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Hintergrund der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Speichereinrichtung, insbesondere einen Heißwasseraufbereiter, mit einem Gehäuse, einem in dieses beanstandet eingefügten Tank und einem den Zwischenraum zwischen Gehäuse und Tank zumindest örtlich ausfüllenden Schaum, wobei ferner mindestens ein Stützkörper zwischen Gehäuse und Tank angeordnet ist.
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Stand der Technik
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Eine Speichereinrichtung der eingangs genannten Art ist aus der deutschen Gebrauchsmusterschrift
DE 84 37 566 U1 bekannt. Der dort offenbarte Wasserspeicher besteht aus einem aus Kupfer oder emailliertem Stahl gefertigten Tank, der mit allseitigem Abstand von einem quaderförmigen Blechgehäuse umgeben ist. Bei der Fertigung des Wasserspeichers werden zunächst Boden und radiale Hülle des Gehäuses aneinander gefügt. Nachfolgend wird ein aus einem druckfesten Schaum bestehender Stützkörper auf den Gehäuseboden aufgelegt. Auf diesem stützt sich der gesondert vorbereitete und nun in das Gehäuse eingesetzte Tank ab. Der Stützkörper ist dabei derart gestaltet, dass seine Unterseite der Innenkontur des Gehäusebodens entsprechend geformt und seine Oberseite an die Unterseite des Tanks angepasst ist. Anschließend werden der Gehäusedeckel auf die Hülle aufgesetzt und eine zu Polyurethanschaum aufschäumende Masse in den verbleibenden Zwischenraum zwischen Gehäuse und Tank gegeben. Der Schaum füllt den jenseits des Stützkörpers befindlichen Zwischenraum aus und verbindet Tank und Gehäuse nach seinem Aushärten zu einer untrennbaren Einheit.
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Da der aus Schaum bestehende Stützkörper während der Fertigung das Gewicht des Tanks auffangen muss, ist er aus einem druckfesten und dadurch dichteren sowie insbesondere weniger wärmedämmenden Werkstoff zu fertigen. Diese übliche Ausbildung weist daher den Nachteil auf, dass die Speichereinrichtung im Bodenbereich weniger gut isoliert ist und damit ein erhöhter Wärmeverlust auftritt, der durch eine entsprechende Energiezufuhr kompensiert werden muss.
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Eine weitere Speichereinrichtung in Form eines Brauchwasser-Standspeichers wird in der Gebrauchsmusterschrift
DE 201 13 767 U1 beschrieben. Der eine zylinderförmige Hülle sowie kuppelartige Boden- und Deckenteile aufweisende Tank des Standspeichers sitzt auch in diesem Fall auf einem der Kontur des Tanks angepassten Stützkörper aus formstabilem Dämmstoff auf. Der Stützkörper ist an seiner Unterseite mit einem Bodenblech ausgestattet, in welches Standfüße für die Aufstellung des Standspeichers eingelassen sind. Die verbleibende Außenfläche des Tank ist von einer gesonderten Behälterisolation umgeben.
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Auch bei dieser Ausbildung ist die Wärmedämmung des Stützkörpers wegen der geforderten Tragfähigkeit eingeschränkt.
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In der
DE 76 04 311 U wird ein als Großspeicher ausgebildeter Heißwasserbereiter offenbart, dessen Tank gleichfalls mit einer zylinderförmigen Hülle sowie kuppelartigen Boden- und Deckenteilen versehen ist. Darüber hinaus weist der Tank bodenseitig eine durch einen Flanschrand begrenzte Behälteröffnung auf. Mit Ausnahme dieses Öffnungsbereichs umgibt den Tank ein Gehäuse aus einem Blechzylinder, auf den stirnseitig eine obere und eine untere Kunststoffkappe aufgesetzt sind. Die untere Kunststoffkappe weist einen nach oben ragenden Ringabschnitt mit einer nach innen auskragenden Umbördelung auf, die gedichtet mit dem Flanschrand des Tanks verbunden ist. Von der in Gebrauchsstellung oberen Kunststoffkappe ragen ferner kräftig dimensionierte, aus kompakten Kunststoff angeformte Stützstege nach unten bis auf das Deckenteil des Tanks herab. Der Zwischenraum zwischen Tank und Gehäuse wird unter Druck mit einem Isolierschaumstoff ausgeschäumt, wodurch diese zu einer Einheit verbunden werden.
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Auch diese Speichereinrichtung ist hinsichtlich ihrer Wärmedämmung noch verbesserungsfähig.
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Schließlich offenbart die
DE 200 10 872 U1 eine Speicher-Kessel-Kombination, wobei zur besseren Aufnahme von auf den Speicherbehälter wirkenden Gewichtskräften ausgeschäumte Stabilisatoren vorgesehen sind.
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Der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Speichereinrichtung hinsichtlich ihrer Wärmedämmung mit geringem Aufwand zu verbessern.
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Erfindungsgemäße Lösung
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird bei einer Speichereinrichtung der eingangs genannten Art durch die Merkmalskombination gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Der mindestens eine Stützkörper ist schaumdurchlässig ausgebildet. Der Stützkörper kann dabei beispielsweise durchlässig hinsichtlich einer schäumenden oder schäumbaren und damit auch innerhalb des Stützkörpers aufschäumenden Masse oder durchlässig hinsichtlich von in den Zwischenraum eingebrachten Schaumpartikeln ausgeführt sein.
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Der Stützkörper ist erfindungsgemäß konisch ausgebildet, wobei sich der Konus besonders vorzugsweise vom Tank zum Gehäuse hin verjüngt. Diese Ausbildung ist mechanisch belastbar und beim einstückigen Anformen an eine aus Kunststoff bestehende Gehäusekappe aus fertigungstechnischer Sicht vorteilhaft.
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Der Einfluss des tragfähigen Stützkörpers auf die Wärmedämmung der Speichereinrichtung kann durch das Ausschäumen des Stützkörpers erheblich reduziert werden. Darüber hinaus können Fertigungsaufwand oder Materialkosten gegenüber vorbekannten Ausbildungen verringert werden.
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Bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung
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Vorteilhafte Aus- oder Weiterbildungen, welche einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt werden können, sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Mit Vorteil ist der Schaum durch im Zwischenraum erfolgtes Aufschäumen einer fließfähigen Masse gefertigt, insbesondere durch Einbringen einer zu Polyurethanschaum verschäumenden Mischung aus Polyol und Isozyanat. Durch dieses Vorgehen wird einerseits ein lückenloses Füllen des Zwischenraums zwischen Tank und Gehäuse einschließlich des schaumdurchlässigen Stützkörpers bewirkt. Darüber hinaus kann der an Tank und Gehäuse anhaftende Schaum auch besonders wirksam der stoffschlüssigen Verbindung zwischen Tank und Gehäuse dienen.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der mindestens eine Stützkörper zwischen einer Stirnfläche des Tanks und der zugeordneten Stirnfläche des Gehäuses angeordnet ist. Hierdurch kann eine besonders symmetrische Krafteinleitung in den Stützkörper erreicht werden. Darüber hinaus kann der so angeordnete Stützkörper ein gleichmäßiges Einfüllen der schäumfähigen Masse erleichtern und hierdurch die Entstehung von auf den Stützkörper wirkenden Schubkräften reduzieren.
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Nach einer besonderen Ausbildung der Erfindung ist der Stützkörper vom Gehäuse und Tank gesondert ausgebildet, so dass hinsichtlich seines Werkstoffes keine durch Fertigungsverfahren oder Material von Gehäuse oder Tank verursachten Beschränkungen bestehen. Alternativ kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Stützkörper an den Tank oder insbesondere an das Gehäuse angeformt ausgebildet ist, wodurch vorteilhafterweise die gesonderte Handhabung des Stützkörpers im Zuge der Fertigung der Speichereinrichtung überflüssig wird.
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Die Schaumdurchlässigkeit des Stützkörpers kann beispielsweise dadurch bewirkt werden, dass der Stützkörper eine Mehrzahl von Löchern, vorzugsweise Durchlöchern aufweist. Es ist erreichbar, dass die Löcher die mechanische Festigkeit des Stützkörpers kaum beeinträchtigen. Die Löcher sind vorzugsweise in verschiedenen Höhenlagen angeordnet. Sie können sowohl dem Befüllen als auch dem Entlüften des Stützkörpers während des Ausschäumens des Zwischenraums dienen. Die Löcher können z. B. als Rundbohrungen ausgebildet sein.
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Alternativ kann vorgesehen werden, dass der Stützkörper eine Anzahl in Richtung seiner Längserstreckung verlaufende Schlitze aufweist. Diese Ausbildung kann insbesondere hinsichtlich einer Fertigung des Stützkörpers durch Spritzgießen vorteilhaft sein, da das Einbringen der Schlitze bei entsprechender Ausbildung des Bauteils keine zusätzlichen Schieber im Spritzgießwerkzeug erfordert.
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Kurzbeschreibung der Figuren
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen an zwei Ausführungsbeispielen mit weiteren Einzelheiten näher erläutert.
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Es zeigen:
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1: eine Querschnittsansicht durch einen ersten erfindungsgemäß ausgebildeten Heißwasseraufbereiter;
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2: eine Querschnittsansicht durch den Heißwasseraufbereiter nach 1 während der Fertigung;
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3: eine perspektivische Ansicht des bei der Fertigung des Heißwasseraufbereiters nach 1 und 2 eingesetzten Stützkörpers;
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4: einen Stützkörper nach einer anderen Ausbildung der Erfindung.
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Ausführliche Beschreibung der Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele
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Die in 1 in betriebsbereitem Zustand dargestellte Speichereinrichtung 1 in Form eines Heißwasseraufbereiters 2 besteht aus einem Gehäuse 3 mit einer radialen Hülle 4 und einer bodenseitigen Stirnplatte 5. Hülle 4 und Stirnplatte 5 können beispielsweise aus Blechhalbzeugen aneinandergesetzt oder einstückig durch Spritzgießen aus Kunststoff gefertigt werden.
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In den Innenraum des Gehäuses 3 ist, zur Hülle 4 und Stirnplatte 5 beabstandet, der Tank 6 des Heißwasseraufbereiters 2 eingesetzt, welcher mit einer Zuleitung 7 für das zu erwärmende Wasser und mit einer Ableitung 8 für das erwärmte Wasser versehen ist. Zuleitung 7 und Ableitung 8 münden im Bereich seiner radialen, zylinderförmig ausgebildeten Mantelfläche 9 in den Tank 6 und sind durch die Hülle 4 des des Gehäuses 3 hindurchgeführt. Die axial oben liegende Tankwandung 10 sowie die axial unten liegende Tankwandung 11 sind kuppelförmig ausgeführt, wobei die obere Tankwandung 10 mit einem Flansch 12 zum Einsetzen des Temperierelements 13 versehen ist, welches über ein nach oben aus dem Gehäuse 3 geführtes Kabel 14 mit elektrischer Energie versorgt wird. Weitere elektrische Komponenten des Heißwasseraufbereiters 2, beispielsweise die Mittel zur Temperatureinstellung und -regelung, sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.
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Im Zwischenraum 15 zwischen Tank 6 und Gehäuse 3 ist im Bereich der unten liegenden Tankwandung 11 ein in 3 als einzelnes Bauteil dargestellter Stützkörper 16 angeordnet, über welchen die Gewichtskraft des Tanks 6 in die Stirnplatte 5 des Gehäuses 3 abgeleitet wird. Der Stützkörper 16 ist konisch und sich zum Tank 6 hin verjüngend ausgebildet und weist eine Anzahl von in verschiedenen Höhenlagen befindlichen Bohrungen 17 auf.
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Der Zwischenraum 15 ist weiterhin mit einem Schaum 18 aus Polyurethan gefüllt, welcher einerseits wegen seiner guten Wärmedämmeigenschaften den Wärmeaustausch zwischen Tank 6 und Umgebung verringert und andererseits aufgrund seiner relativen Festigkeit und Haftfähigkeit den Tank 6 im Gehäuse 3 fixiert. Durch die Bohrungen 17 ist auch Stützkörper 16 schaumdurchlässig ausgebildet, so dass der Schaum 18 während des Einbringens in den Zwischenraum 15 auch den Stützkörper 16 ausfüllt. Der Tank 6 ist dabei somit bis auf die bewusst ausgenommenen Bereiche des Flansches 12, die den Tank unmittelbar berührenden Teile des Stützkörpers 16 sowie der Zuleitung 7 und Ableitung 8 in Schaum 18 gleicher Wärmeleitfähigkeit eingebettet.
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Bei der Fertigung des Heißwassergeräts 2 werden zunächst der Tank 6 sowie Hülle 4 und Stirnplatte 5 des Gehäuses 3 gesondert voneinander angefertigt. Nachfolgend wird das Gehäuse 3 in seine in 2 gebrachte Montageposition überführt, in welcher die Stirnplatte 5 horizontal untenliegend ausgerichtet ist. Nun kann der Stützkörper 16 auf die Oberseite der Stirnplatte 5 aufgelegt werden, wobei an der Stirnplatte 5 vorgesehene Markierungen die Positionierung des Stützkörpers 16 erleichtern. Anschließend wird der Tank 6 mit seiner unteren, kuppelartigen Tankwandung 11 auf die obere, ringförmige Stirnfläche des Stützkörpers 16 aufgesetzt, wobei Zuleitung 7 und Ableitung 8 durch Ausnehmungen 19 in der Hülle 4 des Gehäuses 3 geführt werden. Im Bereich des Flansches 12 kann ferner eine nicht näher beschriebene Vorrichtung 20 aufgesetzt werden, welche den Bereich des Flansches 12 schaumfrei hält.
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In den Zwischenraum 15 zwischen Tank 6 und Gehäuse 3 wird nachfolgend von oben eine aufschäumende Masse eingebracht, welche sich über der Stirnplatte 5 verteilt und dabei auch über die Bohrungen 17 auch in den Stützkörper 16 eindringt. Nach dem Aushärten des Schaums 18 verbleibt der nunmehr funktionslos gewordene Stützkörper 16 im Zwischenraum 15, erhöht den Wärmedurchgang vom Tank 6 zur Umgebung infolge seiner Schaumfüllung und seiner geringen Masse jedoch kaum.
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Der in 3 vergrößert gezeigte Stützkörper 16 besteht aus einem Werkstoff, welcher seinerseits eine vertretbare Wärmeleitfähigkeit, aber auch eine ausreichende mechanische Festigkeit aufweist, z. B. ein Hartkunststoff.
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Bei der Ausbildung nach 4 ist der Stützkörper 16 einstückig an die Stirnplatte 5 des Gehäuses 3 angeformt und mit in Richtung seiner Längserstreckung verlaufenden Schlitzen 21 versehen, welche ihm die geforderte Schaumdurchlässigkeit verleihen. Ein derartiges Bauteil lässt sich mit einem einfachen zweiteiligen Spitzgießwerkzeug aus Kunststoff fertigen. Der bei diesem Vorgehen gegebenenfalls erforderliche Durchbruch durch die Stirnplatte 5 ist im Ausführungsbeispiel durch einen Stopfen 22 geschlossen.
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Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Speichereinrichtung
- 2
- Heißwasseraufbereiter
- 3
- Gehäuse
- 4
- Hülle
- 5
- Stirnplatte
- 6
- Tank
- 7
- Zuleitung
- 8
- Ableitung
- 9
- Mantelfläche
- 10
- Tankwandung (oben)
- 11
- Tankwandung (unten)
- 12
- Flansch
- 13
- Temperierelement
- 14
- Kabel
- 15
- Zwischenraum
- 16
- Stützkörper
- 17
- Bohrung
- 18
- Schaum
- 19
- Ausnehmung
- 20
- Vorrichtung
- 21
- Schlitz
- 22
- Stopfen
