CH533283A - Elektrisch beheizter Heisswasserspeicher - Google Patents

Description

  
 



  Elektrisch beheizter Heisswasserspeicher
In elektrisch beheizten Heisswasserspeichern hat im allgemeinen das im aufgeheizten Speicherbehälter befindliche Wasser im wesentlichen überall etwa die gleiche Temperatur. Enthält der Behälter nach starker Heisswasserentnahme nur noch kaltes Wasser und schaltet man dann den Heizstrom wieder ein, so vergehen meistens einige Stunden bis wieder heisses Wasser zur Verfügung steht. Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist schon ein elektrisch beheizter Heisswasserspeicher bekannt, in welchem das im Speicherbehälter befindliche Wasser von oben nach unten aufgeheizt wird. Da das heisse Wasser über dem kalten Wasser verbleibt, unter Bildung einer schmalen Mischzone, so kann man dem oberen Teil des Speicherbehälters schon recht bald nach Wiedereinschaltung des Heizstromes eine gewisse Menge heissen Wassers entnehmen.

  Hierzu ist bei dem bekannten Heisswasserspeicher neben dem Speicherbehälter ein elektrischer Durchlauferhitzer angeordnet, dessen Auslauf, meistens über eine Pumpe, mit dem oberen Ende des Speicherbehälters verbunden ist. Derartige Heisswasserspeicher sind relativ teuer, und die vorliegende Erfindung bezweckt, eine einfachere und wirtschaftlichere Lösung zu finden. Dies gelingt erfindungsgemäss dadurch, dass die elektrische Heizvorrichtung innerhalb eines im unteren Teil des   Speicher-    behälters angeordneten und mit letzterem kommunizierenden, wärmeisolierenden Behälters untergebracht ist, der durch ein Standrohr mit dem oberen Bereich des Speicherbehälters in Verbindung steht.



   In den beiden Figuren der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes schematisch im Schnitt dargestellt.



   Fig. 1 zeigt einen Heisswasserspeicher mit einem zylindrischen Speicherbehälter 1, der vertikal auf Füssen 2 steht und vorzugsweise zum Fassen verhältnismässig grosser Wassermengen von z. B. 120-1500 Liter ausgelegt ist. Im unteren Teil des Behälters 1 ist eine elektrische Heizvorrichtung 3 angeordnet, die einen in einem horizontalen Schutzrohr 4 untergebrachten elektrischen Heizwiderstand 5 umfasst. Der Heizwiderstand 5 ist über einen Hauptschalter 6 an die   Netzklemmen    7 und 8 angeschlossen, wobei sich im Stromkreis noch der Schaltkontakt 9 eines Sicherheitsthermostaten 10 befindet. In der Praxis werden meistens mehrere, in entsprechenden Schutzröhren untergebrachte, vorzugsweise parallel geschaltete Heizwiderstände benützt.



   Die Heizvorrichtung 3 und ein Fühlrohr 11 des Thermostaten 10 befinden sich in einem thermisch isolierenden, z. B. zylindrischen Behälter 12, der nur auf seiner unteren gestrichelt angedeuteten Seite 13 ganz oder teilweise offen ist. Der Isolierbehälter 12 steht durch ein thermisch isoliertes Standrohr 14 mit dem oberen Bereich des Speicherbehälters 1 in Verbindung.



   Das untere Ende 15 des Rohres 14 ist, solange das im Isolierbehälter 12 enthaltene Wasser noch nicht genügend aufgeheizt ist, durch das freie Ende einer Bimetall-Blattfeder 16 verschlossen, deren anderes Ende bei 17 an der oberen Seite des Isolierbehälters 12 befestigt ist. Wenn das Wasser im oberen Bereich des Isolierbehälters 12 eine Temperatur von z. B. etwa   65"    C erreicht hat, beginnt die im kalten Zustand mit einer leichten Vorspannung am unteren Rohrende 15 anliegende Blattfeder 16 sich nach unten durchzubiegen wie bei 16' strichpunktiert angedeutet ist. Infolge der Freigabe des Rohrendes 15 und der Temperaturdifferenz zwischen dem im Isolierbehälter 12 und dem im Speicherbehälter 1 befindlichen Wasser gerät das Wasser in Zirkulation.

  Da zunächst, bei geringer Durchbiegung der Blattfeder 16 nur wenig Wasser zirkuliert, steigt die Temperatur im Inneren des Isolierbehälters 12 weiter, so dass sich die Blattfeder 16 stärker durchbiegt und die Zirkulation   zunimmt,    bis schliesslich, z. B. bei einer Temperatur von etwa   60-756    C ein Gleichgewichtszustand erreicht wird. Das oben aus dem Rohr 14 flies  sende, etwa   70-750    C heisse Wasser füllt allmählich den Speicherbehälter 1 von oben nach unten, indem es sich mit dem darunter liegenden kalten Wasser nur in einer relativ schmalen Mischzone 18 vermischt, die sich nach unten verschiebt, bis schliesslich der ganze Speicherbehälter mit heissem Wasser gefüllt ist. Die Temperatur nimmt nur im ganzen Behälter noch weiter zu, bis der z.

  B. auf etwa   80-850    C eingestellte Thermostat 10 anspricht und durch Öffnen seines Kontaktes 9 den Heizstromkreis unterbricht. Der mit einer nicht dargestellten Wärmeisolierung versehene Speicherbehälter 1 ist unten mit einer Kaltwasserzuleitung 19 und oben mit einer Heisswasserableitung 20 verbunden. Eine mit einem Deckel 21 versehene seitliche Öffnung 22 gestattet den Ein- und Ausbau des Isolierbehälters 12. Der Dekkel 21 ist an einem die Öffnung 22 umgebenden Flansch 23 befestigt und mit einer entsprechenden Dichtung versehen.



   Wenn der mit billigem Nachtstrom aufgeheizte Inhalt des Speicherbehälters 1 verbraucht worden ist, kann man durch Schliessen des Hauptschalters 6 in kurzer Zeit den oberen Bereich des Speicherbehälters 1 wieder mit heissem Wasser füllen. Dabei wird man mit teurem Tagstrom nur so lange heizen, als dem voraussichtlich noch benötigten Quantum heissen Wassers entspricht.



   Anstelle eines Bimetall-Federblattes 16 kann man zur angenäherten Einstellung der Temperatur des aus dem Standrohr 14 ausströmenden Wassers auch eine Düse von entsprechend gewähltem Ausflussdurchmesser an deren unterem oder oberen Ende anbringen. Natürlich kann auch durch die Wahl des Durchmessers des Standrohres 14 selbst die gewünschte Temperatur annähernd erreicht werden. Die Anwendung des Federblattes 16 gestattet aber, eine wesentlich genauere Einstellung der Temperatur, mit der das Aufheizen erfolgen soll.



   Als weitere Möglichkeit zur Regulierung der Wasserzirkulation im Standrohr 14 bzw. der Temperatur des aus demselben austretenden Wassers, sei noch die Anwendung eines vom heissen Wasser durchströmten Federbalges erwähnt, der sich bei zunehmender Temperatur ausdehnt und dadurch eine Klappe in zunehmendem Masse öffnet.



   Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 unterscheidet sich nur in einigen Einzelheiten von demjenigen nach Fig. 1. Entsprechende Teile sind in den beiden Figuren mit den gleichen   Überweisungszeichen    versehen. Der Speicherbehälter 1 hat gemäss Fig. 2 keine Füsse, sondern ist mittels nicht dargestellter Konsolen oder dgl. an einer Wand befestigt, wie dies für kleinere Speicher von z. B. etwa 30-200 Liter Inhalt üblich ist. Die Kaltwasserzuleitung 19 und die Heisswasserableitung 20 sind im Abstand von der Achse des Behälters 1 von unten in denselben eingeführt. Ein im obersten Punkt vorgesehener, normalerweise mit einer Kappe 24 geschlossener Stutzen   20z    gestattet den Anschluss einer weiteren Heisswasser-Entnahmeleitung. Der Isolierbehälter 12 ist mit dem Speicherbehälter 1 koaxial und wird von unten her in letzteren eingesetzt.

  Ausser dem Sicherheitsthermostaten 10 ist nun auch noch ein weiterer Thermostat 25 vorgesehen, der zur Begrenzung der während der Hochtarifzeit erzeugten Heisswassermenge dient. Das Fühlrohr 26 des Begrenzungsthermostaten 25 weist einen zum Isolierbehälter 12 nach oben hinausragenden Teil 261 auf. Die Fühlrohre der üblichen Thermostaten weisen bekanntlich einen aktiven, und einen inaktiven Teil auf, wobei nur der aktive, das freie Rohrende bildende Teil zur Temperaturmessung beiträgt. Das Fühlrohr 26 ist nun so dimensioniert, dass sein unmittelbar im Speicherbehälter 1 befindlicher, oberer Teil   26    mindestens angenähert seinem aktiven Teil entspricht, und sein im Isolierbehälter 12 befindlicher, unterer Teil 262 mindestens angenähert seinem inaktiven Teil.

  Der Begrenzungsthermostat 25 spricht somit auf die im oberen Teil des Speicherbehälters 1 herrschende Temperatur an und kann so eingestellt werden, dass er seinen Kontakt 27 öffnet, wenn bei der Aufheizung des Wassers die Mischzone 18 eine vorgesehene Grenze 18' erreicht. Durch Veränderung der Einstellung des Thermostaten 25 kann die Grenze 18' nach unten oder oben verschoben werden. Der Kontakt 9 des Sicherheitsthermostaten 10 ist mit einer Klemme 28 verbunden, die jeweils dann Spannung führt, wenn der Strom bei Niedertarif geliefert wird - im allgemeinen also bei Nacht.



  Der Kontakt 27 des Begrenzungsthermostaten ist dagegen mit einer Klemme 29 verbunden, die während der Hochtarifzeit- oder -zeiten Spannung führt. In Fig. 2 sind beide Kontakte geschlossen dargestellt, weil die Mischzone 18 sich oberhalb der Grenze 18' befindet.

 

  Ist der obere Teil des Behälters 1 bis zur Grenze 18' mit heissem Wasser von etwa   70-75"    gefüllt, so öffnet sich der Kontakt 27, was während der Niedertarifzeit keine Folgen hat, während der   Hochtarifzeit    dagegen die Stromzufuhr unterbricht. Während der   Hochtarifzeit    wird also bei den Speicherinhalt übersteigendem Verbrauch immer nur ein Teil des Speicherbehälters 1, z. B.



  etwa   t/3    desselben oder weniger wieder aufgeheizt. Während der   Niedertarifzeit    geht dagegen die Aufheizung so weit, bis der Sicherheitsthermostat 10 anspricht, d. h.



  bis der ganze Behälter 1 mit heissem Wasser von etwa   8085     C gefüllt ist. 

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH

   Elektrisch beheizter Heisswasserspeicher, in welchem das im Speicherbehälter befindliche Wasser von oben nach unten aufgeheizt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Heizvorrichtung (3) innerhalb eines im unteren Teil des Speicherbehälters (1) angeordneten und mit letzterem kommunizierenden, wärmeisolierenden Behälters (12) untergebracht ist, der durch ein Standrohr (14) mit dem oberen Bereich des Speicherbehälters (1) in Verbindung steht.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Heisswasserspeicher, dadurch gekennzeichnet, dass der wärmeisolierende Behälter (12) nur auf seiner unteren Seite (13) mit dem Speicherbehälter (1) kommuniziert.

   2. Heisswasserspeicher nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Standrohr (14) wärmeisoliert ist.

   3. Heisswasserspeicher nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zur Regulierung der Temperatur der aus dem oberen Ende des Standrohres (14) austretenden Wassers Schliessmittel vorgesehen sind, die bei steigender Temperatur des innerhalb des wärmeisolierenden Behälters (12) befindlichen Wassers den Durchlauf des in demselben erhitzten Wassers durch das Standrohr (14) in zunehmendem Masse gestatten.

   4. Heisswasserspeicher nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als temperatur-regulierende Schliessmittel eine Bimetall-Blattfeder (16) vorgesehen ist, die bis zu einer vorbestimmten Temperatur das untere Ende (15) des Standrohres (14) verschliesst und dasselbe bei Überschreitung dieser Temperatur in zunehmendem Masse freigibt.

   5. Heisswasserspeicher nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als temperaturregulierende Schliessmittel eine Klappe vorgesehen ist, die durch einen sich bei zunehmender Temperatur ausdehnenden Federbalg in zunehmendem Masse geöffnet wird.

   6. Heisswasserspeicher nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass in dem wärmeisolierenden Behälter (12) das Fühlrohr (11) eines Sicherheitsthermostaten (10) untergebracht ist, dessen Schaltkontakt (9) den Heizstromkreis unterbricht, wenn die Temperatur in diesem Behälter (12) einen vorbestimmten Wert erreicht hat.

   7. Heisswasserspeicher nach Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der wärmeisolierende Behälter (12) samt der elektrischen Heizvorrichtung (5) und dem Fühlrohr (11) durch eine mittels eines Deckels (21) verschliessbare seitliche oder untere Öffnung (22) des Speicherbehälters (12) in demselben einbringbar und aus demselben herausnehmbar ist.

   8. Heisswasserspeicher nach Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Thermostat (25) vorgesehen ist, dessen Schaltkontakt (27) sich öffnet, zum Zwecke in Hochtarifzeiten den Heizstromkreis zu unterbrechen, sobald der obere Teil des Speicherbehälters (1) bis zu einer umstellbaren Grenze mit aufgeheiztem Wasser gefüllt ist.

   9. Heisswasserspeicher nach Unteranspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Thermostat (25) ein Fühlrohr (26) mit einem aktiven und einem inaktiven Teil aufweist, und dass ein Teil (262) des Fühlrohres der im Inneren des Isolierbehälters (12) verläuft mindestens angenähert dem inaktiven Teil entspricht, während ein vom Isolierbehälter nach oben in den Speicherbehälter (1) ragender Teil (26S) des Fühlrohres mindestens angenähert seinem aktiven Teil entspricht.