WO2022128223A1 - Ausgleichsbaugruppe und warmwasserspeicher - Google Patents

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WO2022128223A1
WO2022128223A1 PCT/EP2021/079974 EP2021079974W WO2022128223A1 WO 2022128223 A1 WO2022128223 A1 WO 2022128223A1 EP 2021079974 W EP2021079974 W EP 2021079974W WO 2022128223 A1 WO2022128223 A1 WO 2022128223A1
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tank
compensating
shell
assembly
hot water
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PCT/EP2021/079974
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Carsten HÜGE
Ralf ZINDEL
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Stiebel Eltron Gmbh & Co.Kg
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    • F24D17/0089—Additional heating means, e.g. electric heated buffer tanks or electric continuous flow heaters, located close to the consumer, e.g. directly before the water taps in bathrooms, in domestic hot water lines
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    • F24D3/1008—Feed-line arrangements, e.g. providing for heat-accumulator tanks, expansion tanks ; Hydraulic components of a central heating system expansion tanks
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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
    • F24H1/20—Water-storage heaters with immersed heating elements, e.g. electric elements or furnace tubes
    • F24H1/201—Water-storage heaters with immersed heating elements, e.g. electric elements or furnace tubes using electric energy supply
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F24D2220/00—Components of central heating installations excluding heat sources
    • F24D2220/08—Storage tanks

Definitions

  • the present invention relates to a balancing assembly and an associated hot water tank.
  • a hot water tank known from EP 2 827 077 comprises a water tank for holding water to be heated, and an inelastic expansion tank for holding a quantity of water that is in a fitting connected to the outlet when the tap is stopped, and for holding a quantity of water that corresponds to an expansion quantity when heating the cold water in the water tank.
  • the expansion tank is hermetically sealed with respect to the outside environment of the hot water storage tank and is in fluid communication with an inlet-side water jet pump in such a way that the water jet pump enables a negative pressure to be generated in the expansion tank.
  • hermetic expansion tanks of this type have various disadvantages, for example safe and reliable emptying of the expansion tank is difficult.
  • the object is achieved by a compensating assembly for use in a hot water device, in particular in a hot water tank for domestic use, wherein the hot water device has a water tank for receiving water to be heated, wherein the compensating assembly comprises a compensating tank and a ventilation component, wherein the ventilation component enables an exchange of air between the compensating tank and the atmosphere.
  • the ventilation component has a blocking element, in particular a swelling disk and/or a ball valve, the blocking element being designed to prevent water from escaping from the expansion tank via the ventilation component.
  • the ventilation component or ventilation assembly can be used to reliably prevent a damaging negative pressure from occurring in the expansion tank.
  • the blocking element can block the water from escaping. Although this impedes the anti-drip function in particular, the dripping fitting also gives the user a sign that the hot water tank is not working optimally. In this way, the user can quickly identify the error.
  • the ventilation component preferably has a sealing unit designed as a valve, and when the expansion tank is full, an opening between the ventilation component and the expansion tank is sealed by the sealing unit, in particular containing a ball that floats onto a sealing element, so that the expansion tank is prevented from overflowing.
  • the blocking element for example the swelling disk, will only block in a case in which water escapes despite the presence of the sealing unit.
  • Both the sealing unit designed as a valve and another blocking element are independently suitable for preventing water from escaping from the expansion tank.
  • the combination of both measures, i.e. in particular the sealing unit and swelling disk, means a particularly preferred embodiment which prevents water from escaping even if the sealing unit fails.
  • the sealing unit has a ball and a vertical guide for guiding the ball towards and away from the sealing element.
  • the sphere has a density less than water to float on the water.
  • the sphere particularly preferably has the lowest possible density, for example it is designed as a hollow sphere.
  • the expansion tank preferably comprises a lower expansion tank half-shell and an upper expansion tank half-shell, the lower expansion tank half-shell having a coupling section for coupling to the water tank of the hot water tank and the upper expansion tank half-shell being designed for coupling to a cold water supply line.
  • the compensating assembly is designed for direct mounting on the water tank or reservoir. This eliminates an additional coupling piece, which means that the number of parts can be reduced.
  • the compensating assembly is made from two container half-shells that are preferably produced by injection molding.
  • a receptacle for an emptying component in particular for a nozzle of a water jet pump, is preferably integrated in the lower and/or the upper expansion tank half-shell, with the nozzle being formed between the connected expansion tank half-shells.
  • the drain component enables the water jet of the water flowing into the hot water tank to create a negative pressure in the expansion tank, which then leads to the contents of the expansion tank being emptied into the hot water tank.
  • the upper expansion tank half-shell and the lower expansion tank half-shell each have a circumferential friction-weld edge for producing a vibration friction-welded connection of the upper expansion tank half-shell and the lower expansion tank half-shell.
  • the invention enables a further simplification and reduction in the number of components through the functional integration of the receptacle for the emptying component in the expansion tank.
  • the compensating assembly also includes a drain component, the drain component having a nozzle of a water jet pump, in particular a Venturi nozzle, for sucking off compensating water from the compensating tank.
  • the nozzle preferably has a cross-sectional contour that tapers in the shape of a parabola. This cross-sectional contour causes a linearly decreasing cross-sectional area. This increases the flow rate inside the Venturi nozzle with a particularly low pressure loss.
  • the nozzle preferably has a material that differs from the material of the expansion tank, in particular brass and/or bronze.
  • Brass and bronze exhibit particularly advantageous resistance to cavitation.
  • the nozzle can be integrally formed in the expansion tank, in particular the upper expansion tank half-shell or the lower expansion tank half-shell. In other words, the nozzle is then formed onto the corresponding half-shell of the container.
  • the expansion tank in particular the upper expansion tank half-shell and the lower expansion tank half-shell, is preferably designed as easily removable plastic components.
  • easily deformable is to be understood in particular as meaning that the number of undercuts and the complexity of the components are kept as low as possible.
  • An opening between the drain component and the expansion tank is preferably sealed off by a sealing unit, in particular containing a ball that rests on a sealing element, when the expansion tank is emptied, so that a negative pressure in the expansion tank is prevented.
  • the sealing unit has a ball and a vertical guide for guiding the ball towards and away from the sealing element.
  • the opening between the emptying component and the expansion tank and the opening between the ventilation component, ie the expansion tank and the atmosphere, are particularly preferably sealed by a sealing unit having identical components. A reduction in the use of different components can thus be achieved.
  • a hot water storage tank in particular for domestic use, comprising a storage tank, a cold water inlet for connection to a water supply network, a hot water outlet for providing hot water to a fitting that can be connected thereto, and a compensating assembly according to the invention.
  • the hot water tank according to the invention can be combined with all of the embodiments of the compensating assembly described as preferred, while achieving the same advantages.
  • Fig. 1 schematically and as an example a hot water tank
  • Fig. 2 schematically and as an example the hot water tank without housing
  • FIG. 3 schematically and as an example the hot water tank of Fig. 2 in cross section
  • Fig. 4 shows a schematic and exemplary detailed view of the hot water storage tank
  • Fig. 5 shows a schematic and exemplary sectional view of the hot water storage tank
  • Fig. 6 shows a schematic and exemplary sectional view of the hot water storage tank
  • 7 shows a schematic and exemplary sectional view of the hot water storage tank
  • Fig. 8 shows a schematic and exemplary sectional view of the hot water storage tank
  • Fig. 11 shows a schematic and exemplary sectional view of the hot water storage tank
  • Fig. 12 is a schematic and exemplary sectional view of the hot water tank.
  • Fig. 1 shows a hot water tank 1 in perspective view.
  • the actual memory is arranged within a housing composed of two housing half-shells 2, 3 and is surrounded by thermal insulation.
  • the storage tank contains drinking water that is usually heated to a desired temperature with an electric heating element in order to be made available as hot water at a tap.
  • a control element 4 is arranged on the front, with which, for example, the temperature of the water in the reservoir can be adjusted.
  • the hot water tank 1 has a cold water connection 6 and a hot water connection 8 on its upper side. Cold water is fed into the storage tank via the cold water connection 6 and the heated water reaches the tap via the hot water connection 8 .
  • the hot water storage tank 1 is usually operated without pressure, which means that only atmospheric pressure prevails inside the storage tank, but not the usual line pressure of a water pipe.
  • a dispensing process is thus initiated by opening a valve or the like in the pipe section connected to the cold water connection 6 . Due to an overpressure then prevailing at the cold water connection 6, this presses incoming cold water the heated water out of the hot water connection 8.
  • a ventilation assembly 80 is also arranged on the upper side.
  • the vent assembly 80 is in fluid communication with a balancer assembly 70, which will be described in detail with reference to the following figures.
  • the ventilation assembly 80 ensures that no permanent negative pressure occurs inside the storage tank, in particular in an expansion tank connected to it, which could lead to damage or destruction of the hot water storage tank 1 .
  • the ventilation group 80 is arranged to prevent the escape of liquid, i.e. water, from the interior of the reservoir.
  • Fig. 2 shows schematically and as an example the hot water tank 1, without insulation and housing half-shells 2, 3 (see. Fig. 1).
  • the compensating assembly 70 can be seen. This comprises, in particular, an expansion tank composed of an upper expansion tank half-shell 72 and a lower expansion tank half-shell 74 .
  • the two half-shells of the expansion tank are preferably connected to one another by means of vibration friction welding.
  • the upper expansion tank half-shell 72 and the lower expansion tank half-shell 74 have peripheral friction-weld edges 73, 75.
  • the friction weld edges 73, 75 are designed to be accessed by a suitable machine. Vibration friction welding offers a particularly cost-effective and reliable, permanent connection between the two half-shells. Other ways of connecting two half-shells are also possible.
  • FIG 3 shows, schematically and as an example, the hot water tank 1 of FIGS. 1 and 2 in cross section, so that a heating element 12 arranged inside the tank 10 and a temperature sensor 16 can be seen.
  • the heating element 12 embodied as an electrical heating element with a plurality of turns is only to be understood as an example; other variants for heating the water inside the reservoir 10 are also conceivable.
  • the heating element 12 is electrically connected to a power supply at terminals 13 and 14 formed at the top outside the reservoir.
  • the temperature sensor 16 embodied as an integral temperature sensor, for example, is connected to control electronics via a connection 17 .
  • control electronics are hidden in all figures, the design required for controlling or regulating a hot water storage tank 1 being known to a person skilled in the art.
  • a cold water pipe 20 in fluid communication with the cold water inlet 6 has its opening 22 in the lower portion of the accumulator 10 .
  • Cold water thus flows into the tank 10 when tapped from a fitting (not shown), is heated by the heating element 12 and emerges from the tank 10 through an opening 32 in the hot water pipe 30, which is arranged in the upper area of the tank .
  • FIG. 4 shows, schematically and by way of example, the compensating assembly 70 from FIG. 3 in an enlarged representation.
  • the cold water inlet 6 and ventilation assembly are connected to the compensation assembly 70 , while the hot water pipe 30 to the hot water connection 8 is routed past the compensation assembly 70 in a recess. This can prevent unwanted heat transfer from the hot water pipe 30 to the interior of the expansion tank.
  • a connecting section 76 of the lower expansion tank half-shell 74 can also be seen.
  • the cold water pipe 20 is mounted inside the storage.
  • Caps 42, 44, 46 are provided to cover the top of the housing of the hot water tank.
  • a plurality of clamps 48a,b,c,d and seals 50a,b,c,d,e,f,g,h,i, in particular O-ring seals, are also provided for assembly and sealing.
  • Various tube sections 62, 30 and 82 have flanges 63, 33, 83 and 84 in order to ensure that the other components are securely fastened in the longitudinal direction of the tube sections 62, 30 and 82.
  • a sieve 64 is arranged in the cold water connection 6 so that no impurities contained in the water, such as lumps of lime, can get into the reservoir 10 .
  • the cold water connection 6 is coupled to the pipe section 62 via a coupling 66 .
  • the cold water Before the cold water enters the reservoir 10 via the cold water pipe 20, it passes through an emptying component 90 which is designed to suck out the contents of the equalization tank if equalization water is present therein.
  • a Venturi nozzle 92 is provided for this purpose, which causes a narrowing of the cross section to increase the flow rate.
  • the Venturi nozzle 92 is preferably made of a metallic material, in particular copper, and is clamped in a receptacle 76 provided for this purpose between the upper expansion tank half-shell 72 and the lower expansion tank half-shell 74 .
  • the particularly clever design of the expansion tank therefore enables the functional integration of the emptying component.
  • Venturi nozzle 92 is designed as a separate metal component in this embodiment, the narrowing of the cross section can also be integrated directly into the expansion tank half-shell, in particular the upper expansion tank half-shell 72, without undercuts or the like making demolding more difficult.
  • the cross section After exiting the venturi nozzle 92, the cross section increases again before the water enters the reservoir 10.
  • the Venturi nozzle 92 ensures that when water flows in, water is sucked out of the expansion tank via an opening 100, which can be seen particularly clearly in FIG.
  • the opening 100 connects the venturi nozzle 92 to a sealing portion 98 on which a ball 96 rests sealingly in the event that all water has been evacuated from the expansion tank.
  • the ball 96 has a low density, so that it floats when the water flows in and no longer rests on the sealing section 98 . As a result, the water can then be sucked out of the expansion tank again by means of the Venturi nozzle 92 .
  • a guide element 94 to the expansion tank is open, the movement of the ball 96 is essentially restricted to the vertical direction.
  • a similar arrangement to the evacuation component 90 can be found in the area of the vent assembly 80 .
  • a ball 86 is guided along a guide element 95 in the vertical direction according to a water level in the expansion tank. When a certain level is reached, the ball 86 seals against a sealing section 88 so that no water can escape from the hot water tank 1 through the ventilation opening.
  • Identical components are particularly preferably used for the emptying component 90 and for the ventilation component or ventilation assembly 80 . This reduces the total number of different parts.
  • Fig. 8 shows another section in the plane A-A without the hot water pipe 30 and other pipes.
  • the embossments 78 for inserting and fixing the clamps can be seen in this section.
  • Figures 9 and 10 show exploded views of the balancer assembly 70, Figure 10 additionally showing a cross section taken along plane A-A.
  • FIG. 6 In addition to the B-B section shown in FIG. 6, another section lying between the A-A section and the B-B section is shown in FIG. Here the opening 100 between sealing section 98 and venturi nozzle 92 can be seen.
  • FIG. 12 shows a cross-sectional perspective view similar to that shown in FIG.
  • a ventilation cap 81 can be seen in this view, which forms part of the ventilation assembly 80 and is designed to ensure closure of the ventilation opening in the event of water leakage.
  • the ventilation cap 81 can preferably have at least one swelling disk. Swells on contact with water the at least one swelling disk in such a way that the ventilation opening is reliably closed.
  • a user will then detect the malfunction of the hot water storage tank 1, for example, if the fitting is dripping, since no expansion water or dripping water in the fitting can be accommodated in the expansion tank when the swelling disk closes the ventilation opening.
  • Fig. 13 shows a schematic and exemplary detailed view of the upper storage part and the compensating assembly 70 in the sectional view of Fig. 12.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ausgleichsbaugruppe (70) zur Verwendung in einer Warmwasservorrichtung (1), insbesondere in einem Warmwasserspeicher für den häuslichen Gebrauch, und eine zugehörige Warmwasservorrichtung (1), wobei die Warmwasservorrichtung (1) einen Wassertank (10) zur Aufnahme von zu erwärmendem Wasser aufweist, wobei die Ausgleichsbaugruppe (70) einen Ausgleichsbehälter und eine Belüftungskomponente (80) umfasst, wobei die Belüftungskomponente (80) einen Luftaustausch zwischen Ausgleichsbehälter und Atmosphäre ermöglicht. Die Belüftungskomponente (80) weist ein Blockierelement, insbesondere eine Quellscheibe und/oder ein Kugelventil, auf, wobei das Blockierelement dazu ausgebildet ist, einen Wasseraustritt aus dem Ausgleichsbehälter über die Belüftungskomponente (80) zu verhindern.

Description

Ausgleichsbaugruppe und Warmwasserspeicher
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ausgleichsbaugruppe und einen zugehörigen Warmwasserspeicher.
Warmwasserspeicher für den häuslichen Gebrauch sind allgemein bekannt.
So umfasst beispielsweise ein aus EP 2 827 077 bekannter Warmwasserspeicher einen Wassertank zur Aufnahme von zu erwärmendem Wasser, und einen unelastischen Ausgleichsbehälter zur Aufnahme einer Wassermenge, die sich beim Zapfstopp in einer am Auslauf angeschlossenen Armatur befindet, und zur Aufnahme einer Wassermenge, die einer Ausdehnungsmenge beim Erwärmen des Kaltwassers im Wassertank entspricht. Der Ausgleichsbehälter ist gegenüber einer Außenumgebung des Warmwasserspeichers hermetisch abgeschlossen und steht mit einer zulaufseitigen Wasserstrahlpumpe so in Fluidverbindung, dass die Wasserstrahlpumpe eine Erzeugung eines Unterdrucks im Ausgleichsbehälter ermöglicht.
In der Praxis hat sich jedoch herausgestellt, dass derartige hermetische Ausgleichsbehälter verschiedene Nachteile aufweisen, beispielsweise ist eine sichere und zuverlässige Entleerung des Ausgleichsbehälters schwierig.
Vor diesem Hintergrund war es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Ausgleichsbaugruppe und einen zugehörigen Warmwasserspeicher vorzuschlagen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Ausgleichsbaugruppe zur Verwendung in einer Warmwasservorrichtung, insbesondere in einem Warmwasserspeicher für den häuslichen Gebrauch, gelöst, wobei die Warmwasservorrichtung einen Wassertank zur Aufnahme von zu erwärmendem Wasser aufweist, wobei die Ausgleichsbaugruppe einen Ausgleichsbehälter und eine Belüftungskomponente umfasst, wobei die Belüftungskomponente einen Luftaustausch zwischen Ausgleichsbehälter und Atmosphäre ermöglicht. Die Belüftungskomponente weist ein Blockierelement, insbesondere eine Quellscheibe und/oder ein Kugelventil, auf, wobei das Blockierelement dazu ausgebildet ist, einen Wasseraustritt aus dem Ausgleichsbehälter über die Belüftungskomponente zu verhindern.
Mittels der Belüftungskomponente oder Belüftungsbaugruppe kann zuverlässig verhindert werden, dass es in dem Ausgleichsbehälter zu einem schädigenden Unterdrück kommt.
Im Fehlerfall, also wenn Wasser aus der Belüftungskomponente aus dem Warmwasserspeicher austritt, kann das Blockierelement das Austreten des Wassers blockieren. Zwar wird dadurch insbesondere die Tropfschutzfunktion behindert, was jedoch durch die tropfende Armatur dem Nutzer auch ein Zeichen dafür gibt, dass der Warmwasserspeicher nicht optimal funktioniert. So kann der Nutzer den Fehlerfall schnell erkennen.
Vorzugsweise weist die Belüftungskomponente eine als Ventil ausgebildete Dichteinheit auf und eine Öffnung zwischen der Belüftungskomponente und dem Ausgleichsbehälter wird bei einem vollen Ausgleichsbehälter von der Dichteinheit, insbesondere enthaltend eine Kugel, die auf ein Dichtelement aufschwimmt, abgedichtet, so dass ein Überlaufen des Ausgleichsbehälters verhindert wird.
Damit wird nicht bei jedem auftretenden vollen Ausgleichsbehälter ein Verschluss durch das Blockierelement erreicht, was auch nicht gewünscht ist. Vielmehr wird das Blockierelement, bspw. die Quellscheibe, nur in einem Fall blockieren, bei dem Wasser trotz des Vorhandenseins der Dichteinheit austritt.
Sowohl die als Ventil ausgebildete Dichteinheit als auch ein anderes Blockierelement sind eigenständig dazu geeignet, den Wasseraustritt aus dem Ausgleichsbehälter zu verhindern. Die Kombination beider Maßnahmen, d.h. insbesondere Dichteinheit und Quellscheibe, bedeutet eine besonders bevorzugte Ausgestaltung, die auch bei einem Ausfall der Dichteinheit einen Wasseraustritt verhindert.
Vorzugsweise weist die Dichteinheit eine Kugel und eine vertikale Führung zur Führung der Kugel auf das Dichtelement zu bzw. davon weg auf. Die Kugel weist eine Dichte geringer als Wasser auf, um auf dem Wasser aufzuschwimmen. Besonders bevorzugt weist die Kugel eine möglichst geringe Dichte auf, ist beispielsweise als Hohlkugel ausgebildet.
Vorzugsweise umfasst der Ausgleichsbehälter eine untere Ausgleichsbehälterhalbschale und eine obere Ausgleichsbehälterhalbschale, wobei die untere Ausgleichsbehälterhalbschale einen Kopplungsabschnitt zur Kopplung mit dem Wassertank des Warmwasserspeichers aufweist und die obere Ausgleichsbehälterhalbschale zur Kopplung mit einer Kaltwasserzulaufleitung ausgebildet ist.
Die Ausgleichsbaugruppe ist durch die Funktionsintegration des Kopplungsabschnittes in der unteren Ausgleichsbehälterhalbschale zur direkten Montage auf dem Wassertank oder Speicher ausgebildet. Damit entfällt ein zusätzliches Kupplungsstück, wodurch die Teilezahl reduziert werden kann. In einfachster Ausgestaltung ist also die Ausgleichsbaugruppe aus zwei vorzugsweise im Spritzgussverfahren hergestellten Behälterhalbschalen ausgeführt.
Vorzugsweise ist in der unteren und/oder der oberen Ausgleichsbehälterhalbschale eine Aufnahme für eine Entleerungskomponente, insbesondere für eine Düse einer Wasserstrahlpumpe, integriert, wobei die Düse zwischen den verbundenen Ausgleichsbehälterhalbschalen ausgebildet ist.
Die Entleerungskomponente ermöglicht durch den Wasserstrahl des in den Warmwasserspeicher einströmenden Wassers, dass es zu einem Unterdrück in dem Ausgleichsbehälter kommt, der dann zur Entleerung des Inhalts des Ausgleichsbehälters in den Warmwasserspeicher führt.
Vorzugsweise weisen die obere Ausgleichsbehälterhalbschale und die untere Ausgleichsbehälterhalbschale jeweils eine umlaufende Reibschweißkante zur Herstellung einer Vibrationsreibschweißverbindung der oberen Ausgleichsbehälterhalbschale und der unteren Ausgleichsbehälterhalbschale auf.
Auch bei alternativer Ausgestaltung der Verbindung der Ausgleichsbehälterhalbschalen ermöglicht die Erfindung durch die Funktionsintegration der Aufnahme Entleerungskomponente in den Ausgleichsbehälter eine weitere Vereinfachung und Reduktion der Anzahl der Bauteile. Vorzugsweise umfassend die Ausgleichsbaugruppe ferner eine Entleerungskomponente, wobei die Entleerungskomponente eine Düse einer Wassertrahlpumpe, insbesondere eine Venturidüse, zur Absaugung von Ausgleichswasser aus dem Ausgleichsbehälter aufweist.
Vorzugsweise weist die Düse eine sich parabelförmig verjüngende Querschnittskontur auf. Diese Querschnittskontur bewirkt eine sich linear verkleinernde Querschnittsfläche. Damit wird die Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit im Inneren der Venturidüse mit besonders geringem Druckverlust erreicht.
Vorzugsweise weist die Düse ein sich von dem Material des Ausgleichsbehälters unterscheidendes Material, insbesondere Messing und/oder Bronze, auf.
Messing und Bronze zeigen ein besonders vorteilhaftes Widerstandsvermögen gegen Kavitation.
Alternativ kann die Düse einstückig in den Ausgleichsbehälter, insbesondere die obere Ausgleichsbehälterhalbschale oder die untere Ausgleichsbehälterhalbschale integriert ausgebildet sein. Anders ausgedrückt ist die Düse dann an die entsprechende Behälterhalbschale angeformt.
Vorzugsweise ist der Ausgleichsbehälter, insbesondere die obere Ausgleichsbehälterhalbschale und die untere Ausgleichsbehälterhalbschale als leicht entformbare Kunststoffbauteile ausgebildet. Hierbei ist leicht verformbar insbesondere so zu verstehen, dass die Zahl der Hinterschneidungen und die Komplexität der Bauteile so gering wie möglich gehalten ist.
Vorzugsweise wird eine Öffnung zwischen der Entleerungskomponente und dem Ausgleichsbehälter bei einem entleerten Ausgleichsbehälter von einer Dichteinheit, insbesondere enthaltend eine Kugel, die auf ein Dichtelement aufliegt, abgedichtet, so dass ein Unterdrück in dem Ausgleichsbehälter verhindert wird.
Zusätzlich zu dem Unterdrück wird auch ein Lufteintrag in den Speicher aus dem Ausgleichsbehälter vermieden.
Vorzugsweise weist die Dichteinheit eine Kugel und eine vertikale Führung zur Führung der Kugel auf das Dichtelement zu bzw. davon weg auf. Besonders bevorzugt wird die Öffnung zwischen Entleerungskomponente und Ausgleichsbehälter sowie die Öffnung zwischen Belüftungskomponente, d.h. Ausgleichsbehälter und Atmosphäre von einer identische Bauteile aufweisenden Dichteinheiten abgedichtet. Damit kann eine Reduktion der Verwendung unterschiedlicher Bauteile erreicht werden.
In einem weiteren Aspekt wird ein Warmwasserspeicher, insbesondere für den häuslichen Gebrauch vorgeschlagen, umfassend einen Speicher, einen Kaltwasserzulauf zum Anschluss an ein Wasserversorgungsnetz, einen Warmwasserauslauf zur Bereitstellung von Warmwasser an einer daran anschließbaren Armatur, und eine erfindungsgemäße Ausgleichsbaugruppe.
Der erfindungsgemäße Warmwasserspeicher kann unter Erreichung der gleichen Vorteile mit sämtlichen als bevorzugt beschriebenen Ausführungen der Ausgleichsbaugruppe kombiniert werden.
Weitere Vorteile und bevorzugte Ausgestaltungen werden nachfolgend mit Verweis auf die beigefügten Figuren beschrieben. Hierbei zeigt:
Fig. 1 schematisch und exemplarisch einen Warmwasserspeicher,
Fig. 2 schematisch und exemplarisch den Warmwasserspeicher ohne Gehäuse,
Fig. 3 schematisch und exemplarisch den Warmwasserspeicher der Fig. 2 im Querschnitt,
Fig. 4 schematisch und exemplarisch eine Detailansicht des Warmwasserspeichers,
Fig. 5 schematisch und exemplarisch eine Schnittansicht des Warmwasserspeichers,
Fig. 6 schematisch und exemplarisch eine Schnittansicht des Warmwasserspeichers, Fig. 7 schematisch und exemplarisch eine Schnittansicht des Warmwasserspeichers,
Fig. 8 schematisch und exemplarisch eine Schnittansicht des Warmwasserspeichers,
Fig. 9 schematisch und exemplarisch eine Explosionsansicht des Warmwasserspeichers,
Fig. 10 schematisch und exemplarisch eine Explosionsansicht des Warmwasserspeichers,
Fig. 11 schematisch und exemplarisch eine Schnittansicht des Warmwasserspeichers,
Fig. 12 schematisch und exemplarisch eine Schnittansicht des Warmwasserspeichers, und
Fig. 13 schematisch und exemplarisch eine Schnittansicht des Warmwasserspeichers,
Fig. 1 zeigt einen Warmwasserspeicher 1 in perspektivischer Ansicht. Der eigentliche Speicher ist innerhalb eines aus zwei Gehäusehalbschalen 2, 3 zusammengesetzten Gehäuses angeordnet und von einer Wärmeisolierung umschlossen. In dem Speicher befindet sich Trinkwasser, dass üblicherweise mit einem elektrischen Heizelement auf eine gewünschte Temperatur erwärmt wird, um an einer Zapfstelle als Warmwasser bereitgestellt zu werden.
Auf der Vorderseite ist ein Bedienelement 4 angeordnet, mit dem beispielsweise die Temperatur des Wassers im Speicher eingestellt werden kann.
Auf seiner Oberseite weist der Warmwasserspeicher 1 einen Kaltwasseranschluss 6 und einen Warmwasseranschluss 8 auf. Über den Kaltwasseranschluss 6 wird kaltes Wasser in den Speicher eingeleitet und über den Warmwasseranschluss 8 gelangt das erwärmte Wasser zu der Zapfstelle.
Der Warmwasserspeicher 1 wird üblicherweise drucklos betrieben, das heißt, dass im Inneren des Speichers lediglich Atmosphärendruck, nicht aber ein üblicher Leitungsdruck einer Wasserleitung herrscht. Ein Zapfvorgang wird also eingeleitet, indem ein Ventil oder ähnliches in der an dem Kaltwasseranschluss 6 angeschlossenen Rohrabschnitt geöffnet wird. Durch einen dann am Kaltwasseranschluss 6 herrschenden Überdruck drückt das einströmende Kaltwasser das erwärmte Wasser aus dem Warmwasseranschluss 8 heraus.
Auf der Oberseite ist ferner eine Belüftungsbaugruppe 80 angeordnet. Die Belüftungsanordnung 80 steht in Fluidverbindung mit einer Ausgleichsbaugruppe 70, die mit Verweis auf die nachfolgenden Figuren im Detail beschrieben wird. Mittels der Belüftungsbaugruppe 80 wird erreicht, dass im Inneren des Speichers, insbesondere in einem damit in Verbindung stehenden Ausgleichsbehälter, kein permanenter Unterdrück entsteht, der zu einer Schädigung oder Zerstörung des Warmwasserspeichers 1 führen kann. Zudem ist die Belüftungsgruppe 80, wie ebenfalls nachfolgend im Detail beschrieben wird, dazu eingerichtet, dass ein Entweichen von Flüssigkeit, d.h. Wasser, aus dem Inneren des Speichers verhindert wird.
Fig. 2 zeigt schematisch und exemplarisch den Warmwasserspeicher 1 , ohne Isolierung und Gehäusehalbschalen 2, 3 (vgl. Fig. 1). Auf einer Oberseite des eigentlichen Speichers 10 ist die Ausgleichsbaugruppe 70 zu sehen. Diese umfasst insbesondere einen aus einer oberen Ausgleichsbehälterhalbschale 72 und einer unteren Ausgleichsbehälterhalbschale 74 zusammengesetzten Ausgleichsbehälter.
Die beiden Halbschalen des Ausgleichsbehälters werden vorzugsweise mittels Vibrationsreibschweißen miteinander verbunden. Hierfür weisen die obere Ausgleichsbehälterhalbschale 72 und die untere Ausgleichsbehälterhalbschale 74 umlaufende Reibschweißkanten 73, 75 auf. Die Reibschweißkanten 73, 75 sind zum Zugriff durch eine geeignete Maschine ausgestaltet. Vibrationsreibschweißen bietet eine besonders kostengünstige und zuverlässige, permanente Verbindung zwischen den beiden Halbschalen. Auch andere Möglichkeiten der Verbindung zweiter Halbschalen sind möglich.
Fig. 3 zeigt schematisch und exemplarisch den Warmwasserspeicher 1 der Fig. 1 und 2 im Querschnitt, so dass ein im Inneren des Speichers 10 angeordnetes Heizelement 12 sowie ein Temperatursensor 16 zu sehen ist.
Das als elektrisches Heizelement mit mehreren Windungen ausgebildete Heizelement 12 ist nur beispielhaft zu verstehen, auch andere Varianten zur Erwärmung des Wassers im Inneren des Speichers 10 sind vorstellbar. Das Heizelement 12 wird an Anschlüssen 13 und 14, die oben außerhalb des Speichers ausgebildet sind elektrisch mit einer Stromversorgung verbunden. Ebenso wird der beispielhaft als Integraltemperatursensor ausgestaltete Temperatursensor 16 über einen Anschluss 17 mit einer Steuerelektronik verbunden.
Zur Vereinfachung ist die Steuerelektronik in sämtlichen Figuren ausgeblendet, wobei die nötige Ausgestaltung zur Steuerung bzw. Regelung eines Warmwasserspeichers 1 dem Fachmann bekannt ist.
Es kann gesehen werden, dass ein mit dem Kaltwassereinlass 6 in Fluidverbindung stehendes Kaltwasserrohr 20 seine Öffnung 22 in dem unteren Bereich des Speichers 10 aufweist. Kaltes Wasser strömt somit beim Zapfen an einer Armatur (nicht gezeigt) unten in den Speicher 10 ein, wird von dem Heizelement 12 erwärmt und tritt durch eine Öffnung 32 des Warmwasserrohres 30, die im oberen Bereich des Speichers angeordnet ist, aus dem Speicher 10 aus.
Fig. 4 zeigt schematisch und exemplarisch die Ausgleichsbaugruppe 70 aus Fig. 3 in vergrößerter Darstellung. Kaltwasserzulauf 6 und Belüftungsbaugruppe stehen mit der Ausgleichsbaugruppe 70 in Verbindung, während das Warmwasserrohr 30 zum Warmwasseranschluss 8 in einer Aussparung an der Ausgleichsbaugruppe 70 vorbeigeleitet wird. Dadurch kann verhindert werden, dass unerwünschter Wämeübertrag von dem Warmwasserrohr 30 auf das Innere des Ausgleichsbehälters erfolgt.
Zu sehen ist auch ein Verbindungsabschnitt 76 der unteren Ausgleichsbehälterhalbschale 74. Dieser vorzugsweise integral mit der unteren Ausgleichsbehälterhalbschale 74 gebildete Verbindungsabschnitt 76 ist zur Verbindung mit einem korrespondieren Verbindungsabschnitt 18 (vgl. Fig. 12) des Speichers 10 ausgebildet. An den Verbindungsabschnitt 18 wird das Kaltwasserrohr 20 im Inneren des Speichers montiert.
In den nachfolgenden Figuren 5 bis 7 sind Schnitte entlang der Ebenen A-A (Fig. 5), B-B (Fig. 6) und C-C (Fig. 7) gezeigt, so dass die inneren Komponenten der Ausgleichsbaugruppe 70 zu erkennen sind.
Zur Abdeckung auf der Oberseite des Gehäuses des Warmwasserspeichers sind Abdeckkappen 42, 44, 46 vorgesehen. Zur Montage und Abdichtung sind ferner mehrere Klammern 48a,b,c,d und Dichtungen 50a,b,c,d,e,f,g,h,i, insbesondere O-Ring-Dichtungen vorgesehen. Verschiedene Rohrabschnitte 62, 30 und 82 weisen Bördel 63, 33, 83 und 84 auf, um eine sichere Befestigung der weiteren Komponenten in Längsrichtung der Rohrabschnitte 62, 30 und 82 zu bewirken.
In dem Kaltwasseranschluss 6 ist ein Sieb 64 angeordnet, damit keine im Wasser enthaltenen Verunreinigungen wie Kalkbrocken in den Speicher 10 gelangen können.
Über eine Kupplung 66 wird der Kaltwasseranschluss 6 an den Rohrabschnitt 62 gekoppelt. Bevor das Kaltwasser über das Kaltwasserrohr 20 in den Speicher 10 eintritt, durchläuft es eine Entleerungskomponente 90, die dazu ausgebildet ist, den Inhalt des Ausgleichsbehälters abzusaugen, falls Ausgleichswasser darin vorhanden ist.
Hierfür ist eine Venturidüse 92 vorgesehen, die zur Erhöhung der Fließgeschwindigkeit eine Querschnittsverjüngung bewirkt. Die Venturidüse 92 ist vorzugsweise aus einem metallischen Material, insbesondere Kupfer, und in einer dafür vorgesehenen Aufnahme 76 zwischen oberer Ausgleichsbehälterhalbschale 72 und unterer Ausgleichsbehälterhalbschale 74 eingespannt. Die besonders geschickte Ausgestaltung des Ausgleichsbehälters ermöglicht daher die Funktionsintegration der Entleerungskomponente.
Während die Venturidüse 92 in dieser Ausführung als separates Bauteil aus Metall ausgebildet ist, kann die Querschnittsverjüngung ebenso direkt in die Ausgleichsbehälterhalbschale, insbesondere die obere Ausgleichsbehälterhalbschale 72, integriert werden, ohne dass Hinterschneidungen oder ähnliches eine Entformung erschweren.
Nach dem Austritt aus der Venturidüse 92 vergrößert sich der Querschnitt wieder, bevor das Wasser in den Speicher 10 eintritt.
Die Venturidüse 92 sorgt dafür, dass bei einem Einströmen von Wasser ein Absaugen von Wasser aus dem Ausgleichsbehälter über eine Öffnung 100 erfolgt, die besonders deutlich in Fig. 7 zu sehen ist.
Die Öffnung 100 verbindet die Venturidüse 92 mit einem Dichtabschnitt 98, auf dem in dem Fall, in dem alles Wasser aus dem Ausgleichsbehälter abgesaugt ist, eine Kugel 96 dichtend aufliegt. Die Kugel 96 weist eine geringe Dichte auf, so dass sie bei einströmendem Wasser aufschwimmt und nicht mehr auf dem Dichtabschnitt 98 aufliegt. Dadurch kann das Wasser im Anschluss mittels der Venturidüse 92 wieder aus dem Ausgleichsbehälter abgesaugt werden. Mittels eines Führungselements 94, das zu dem Ausgleichsbehälter geöffnet ist, wird die Bewegung der Kugel 96 im Wesentlichen auf die vertikale Richtung beschränkt.
Eine ähnliche Anordnung wie bei der Entleerungskomponente 90 ist im Bereich der Belüftungsbaugruppe 80 zu finden. Hier wird ebenfalls eine Kugel 86 entlang eines Führungselementes 95 in vertikaler Richtung entsprechend einem Wasserstand in dem Ausgleichsbehälter geführt wird. Bei Erreichen eines bestimmten Pegels dichtet die Kugel 86 gegen einen Dichtabschnitt 88 ab, damit kein Wasser aus dem Warmwasserspeicher 1 aus der Belüftungsöffnung austreten kann. Besonders bevorzugt kommen identische Komponenten für die Entleerungskomponente 90 wie für die Belüftungskomponente bzw. Belüftungsbaugruppe 80 zum Einsatz. Damit wird die Gesamtzahl unterschiedlicher Teile reduziert.
Fig. 8 zeigt einen weiteren Schnitt in der Ebene A-A ohne das Warmwasserrohr 30 und weitere Rohre. Am oberen Ende der oberen Ausgleichsbehälterhalbschale 72 sind in diesem Schnitt die Ausprägungen 78 zum Einführen und Fixieren der Klammern zu sehen.
Fig. 9 und 10 zeigen Explosionsansichten der Ausgleichsbaugruppe 70, wobei in Fig. 10 zusätzlich ein Querschnitt entlang der Ebene A-A gelegt ist.
Zusätzlich zu dem Schnitt B-B, der in Fig. 6 gezeigt ist, ist ein weiterer Schnitt, der zwischen dem Schnitt A-A und dem Schnitt B-B liegt, in Fig. 11 dargestellt. Hier kann die Öffnung 100 zwischen Dichtabschnitt 98 und Venturidüse 92 gesehen werden.
Fig. 12 zeigt eine perspektivische Querschnittsansicht, die ähnlich der in Fig. 4 gezeigten Ansicht ist, jedoch einen Schnitt weiter hinten in der Bezugsebene durch die Venturidüse 92 legt.
Zu sehen ist auch die Verbindung des Verbindungsabschnitts 76 der unteren Ausgleichsbehälterhalbschale 74 mit dem korrespondieren Verbindungsabschnitt 18 des Speichers 10 sowie die Verbindung des Warmwasserrohres 30 mit einem korrespondierenden Verbindungsabschnitt 19 am Speicher 19, die auch den Warmwasserauslass 32 ausbildet.
Zusätzlich ist in dieser Ansicht eine Belüftungskappe 81 zu sehen, die einen Teil der Belüftungsbaugruppe 80 ausbildet und dazu ausgestaltet ist, einen Verschluss der Belüftungsöffnung bei einem Wasseraustritt zu gewährleisten. Hierfür kann die Belüftungskappe 81 vorzugsweise wenigstens eine Quellscheibe aufweisen. Bei Kontakt mit Wasser quillt die wenigstens eine Quellscheibe derart auf, dass die Belüftungsöffnung zuverlässig verschlossen ist.
Ein Benutzer wird die Fehlfunktion des Warmwasserspeichers 1 dann beispielsweise durch ein Tropfen der Armatur detektieren, da in dem Ausgleichsbehälter kein Ausdehnungswas- ser und auch kein in der Armatur befindliches Tropfwasser aufgenommen werden kann, wenn die Quellscheibe die Belüftungsöffnung verschließt.
Fig. 13 zeigt schematisch und exemplarisch eine Detailansicht des oberen Speicherteils sowie der Ausgleichsbaugruppe 70 in der Schnittansicht der Fig. 12.
Liste der Bezuqszeichen
1 Warmwasserspeicher
2, 3 Gehäusehalbschale
4 Bedienelement
6 Kaltwasseranschluss
8 Warmwasseranschluss
10 Speicher
12 Heizelement
13, 14 Anschlüsse des Heizelementes
16 Temperatursensor
17 Anschluss des Temperatursensors
18, 19Verbindungsabschnitt
20 Kaltwasserrohr
22 Öffnung des Kaltwasserrohres
30 Warmwasserrohr
32 Öffnung des Warmwasserrohres
33 Bördel
42, 44, 46 Abdeckkappe
48a,b,c,d Klammer
50a,b,c,d,e,f,g,h,i Dichtung
62 Rohrabschnitt
63 Bördel
64 Sieb
66 Kupplung
70 Ausgleichsbaugruppe
72 obere Ausgleichsbehälterhalbschale
73 umlaufende Reibschweißkante 74 untere Ausgleichsbehälterhalbschale
75 umlaufende Reibschweißkante
76 Aufnahme
78 Ausprägungen 80 Belüftungsbaugruppe
81 Belüftungskappe
82 Rohrabschnitt
83 Bördel
84 Bördel 85 Führungselement
86 Kugel
88 Dichtabschnitt
90 Entleerungskomponente
92 Venturidüse 94 Führungselement
96 Kugel
98 Dichtabschnitt
100 Öffnung

Claims

Ansprüche
1. Ausgleichsbaugruppe (70) zur Verwendung in einer Warmwasservorrichtung (1), insbesondere in einem Warmwasserspeicher für den häuslichen Gebrauch, wobei die Warmwasservorrichtung (1) einen Wassertank (10) zur Aufnahme von zu erwärmendem Wasser aufweist, wobei die Ausgleichsbaugruppe (70) einen Ausgleichsbehälter und eine Belüftungskomponente (80) umfasst, wobei die Belüftungskomponente (80) einen Luftaustausch zwischen Ausgleichsbehälter und Atmosphäre ermöglicht, die Belüftungskomponente (80) weist ein Blockierelement, insbesondere eine Quellscheibe und/oder ein Kugelventil, auf, wobei das Blockierelement dazu ausgebildet ist, einen Wasseraustritt aus dem Ausgleichsbehälter über die Belüftungskomponente (80) zu verhindern.
2. Ausgleichsbaugruppe (70) nach Anspruch 1 , wobei die Belüftungskomponente (80) eine als Ventil ausgebildete Dichteinheit aufweist und eine Öffnung zwischen der Belüftungskomponente (80) und dem Ausgleichsbehälter bei einem vollen Ausgleichsbehälter von der Dichteinheit, insbesondere enthaltend eine Kugel (86), die auf ein Dichtelement (88) aufschwimmt, abgedichtet wird, so dass ein Überlaufen des Ausgleichsbehälters verhindert wird.
3. Ausgleichsbaugruppe (70) nach Anspruch 2, wobei die Dichteinheit eine Kugel (86) und eine vertikale Führung (85) zur Führung der Kugel auf das Dichtelement (88) zu bzw. davon weg aufweist.
4. Ausgleichsbaugruppe (70) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Ausgleichsbehälter eine untere Ausgleichsbehälterhalbschale (74) und eine obere Ausgleichsbehälterhalbschale (72) umfasst, wobei die untere Ausgleichsbehälterhalbschale (74) einen Kopplungsabschnitt (76) zur Kopplung mit dem Wassertank (10) des Warmwasserspeichers aufweist und die obere Ausgleichsbehälterhalbschale (72) zur Kopplung mit einer Kaltwasserzulaufleitung ausgebildet ist.
5. Ausgleichsbaugruppe (70) nach Anspruch 4, wobei in der unteren und/oder der oberen Ausgleichsbehälterhalbschale (72, 74) eine Aufnahme für eine Entleerungskomponente, insbesondere für eine Düse (92) einer Wasserstrahlpumpe, integriert ist, wobei die Düse (92) zwischen den verbundenen Ausgleichsbehälterhalbschalen (72, 74) ausgebildet ist.
6. Ausgleichsbaugruppe (70) nach einem der Ansprüche 4 bis 5, wobei die obere Ausgleichsbehälterhalbschale (72) und die untere Ausgleichsbehälterhalbschale (74) jeweils eine umlaufende Reibschweißkante (73, 75) zur Herstellung einer Vibrationsreibschweißverbindung der oberen Ausgleichsbehälterhalbschale (72) und der unteren Ausgleichsbehälterhalbschale (74) aufweisen.
7. Ausgleichsbaugruppe (70) nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Entleerungskomponente, wobei die Entleerungskomponente eine Düse (92) einer Wasserstrahlpumpe, insbesondere eine Venturidüse (92) zur Absaugung von Ausgleichswasser aus dem Ausgleichsbehälter aufweist.
8. Ausgleichsbaugruppe (70) nach Anspruch 7, wobei die Düse (92) eine sich parabelförmig verjüngende Querschnittskontur aufweist.
9. Ausgleichsbaugruppe (70) nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Düse (92) ein sich von dem Material des Ausgleichsbehälter unterscheidendes Material, insbesondere Messing und/oder Bronze, aufweist. - 16 -
10. Ausgleichsbaugruppe (70) nach Anspruch 7 oder 8, wobei der Ausgleichsbehälter eine untere Ausgleichsbehälterhalbschale (74) und eine obere Ausgleichsbehälterhalbschale (72) umfasst und die Venturidüse (92) einstückig in die obere Ausgleichsbehälterhalbschale (72) oder die untere Ausgleichsbehälterhalbschale (74) integriert ausgebildet ist.
11 . Ausgleichsbaugruppe (70) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Ausgleichsbehälter als leicht entformbare Kunststoffbauteile ausgebildet sind.
12. Ausgleichsbaugruppe (70) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Ausgleichsbehälter eine untere Ausgleichsbehälterhalbschale (74) und eine obere Ausgleichsbehälterhalbschale (72) umfasst und die Belüftungskomponente (80) an der oberen Ausgleichsbehälterhalbschale (72) angeordnet ist.
13. Warmwasserspeicher (1), insbesondere für den häuslichen Gebrauch, umfassend einen Speicher (10), einen Kaltwasserzulauf (6) zum Anschluss an ein Wasserversorgungsnetz, einen Warmwasserauslauf (8) zur Bereitstellung von Warmwasser an einer daran anschließbaren Armatur, und eine Ausgleichsbaugruppe (70) nach einem der vorstehenden Ansprüche.
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