WO2006097002A2 - Dampferzeuger mit verwirbelungseinrichtung - Google Patents

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WO2006097002A2
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water outlet
steam generator
water
impeller
funnel
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Andrzej Szpilski
André GEROLD
Daniel Dietziker
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Axair AG
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Axair AG
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Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B1/00—Methods of steam generation characterised by form of heating method
    • F22B1/28—Methods of steam generation characterised by form of heating method in boilers heated electrically
    • F22B1/30—Electrode boilers

Definitions

  • the present invention relates to a steam generator with a swirling device, as defined in the preamble of independent claim 1.
  • Steam generators are used, for example, for humidification and usually comprise an evaporation vessel, which is partially filled with water.
  • the water is treated with a heating device, such as Electrodes or electrical resistors, heated and evaporated, wherein mineral salts are precipitated, which are removed from the evaporation vessel from time to time by slurrying.
  • the evaporation vessel has a water outlet, which is arranged, for example, in a steam generator disclosed in US Pat. No. 4,221,955, in a side wall of the evaporation vessel.
  • a major problem when using very calcareous water is the calcification and rapid growth of the relatively small water outlet and the sedimentation of lime on the bottom of the evaporation vessel, which often make a complex cleaning necessary after a short time.
  • the object of the invention is to provide a steam generator of the type mentioned in the beginning, in which less often • an expensive decalcification with associated steam generator downtime must be performed.
  • a steam generator comprises an evaporation vessel which has a bottom and a water outlet.
  • the evaporation tank are ⁇ heating and below the heater a swirling arranged lung thanks.
  • the water outlet in the bottom of the evaporation vessel and the swirling device are arranged in and / or vertically above the water outlet.
  • the growth of large lime crystals can be prevented and less lime sediments on the bottom of the vat. Rapid calcification of the water drain and the heater is prevented.
  • the levitated lime can also be easily slurried, including the vortex contributes to the water flow, which causes a suction effect.
  • the .Wasserablauf is arranged centrally in the bottom of the evaporation vessel. This allows for optimal Blasting and, together with a centric arrangement of the turbulizer, results in optimum formation of the water vortex created during operation, which thus ideally captures the entire water present in the evaporation vessel.
  • the bottom of the evaporation vessel is funnel-shaped. This leads on the one hand to a diversion of the vortex energy generated by the swirling device mainly in the direction of. Heating and ensuring. so their intensive flow around.
  • the funnel shape additionally prevents quiet zones with a tendency to calcification.
  • a funnel-shaped part is arranged in the water outlet, in which the swirling device projects from below.
  • the vortex energy generated by the turbulizer can be directed in a more targeted manner in the direction of the heating device.
  • the funnel-shaped portion is formed like a sieve, and dividing the water flow into a rate of evaporation • fäss districten portion and a water outlet-portion.
  • the sieve-like funnel-shaped part thus creates a protected zone for the water outlet side part by catching falling large pieces of lime and does not let pass.
  • a Wasserauslass- or a water inlet opening in the water outlet side part can be secured against clogging by large pieces of lime.
  • Verwirbe- A device impeller In a preferred embodiment, the Verwirbe- A device impeller. Such an impeller generates an optimal vortex with a simple structure.
  • the impeller has vanes which are located substantially inside the funnel-shaped part and vanes which are located substantially below the funnel-shaped part in the water outlet-side part of the water outflow.
  • a main vortex can be generated which keeps the caustic particles in the evaporation vessel small and in limbo and ensures a good flow around the heating device.
  • this allows the water in the water outlet part of the water outlet, via which it can be slurried or supplied to the water, to be kept in intensive motion.
  • the swirling device is a worm wheel, a wobble plate or a swirler having a plurality of lamellae. Even with such simple turbulizers, an efficient vortex can be created.
  • the drive of the swirling device takes place via a radially acting magnetic coupling.
  • the swirling device can thus be driven by a motor arranged outside the evaporation vessel without the vessel wall having to be penetrated by a mechanical part. Elaborate seals can be avoided.
  • the steam generator according to the invention preferably has a separation device for separating water and lime for the discharge water draining from the water outlet.
  • the comparatively small lime particles can be trapped before they get into the continuing Abschlämmungsverrohrung, possibly lower there and lead to blockages.
  • the heating device advantageously comprises at least two electrodes or at least one resistance heating element.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a steam generator according to the invention in a partially sectioned perspective view
  • Fig. 2 - is a sectional view of a 'lower part of the steam generator of FIG. 1;
  • Fig. 3 is an exploded view of the impeller, the water drain and the impeller drive of the steam generator of Fig. 1;
  • FIG. 4 shows the steam generator parts of FIG. 3 in assembled form in a partially cut-away perspective view
  • FIG. Fig. 5 - a lower part of the steam generator of Figure 1 with a separation device in the form of a settling tank in a partially sectioned perspective view ..;
  • FIG. 6 shows a lower part of the steam generator of FIG. 1 with a separation device in the form of a filter device in a partially sectioned perspective view
  • Fig. 7 the lower part of the steam generator with filter device of Figure 6 in a sectional view.
  • FIG. 8 shows a sectional view of a lower part of a steam generator according to the invention in accordance with a second exemplary embodiment
  • FIG. 10 shows a sectional view of a lower part of a steam generator according to the invention without a magnetic coupling according to a third exemplary embodiment
  • FIG. 11 schematically shows a lower part of a steam generator according to the invention according to a fourth embodiment
  • FIG. 12 shows a swirling device in the form of a worm wheel
  • FIG. 13 - a swirling device in the form of a wobble plate
  • FIG. 14 shows a swirling device in the form of a swirler having a plurality of lamellae.
  • a steam generator 1 in the first exemplary embodiment illustrated in FIGS. 1 to 4, comprises an evaporation vessel 2 with a funnel-shaped bottom 21, a substantially cylindrical side wall 23 and a ceiling 24.
  • a heating device 3 is arranged within the evaporation vessel 2, includes a plurality of fixed to the ceiling 24 electrodes 31 having power connectors 311, which project through the ceiling 24 through the outside.
  • a water drain 22 is arranged. In the center of the bottom 21 an opening is formed for this purpose, which is laterally bounded by approximately vertically upwardly and downwardly projecting annular bottom portions 221 and 222, respectively.
  • a drain housing has a substantially cylindrical wall 223 which attaches externally to the annular bottom portion 222 and extends downwardly therefrom. Between the substantially cylindrical wall 223, the downwardly projecting annular bottom part 222 and a ring member 25, an O-ring seal 26 is held.
  • a drain casing bottom 224 limits the water drain 22 leading in operation to the bottom.
  • a funnel-shaped part 5 and a vortex impeller 4 are arranged, which protrudes from below into the funnel-shaped part 5.
  • the funnel-shaped part 5 is of a sieve-like design and subdivides the water outlet 22 into an evaporation-vessel-side part and a water-outlet-side part. It is supported by a Cylinder 51 is supported, which rests on the drain housing bottom 224.
  • the funnel-shaped part 5 allows the water to pass from the top to the bottom and from the bottom to the top, and on the other hand it ensures that no excessively large lime pieces enter the water outlet-side part.
  • the funnel shape also directs the water flow and the vortex energy in the direction of the heating device 3.
  • a water inlet 6 passes through the cylindrical wall 223 of the drain housing and the support cylinder 51 of the funnel-shaped part 5. These are also provided for draining with water outlet openings 71 and 72, to which a water outlet 7 connects.
  • the transition from the water outlet opening 71 to the water outlet channel 7 can be closed by a magnetic valve 73 which has a valve housing 731 in which a stationary magnet part 732 and a valve armature 733 adjustable for this purpose are arranged.
  • the transition to the leaching of calcareous water from the evaporation vessel 2 is opened, otherwise it normally remains closed.
  • the design of the impeller 4 is best seen in FIGS. 2 and 3. It comprises a smaller, hollow-cylinder-like basic body 42, which is arranged on a larger, hollow-cylinder-like basic body 43. From the smaller hollow cylinder-like base body 42, four wings 41 extend radially outward, which are located substantially inside the funnel-shaped part 5 and produce a main vortex in operation, which keeps the lime particles in the evaporation vessel 2 small and in suspension and for a good flow around the Heating device 3 ensures. From the larger hollow cylinder-like base 43, four wings 45 extend radially outside, which are located substantially below the funnel-shaped part 5 in the water outlet side part of the water outlet 22 and keep the water in the water outlet side part of the water outlet 22 in motion.
  • the smaller hollow cylinder-like base body 42 surrounds a mounting cylinder 225 projecting upwards from the drain housing bottom 224 into which a screw 47 is screwed, which takes over the rotational support of the impeller 4, i. preventing removal of the impeller 4 from the drain casing bottom 224 without substantially obstructing rotation of the impeller 4.
  • the impeller 4 is also usually on four below the wings 45 on the hollow cylinder-like base body 43 formed feet 48 on the drain housing floor 224 on.
  • the larger hollow cylinder-like base 43 surrounds a hollow cylindrical elevation in the middle of the drain housing bottom 224. It also has a plurality of recesses 44, in each of which a permanent magnet 46 is arranged. This forms the diegelrad bathen part of a radially acting magnetic coupling for transmitting the driving force from a drive 8 to the impeller 4.
  • the drive 8 comprises a motor 81 with a drive shaft 82, at the upper end of a magnetic drum 84 is fixed, which has recesses 85, in each of which a permanent magnet 83 is arranged.
  • the magnetic drum 84 is located in the hollow cylindrical elevation in the middle of the drain housing bottom 224 and, when rotating via the permanent magnets 83 and 46, drives the impeller 4.
  • FIG. 5 shows the lower part of the steam generator 1 with a separation device for the separation of water and lime in the form of a settling tank 9.
  • the settling tank 9 is essentially a water vessel with three by two partitions 91 and 92 separate Gefäss negligence 93, 94 and 95th and a water outlet opening 96.
  • the lime-containing water drained from the evaporation vessel 2 passes via the water outlet channel 7 and a water outlet opening 74 into the first vessel part 93 and fills it until the water overflows the intermediate wall 91 into the second vessel part 94.
  • the second vessel part 94 If the second vessel part 94 is filled, the water flows over the intermediate wall 92 into the third vessel part 95 and fills it up to the water outlet opening 96. From the water outlet opening 96, the water finally reaches the pipeline network. In the three vessel parts '93, 94 and 95, the lime particles can settle and are thus separated from the overflowing water. From time to time the settling tank 9 must either be cleaned or replaced.
  • FIGS. 6 and 7 show an alternative separation device for separating water and lime in the form of a filter device 109.
  • the filter device 109 essentially comprises a water-permeable filter bag 191, which is fastened to a water supply disk 192.
  • the Wasserzu slaughter 192 is on a shoulder 1931 of an otherwise substantially cylindrical container 193 removably on. It has an inlet opening 1921 and a feed channel 1922, via which lime-containing water from the water outlet channel 7 and the water outlet opening 74 are fed to the filter bag 191.
  • the filter bag 191 passes the water and holds the lime back. He must therefore from time to time Time to be replaced.
  • a grid disk 194 resting on an inner ring projection 1932 of the container 193 ensures that no large parts enter the container outlet 1933 when the filter bag 191 is inadvertently loosened.
  • FIG. 8 shows a detail of a second exemplary embodiment of a steam generator 101 according to the invention.
  • the only difference from the first embodiment is the impeller 104, which is shown separately in FIG. 9.
  • the impeller 104 extends the impeller 104 from the larger hollow cylinder-like base body 143 no wings to the outside.
  • feet are missing on the underside of the main body 143.
  • the permanent magnets are cast into the main body 143.
  • the impeller 104 corresponds to the impeller 4 of the first embodiment.
  • four wings 141 which are located substantially inside the funnel-shaped part 5, extend radially outward from a smaller, hollow-cylinder-like base body 142.
  • FIG. 10 shows a section of a steam generator 201 according to the invention in accordance with a third exemplary embodiment.
  • the impeller 204 is not driven by a magnetic coupling, but is directly mechanically connected to the drive shaft 282 of the motor 281.
  • the drive shaft 282 is guided for this purpose through the drain housing bottom 290, wherein an annular shaft seal 291 provides a seal. Due to the mechanical connection of drive shaft 282 and impeller 204 can be dispensed with a magnetic drum and the arrangement of permanent magnets in the impeller 204.
  • the impeller 204 comprises for this purpose from bottom to top extending cylindrical central portion 242, in which the drive shaft 282 is inserted.
  • each of the central cylindrical part 242 extends radially outwards, which are located substantially inside the funnel-shaped part 5. From each of these four wings 241, a further wing 245 extends obliquely downwards and outwards. These four wings 245 are located below the funnel-shaped part 5 in the water outlet side of the water outlet and keep the water there in motion.
  • the steam generator 201 corresponds to the steam generator 1 of the first embodiment.
  • a steam generator 301 in accordance with a fourth exemplary embodiment, of which a part is shown schematically in FIG. 11, the water outlet duct 307 is located directly below the impeller 304.
  • the magnetic drum 384 of the drive is outside the Water drain 322 arranged around this and the impeller 304 with the permanent magnets and the wings 341 around.
  • a solenoid valve 373 is arranged in this.
  • FIG. 12 shows, as an alternative to an impeller, a swirling device in the form of a worm wheel 404
  • FIG. 13 shows a swirling device in the form of a pulley 504.
  • FIG. 12 shows, as an alternative to an impeller, a swirling device in the form of a worm wheel 404
  • FIG. 13 shows a swirling device in the form of a pulley 504.
  • FIG. 12 shows, as an impeller, a swirling device in the form of a worm wheel 404
  • FIG. 13 shows a swirling device in the form of a pulley 504.
  • FIG. The swirler 604 comprises a plurality of curved blades 641, the ends of which are screwed to a base disk 642.

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Abstract

Ein erfindungsgemässer Dampferzeuger (1) umfasst ein Verdampfungsgefäss (2), das einen Boden (21) und einen Wasserablauf (22) aufweist. Im Verdampfungsgefäss (2) sind eine Heizeinrichtung (3) und unterhalb der Heizeinrichtung (3) ein Flügelrad (4) als Verwirbelungseinrichtung angeordnet. Der Wasserablauf (22) ist im Boden (21) des Verdampfungsgefässes (2) und das Flügelrad (4) im Wasserablauf (22) angeordnet. Durch die erfindungsgemässe Anordnung des Wasserablaufs (22) und des Flügelrads (4), das im Betrieb praktisch dauernd rotiert, wird im Betrieb im Wasser des Verdampfungsgefässes (2) und insbesondere im Wasserablauf (22) ein Wirbel erzeugt. Auf diese Weise wird im Wasser vorhandener Kalk insbesondere im Bereich des Wasserablaufs (22) dauernd bewegt und dadurch in kleiner Partikelgrösse in Schwebe gehalten.

Description

Dampferzeuger mit Verwirbelungseinrichtung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Dampferzeuger mit einer Verwirbelungseinrichtung, wie er im Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1 definiert ist.
Dampferzeuger werden beispielsweise zur Luftbefeuchtung eingesetzt und umfassen üblicherweise ein Verdampfungsgefäss, das teilweise mit Wasser gefüllt ist. Das Wasser wird mit einer Heizeinrichtung, wie z.B. Elektroden oder elektrischen Widerständen, erhitzt und verdampft, wobei Mineralsalze ausgefällt werden, die von Zeit zu Zeit durch Abschlämmen aus dem Verdampfungsgefäss entfernt werden. Hierzu weist das Verdampfungsgefäss einen Wasserablauf auf, der beispielsweise bei einem in der US-A-4 221 955 offenbarten Dampfer- zeuger in einer Seitenwand des Verdampfungsgefässes angeordnet ist.
Ein vor allem bei Verwendung von sehr kalkhaltigem Wasser grosses Problem ist das Verkalken und das schnelle Zuwachsen der meist relativ kleinen Wasserablaufsöffnung sowie die Sedimentation von Kalk auf den Boden des Verdampfungsgefässes, welche oft schon nach kurzer Zeit eine aufwendige Reinigung notwendig machen.
Bei dem in der US-A-4 221 955 offenbarten Dampferzeuger reduziert zwar ein über dem Verdampfungsgefässboden angeordnetes Flügelrad als Verwirbelungseinrichtung die Sedimentation von Kalk, diese wird aber ebenso wenig verhindert wie die Verkalkung des Wasserablaufs. Das Flügelrad wird nämlich nicht zu diesem Zweck eingesetzt, sondern zum Steigern der Dampfleis- tung ohne mehr Wasser beizufügen. Diese Dampfleistungssteige- rung beruht darauf, dass beim Rotieren des Flügelrads die Wasseroberfläche wirbeiförmig konisch verformt wird, was die Elektrodeneintauchtiefe und somit die Dampfleistung erhöht. Durch Ausschalten des Flügelrads wird das Wasserniveau wieder abgesenkt, wodurch die Dampfproduktion reduziert oder sogar ganz unterbrochen wird. Die Sedimentation von Kalk setzt dann wieder voll ein. Bei Normalbetrieb des Dampferzeugers wird das Flügelrad häufig ein- und ausgeschalten, sodass die- KaIk- Sedimentation nur zeitweise reduziert wird. Die Wirkung des Flügelrads reicht ausserdem kaum bis zum in einer Verdämp- fungsgefässseitenwand angeordneten Wasserablauf, so dass dessen Verkalkung nicht verhindert wird.
Angesichts des Problems der bei gewissen Wassertypen raschen Notwendigkeit einer aufwendigen Reinigung des Dampferzeugers aufgrund der Verkalkung des Wasserablaufs und Sedimentation von Kalk bei den bisher bekannten Dampferzeugern liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Dampferzeuger der ein- gangs erwähnten Art zu schaffen, bei dem weniger oft eine • aufwendige Entkalkung mit damit verbundenen Dampferzeuger- Stillstandszeiten durchgeführt werden muss.
Diese Aufgabe wird durch den erfindungsgemässen Dampferzeuger gelöst, wie er im unabhängigen Patentanspruch 1 definiert ist. Bevorzugte Ausführungsvarianten ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
Das Wesen der Erfindung besteht im Folgenden: Ein Dampferzeu- ger umfasst ein Verdampfungsgefäss, das einen Boden und einen Wasserablauf aufweist. Im Verdampfungsgefäss sind eine ■Heizeinrichtung und unterhalb der Heizeinrichtung eine Verwirbe- lungseinrichtung angeordnet. Erfindungsgemäss sind der Wasserablauf im Boden des- Verdampfungsgefässes und die Verwirbe- lungseinrichtung in und/oder vertikal über dem Wasserablauf angeordnet.
Durch die erfindungsgemässe Anordnung des Wasserablaufs und der Verwirbelungseinrichtung, die im Betrieb praktisch dauernd läuft, wird im Betrieb im Wasser des Verdampfungsgefässes und insbesondere im Wasserablauf ein Wirbel erzeugt. Auf diese Weise wird der Kalk insbesondere im Bereich des
Wasserablaufs dauernd bewegt und dadurch in kleiner Partikelgrösse in Schwebe gehalten. Gleichzeitig wird auch der ins Wasser eingetauchte Teil der Heizeinrichtung durch Wasser mit relativ hoher Geschwindigkeit umströmt, was einer Kalkablage- rung ebenfalls entgegenwirkt.
Durch das in Schwebe Halten des Kalkes kann das Wachstum von grossen Kalkkristallen verhindert werden und es sedimentiert weniger Kalk auf den Verdampfungsgefässboden. Eine rasche Verkalkung des Wässerablaufs und der Heizeinrichtung wird verhindert. Der in Schwebe gehaltene Kalk kann ausserdem einfacher abgeschlämmt werden, wozu auch der Wirbel im Wasserablauf beiträgt, der einen Sogeffekt bewirkt.
Vorzugsweise ist beim erfindungsgemässen Dampferzeuger die
Verwirbelungseinrichtung vollständig im Wasserablauf angeordnet. Dadurch ergibt sich ein für das Abschlämmen optimaler Sogeffekt und ausserdem kann eine Verkalkung des Wasserab- • laufs praktisch ausgeschlossen werden.
Mit Vorteil ist der .Wasserablauf zentrisch im Boden des Verdampfungsgefässes angeordnet. Dies ermöglicht eine optimale Abschlämmung und hat, zusammen mit einer zentrischen Anordnung der Verwirbelungseinrichtung, eine optimale Ausbildung des im Betrieb entstehenden Wasserwirbels zur Folge, der so idealerweise das ganze im Verdampfungsgefäss vorhandene Was- ser erfasst.
Bevorzugt ist der Boden des Verdampfungsgefässes trichterförmig ausgebildet. Dies führt einerseits zu einer Umleitung der durch die Verwirbelungseinrichtung erzeugten Wirbelenergie hauptsächlich in Richtung der. Heizeinrichtung und gewährleis-. tet so deren intensive Umströmung. Anderseits verhindert die Trichterform zusätzlich ruhige Zonen mit Neigung zu Kalkablagerungen.
Vorzugsweise ist im Wasserablauf ein trichterförmiges Teil angeordnet, in das die Verwirbelungseinrichtung von unten hineinragt. Mit einer solchen trichterförmigen Kontur kann die durch die Verwirbelungseinrichtung erzeugte Wirbelenergie noch gezielter in Richtung der Heizeinrichtung geleitet wer- den.
Mit Vorteil ist das trichterförmige Teil siebartig ausgebildet und unterteilt den Wasserablauf in einen verdampfungsge- • fässseitigen Teil und einen wasserauslassseitigen Teil. Das siebartige trichterförmige Teil schafft so eine geschützte Zone für den wasserauslassseitigen Teil, indem es herunterfallende grosse Kalkteile auffängt und nicht passieren lässt. Auf diese Weise kann beispielsweise eine Wasserauslass- oder ein Wasserzulauföffnung im wasserauslassseitigen Teil vor Verstopfung durch grosse Kalkteile gesichert werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsvariante ist die Verwirbe- lungseinrichtung ein Flügelrad. Ein solches Flügelrad erzeugt bei einfachem Aufbau einen optimalen Wirbel.
Mit Vorteil weist das Flügelrad Flügel auf, die sich im We- sentlichen innerhalb des trichterförmigen Teils befinden,, sowie Flügel, die sich im Wesentlichen unterhalb des trichterförmigen Teils im wasserauslassseitigen Teil des Wasserablaufs befinden. Mit einem solchen doppelstöckigen Flügelrad kann einerseits ein Hauptwirbel erzeugt werden, der die KaIk- partikel im Verdampfungsgefäss klein und in Schwebe hält und für eine gute Umströmung der Heizeinrichtung sorgt. Ander- . seits kann damit gleichzeitig das Wasser im wasserauslassseitigen Teil des Wasserablaufs, über den abgeschlämmt oder dem Wasser zugeführt werden kann, intensiv in Bewegung gehal- ten werden.
Bei einer alternativen vorteilhaften Ausführungsvariante ist die Verwirbelungseinrichtung ein Schneckenrad, eine Wabbelscheibe oder ein eine Mehrzahl von Lamellen aufweisender Ver- wirbler. Auch mit solchen einfachen Verwirbelungseinrichtun- gen kann ein effizienter Wirbel erzeugt werden.
Vorteilhafterweise erfolgt der Antrieb der Verwirbelungseinrichtung über eine radial wirkende Magnetkupplung. Die Ver- Wirbelungseinrichtung kann so von einem ausserhalb des Ver- dampfungsgefässes angeordneten Motor angetrieben werden, ohne dass die Gefässwand von einem mechanischen Teil durchdrungen werden muss. Aufwendige Abdichtungen können dadurch vermieden werden. Ausserdem entfällt die Gefahr, dass eine beispiels- weise durch Verkalkung blockierte Verwirbelungseinrichtung gleichzeitig den Motor blockiert, was diesen beschädigen könnte. Vorzugsweise weist der erfindungsgemäss Dampferzeuger für das vom Wasserablauf ablaufende Ablaufwasser eine Separationseinrichtung zur Separation von Wasser und Kalk auf. Damit können die vergleichsweise kleinen Kalkpartikel abgefangen werden, bevor sie in die weiterführende Abschlämmungsverrohrung gelangen, sich dort eventuell absenken und zu Verstopfungen führen.
Die Heizeinrichtung umfasst mit Vorteil mindestens zwei Elektroden oder mindestens ein Widerstandsheizelement.
Im Folgenden wird der erfindungsgemässe Dampferzeuger unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen anhand von Ausfüh- rungsbeispielen detaillierter beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 - ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsge- mässen Dampferzeugers in teilweise geschnittener perspektivischer Ansicht;
Fig. 2 - eine Schnittansicht eines' unteren Teils des Dampferzeugers von Fig. 1;
Fig. 3 - eine Explosionsansicht des Flügelrads, des Wasser- ablaufs und des Antriebs des Flügelrads des Dampferzeugers von Fig. 1;
Fig. 4 - die Dampferzeugerteile von Fig. 3 in zusammengebauter Form in teilweise geschnittener perspektivi- scher Ansicht; Fig. 5 - einen unteren Teil des Dampferzeugers von Fig. 1 mit einer Separationseinrichtung in Form eines Absetzbeckens in teilweise geschnittener perspektivischer Ansicht;
Fig. 6 - einen unteren Teil des Dampferzeugers von Fig. 1 mit einer Separationseinrichtung in Form einer Filtereinrichtung in teilweise geschnittener perspektivischer Ansicht;
Fig. 7 - den unteren Teil des Dampferzeugers mit Filtereinrichtung von Fig. 6 in einer Schnittansicht;
Fig. 8 - eine Schnittansicht eines unteren Teils eines erfindungsgemässen Dampferzeugers gemäss einem zweiten Ausführungsbeispiel;
Fig. 9 - das Flügelrad des Dampferzeugers von Fig. 8;
Fig. 10 - eine Schnittansicht eines unteren Teils eines erfindungsgemässen Dampferzeugers ohne Magnetkupplung gemäss einem dritten Ausführungsbeispiel;
Fig. 11 - schematisch einen unteren Teil eines erfindungsge- mässen Dampferzeugers gemäss einem vierten Ausführungsbeispiel ;
Fig. 12 - eine Verwirbelungseinrichtung in Form eines Schneckenrads;
Fig. 13 - eine Verwirbelungseinrichtung in Form einer Wabbelscheibe; und Fig. 14 - eine Verwirbelungseinrichtung in Form eines eine Mehrzahl von Lamellen aufweisenden Verwirblers.
Bei dem in den Fig. 1 bis 4 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel umfasst ein erfindungsgemässer Dampferzeuger 1 ein Verdampfungsgefäss 2 mit einem trichterförmigen Boden 21, einer im Wesentlichen zylinderförmigen Seitenwand 23 und einer Decke 24. Innerhalb des Verdampfungsgefässes 2 ist eine Heiz- einrichtung 3 angeordnet, die mehrere an der Decke 24 befestigte Elektroden 31 umfasst, die Stromanschlüsse 311 aufweisen, welche durch die Decke 24 hindurch nach aussen ragen.
Zentrisch im Boden 21 des Verdampfungsgefässes 2 ist ein Was- serablauf 22 angeordnet. In der Mitte des Bodens 21 ist hierzu eine Öffnung ausgebildet, die seitlich durch ungefähr senkrecht nach oben und nach unten ragende ringförmige Bodenteile 221 bzw. 222 begrenzt ist. Ein Ablaufgehäuse, weist eine im Wesentlichen zylinderförmige Wand 223 auf, die aussen am ringförmigen Bodenteil 222 ansetzt und sich von dort nach unten erstreckt. Zwischen der im Wesentlichen zylinderförmigen Wand 223, dem nach unten ragenden ringförmigen Bodenteil 222 und einem Ringteil 25 ist eine O-Ring-Dichtung 26 gehalten. Ein Ablaufgehäuseboden 224 begrenzt den im Betrieb Wasser führenden Wasserablauf 22 nach unten.
Im Ablaufgehäuse sind ein trichterförmiges Teil 5 und als Verwirbelungseinrichtung ein Flügelrad 4 angeordnet, das von unten in das trichterförmige Teil 5 hineinragt. Das trichter- förmige Teil 5 ist siebartig ausgebildet und unterteilt den Wasserablauf 22 in einen verdampfungsgefässseitigen Teil und einen wasserauslassseitigen Teil. Es wird durch einen Stütz- Zylinder 51 getragen, der auf dem Ablaufgehäuseboden 224 aufsitzt. Das trichterförmige Teil 5 lässt einerseits das Wasser von oben nach unten und von unten nach oben passieren und sorgt anderseits dafür, dass keine zu grossen Kalkteile in den wasserauslassseitigen Teil gelangen. Die Trichterform leitet zudem im Betrieb den Wasserstrom und die Wirbelenergie gezielt in Richtung zur Heizeinrichtung 3.
Zum Nachfüllen von frischem Wasser in das Verdampfungsgefäss 2 durchquert ein Wasserzulauf 6 die zylinderförmige Wand 223 des Ablaufgehäuses und den Stützzylinder 51 des trichterförmigen Teils 5. Diese sind zudem zum Abschlämmen mit Wasserauslassöffnungen 71 bzw. 72 versehen, an die ein Wasserauslasskanal 7 anschliesst. Der Übergang von Wasserauslassöff- nung 71 zu Wasserauslasskanal 7 ist mit einem Magnetventil 73 verschliessbar, das ein Ventilgehäuse 731 aufweist, in dem ein ortsfestes Magnetteil 732 und ein dazu verstellbarer Ventilanker 733 angeordnet sind. Geöffnet wird der Übergang zum Abschlämmen von kalkhaltigen Wasser aus dem Verdampfungsge- fäss 2, ansonsten bleibt er normalerweise verschlossen.
Die .Ausgestaltung des Flügelrads 4 ist am besten aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich. Es umfasst einen kleineren hohlzylinder- artigen Grundkörper 42, der auf einem grosseren hohlzylinder- artigen Grundkörper 43 angeordnet ist. Vom kleineren hohlzy- linderartigen Grundkörper 42 erstrecken sich vier Flügel 41 radial nach aussen, die sich im Wesentlichen innerhalb des trichterförmigen Teils 5 befinden und im Betrieb einen Hauptwirbel erzeugen, der die Kalkpartikel im Verdampfungsgefäss 2 klein und in Schwebe hält und für eine gute Umströmung der Heizeinrichtung 3 sorgt. Vom grosseren hohlzylinderartigen Grundkörper 43 erstrecken sich vier Flügel 45 radial nach aussen, die sich im Wesentlichen unterhalb des trichterförmigen Teils 5 im wasserauslassseitigen Teil des Wasserablaufs 22 befinden und das Wasser im wasserauslassseitigen Teil des Wasserablaufs 22 in Bewegung halten.
Der kleinere hohlzylinderartige Grundkörper 42 umgibt einen vom Ablaufgehäuseboden 224 nach oben ragenden Befestigungszylinder 225, in den eine Schraube 47 geschraubt ist, die die Rotationslagerung des Flügelrads 4 übernimmt, d.h. ein sich Entfernen des Flügelrads 4 vom Ablaufgehäuseboden 224 verhindert, ohne eine Rotation des Flügelrads 4 wesentlich zu .behindern. Das Flügelrad 4 liegt ausserdem normalerweise über vier unterhalb der Flügel 45 am hohlzylinderartigen Grundkörper 43 ausgebildete Füsse 48 auf dem Ablaufgehäuseboden 224 auf.
Der grossere hohlzylinderartige Grundkörper 43 umgibt eine hohlzylindrische Erhebung in der Mitte des Ablaufgehäusebodens 224. Er weist ausserdem eine Vielzahl von Ausnehmungen 44 auf, in denen jeweils ein Permanentmagnet 46 angeordnet ist. Dies bildet den flügelradseitigen Teil einer radial wirkenden Magnetkupplung zur Übertragung der Antriebskraft von einem Antrieb 8 auf das Flügelrad 4. Der Antrieb 8 umfasst einen Motor 81 mit einer Antriebswelle 82, an deren oberem Ende eine Magnettrommel 84 befestigt ist, die Ausnehmungen 85 aufweist, in denen jeweils ein Permanentmagnet 83 angeordnet ist. Die Magnettrommel 84 befindet sich in der hohlzylindri- schen Erhebung in der Mitte des Ablaufgehäusebodens 224 und treibt bei Rotation über die Permanentmagnete 83 und 46 das Flügelrad 4 an. Ein als Kühlgebläse wirkendes Ventilatorrad 86, welches direkt auf der Motorantriebswelle 82 befestigt ist, sorgt für die Kühlung des Motors 81. Fig. 5 zeigt den unteren Teil des Dampferzeugers 1 mit einer Separationseinrichtung zur Separation von Wasser und Kalk in Form eines Absetzbeckens 9. Das Absetzbecken 9 ist im Wesent- liehen ein Wassergefäss mit drei durch zwei Zwischenwände 91 und 92 getrennten Gefässteilen 93, 94 und 95 und einer Wasserauslassöffnung 96. Das vom Verdampfungsgefäss 2 abgeschlämmte kalkhaltige Wasser gelangt über den Wasserauslasskanal 7 und eine Wasserauslassöffnung 74 in das erste Gefäss- teil 93 und füllt dieses, bis das Wasser über die Zwischenwand 91 in das zweite Gefässteil 94 überläuft. Ist das zweite Gefässteil 94 gefüllt, läuft das Wasser über die Zwischenwand 92 in das dritte Gefässteil 95 über und füllt dieses bis zur Wasserauslassöffnung 96. Von der Wasserauslassöffnung 96 ge- langt das Wasser schliesslich in das Leitungsnetz. In den drei Gefässteilen '93, 94 und 95 können sich die Kalkpartikel absetzen und werden so vom überlaufenden Wasser getrennt. Von Zeit zu Zeit muss das Absetzbecken 9 entweder gereinigt oder ersetzt werden.
In den Fig. 6 und 7 ist eine alternative Separationseinrichtung zur Separation von Wasser und Kalk in Form einer Filtereinrichtung 109 dargestellt. Die Filtereinrichtung 109 um- fasst im Wesentlichen einen wasserdurchlässigen Filterbeutel 191, der an einer Wasserzuführscheibe 192 befestigt ist. Die Wasserzuführscheibe 192 liegt auf einer Schulter 1931 eines ansonsten im Wesentlichen zylinderförmigen Behälters 193 abnehmbar auf. Sie weist eine Einlauföffnung 1921 und einen Zuführkanal 1922 auf, über die kalkhaltiges Wasser vom Wasser- auslasskanal 7 und die Wasserauslassöffnung 74 dem Filterbeutel 191 zugeführt wird. Der Filterbeutel 191 lässt das Wasser passieren und hält den Kalk zurück. Er muss daher von Zeit zu Zeit ersetzt werden. Eine auf einem Innenringvorsprung 1932 des Behälters 193 aufliegende Gitterscheibe 194 stellt sicher, dass bei einem unbeabsichtigten Lösen des Filterbeutels 191 keine grossen Teile in den Behälterauslass 1933 gelangen.
In Fig. 8 ist ein Ausschnitt aus einem zweiten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Dampferzeugers 101 gezeigt. Der einzige Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel besteht im Flügelrad 104, das in Fig. 9 noch separat darge- stellt ist. Im Gegensatz zum Flügelrad 4 erstrecken sich beim Flügelrad 104 vom grosseren hohlzylinderartigen Grundkörper 143 keine Flügel nach aussen. Ausserdem fehlen Füsse an der Unterseite des Grundkörpers 143. Schliesslich sind die Permanentmagnete in den Grundkörper 143 eingegossen. Ansonsten entspricht das Flügelrad 104 dem Flügelrad 4 des ersten Ausführungsbeispiels. Insbesondere erstrecken sich von einem kleineren hohlzylinderartigen Grundkörper 142 vier Flügel 141 radial nach aussen, die sich im Wesentlichen innerhalb des trichterförmigen Teils 5 befinden.
Fig. 10 zeigt einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemässen Dampferzeuger 201 gemäss einem dritten Ausführungsbeispiel. Der Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel besteht darin, dass das Flügelrad 204 nicht über eine Magnetkupplung ange- trieben wird, sondern direkt mechanisch mit der Antriebswelle 282 des Motors 281 verbunden ist. Die Antriebswelle 282 ist zu diesem Zweck durch den Ablaufgehäuseboden 290 geführt, wobei eine ringförmige Wellendichtung 291 für eine Abdichtung sorgt. Aufgrund der mechanischen Verbindung von Antriebswelle 282 und Flügelrad 204 kann auf eine Magnettrommel sowie die Anordnung von Permanentmagneten im Flügelrad 204 verzichtet werden. Das Flügelrad 204 umfasst dafür einen sich von unten bis oben erstreckenden zylindrischen Mittelteil 242, in den die Antriebswelle 282 eingeführt ist. Von der oberen Hälfte des zy- lindrischen Mittelteils 242 erstrecken sich vier Flügel 241 radial nach aussen, die sich im Wesentlichen innerhalb des trichterförmigen Teils 5 befinden. Von jedem dieser vier Flügel 241 erstreckt sich jeweils ein weiterer Flügel 245 schräg nach unten und aussen. Diese vier Flügel 245 befinden sich unterhalb des trichterförmigen Teils 5 im wasserauslassseiti- gen Teil des Wasserablaufs und halten das dortige Wasser in Bewegung.
Ansonsten entspricht der Dampferzeuger 201 dem Dampferzeuger 1 des ersten Ausführungsbeispiels.
Bei einem erfindungsgemässen Dampferzeuger 301 gemäss einem vierten Ausführungsbeispiel, von dem in Fig. 11 ein Teil schematisch dargestellt ist, befindet sich der Wasserauslass- kanal 307 direkt unterhalb des Flügelrads 304. Um eine solche Anordnung zu ermöglichen, ist die Magnettromrαel 384 des Antriebs ausserhalb des Wasserablaufs 322 um diesen und das Flügelrad 304 mit den Permanentmagneten und den Flügeln 341 herum angeordnet. Zum Verschliessen des Wasserablaufs 322 ist in diesem ein Magnetventil 373 angeordnet.
Fig. 12 zeigt als Alternative zu einem Flügelrad eine Verwir- belungseinrichtung in Form eines Schneckenrads 404, während in Fig. 13 eine Verwirbelungseinrichtung in Form einer Wab- belscheibe 504 dargestellt ist. Eine weitere alternative Verwirbelungseinrichtung in Form eines Verwirblers 604 ist in Fig. 14 gezeigt. Der Verwirbler 604 umfasst eine Mehrzahl von gebogenen Lamellen 641, deren Enden an eine Basisscheibe 642 geschraubt sind.
Zu den vorbeschriebenen Dampferzeugern sind im Rahmen der Patentansprüche weitere konstruktive Variationen realisierbar.

Claims

Patentansprüche
1. Dampferzeuger (1; 101; 201; 301) mit einem einen Boden (21) und einen Wasserablauf (22; 322) aufweisenden Ver- dampfungsgefäss (2), einer im Verdampfungsgefäss (2) angeordneten Heizeinrichtung (3) und einer im Verdampfungsgefäss (2) unterhalb der Heizeinrichtung (3) angeordneten Verwirbelungs- einrichtung (4; 104; 204; 304; 404; 504; 604), dadurch ge- kennzeichnet, dass der Wasserablauf (22; 322) im Boden (21) des Verdampfungsgefässes (2) angeordnet ist und die Verwirbe- lungseinrichtung (4; 104; 204; 304; 404; 504; 604) in und/oder vertikal über dem Wasserablauf (22; 322) angeordnet ist.
2. Dampferzeuger (1; 101; 201; 301) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verwirbelungseinrichtung (4; 104; 204; 304; 404; 504; 604) vollständig im Wasserablauf (22; 322) angeordnet ist.
3. Dampferzeuger (1; 101; 201; 301) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserablauf (22; 322) zentrisch im Boden (21) des Verdampfungsgefässes (2) angeordnet ist.
4. Dampferzeuger (1; 101; 201; 301) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (21) des Verdampfungsgefässes (2) trichterförmig ausgebildet ist.
5. Dampferzeuger (1; 101; 201; 301) nach einem der
Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Wasserab- • lauf (22; 322) ein trichterförmiges Teil (5) angeordnet ist, in das die Verwirbelungseinrichtung (4; 104; 204; 304; 404; 504; 604) von unten hineinragt.
6. Dampferzeuger (1; 101; 201; 301) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das trichterförmige Teil (5) siebartig ausgebildet ist und den Wasserablauf (22; 322) in einen verdampfungsgefässseitigen Teil und einen wasseraus- lassseitigen Teil unterteilt.
7. Dampferzeuger (1; 101; 301) nach einem der Ansprü- che 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb der
Verwirbelungseinrichtung (4; 104; 304; 404; 504; 604) über eine radial wirkende Magnetkupplung (46, 83; 384) erfolgt.
8. Dampferzeuger (1; 101; 201; 301) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verwirbelungseinrichtung ein Flügelrad (4; 104; 204; 304) ist.
9. Dampferzeuger (1; 201) nach den Ansprüchen 6 und
8, dadurch gekennzeichnet, dass das Flügelrad (4; 204) Flügel (41; 241) aufweist, die sich im Wesentlichen innerhalb des trichterförmigen Teils (5) befinden, sowie Flügel (45; 245) , die sich im Wesentlichen unterhalb des trichterförmigen Teils (5) im wasserauslassseitigen Teil des Wasserablaufs (22) befinden.
10. Dampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verwirbelungseinrichtung ein Schneckenrad (404), eine Wabbelscheibe (504) oder ein eine Mehrzahl von Lamellen (641) aufweisender Verwirbler (604) ist.
11. Dampferzeuger (1; 101; 201; 301) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass er für das vom Wasserablauf (22; 322) ablaufende Ablaufwasser eine Separationseinrichtung (9; 109) zur Separation von Wasser und Kalk aufweist.
12. Dampferzeuger (1; 101; 201; 301) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (3) mindestens zwei Elektroden (31) oder mindestens ein Widerstandsheizelement umfasst.
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