DE10234625B4

DE10234625B4 - Dampferzeuger mit Reaktor zur Kalkkristallkeimbildung

Info

Publication number: DE10234625B4
Application number: DE10234625A
Authority: DE
Inventors: Georg Schwarting; Franz Koch; Rainer Otminghaus; Aldo Paintner
Original assignee: Rational AG
Current assignee: Rational AG
Priority date: 2002-07-29
Filing date: 2002-07-29
Publication date: 2005-02-24
Anticipated expiration: 2022-07-30
Also published as: DE10234625A1

Abstract

Dampferzeuger (1, 1a-1d), insbesondere für ein Gargerät, mit einem Gehäuse (3, 3a-3d), das zumindest einen Wassereinlaß (4, 4a-4d), zumindest einen Wasserauslaß (5, 5a-5d) und zumindest einen Dampfaustritt (6, 6a-6d) aufweist, und einer Heizeinrichtung (9) zum zumindest teilweisen Verdampfen von Wasser in dem Gehäuse (3, 3a-3d) zwecks Austretens von Dampf aus dem Gehäuse (3, 3a-3d) über den Dampfaustritt (6, 6a-6d), insbesondere zu mindestens einem Garraum des Gargeräts, gekennzeichnet durch einen Reaktor (20) mit mindestens einem Reaktorbett im Gehäuse (3, 3a-3d) zumindest bereichsweise zwischen dem Wassereinlaß (4, 4a-4d) und dem Wasserauslaß (5, 5a-5d), wobei das Reaktorbett zum Fällen oder Ausflocken von Inhaltsstoffen aus Wasser mindestens ein Ionenaustauschmaterial (24) umfaßt, das die Fällung oder Ausflockung bewirkende Ionen in das Wasser abgibt und/oder die Fällung oder Ausflockung katalytisch bewirkende funktionelle Gruppen an seiner Oberfläche aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Dampferzeuger, insbesondere für ein Gargerät, mit einem Gehäuse, das zumindest einen Wassereinlaß, zumindest einen Wasserauslaß und zumindest einen Dampfaustritt aufweist, und einer Heizeinrichtung zum zumindest teilweisen Verdampfen von Wasser in dem Gehäuse zwecks Austretens von Dampf aus dem Gehäuse über den Dampfaustritt, insbesondere zu mindestens einem Garraum des Gargeräts.

Solche Dampferzeuger kommen insbesondere bei Gargeräten, wie Dämpfern und Kombidämpfern, bei denen mit Heißluft und/oder Dampf gegart werden kann, zum Einsatz. Bei derartigen Dampferzeugern, die normalerweise in Folge intensiver Nutzung der betreffenden Gargeräte starken thermischen Belastungen ausgesetzt sind, besteht das Problem, daß sich im Laufe der Zeit insbesondere an den Wärmetauscherflächen der Heizeinrichtung starke Kalkablagerung bilden. Kalkablagerungen treten weiterhin auch an den Gehäusewänden auf. Ferner hat Kalk einen negativen Einfluß auf den im Dampferzeuger zu erzeugenden Dampf, was im Endeffekt selbst zur Beeinflussung des Geschmackes des zu garenden Erzeugnisses und/oder zu einer Verstopfung beispielsweise der Zuleitungen zum Garraum, einschließlich einer Beschwadungsdüse, führen kann. Aus diesem Grunde sind zahlreiche Anstrengungen unternommen worden, Entkalkungseinrichtungen vorzusehen, wobei hier beispielhaft auf die EP 0 383 327 B1 hingewiesen wird. Ferner ist es bei Dampferzeugern üblich, Füllvolumenveränderungen aufgrund von Kalkablagerungen zu überwachen, um anzeigen zu können, wann eine Entkalkung durchzuführen ist, und/oder eine Entkalkung automatisch durchführen zu lassen, sobald notwendig, siehe die DE 199 12 444 C2 .

Eine Entkarbonisierung ist auch in Installations- und Rohrleitungssystemen, insbesondere zum Schutz einer Trinkwasserinstallation im Haushalt, von großer Bedeutung. Beispielsweise aus der DE 299 17 556 U1 ist eine Vorrichtung zum Fällen oder Ausflocken von Inhaltsstoffen aus Lösungen bekannt, die ein Ionenaustauschmaterial enthält, welches die Fällung oder Ausflockung bewirkende Ionen in die Lösung abgibt und/oder die Fällung oder Ausflockung katalytisch bewirkende funktionelle Gruppen an seiner Oberfläche aufweist. Eine entsprechende Vorrichtung kann als Vorschaltgerät für Trinkwasseranlagen eingesetzt werden.

In der DE 44 249 24 A1 wird ein Dampferzeuger beschrieben, in den Fasermatten eingelassen sind, damit sich die Mineralsalze aus dem Wasser auf diesen Matten und nicht auf anderen Innenflächen des Verdampfers niederschlagen. Die Vliesmatten setzen sich aus Polyesterfasern, insbesondere Polyterephthalatfasern, zusammen. Die Abscheidung der Mineralsalze soll gemäß der DE 44 249 24 A1 auf das unterschiedliche Zeta-Potential von Fasern und umge ßender Verdampfer-Kammerfläche zurückzuführen sein. Die US 3,775,589 offenbart einen elektrisch heizbaren Dampfgenerator mit einer Heizkammer und einem Wasserreservoir, wobei das Wasserreservoir über einen Filter bzw. ein Sieb an dem Wasserauslaß verfügt, um Wasserverunreinigungen zurückzuhalten. Der DE 694 11 127 T2 ist ein Dampferzeuger zu entnehmen, der einen austauschbaren Behälter aufweist, um durch Austausch und/oder Reinigung desselben Kalkablagerungen beseitigen zu können. Über elektrische Kontakte soll darüber hinaus der Wasserstand sowie eine Steuereinheit erfaßt bzw. kontrolliert werden. Aus der DE 41 08 817 A1 geht eine magnetische Behandlungsvorrichtung von insbesondere strömendem Wasser hervor, mit deren Hilfe sich Kalkablagerungen und Korrosion verringern lassen sollen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den gattungsgemäßen Dampferzeuger derart weiterzuentwickeln, daß auf konstruktiv einfache Weise Kalkschäden im Dampferzeuger selbst vermieden werden. Ferner sollen Kalkschäden in einem mit dem Dampferzeuger verbundenen Gargerät und zeitgleich eine Beeinflussung von zu garendem Gut durch Kalk in dem zum Verdampfen genutzten Wasser vermieden werden.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Reaktor mit mindestens einem Reaktorbett im Gehäuse zumindest bereichsweise zwischen dem Wassereinlaß und dem Wasserauslaß, wobei das Reaktorbett zum Fällen oder Ausflocken von Inhaltsstoffen aus Wasser mindestens ein Ionenaustauschmaterial umfaßt, das die Fällung oder Ausflockung bewirkende Ionen in das Wasser abgibt und/oder die Fällung oder Ausflockung katalytisch bewirkende funktionelle Gruppen an seiner Oberfläche aufweist.

Dabei kann vorgesehen sein, daß das Ionenaustauschmaterial von einem Granulat umfaßt ist, dessen Oberfläche zur Kalkkristallkeimbildung in Wasser katalytisch wirkt, und/oder einen schwachsaueren Ionenaustauscherharz, vorzugsweise in Form von Polyacrylat-Harzkugeln, auf deren Oberfläche Ca²⁺-Ionen angeordnet sind, umfaßt.

Mit der Erfindung werden auch Dampferzeuger vorgeschlagen, die gekennzeichnet sind durch ein Leitungssystem zum Zirkulieren von Wasser aus dem Reaktorbett und dem Gehäuse zurück in das Gehäuse, wobei vorzugsweise das Leitungssystem eine Pumpeinheit umfaßt und/oder über zumindest ein erstes Absperrglied, wie in Form eines Ventils, mit dem Wasserauslaß verbunden ist.

Ferner wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß zumindest eine Filtereinheit, vorzugsweise im Gehäuse, im Bereich des Wassereinlaßes, des Wasserauslaßes und/oder des Dampfaustritts vorzusehen ist.

Dabei ist es bevorzugt, daß die Filtereinheit ein Sieb umfaßt.

Gemäß der Erfindung kann auch vorgesehen sein, daß im Bereich des Wassereinlaßes ein zweites Absperrglied, wie in Form eines Ventils, und/oder im Bereich des Dampfaustritts ein drittes Absperrglied, wie in Form eines Ventils, angeordnet ist bzw. sind.

Bevorzugt ist erfindungsgemäß, daß das Ionenaustauschmaterial in dem Reaktorbett über eine Trennwand zurückhaltbar ist, die für Wasser, vorzugsweise einschließlich Kalkkristallkeimen, durchströmbar ist.

Erste Ausführungsbeispiele der Erfindung sind dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktorbett durch einen Teil des Gehäuses, insbesondere im Bodenbereich des Gehäuses, und die Trennwand begrenzt ist.

Dabei kann vorgesehen sein, daß der Bodenbereich auf eine Vertiefung zuläuft, in der sich das Ionenaustauschmaterial aufgrund seiner Schwere zumindest ansammelt.

Andere Ausführungsbeispiele sind gekennzeichnet durch zumindest ein Reaktorbettgehäuse, das die Trennwand aufweist und vorzugsweise mit dem Wasserauslaß in Wirkverbindung steht.

Die Erfindung kann auch gekennzeichnet sein durch zumindest eine Einheit zum Regenerieren, Desinfizieren und/oder Waschen des Ionenaustauschmaterials, die mit dem Reaktorbett über eine Saug- und/oder Pumpleitung verbunden ist.

Ferner können erfindungsgemäße Dampferzeuger gekennzeichnet sein durch eine Entkalkungseinrichtung zum Abführen und/oder Ausschwemmen von Kalkkristallen.

Auch ist es erfindungsgemäß bevorzugt, Dampferzeuger zu kennzeichnen durch zumindest einen Sensor zum Erfassen des Wasserstands im Gehäuse, der Wasserdurchflußrate durch den Wassereinlaß und/oder Wasserauslaß, der Dampfdurchflußmenge durch den Dampfaustritt und/oder des pH-Wertes des Wassers und/oder Dampfs.

Ferner kann auch ein Mittel zur Erzeugung eines elektrischen, magnetischen oder elektromagnetischen Feldes in dem Wasser und/oder Dampf vorgesehen sein.

Schließlich wird mit der Erfindung auch vorgeschlagen, eine Steuer- und/oder Regeleinheit in Wirkverbindung mit dem ersten Absperrglied, dem zweiten Absperrglied, dem dritten Absperrglied, der Filtereinheit, der Pumpeinheit, der Einheit zum Regenerieren, Desinfizieren und/oder Waschen, der Entkalkungseinrichtung, dem Mittel zur Erzeugung eines elektrischen, magnetischen oder elektromagnetischen Feldes und/oder der Heizeinrichtung zu nutzen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von schematischen Zeichnungen im Einzelnen erläutert sind. Dabei zeigt:
1 eine Schnittansicht durch einen ersten erfindungsgemäßen Dampferzeuger, und
2a – 2d Schnittsansichten durch weitere erfindungsgemäße Dampferzeugern.
Wie 1 zu entnehmen ist, umfaßt ein erfindungsgemäßer Dampferzeuger 1 ein Gehäuse 3 mit einem Wassereinlaß 4, einem Wasserauslaß 5 und einem Dampfaustritt 6. Zudem ist in dem Gehäuse 3 ein Heizkörper 9 in Form eines Heizrohres angeordnet. Das Gehäuse 3 ist über den Wassereinlaß 4 bis zu einem Wasserstand 11 oberhalb des Heizkörpers 9 mit Wasser auffüllbar, so daß nach Einschalten des Heizkörpers 9 Wasser verdampft werden kann und der erzeugte Dampf aus dem Dampfaustritt 6 das Gehäuse 3 verlassen kann.
Erfindungsgemäß ist in dem Dampferzeuger 1 ein Reaktor 20 eingebaut, der ein Reaktorbett zwischen einer Trennwand 22 und dem Bodenbereich des Gehäuses 3 aufweist, wobei die Trennwand 22 derart angeordnet ist, daß der Wassereinlaß 4 in das Gehäuse 3 zwischen der Trennwand 22 und besagtem Bodenbereich des Gehäuses 3 mündet. Zwischen der Trennwand 22 und besagtem Bodenbereich des Gehäuses 3 ist ein Granulat 24, insbesondere ein Keramikgranulat, angeordnet, dessen Oberfläche als Katalysator wirkt. Beispielsweise können Polyacrylat-Harzkugel zum Einsatz, kommen auf deren Oberfläche das schwach saure Ionen austauschharz Lewatit CNP80 der Firma Bayer angeordnet ist, so daß Ca²⁺-Ionen für eine katalytsche Reaktion zur Verfügung stehen. Bei dieser katalytischen Reaktion werden in kalkhaltigem Wasser Kalkkristallkeimbildungen ausgelöst. An der tiefsten Stelle des Gehäuses 3 und somit auch des Reaktorbetts führt eine Leitung zu dem Wasserauslaß 5 über ein Absperrglied in Form eines Ventils 8. Stromaufwärts des Ventils 8 teilt sich besagte Leitung, so daß über eine Pumpe 26 eine Rückführung von Wasser in das Gehäuse 3 im Bereich des Reaktorbetts möglich ist. Somit kann eine Umwälzung oder gar Verwirbelung des Granulats 24 im Reaktorbett stattfinden, so daß durch eine ständige Strömung und Reibung des Granulats 24 eine Verblockung desselben verhindert und zusätzlich eine Ablösung von Kristallkeimen von der Katalysatoroberfläche des Granulats 24 unterstützt wird. Daher dient der Reaktor 20 insgesamt zur Bildung von Kalkkristallkeimen, die auch Impfkristalle genannt werden. Da von der Trennwand 22 lediglich das Granulat 24 im Reaktorbett festgehalten wird, können die Kalkkristallkeime, mit dem Wasser mitströmen und sich dabei ständig vergrößern. Durch diesen Wachstumsprozess werden Kalkablagerungen im Gehäuse 3 im wesentlichen vermieden. Zudem kann der durch die Kalkkristallkeime ausgeflockte Kalk in dem Gehäuse 3 durch den Einsatz von Filtern 28, 29 und 30 zurückgehalten und in regelmäßigen Abständen gezielt entfernt, beispielsweise ausgeschwemmt, werden, wie bereits in der EP 0 383 327 B1 beschrieben.
In den 2a-2d sind Dampferzeuger 1a-1d dargestellt, die sich durch unterschiedliche Geometrien sowohl des Gehäuses 3a-3d als auch des Reaktorbetts unterscheiden. Das Reaktorbett ist entweder durch eine Trennwand 22a, 22b und den Boden des Gehäuses 3a, 3b oder durch zumindest einen in dem Gehäuse 3c, 3d angeordneten Granulatbehälter 23c, 23'c, 23d, 23'd, insbesondere durch die Trennwand 22c, 22'c, 22d, 22'd, festgelegt. Die übrigen Teile, wie ein Wassereinlaß 4a-4d, ein Wasserauslaß 5a-5d, ein Dampfaustritt 6a-6d, ein Ventil 7a-7d im Bereich des Wassereinlasses 4a-4d, ein Ventil 8a-8d im Bereich des Wasserauslasses 5a-5d sowie eine Pumpe 26a-26d zur Umwälzung des Wassers zumindest im Reaktorbett sind für alle Ausführungsformen gleich. Ferner ist durch die Bezugszeichen 11a-11d der Wasserstand in den Gehäusen 3a-3d gekennzeichnet. Die Ausführungsformen gemäß den 2a und 2b haben den Vorteil eines einfachen Aufbaus mit wenigen Teilen, jedoch muß der Bodenbereich des Gehäuses 3 gewährleisten, daß das Granulat stets zum tiefsten Punkt des Dampferzeugers 1a, 1b sinken kann, um beim Befüllen desselben mit Rohwasser zwangsweise von dem Rohwasser umströmt zu werden, so daß möglichst viel Granulatoberfläche als Katalysator zur Verfügung gestellt wird. Die Ausführungsformen gemäß den 2c-2d sieht zwar vor, daß in dem Gehäuse 3c, 3d des Dampferzeugers 1c, 1d zusätzlich Granulatbehälter 23c-23'd vorgesehen sind, ermöglicht jedoch dadurch die freie Wahl der Form des Gehäuses 3c, 3d, da eine Zwangsdurchströmung des Granulats mit Rohwasser und ein Zurücksinken des Granulats zum tiefsten Punkt des Reaktorbetts einzig durch die Formgebung der Granulatbehälter 23c-23'd sichergestellt wird.
Die erfindungsgemäßen Dampferzeuger zeichnen sich also durch die Integration eines Reaktors zur Bildung von Kalkkristallkeimen in das Gehäuse eines Dampferzeugers zwecks Entkarbonisierung des Wassers im Gehäuse über ein Wachsen von Kalkkristallen an den Kalkkristallkeimen aus. Die Kalkkristalle sind einfach und ohne Beschädigung des Dampferzeugers aus demselben abführbar.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in jeder beliebigen Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

1, 1a-1d: Dampferzeuger
3, 3a-3d: Gehäuse
4, 4a-4d: Wassereinlaß
5, 5a-5d: Wasserauslaß
6, 6a-6d: Dampfaustritt
7a-7d: Ventil
8, 8a-8d: Ventil
9: Heizkörper
11, 11a-11d: Wasserstand
20: Reaktor
22, 22a-22d, 22'c, 22'd: Trennwand
23c, 23d, 23'c, 23'd: Granulatbehälter
24: Granulat
26, 26a-26d: Pumpe
28: Filter
29: Filter
30: Filter

Claims

Dampferzeuger (1, 1a-1d), insbesondere für ein Gargerät, mit einem Gehäuse (3, 3a-3d), das zumindest einen Wassereinlaß (4, 4a-4d), zumindest einen Wasserauslaß (5, 5a-5d) und zumindest einen Dampfaustritt (6, 6a-6d) aufweist, und einer Heizeinrichtung (9) zum zumindest teilweisen Verdampfen von Wasser in dem Gehäuse (3, 3a-3d) zwecks Austretens von Dampf aus dem Gehäuse (3, 3a-3d) über den Dampfaustritt (6, 6a-6d), insbesondere zu mindestens einem Garraum des Gargeräts, gekennzeichnet durch einen Reaktor (20) mit mindestens einem Reaktorbett im Gehäuse (3, 3a-3d) zumindest bereichsweise zwischen dem Wassereinlaß (4, 4a-4d) und dem Wasserauslaß (5, 5a-5d), wobei das Reaktorbett zum Fällen oder Ausflocken von Inhaltsstoffen aus Wasser mindestens ein Ionenaustauschmaterial (24) umfaßt, das die Fällung oder Ausflockung bewirkende Ionen in das Wasser abgibt und/oder die Fällung oder Ausflockung katalytisch bewirkende funktionelle Gruppen an seiner Oberfläche aufweist.
Dampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ionenaustauschmaterial von einem Granulat (24) umfaßt ist, dessen Oberfläche zur Kalkkristallkeimbildung in Wasser katalytisch wirkt, und/oder einen schwachsaueren Ionenaustauscherharz, vorzugsweise in Form von Polyacrylat-Harzkugeln, auf deren Oberfläche Ca²⁺-Ionen angeordnet sind, umfaßt.
Dampferzeuger nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein Leitungssystem zum Zirkulieren von Wasser aus dem Reaktorbett und dem Gehäuse (3, 3a-3d) zurück in das Gehäuse (3, 3a-3d), wobei vorzugsweise das Leitungssystem eine Pumpeinheit (26, 26a-26d) umfaßt und/oder über zumindest ein erstes Absperrglied, wie in Form eines Ventils (8, 8a-8d), mit dem Wasserauslaß (5, 5a-5d) verbunden ist.
Dampferzeuger nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest eine Filtereinheit (28, 29, 30), vorzugsweise im Gehäuse (3), im Bereich des Wassereinlaßes (4), des Wasserauslaßes (5) und/oder des Dampfaustritts (6).
Dampferzeuger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtereinheit ein Sieb umfaßt.
Dampferzeuger nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Wassereinlaßes (4a-4d) ein zweites Absperrglied, wie in Form eines Ventils (7a-7d), und/oder im Bereich des Dampfaustritts ein drittes Absperrglied, wie in Form eines Ventils, angeordnet ist bzw. sind.
Dampferzeuger nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ionenaustauschmaterial (24) in dem Reaktorbett über eine Trennwand (22, 22a-22d, 22'c, 22'd) zurückhaltbar ist, die für Wasser, vorzugsweise einschließlich Kalkkristallkeimen, durchströmbar ist.
Dampferzeuger nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktorbett durch einen Teil des Gehäuses (3, 3a, 3b), insbesondere im Bodenbereich des Gehäuses (3, 3a, 3b), und die Trennwand (22, 22a, 22b) begrenzt ist.
Dampferzeuger nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Bodenbereich auf eine Vertiefung zuläuft, in der sich das Ionenaustauschmaterial (24) aufgrund seiner Schwere zumindest ansammelt.
Dampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch zumindest ein Reaktorbettgehäuse (23c, 23d, 23'c, 23'd), das die Trennwand (22c, 22d, 22'c, 22'd) aufweist und vorzugsweise mit dem Wasserauslaß (5c, 5d) in Wirkverbindung steht.
Dampferzeuger nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest eine Einheit zum Regenerieren, Desinfizieren und/oder Waschen des Ionenaustauschmaterials, die mit dem Reaktorbett über eine Saug- und/oder Pumpleitung verbunden ist.
Dampferzeuger nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Entkalkungseinrichtung zum Abführen und/oder Ausschwemmen von Kalkkristallen.
Dampferzeuger nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest einen Sensor zum Erfassen des Wasserstands im Gehäuse, der Wasserdurchflußrate durch den Wassereinlaß und/oder Wasserauslaß, der Dampfdurchflußmenge durch den Dampfaustritt und/oder des pH-Wertes des Wassers und/oder Dampfs.
Dampferzeuger nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Mittel zur Erzeugung eines elektrischen, magnetischen oder elektromagnetischen Feldes in dem Wasser und/oder Dampf.
Dampferzeuger nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Steuer- und/oder Regeleinheit in Wirkverbindung mit dem ersten Absperrglied, dem zweiten Absperrglied, dem dritten Absperrglied, der Filtereinheit, der Pumpeinheit, der Einheit zum Regenerieren, Desinfizieren und/oder Waschen, der Entkalkungseinrichtung, dem Mittel zur Erzeugung eines elektrischen, magnetischen oder elektromagnetischen Feldes und/oder der Heizeinrichtung.