DE69000901T2

DE69000901T2 - Elektrischer kessel mit hydraulischer turbulenz.

Info

Publication number: DE69000901T2
Application number: DE9090440080T
Authority: DE
Inventors: Jean-Daniel Comparon
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-09-14
Filing date: 1990-09-13
Publication date: 1993-09-09
Anticipated expiration: 2010-09-14
Also published as: EP0418179B1; FR2651869A1; ATE85690T1; DE69000901D1; EP0418179A1

Description

Diese Erfindung betrifft einen Elektroheizkessel mit mindestens einem zylindrischen senkrechten Behälter, der eine Wärmeübertragungsflüssigkeit beinhaltet und mit mindestens einem, in dieser Flüssigkeit versenkten Heizelement versehen ist, wobei dieser Behälter mindestens eine Eingangs- und eine Ausgangsöffnung für die Wärmeübertragungsflüssigkeit enthalten muß; die erwähnten Eingangs- und Ausgangsöffnungen müssen mit einem Verbrauchernetz verbunden sein.
Man kennt verschiedene Heizkesseltypen, die im allgemeinen einen Sammelbehälter der Wärmeübertragungsflüssigkeit und ein Tauchheizelement zur Aufheizung dieser Flüssigkeit aufweisen. Diese Heizkessel beinhalten häufig ein relativ großes Wasservolumen und verfügen daher über eine hohe Wärmeträgheit. Außerdem haben sie derartige Abmessungen, daß ihre Montage in kleinen Wohnungen schwierig ist, und daß sie nicht als individuelle Heizgeräte verwendet werden können. Siehe z.B. GB-A-2 092 282.
Diese Erfindung hat zum Ziel, derartige Nachteile zu beseitigen, durch die Herstellung eines Heizkessels mit sehr kleinen Abmessungen, der als individuelles Heizgerät geeignet ist und in einer kleinen Wohnung installiert werden kann, insbesondere in Küchenmöbelelementen.
Dieses Ziel wird vom erfindungsgemäßen Heizkessel dadurch erreicht, daß die Eingangs- und Ausgangsöffnungen jeweils mit einem Zufuhrstutzen und mit einem Entleerungsstutzen, die tangential gegenüber dem zylindrischen Behälter liegen, gekoppelt sind, und daß der besagte Zufuhrstutzen an dem Behälterboden und der besagte Entleerungsstutzen an dem Behälteroberteil so angrenzen, daß sie im Innenraum dieses Behälters einen von unten nach oben orientierten zylindrischen Stutzen bilden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Heizkessel dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter mehrere Eingänge aufweist, wobei jeder mit einem gegenüber den internen Seitenwänden des Behälters tangentialen Zufuhrstutzen verbunden ist.
Dieser Behälter kann ebenfalls mehrere Ausgänge aufweisen, wobei jeder mit einem Entleerungsstutzen verbunden ist, der den internen Seitenwänden des Behälters tangential gegenüberliegt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform bildet der Zufuhrstutzen einen spitzen Winkel mit einer parallel zur Behälterachse verlaufenden Geraden. In diesem Fall beträgt der Winkel vorzugsweise zwischen 0 und 80º.
Vorzugsweise umfaßt der Heizkessel mehrere, batteriemäßig angeordnete Behälter.
Gemäß einer anderen Ausführungform können diese Behälter in Serie montiert werden.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform sind die Behälter parallel montiert.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform enthält jeder Behälter eine Batterie länglicher Heizelemente, die in der Mitte des im Behälter vorhandenen Flüssigkeitsvolumens angeordnet ist.
Vorzugsweise kann der Heizkessel vier entsprechend eines Quadrats symmetrisch angeordnete Behälter aufweisen, wobei die Zufuhrstutzen einerseits und die Entleerungsstutzen andererseits jeweils an zwei Punkten an den Verbraucherkreis angeschlossen sind.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Tangentstutzen regelmäßig um die Behälterwände verteilt.
Zum besseren Verständnis dieser Erfindung, wird auf die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels sowie auf die beiliegende Zeichnung Bezug genommen, wobei:
- die Abb. 1 eine Perspektive einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Elektroheizkessels darstellt,
- die Abb. 2 eine Perspektive einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Elektroheizkessels darstellt,
- die Abb. 3 eine Draufsicht des Elektroheizkessels gemäß Fig. 2 darstellt,
- die Abb. 4 einen Aufriß einer anderen Konstruktion des erfindungsgemäßen Elektroheizkessels darstellt, und
- die Abb. 5 eine Draufsicht der Ausführung gemäß Fig. 4 darstellt.
Unter Bezugnahme auf die Abb. 1, besteht der Elektroheizkessel 10 im wesentlichen aus einem zylindrischen senkrechten Behälter 11, der eine Wärmeübertragungsflüssigkeit beinhaltet, und aus mindestens einem, in diese Flüssigkeit eingetauchten Heizkörper 12. Gemäß der dargestellten Ausführung besteht der Heizkörper aus drei Tauchheizelementen 13, die am Fuß eines am oberen Ende des Behälters 11 befestigten Verschlußelements 14 angeordnet sind, das einen dichten Verschluß des Behälters gewährleisten soll. Im vorliegenden Fall besteht die Verschlußvorrichtung aus einem unteren Gewindesockel 15 zur Verschraubung mit dem Behälterhals 11, der zusätzlich mit einem Gegengewinde 16 versehen ist.
Um den Umlauf der Wärmeübertragungsflüssigkeit innerhalb des Behälters 10 zu ermöglichen, verfügt letzterer über einen in der Nähe des Behälterbodens angeordneten Zufuhrstutzen 17 und über einen in der Nähe des Behälteroberteils angeordneten Entleerungsstutzen 18. Der Zufuhrstutzen 17 bildet den Behältereingang 11 und der Entleerungsstutzen 18 den Behälterausgang. Dabei sind Eingang und Ausgang tangential angeordnet und so ausgerichtet, daß der Umlauf innerhalb des Behälters in Form einer von oben nach unten gerichteten, zylindrischen Turbulenz erfolgt. Zu diesem Zweck bildet die Achse 19 des Zufuhrstutzens 17 mit einer Senkrechten 20 einen Winkel α, der vorzugsweise zwischen 0 und 80º und besonders vorteilhaft bei 60º liegt. Die Achse des Entleerungsstutzens 16 kann mit der Senkrechten einen rechten Winkel bilden.
In dieser Ausführungsform weist der Elektroheizkessel nur einen zylindrischen Behälter auf, in dem die Heizkörper angeordnet sind, die zur Gewährleistung einer ausreichenden Energiezufuhr erforderlich sind, um die in diesem Behälter enthaltene Wärmeübertragungsflüssigkeit schell und wirksam zu erhitzen.
Die Ausführung gemäß Abb. 2, die eine bevorzugte Form des erfindungsgemäßen Elektroheizkessels darstellt, besteht aus vier Behältern 11 mit jeweils einer Wärmeübertragungsflüssigkeit und die jeweils zur Aufnahme eines Tauchheizelement bestimmt sind, um das Erhitzen der Wärmeübertragungsflüssigkeit zu gewährleisten. Jeder dieser Behälter weist einen Zufuhrstutzen 17 und einen Entleerungsstutzen 18 auf, die vorzugsweise so angeordnet sind, daß sie ein fast tangentiales Eindringen der Wärmeübertragungsflüssigkeit in den Behälter sowie eine ebenfalls tangentiales Entleeren dieser Flüssigkeit aus dem Behälter ermöglichen. Die vier Behälter 11 sind mittels ihres Zufuhrstutzens 17 und ihres Entleerungsstutzens 18 miteinander verbunden. Alle Zufuhrstutzen 17 sind an eine Zufuhrleitung 21 und alle Entleerungsstutzen an eine Ausgangsleitung 22 angeschlossen. Diese beiden Leitungen sind an ein Verbrauchernetz angeschlossen, das vorzugsweise eine gewisse Anzahl von aus Heizkörpern bestehenden Wärmetauschern aufweist. Wie vorstehend, sind die Zufuhrstutzen so angeordnet, daß der Umlauf innerhalb der Behälter, zwischen dem Zufuhrstutzen und dem Entleerungsstutzen, entsprechend einem fast spiralförmig verlaufenden Weg erfolgt.
Wie hauptsächlich auf der Abb. 3 angegeben, sind die verschiedenen Behälter 11 sternförmig angeordnet und mittels Entleerungsstutzen 18 an die Ausgangsleitung 22 angeschlossen.
Die Abb. 4 und 5 zeigen eine Variante, wonach der Behälter 11 mehrere Zufuhrstutzen und mindestens einen Entleerungsstutzen aufweist. Die Zufuhrstutzen sind so angeordnet, daß sie an winkelförmig um 120º versetzen Punkten in den Behälter münden. Außerdem sind diese Zufuhrstutzen fast tangential zur Innenwand des Behälters 11 angeordnet und ihre Achse bildet einen Winkel zwischen 0 und 80º und vorzugsweise in der Nähe von 60º im Verhältnis zur Senkrechten. Diese Anordnung ermöglicht es, im Behälter einen spiralförmigen Umlauf zu schaffen, der in der Zeichnung mit den Pfeilen 31 dargestellt ist. Der größte Vorteil dieses spiralförmigen Umlaufs liegt darin, daß er den Durchlauf der Wärmeübertragungsflüssigkeit über die Tauchheizelemente verbessert und dadurch die Leistung des Heizkessels erhöht, da er die Aufheizzeit der Wärmeübertragungsflüssigkeit auf die gewünschte Temperatur erheblich verringert.
Der Entleerungsstutzen 32 kann auf waagerechter Ebene angeordnet werden. Vorzugsweise wird er tangential im Verhältnis zu den Behälterwänden montiert. Er kann verdoppelt oder sogar verdreifacht werden. Man darf jedoch nicht vergessen, daß die spiralförmige Turbulenz innerhalb des Behälters im wesentlichen durch die geometrische Anordnung der Zufuhrstutzen entsteht, die als Einspritzer fungieren.
Vom elektrischen Gesichtspunkt her betrachtet, werden die verschiedenen Tauchheizelemente über einen entweder von einer programmierbaren Vorrichtung, oder über Thermostate bzw. andere Temperaturfühler gesteuerten Kreis mit Leistung versorgt. Die verschiedenen Heizkörper können dem Bedarf entsprechend entweder einzeln oder gemeinsam gesteuert werden. Die Wärmeübertragungsflüssigkeit wird von einer auf dem Kreis montierten (nicht dargestellten) Pumpe in den oder die Heizkesselbehälter gepumpt. Besteht dieser Heizkessel aus mehreren Behältern (siehe Abb. 2 und 3), so bilden die verschiedenen Zufuhrstutzen einen Verteiler, der den gleichen Flüssigkeitsdurchsatz in den verschiedenen Behältern ermöglicht. Der spiralförmige Umlauf im Behälter gewährleistet den bestmöglichen Wärmeaustausch zwischen den Tauchheizelementen und der Wärmeübertragungsflüssigkeit. Er gestattet insbesondere das Umrühren der Flüssigkeit und vermeidet Gasblasenablagerungen an den Tauchheizelementen. Er bildet somit eine Art Isolierhülle, die die Heizelemente von der Wärmeübetragungsflüssigkeit trennt. Die dadurch erzielte Wirkung besteht in einem extrem raschen Temperaturanstieg mit relativ geringer elektrischer Leistung.
Die verschiedenen Behälter können statt sternförmig reihenförmig angeordnet werden. Sie können in Serie oder parallel angeschlossen werden.

Claims

1. Elektroheizkessel (10) mit mindestens einem zylindrischen senkrechten Behälter (11), der eine Wärmeübertragungsflüssigkeit beinhaltet und mit mindestens einem in dieser Flüssigkeit versenkten Heizelement (12) versehen ist, wobei dieser Behälter (11) mindestens eine Eingangsöffnung für die Wärmeübertragungsflüssigkeit und mindestens eine Ausgangsöffnung für diese Flüssigkeit enthalten muß; die erwähnten Eingangs- und Ausgangsöffnungen müssen mit einem Verbrauchernetz verbunden sein, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangs- und Ausgangsöffnungen jeweils mit einem Zufuhrstutzen (17) und mit einem Entleerungsstutzen (18), die tangential gegenüber dem zylindrischen Behälter (11) liegen, gekoppelt sind, sowie darin, daß der sogenannte Zufuhrstutzen (17) an dem Behälterboden und der sogenannte Entleerungsstutzen (18) an dem Behälteroberteil so angrenzen, daß sich im Innenraum dieses Behälters (11) einen von unten nach oben orientierten zylindrischen Stutzen bildet.

2. Heizkessel gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (11) mehrere Eingänge beinhaltet, wobei jeder mit einem gegenüber den internen Seitenwänden des Behälters (11) tangentialen Zufuhrstutzen verbunden ist.

3. Heizkessel gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (11) mehrere Ausgänge beinhaltet, wobei jeder mit einem gegenüber den internen Seitenwänden des Behälters (11) tangentialen Entleerungsstutzen verbunden ist.

4. Heizkessel gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zufuhrstutzen (17) mit einer Gerade, die gleichlaufend mit der Behälterachse (11) ist, einen Spitzwinkel bildet.

5. Heizkessel gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der sogenannte Winkel zwischen 0 und 80º beträgt.

6. Heizkessel gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieser mehrere batterieähnlich montierte Behälter (11) beinhaltet.

7. Heizkessel gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Behälter (11) serienweise montiert sind.

8. Heizkessel gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Behälter (11) parallel montiert sind.

9. Heizkessel gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Behälter (11) eine Batterie für die gedehnten, zentral im Flüssigkeitsvolumen dieses Behälters eingerichteten Heizelemente (12) beinhaltet.

10. Heizkessel gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß er vier nach dem Prinzip der Quadratseiten symmetrisch eingerichtete Behälter (11) beinhaltet und daß die Zufuhrstutzen (17) einerseits und die Entleerungsstutzen (18) andererseits jeweils mit zwei Stellen des Verbraucherstromkreises verbunden sind.

11. Heizkessel gemäß den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Tangentialstutzen regelmäßig um die Behälterwände (11) verteilt sind.