SE512950C2 - Anordning för tillhandahållande av kokande vatten samt styrsystem därtill - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 512 950 2 styrsystem för att aktivera och desaktivera Värmeelementet i beroende av ånga som lämnar röret. Ångavkännaren, vilken är kopplad till styrenheten, upprätthåller det i tanken kvarhållna vattnet inom ett önskvärt temperaturintervall.

I Ansons '752-patent visas en ny konstruktion för montering av ångavkännare, vilken underlättar sådan posi- tionering av en ångavkännare att denna låter sig påverkas av närvaron och frånvaron av ånga som avluftats från tan- ken i anordningen för tillhandahållande av upphettat vat- ten. Konstruktionen för montering av avkännare isolerar avkännaren termiskt från vattentanken och medger omgivande luft fri tillgång till avkännaren i frånvaron av utsläppt ånga.

Det som beskrivs i Kneplers '690-patent är mycket framgångsrikt när man använder en tankkapacitet om ca 19 l (5 gallon). När konstruktionen enligt Kneplers '690-patent används med en anordning för tillhandahållande av upp- hettat vatten med en kapacitet om 38 1 (10 gallon) eller mer, kan vissa prestandaparametrar vara ouppfyllda. Ett problem som kan uppstå med större vattenvolymer är att Värmeelementet kan desaktiveras i förtid. Värmeelementet kan tendera att desaktiveras när vattnet i behållaren har en temperatur om ca 93°C (200°F). Efter en viss tid akti- veras återigen värmeelementet för att ytterligare upphetta vattnet till en acceptabel temperatur.

Efter ansenliga studier och forskning kring detta problem har man funnit att när kallt vatten upphettas fri- görs luft, som annars är upplöst i vattnet, från lösningen och stiger till den övre ytan, varpå luften undkommer till omgivningen. Avgivningen av gas från lösningen sker snab- bare när vattentemperaturen närmar sig kokpunkten. Den luft som undkommer från lösningen är upphettad även om den ännu ej är upphettad till koktemperatur eller har bildat ånga. Eftersom den undkommande luften är upphettad tende- rar den att strömma ut genom ångutloppsröret och förbi ångavkännaren. Volymen upphettad luft i systemet med större kapacitet är tillräcklig för att påverka den 10 15 20 25 30 35 512 950 3 temperatur som avkänns medelst ångavkännaren till den punkt där avkännaren indikerar att vattnet är vid sin kokningstemperatur när så faktiskt ej är fallet.

Tanken om 38 l har, tack vare sin ökade kapacitet, en större innervolym än tanken om 19 l och är typiskt utfor- mad att vara djupare och ha en större övre ytstorlek än tanken om 19 1. Till följd av skillnaderna i storlek mel- lan tanken om 38 l och tanken om 19 l och den väsentligen större volym som kvarhålls däri, strömmar en tillräcklig mängd upphettad luft över ångavkännaren, varigenom värme- elementet desaktiveras i förtid.

Av föregående skäl finns ett behov av en apparat, som har en väsentligen större volymkapacitet för upphettat vatten och som utnyttjar ett nytt och icke-trivialt kok- vattenstyrsystem för att upprätthålla temperaturen hos det i tanken kvarhållna vattnet vid eller nära Vattens kok- ningstemperatur. Ändamål och sammanfattning Ett allmänt ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett styrsystem för kokande vatten för an- vändning vid tankar med stor kapacitet för upphettat vat- ten i avsikt att upprätthålla temperaturen hos det däri kvarhållna vattnet vid eller nära Vattens kokningstempe- ratur.

Ett annat ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett ångaktiverat styrsystem för kokande vatten till en anordning med stor kapacitet för tillhandahållande av upphettat vatten, vilket styrsystem är utformat att av- känna ångtemperaturen när vattnet i tanken uppnår kok- ningstemperatur.

Ytterligare ett annat ändamål med föreliggande upp- finning är att åstadkomma ett styrsystem för kokande vat- ten, som förhindrar förtida desaktivering av det värmeele- ment som används för att upphetta det i tanken kvarhållna vattnet.

Dessa ändamål har nu uppnåtts medelst en anordning och ett styrsystem enligt de självständiga patentkraven. 10 15 20 25 30 35 512 950 4 Föredragna utföranden definieras i de osjälvständiga patentkraven.

I korthet och i överensstämmelse med det föregående, avser föreliggande uppfinning ett styrsystem för kokande vatten för användning vid en anordning för tillhandahål- lande av kokande vatten. Anordningen för tillhandahållande av kokande vatten omfattar en vattentank med ett däri innehållet element för upphettning av vatten. Ett övre parti av tanken är indelat i en första och en andra del.

Tanken omfattar ett inlopp för avgivning av vatten och ett utlopp för fördelning av vatten. Styrsystemet för kokande vatten omfattar en ångavkännare, som i närvaro av ånga alstrar en styrsignal. En styrmodul är tillordnad anord- ningen för kokande vatten och är kopplad till ångavkänna- ren och värmeelementet för aktivering och desaktivering av värmeelementet i beroende av den medelst ångavkännaren alstrade styrsignalen. Ett första ångutlopp står i förbin- delse med tankens första del för att medge utströmning av ånga och luft från den första delen. Ett luftutlopp är in- rättat på det första ångutloppet för avlägsning av upphet- tad luft från detta. Ånga strömmar genom det första ångut- loppet till ångavkännaren i avsikt att alstra en korrekt temperaturavläsning för det i tanken kvarhållna vattnet.

Kort beskrivning av ritningarna Konstruktionen och manövreringen av föreliggande upp- finning kommer, tillsammans med ytterligare ändamål och fördelar med denna, att framgå av följande beskrivning i samband med bifogade ritningar, på vilka lika delar är försedda med samma hänvisningsbeteckningar och på vilka: fig l schematiskt visar en anordning med stor kapaci- tet för tillhandahållande av kokande vatten, omfattande ett styrsystem för kokande vatten, vilket är konstruerat i överensstämmelse med föreliggande uppfinning; och fig 2 är en tvärsektionsvy i större skala av ett första ångutlopp såsom i fig 1, varvid vissa delar är bortskurna och strömningsvägen för upphettad luft och ånga genom det första ångutloppet visas. 10 15 20 25 30 35 512950 5 Detaljerad beskrivning av den föredragna utföringsformen Även om uppfinningen kan vara föremål för olika utfö- ringsformer, visas det på ritningarna och kommer det i de- talj att häri beskrivas en utföringsform, som är avsedd att exemplifiera uppfinningens principer och som ej är avsedd att begränsa uppfinningen till det häri visade och beskrivna.

I fig l visas allmänt och schematiskt en anordning 20 för tillhandahållande av kokande vatten med en stomme 21, vilken inhyser en vattentank 22, som har ett inlopp 24, vilket står i förbindelse med tanken 22 i avsikt att in- föra vatten 25 i denna, och som har ett utlopp 26 i avsikt att fördela vatten från denna. Tanken 22 omfattar sido- väggar 28, en botten 30 och en överdel 32. Utrymmet mellan sidoväggarna 28, bottnen 30 och överdelen 32 avgränsar en tankhålighet 34. En flänsplatta 36 är fäst vid överdelen 32 och sträcker sig nedåt in i ett övre parti 38 av tanken 22 och avdelar det övre partiets 38 volym och yta 37 i en första del 40 och en andra del 42.

Vatten som är kvarhàllet i tanken 22 hos anordningen 20 för tillhandahållande av kokande vatten upphettas me- delst uppvärmningsorganet eller värmeelementet 44, vilket allmänt är beläget i ett bottenparti 46 hos tanken 22. Ett styrorgan eller en styrmodul 48 är kopplad till värmeele- mentet 44 för att reglera aktiveringen och desaktiveringen av detta. En nivåavkännare 50 är anordnad i det övre par- tiet 38 för avkänning av en förutbestämd, önskad nivå i tanken 22 och för upprätthållande av en luftspalt 52 mel- lan ytan 37 hos det i tanken kvarhållna vattnet och över- delens 32 inneryta 56. Nivåavkännaren 50 är kopplad till styrmodulen 48. Anordningen 20 för tillhandahållande av kokande vatten omfattar, såsom visas i den schematiska vyn i fig 1, en styrbar inloppsventil 58, som är ansluten till en vatteninloppsmatarledning 60. Den styrbara ventilen 58 är kopplad till styrmodulen 48.

Anordningen 20 för tillhandahållande av kokande vatten omfattar vidare ett organ för påvisning av ånga eller en ångavkänningsenhet 62, som låter sig påverkas av 10 15 20 25 30 35 512 950 6 närvaron av kokande vatten i tanken 22. Ångavkänningsen- heten 62 omfattar en ångavkännare 64 och en nivàavkännare 66, vilka är upptagna i en uppsamlingsbehållare 68. Ett första ångutlopp 70 står i förbindelse med vattentankens 22 första del 40 och bildar en ledning genom vilken ånga strömmar. En distal ände 72 hos det första ångutloppet 70 är anordnad nära ångavkännaren 64. Ett andra ångutlopp 74 står i förbindelse med den andra delen 42 för att medge utströmning av i den andra delen 42 utvecklad ånga från tanken 22 in i uppsamlingsbehållaren 68. En utloppsände 76 hos det andra röret 74 är belägen på avstånd från ångav- kännaren 64 för att förhindra att genom det andra röret passerande ånga förvanskar den ångtemperatur som avkänns medelst ångavkännaren 64.

Nivåavkännaren 66 är anordnad i uppsamlingsbehållaren 68 för att avkänna vattennivån i behållaren 68 och alstra en signal, som avkänns medelst styrmodulen 48. Styrmodulen 48 kommer att desaktivera anordningen 20 om signalen avvi- ker från acceptabla driftsparametrar. Exempelvis om tanken 22 svämmar över via de första och/eller andra ångutloppen 70, 74 eller om ånga kondenserar och ackumuleras i behål- laren 68 till en oönskad nivå, kommer nivåavkännarens 66 signal att avvika från acceptabla parametrar och som svar kommer styrmodulen 48 att desaktivera uppvärmningsorganet 44 för att förhindra ytterligare ackumulering av vatten i uppsamlingsbehållaren 68.

Tankens 22 övre parti 38 är avdelat medelst fläns- plattan 36 för att åstadkomma de första och andra delarna 40, 42. Flänsplattan 36 kan vara anordnad längs överdelen 32 för att uppnå de första och andra delarnas 40, 42 öns- kade volymer eller ytstorlekar 37. När i tanken 22 kvar- hållet vatten upphettas medelst uppvärmningsorganet 44, avges i lösningen löst luft och stiger denna till ytan.

Allteftersom upphettad luft 77 ackumuleras i spalten 52, och allteftersom avgivningstakten av upphettad luft ökar, tvingas upphettad luft 77 ut genom det första utloppet 70.

Den upphettade luften 77 i den andra delen 42 passerar ge- 10 15 20 25 30 35 512 950 7 nom det andra utloppsröret 74 och in i uppsamlingsbehålla- ren 68. Ånga som passerar genom det andra utloppsröret 74 kondenserar i uppsamlingsbehållaren 68 och förångas. Den ånga 79 som så småningom utvecklas i den första delen 40 strömmar genom det första àngutloppet 70 till uppsamlings- behållaren 68, varefter den från den distala änden 72 släpps ut på ångavkännaren 64.

Det bör noteras att ångavkännaren 64 är termiskt iso- lerad från tanken 22 så att den värme som utstrålas från tanken 22 ej kommer att påverka temperaturavläsningen för den ånga som släpps ut på ångavkännaren 64. Dessutom står uppsamlingsbehållaren 68 i nära termisk kontakt med tanken 22 för att underlätta förångning av kondensat.

Inledningsvis under uppvärmningsprocessen, undkommer upphettad luft 77 via det första àngutloppet 70 (se fig 2). Ett luftutlopp 78 står i förbindelse med det första àngutloppet 70 för att avlufta upphettad luft 77 med lägre densitet från det första àngutloppet 70. Luft- utloppet 78 är anordnat på ett upphöjt parti 80 hos det första àngutloppet 70 för att dra nytta av stigningsbenä- genheten för den upphettade luften 77 med lägre densitet.

Genom avluftning av den upphettade luften genom luftut- loppet 78 påverkar eller förvanskar den upphettade luften 77 ej ångavkännarens 64 temperaturavläsning.

När uppvärmningsprocessen fortsätter, börjar det upp- hettade vattnet i behållaren att producera ånga 79. Ångan 79 ackumuleras i spalten 52 och strömmar slutligen in i det första utloppet 70. Ångan 79 med högre densitet kommer ej att tendera att stiga upp i luftutloppet 78 och kommer att ha tillräckligt moment för att fortsätta att strömma längs den väsentligen horisontella banan till ångavkänna- ren 64. Genom att avlägsna den upphettade luften är den temperatur som avkänns medelst ångavkännaren 64 en mer korrekt temperatur för det i tanken kvarhàllna vattnet.

Noggrannheten är en följd av att man endast avkänner tem- peraturen hos ångan och ej hos den upphettade luften, vil- ken annars skulle förvanska avkännarens 64 avläsning. 10 15 20 25 30 35 512 950 8 Vid användning kvarhålls vatten 25 i vattentanken 22 och upprätthålls detta vid en upphettad temperatur. Vatt- nets temperatur ställs att upprätthållas inom ett önskat temperaturintervall, vilket övervakas och styrs medelst styrmodulen 48. Nivåavkännaren 50 övervakar nivån hos vattenytan 37 på ett sådant sätt att, när en tillräcklig mängd vatten har fördelats via utloppet 26, styrmodulen 48 kommer att aktivera den styrbara inloppsventilen 58 att via inloppet 24 dosera vatten in i tanken 22. Det till- förda vattnet upphettas av värmeelementet 44, som aktive- ras av styrorganet 48 som svar på tillsatsen av vatten till vattentanken 22. När vatten matas genom inloppet 24 stiger ytan 37 till en punkt där nivåavkännaren 50 avkän- ner tillståndet "full" behållare. När det fulla tillstån- det har avkänts av styrmodulen 48, styr denna inloppsven- tilen 58 att stoppa vattenflödet genom inloppet 24.

När det ouppvärmda vattnet upphettas av värmeelemen- tet 44 tenderar vattnet inledningsvis att expandera och i vattnet löst luft frigörs från lösningen och stiger till den övre ytan 37, där den ackumuleras i luftspalten 52 i de första och andra delarna 40, 42. Den upphettade luften 77 strömmar från den första delen 40 till det första ut- loppet 70, där den stiger upp i luftutloppet 78 för att strömma ut till omgivningen. Den ånga 79 som uppsamlas i den första delen 40 strömmar genom det första ångutloppet 70 och in i behållaren 68 på ett avstånd från ångavkänna- ren 64. Den ånga 79 som uppsamlas i den andra delen 42 strömmar genom det andra ångutloppet 74 och in i uppsam- lingsbehållaren 68.

Den upphettade luft 77 med lägre densitet som ström- mar genom det första ångutloppet 70 stiger genom luftut- loppet 78, vilket resulterar i att endast ångan 79 släpps ut genom det första ångutloppets 70 distala ände 72. Den till ångavkännaren 64 levererade ångan 79 åstadkommer en noggrann temperaturavläsning för det upphettade vattnet 25 i tanken 22. 10 15 20 25 30 35 512 950 9 Även om det häri visas och beskrivs en föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning är det tänkbart att fackmannen kan tänka ut olika modifieringar av före- liggande uppfinning utan att fördenskull avlägsna sig från de bifogade patentkravens skyddsomfàng. Uppfinningen är ej avsedd att begränsas av föregående beskrivning.

Claims (10)

HI 10 15 20 25 30 35 512 950 10 PATENTKRAV

1. Anordning (20) för tillhandahållande av kokande vatten, vilken har en vattentank (22), ett inlopp (24), som står i förbindelse med tanken för insläppning av vatten i denna, och ett utlopp (26), som står i förbin- delse med tanken för fördelning av vatten från denna, en vattenuppvärmningsanordning (44), som är verksamt tillord- nad vattentanken, en ångdetektor (62) för pàvisning av ånga från tanken, som svarar på närvaro av ånga och alst- rar en denna indikerande styrsignal, varvid àngdetektorn är väsentligen termiskt isolerad från vattentanken, ett styrdon (48) för styrning av anordningen för tillhanda- hållande av kokande vatten, vilket styrdon är kopplat till vattenuppvärmningsanordningen och svarar på styrsignalen för aktivering och desaktivering av vattenuppvärmnings- anordningen i avsikt att upprätthålla vattnet i tanken i ett väsentligen kokande tillstånd, k ä n n e t e c k - n a d av att tanken har ett övre parti (38), som avgränsar en första och en andra del (40, 42), att det är anordnat ett första ångutlopp (70), vilket har en första ände, som står i förbindelse med tankens (22) första del (40), och en andra ände, som är inrättad i förhållande till ångdetektorn, för avgivning av ånga från tankens första del (40) till ångdetektorn, och att det är inrättat ett luftutlopp (78), vilket avgår från och står i förbindelse med det första ångutloppet (70) och är anordnat mellan nämnda första och andra ände, för utsläppning av upphettad luft från det första ång- utloppet.

2. Anordning enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d av ett andra ångutlopp (74), som står i förbindelse med tankens (22) andra del (42), för utsläppning av upphettad luft och ånga från tankens andra del. 10 15 20 25 30 35 512 950 ll

3. Anordning enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d av en utloppsände (76) hos det andra ångutloppet (74), vilken är anordnad på avstånd från ångdetektorn (62) i av- sikt att hindra den därigenom utsläppta ångan från att på- verka ångdetektorn.

4. Anordning enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d av en utanför tanken (22) anordnad behållare (68) för upp- samling av från tanken via åtminstone det första ångut- loppet (40) utsläppt kondensat och vatten.

5. Anordning enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av en i behållaren (68) anordnad nivåavkännare (50), vil- ken är verksamt tillordnad tanken (22) för avkänning av nivån av vatten och kondensat som ackumuleras i behålla- ren.

6. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att luftutloppet (78) är anordnat på ett upphöjt parti av det första ångutloppet (70).

7. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av en nivåavkännare (50),som är verksamt tillordnad tan- ken (22) och som är kopplad till styrdonet (48), för av- känning av vattennivån i tanken.

8. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av en styrbar ventil (58), som är verksamt tillordnad in- loppet (24) och som är kopplad till styrdonet, för styr- bart insläpp av vatten i tanken.

9. Styrsystem för kokande vatten för användning med en anordning (20) för tillhandahållande av kokande vatten, vilken anordning har en vattentank (22), som avgränsar en övre vattenyta (37) i tanken och som har ett övre parti (38), vilket avgränsar minst en del (40) med reducerad ytstorlek från återstoden av nämnda övre vattenyta i tan- ken, ett inlopp (24) för insläppning av vatten i tanken, ett utlopp (26) för fördelning av vatten från tanken, och en vattenuppvärmningsanordning (44), vilken är verksamt tillordnad vattentanken för uppvärmning av i denna kvar- hållet vatten, k ä n n e t e c k n a t av ,__J .ä 10 15 20 25 30 35 512 950 12 en àngdetektor (62), som i närvaro av ànga alstrar en styrsignal och som är väsentligen termiskt isolerad fràn tanken, ett àngutlopp (70), som förbinder nämnda minst ena del (40) med reducerad ytstorlek med ángdetektorn, och ett styrdon (48) för styrning av anordningen för tillhandahål- lande av kokande vatten, vilket är kopplat till vattenupp- värmningsanordningen (44) och vilket svarar pà styrsigna- len för aktivering och desaktivering av vattenuppvärm- ningsanordningen i avsikt att upprätthålla vatten i tanken i ett väsentligen kokande tillstànd.

10. Styrsystem enligt krav 9, k ä n n e t e c k - n a t av ett från ångutloppet (70) sig sträckande luftut- lopp (78) för utsläppning av upphettad luft från tankens (22) del (40) med reducerad ytstorlek.