DE8026247U1 - Heisswasserspeicher - Google Patents

Description

	Wilhelm	• *	•	• ·· ·· ··	1980	S
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Kornacker,	7921	Hermaringen

Heißwasserspeicher

Die Erfindung betrifft einen Heißwasserspeicher mit einer unteren Heizeinrichtung, einem den Speicherbehälter von der Heizeinrichtung ausgehend vertikal durchdringenden Abgasrohr, einer die Heizmediumzufuhr zur Heizeinrichtung beherrschenden Steuer- und Regeleinrichtung, die einen in den unteren Behälterbereich ragenden Temperaturfühler enthält, einem oberen Abfluß für das Warmwasser sowie mit einem von oben her in den Speicherbehälter eintauchenden und bis in den unteren Behält erber eich ragenden Tauchrohr für die Zufuhr des Kaltwassers.

Bei einem solchen Heißwasserspeicher wird die gewünschte

Wassertemperatur an der Steuer- und Regeleinrichtung eingestellt. Dabei ist die Wassertemperatur in der Regel "bis etwa 80 C wählbar, zweckmaßigerweise sollte sie jedoch nicht höher als 60 C sein. Nach Vorwahl der gewünschten Temperatur wird bei Betriebsbeginn die Heizeinrichtung, z. B. ein Gasoder ölbrenner, mittels des Temperaturfühlers in Gang gesetzt und das Wasser wird auf die vorgewählte Temperatur erhitzt. Dabei breitet sich im gesamten Speicherbehälter durch Konvektion und durch Erwärmung der oberen Wasserschichten über • das die Abgase ableitende, von diesen erhitzte Abgasrohr eine im wesentlichen gleichmäßige Temperatur aus. Sodann schaltet die Heizeinrichtung ab. Wird nun an einer .an den oberen Abfluß angeschlossenen Zapfstelle, z. B. ein Warmwasserhahn„ Warmwasser entnommen, strömt gleichzeitig eine entsprechende Kaltwassermenge über das Tauchrohr in den unteren Behälterbereich nach, in dem auch der Temperaturfühler angeordnet ist. Hierdurch sinkt die Wassertemperatur im Bereich des Temperaturfühlers unter den eingestellten Wert und die Heizeinrichtung beginnt erneut ihre Tätigkeit, bis die unteren Wasserschichten wieder die gewünschte Temperatur besitzen. Hierdurch wird zwar das Wasser im unteren Behälterbereich wieder aufgeheizt, ' gleichzeitig wird .jedoch auch dem weiter oben stehenden Wasser, das durch das nachströmende Kaltwasser nicht abgekühlt worden ist, über das Abgasrohr Wärme zugeführt. Dies führt zu einer Erhitzung der oberen Wasserschichten auf eine über der eingestellten Temperatur liegende Temperatur. Dieser Effekt kann, wird in nicht allzu langen Zeitabständen mehrmals Warmwasser

entnommen, wobei bei jeder Warmwasserentnahme die Heizeinrichtung in Gang gesetzt wird, sogar eine Erhitzung der oberen

^? Wasserschichten bis zum Siedepunkt ergeben, was nicht nur

unerwünscht sondern auch gefährlich ist und zu Verbrühungen ; der den Warmwasserhahn öffnenden Person führen kann.

:'. Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, j einen Warmwasserspeicher der eingangs genannten Art zu schaffen, J bei dem eine solche Erhitzung der oberen Wasserschichten über den eingestellten Temperaturwähler nicht auftritt.

I Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das 'i Tauchrohr zumindest in seiner oberen Partie im Bereich der

i oberen Abschlußwand des Speicherbehälters mindestens mit I einer das zuströmende Kaltwasser teilweise nach außen leiten-

Ir den Ableitung versehen ist*

I Hierdurch gelangt das zugeführte Kaltwasser nicht nur in den i: unteren Behälterbereich sondern gleichzeitig auch in die § o"beren Wasserschichten, so daß das Wasser im gesamten Be-

•V hälter, vor allem im Bereich des oben angeordneten Abflusses,

eine erniedrigte Temperatur erhält. Die Anzahl und der genaue Ort der Ableitungen läßt sich für jeden Speichertyp durch

■ einfache Versuche leicht feststellen, wobei die Anordnung

I so zu wählen ist, daß die den oberen Wasserschichten zuge-

I führte Kältemenge etwa der Wärmemenge entspricht, die bei eingeschalteter Heizeinrichtung von dem Abgasrohr in diese Wasserschichten eingeleitet wird. Auf diese Weise wird die beschriebene überhitzung vermieden.

Außerdem wird noch folgender Vorteil erzielt: Die Steuer- und Regeleinrichtung enthält gemäß den geltenden Sicherheitsvorschriften nicht nur den "bereits erwähnten Temperaturfühler, der die Heizmediumzufuhr zur Heizeinrichtung steuert, sondern außerdem noch einen zweiten Temperaturfühler, der, erreicht das Wasser einen nicht zu überschreitenden Temperaturhöchstwert, die gesamte Anlage außer Betrieb setzt. Bei herkömmlichen Speichern/Iteht nun die Gefahr, daß wegen der genannten Überhitzung der oberen Wasserschichten das Wasser im Bereich des zweiten Temperaturfühlers diesen Temperaturhöchstwert erreicht, so daß nicht nur die Heizmediumzufuhr sondern auch eine zugehörige Zündeinrichtung abgeschaltet wird. Hierdurch kann die Heizeinrichtung nicht mehl über den ersten Temperaturfühler eingeschaltet werden und das Wasser erkaltet mit der Zeit unter die gewünschte Speichertemperatur, so daß am Warmwasserhahn nur zu kühles Wasser zur Verfügung soent. Auch dieser Nachteil ist bei dem erfindungsgemäßen Speicher nicht vorhanden, da ja der geschilderte Uberhitzungseffekt nicht auftritt. Der zweite Temperaturfühler bewirkt nur noch bei einer auf einen Defekt zurückzuführenden Überhitzung ein Abschalten der gesamten Anlage.

Zweckmäßigerweise sind die Ableitungen schräg nach unten außen gerichtet, wobei es außerdem vorteilhaft ist, daß die Ableitungen jeweils eine in das Tauchrohrinnere ragende Umlenkwand besitzen. Die Umlenkwand befindet sich also innerhalb des Kaltwasserstromes, so daß das Kaltwasser mit Sicherheit nach außen geleitet wird, was durch den schräg nach unten außen

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gerichteten Verlauf noch begünstigt wird.

Die Ableitungen lassen sich besonders einfach und billig dadurch herstellen, daß sie von oben offenen Eindrückungen der Tauchrohrwand gebildet werden. Dabei kann, um die obere öffnung zu erhalten, die Tauchrohrwand an der Oberseite der Eindrückungen in Umfangsrichtung eingeschnitten sein.

Des weiteren ist es vorteilhaft, daß die Eindrückungen z. B. mit kreisbogenförmigem Querschnitt nach innen gewölbt sind. Solche Eindrückungen kann man kostengünstig dadurch herstellen, daß sie von dem Eindruck eines zum Tauchrohr spitzwinkeligen | Körpers, z. B. ein Zylinderkörper, gebildet werden. Zusätzlich zu dem oberen Einschnitt kann man auch noch seitliche Einschnitte anbringen, derart, daß die Eindrückungen von ausgeschnittenen Lappen gebildet werden, die um ihre untere, einstückig in die Tauchrohrwand übergehende Begrenzungskante nach innen gebogen sind. Diese Ausführungsform ist | z. B. bei aus Metall bestehendem Tauchrohr zweckmäßig.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sowie weitere zweckmäßige Maßnahmen werden nun anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Gas-Heißwasserspeicher im Längsschnitt in schematischer Darstellung,

Fig. 2 das Tauchrohr des Speichers nach Fig. 1 in Seitenansicht ,

Fig. 5 das Tauchrohr nach Fig. 2 im Längsschnitt in Teildarstellung und

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Fig. 4 eine Draufsieht des Tauchrohrs gemäß den Fig. 2 und 3 von oben her gesehen.

Der in Fig. 1 dargestellte Gas-Heißwasserspeicher besitzt einen Speicherbehälter 1 aus wärmeisolierendem Material. An der Unterseite des Speichers ist eine Heizeinrichtung 2 in Gestalt eines Gasbrenners angeordnet, die Heizeinrichtung 2 liegt der unteren Behälterwand 3, die zur Aufnahme der Heizeinrichtung gestuft ist, zur Bildung eines Brennerraumes 4- mit Abstand gegenüber. Von der Heizeinrichtung 2 bzw. dem Brennerraum 4 ausgehend erstreckt sich ein Abgasrohr 5 in vertikaler Richtung durch den Speicher= behälter 1 nach oben. An der Oberseite des Abgasrohres 5 ist eine haubenartige Strömungssicherung 6 angeordnet, von der aus die Abgase auf nicht dargestellte Weise in einen Kamin eingeleitet werden. Im Inneren des Abgasrohres 5 ist eine Stauwendel 7 vorhanden, die zur besseren Wärmeausnutzung die Geschwindigkeit der Abgase verringert, so daß diese über die Wandung des Abgasrohres das Wasser im Speicher zusätzlich erwärmen.

Das Heizmedium, im vorliegenden Falle Gas, wird der Heizeinrichtung 2 über eine Gasleitung 8 zugeführt, wobei dem Gas an einer vor dem Brenner liegenden Stelle 9 Primärluft beigemischt wird. Die Heizmediumzufuhr wird von einer Steuer- und Regeleinrichtung 10 beherrscht, die ein in der Gasleitung 8 liegendes Ventil enthält. An dieser Steuer- und Regeleinrichtung kann die gewünschte Wassertemperatur im Speicher, z. B. 60° C, eingestellt werden. Zur selbsttätigen Temperaturregelung umfaßt die Steuer- und Regeleinrichtung 10 ferner einen ersten Temperaturfühler 11, der in den Speicherbehälter 1

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ragt und von dem Wasser im Speicher umgeben ist. Erfühlt dieser erste Temperaturfühler 11 im Speicherbehälter eine mit Bezug auf die gewünschte Wassertemperatur zu niedrige Temperatur, so wird das Ventil der Steuer- und Regeleinrichtung 10 geöffnet und das Gas kann zum Brenner strömen. Bei zu hoher Wassertemperatur sperrt das Ventil die Gaszufuhr ab. Des weiteren ist ein Zündbrenner 12 im Bereich der Heizeinrichtung 2 angeordnet, an dem dauernd eine Pilotflamme brennt, so daß sich das über die Gasleitung 8 zuströmende Gas selbsttätig entzünden kann. Der Vollständigkeit wegen sei noch erwähnt, daß an der Stelle 13 noch ein Piezozünder angebracht ist und daß sich unterhalb der Heizeinrichtung 2 eine Auffangschale 14 für sich im Brennerraum 4 bildendes Schwitzwasser befindet. Schließlich enthält die Steuer- und Regeleinrichtung 10 noch einen zweiten Temperaturfühler 15, der ebenfalls in das Behälterinnere ragt. Dieser zweite Temperaturfühler stellt eine Sicherheitseinrichtung dar und er setzt bei Erreichen einer maximal zulässigen Wassertemperatur, in der Regel 95 C, die gesamte Anlage außer Betrieb, wobei nicht nur die Gaszufuhr zur Heizeinrichtung 2 sondern auch zum Zündbrenner 12 unterbrochen wird. All dies ist bekannt, so daß sich eine weitere Beschreibung dieser Einzelheiten erübrigt.

In der oberen Abschlußwand 16 des Speicherbehälters 1 ist ein Abflußanschluß 17 angeordnet, an den eine Warmwasserleitung angeschlossen werden kann, die zu einer Zapfstelle, z. B. zu einem Warmwasserhahn, führt. Des weiteren taucht von der oberen Abschlußwand 16 her ein Tauchrohr 18 in den Speicherbehälter in vertikaler Richtung ein. Über dieses Tauchrohr wird bei

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einer Entnahme von Warmwasser am Abfluß 17 dem Speicher I

gleichzeitig frisches Kaltwasser von außen her zugeführt, so daß der Speicherbehälter stets gefüllt ist.

Das Tauchrohr 18 steht bis in den unteren Behälterb-ereich hin vor, so daß das zugeführte Kaltwasser in die Nähe der Heizeinrichtung 2 gelangt. Ebenfalls im unteren Behälterbereich angeordnet sind die beiden Temperaturfühler 11, 15· Ist das V/asser auf die vorgewählte Temperatur erhitzt, wird, wie bereits erwähnt, die Heizeinrichtung 2 über den ersten Temperaturfühler 11 abgeschaltet. Entnimmt man nun Warmwasser an dem Abfluß 17» so kühlt das an der Unterseite des Tauchrohres 18 eindringende Kaltwasser die unteren Wasserschichten ab, so daß der erste Temperaturfühler 11 wieder anspricht und die Heizeinrichtung 2 in Gang setzt. Ohne zusätzliche Maßnahmen werden hierdurch die unteren Wasserschichten wieder auf die eingestellte Temperatur erhitzt, wobei gleichzeitig die Abgase über die Wandung des Abgasrohres 5 auch die oberen Wasserschichten, die von der vorhergehenden Heizperiode her noch die gewünschte Temperatur besitzen, erwärmt werden. Dies führt, insbesondere nach mehrmaliger Wiederholung dieses Vorganges, zu einer beträchtlichen Überhitzung des Wassers im Bereich des Abflusses 17- Um eine solche Überhitzung zu vermeiden, ist nun bei dem dargestellten Heißwasserspeicher _; vorgesehen, daß das Tauchrohr 18 in seiner oberen Partie im Bereich der oberen Abschlußwand 16 des Speicherbehälters mit Ableitungen 19, 20, 21, 22 versehen ist, die das zuströmende Kaltwasser teilweise nach außen in den oberen Bereich des Behälterinneren leiten. Hierdurch wird nicht nur den unseren sondern auch den oberen Wasserschichten Kaltwasser zugeführt,

steht.

Die genannten Ableitungen 19 "bis 22 sind, wie vor allem aus den Fig. 2 und 3 hervorgeht, schräg nach unten außen gerichtet. Dabei besitzen die Ableitungen jeweils eine in das Tauchrohrinnere ragende Umlenkwand 19a, 20a, 21a, 22a, so daß sich der Kaltwasserstrom an jeder Ableitung zwangsläufig in einen nach unten gehenden Teilstrom (siehe Querschnittsfläche 23 in Fig. 4-) und in einen durch die Ableitung nach außen dringenden Teilstrom aufteilt. Beim Ausführungsbeispiel werden die Ableitungen von oben offenen Eindrückungen der Tauchrohrwand gebildet. Um die obere öffnung für den Austritt des Kaltwassers zu erhalten, ist die Tauchrohrwand an der Oberseite der Eindrückungen in Umfangsrichtung eingeschnitten (s. die Schnittkanten 19b bis 22b). Es ergeben sich nach innen gewölbte Eindrückungen mit kreisbogenförmigem Querschnitt, die sich besonders einfach dadurch herstellen lassen, daß sie von dem Eindruck eines zum Tauchrohr 18 spitzwinkeligen Zylinderkörpers gebildet werden. Mit anderen Worten, zur Herstellung der Ableitungen wird nach dem Herstellen der die Schnittkanten I9"b bis 22b ergebenden Schnitte eine zylindrische Form schräg nach unten außen gerichtet gegen die entsprechenden Wandbereiche des Tauchrohres gedrückt, so

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wobei das oben in den Behälter einströmende Kaltwasser die dortige Wassertemperatur etwa um den Betrag erniedrigt, um den dieser Wasserbereich während der anschließenden Heizperiode über die Wandung des Abgasrohres 5 erhitzt wird, so daß am Abfluß 17 eine zeitlich konstante Temperatur 17 zur Verfügung I

daß sich diese nach, innen hin verformen. Bei Verwendung geeigneter Werkzeuge kann auf ein vorheriges Einschneiden „ verzichtet werden. Die Ableitungen lassen sich auf die genannte Art sowohl bei aus Metall als auch aus Kunststoff be stehenden Tauchrohren herstellen, wobei man im Falle von Kunststoff dieses zweckmäßigerweise beim Umformvorgang erwärmt .

In Abwandlung des dargestellten Ausführungsbeispiels können die Eindrückungen auch einen anderen Querschnitt besitzen. Des weiteren ist es möglich, die Tauchrohrwand nicht nur an der Oberseite der Eindrückungen einzuschneiden sondern auch seitliche Einschnitte anzubringen, so daß die Einschnitte insgesamt ein Π -förmiges Gebilde mit der Gestalt eines umgekehrten U ergeben. Hierdurch werden von den Einschnitten Eindrückungen in Form von rechteckigen Lappen begrenzt, die um ihre untere, einstückig in die Tauchrohrwand übergehende Begrenzungskante nach innen gebogen sind. Diese Variante läßt sich z. B. bei Herstellung des Tauchrohres aus Metall besonders einfach herstellen.

. Je nach den Abmessungen des Speichers läßt sich die Anzahl der Ableitungen variieren, es hat sich jedoch gezeigt, daß bereits wenige Ableitungen, z. B. drei oder vier, oben am Tauchrohr ausreichend sein können. Gegebenenfalls kann auch eine einzige Ableitung genügen. Um einen ringsum gleichmäßigen Wasseraustritt zu erzielen, sollten die Ableitungen über den Umfang versetzt sein. Dabei ist beim Ausführungsbeispiel vorgesehen, daß sich jeweils zwei Ableitungen 19>

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"bzw. 21, 22 diametral gegenüberliegen, wobei sich, jede Ableitung bzw. jede Eindrückung 19a. bis 22a etwa über einen Umfangswinkel von 90° erstreckt. Sind mehrere solche Paare von Ableitungen hintereinander vorhanden, wie es beim Ausführungsbeispiel der Pail ist, so können diese Paare 19, bzw. 21, 22 um einen Winkel von z. B. 90° gegeneinander ver dreht sein.

Die beiden Ableitungen eines Ableitungspaares müssen sich nicht unbedingt diametral gegenüberliegen. Sie können auch mit Bezug auf die Langsmittelachse des Tauchrohres einander gegenüberliegend in der Höhe gestuft angeordnet sein. Des weiteren ist es möglich, mehrere Ableitungen entlang einer Schraubenlinie am Tauchrohr vorzusehen.

Claims (1)

1. .:.*.,'22V.September 1980

   G 8J76 - cLlsp

   WiItLeIm Kornacker, 7921 Hermaringen

   Heißwasserspeicher

   Ansprüche

   1. Heißwasserspeicher mit einer unteren Heizeinrichtung, einem den Speicherbehälter von der Heizeinrichtung ausgehend vertikal durchdringen-den Abgasrohr, einer die Heizmedium-

   * . zufuhr zur Heizeinrichtung "beherrschenden Steuer- und Regeleinrichtung, die einen in den unteren Behälterbereich ragenden Temperaturfühler enthält, einem oberen Abfluß für das Varmwasser sowie mit einem von oben her in den Speicherbehälter eintauchenden und bis in den unteren Behälterbereich ragenden Tauchrohr für die Zufuhr des Kaltwassers, dadurch gekennzeichnet,

   -2-

   2:-ί

   daß das Tauchrohr (18) zumindest in seiner oberen Partie im Bereich der oberen Abschlußwand (16) des Speicherbehälters (1) mindestens mit einer das zuströmende Kaltwasser teilweise nach außen leitenden Ableitung (19 bis 22) versehen ist.

   2. Heißwasserspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ableitungen (19 bis 22) schräg nach unten außen gerichtet sind.

   J. Heißwasserspeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ableitungen (19 bis 22) jeweils eine in das Tauchrohrinnere ragende Umlenkwand (19a bis 22a) besitzen.

   4. Heißwasserspeicher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ableitungen (19 bis 22) von oben offenen Eindrückungen der Tauchrohrwand gebildet werden.

   ₅. Heißwasserspeicher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Tauchrohrwand an der Oberseite der Eindrückungen in Umfausrichtung eingeschnitten ist (Schnittkanten 19b bis 22b).

   6. Heißwasserspeicher nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Eindrückungen z. B. mit kreisbogenförmigem Querschnitt nach innen gewölbt sind.

   7. Heißwasserspeicher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Eindrückungen von dem Eindruck eines zum Tauchrohr

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   spitzwinkeligen Körpers, ζ. B. ein Zylinderkörper, gebildet werden.

   8. Heißwasserspeicher nach Anspruch 5? dadurch gekenn- \

   zeichnet, daß die Eindrückungen von ausgeschnittenen Lappen | gebildet werden, die um ihre untere, einstückig in die Tauchrohrwand übergehende Begrenzungskante nach innen gebogen sind.

   fl 9· Heißwasserspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 8, |

   dadurch gekennzeichnet, daß sich die Ableitungen eines Ab- i

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   leitungspaares mit Bezug auf die Längsnittelachse des Tauch- ]

   I rohres z. B. diametral oder in der Höhe gestuft gegenüber- r

   liegen. I

   10. Heißwasserspeicher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle von mehreren übereinander angeordneten Ableitungs- ■ paaren diese um einen Winkel von z. B. 90 gegeneinander ver- \ dreht sind.

   11. Heißwasserspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ableitungen entlang einer Schraubenlinie angeordnet sind. >