te worden met after sales kosten vanwege corrosieproblemen.

Claims (4)

1. Toestel voor het verwarmen en leveren van heet en/of kokend leidingwater van tenminste 80°C, omvattende: 5. een hoofdwaterleidingconnector (2) voor het aansluiten van het toestel op een hoofdwaterleiding, een wateropslag- en verwarmingsreservoir, welke reservoir een bodem en een bovenkant heeft, waarbij het reservoir een met de hoofdwaterleidingconnector verbonden inlaat heeft, waarbij de inlaat aan het bodemdeel van het reservoir is 10 aangebracht, waarbij het reservoir verder een uitlaat heeft die aan het bovendeel van het reservoir is aangebracht, welke uitlaat verbonden kan worden met een kraan, en waarbij in het water reservoir, boven de inlaat, een elektrisch waterverwarmingselement (3) is aangebracht, met het kenmerk, 15 dat het binnenoppervlak van het wateropslag- en verwarmingsreservoir is vervaardigd van dan wel bekleed met titanium.

2. Toestel volgens conclusie 1, waarbij genoemd materiaal wordt gekozen uit een groep bestaande uit Titanium Grade 1, Titanium Grade 2, Titanium Grade 3, Titanium

20 Grade 4, Titanium Grade 7, Titanium Grade 11 en Titanium Grade 12.

3. Toestel volgens conclusie 2, waarbij genoemd materiaal Titanium Grade 1 is.

4. Reservoir (1) voor een toestel volgens een van de voorgaande conclusies. 25