DE1265892B

DE1265892B - Elektrischer Wasserdurchlauferhitzer

Info

Publication number: DE1265892B
Application number: DE1961L0040803
Authority: DE
Inventors: Gottfried Finus; Herbert Hackner; Dr-Ing Guenther Heidtkamp; Walter Schmidt
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1961-12-27
Filing date: 1961-12-27
Publication date: 1968-04-11

Description

Elektrischer Wasserdurchlauferhitzer Die Erfindung betrifft einen elektrischen Wasserdurchlauferhitzer mit einem wendelförmig angeordneten Wasserdurchflußrohr, das mit einem wärmeunisolierten Träger aus gut wärmeleitendem Metall mittels einer Schmelzflußverbindung verbunden ist und von einem elektrischen Heizelement beheizt wird.
Bei einem bekannten Wasserdurchlauferhitzer dieser Art ist auf die Außenseite eines Hohlzylinders mit verhältnismäßig kleinem Innendurchmesser ein Wasserdurchflußrohr wendelförmig aufgebracht. In dem Hohlraum dieses Hohlzylinders ist ein Heizelement lediglich eingeschoben; der Wärmeübergang von dem Heizelement zu dem Hohlzylinder ist daher äußerst unbefriedigend. Da außerdem für die Unterbringung eines Heizelementes mit der erforderlichen hohen Heizleistung nur verhältnismäßig wenig Platz zur Verfügung steht, kann daher als Heizelement nur ein Patronenheizkörper verwendet werden.
Weiterhin ist ein elektrischer Flüssigkeitserhitzer bekanntgeworden, bei dem das Durchflußrohr mit einem zylinderartigen Blockkörper aus gut wärmeleitendem Metall starr verbunden ist. Dieser zylinderartige Blockkörper ist in der Mitte mit einer Bohrung versehen, in der ein elektrischer Patronenheizkörper eingeschoben ist, der sich in Längsrichtung über die gesamte Länge des wendelförmig verlaufenden Durchflußrohres erstreckt. Dieser Flüssigkeitserhitzer weist nun den Nachteil auf, daß bei Abschalten des Heizkörpers die gesamte vom Heizkörper noch abgegebene Nachwärme über den bereits erhitzten Blockkörper an die im Durchflußrohr befindliche verhältnismäßig geringe Flüssigkeitsmenge abgegeben wird, die somit die gesamte Nachwärme aufnehmen muß. Dies kann nun unter Umständen zu einer örtlichen Überhitzung und auf die Dauer zu einer Beschädigung des Heizkörpers führen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wasserdurchlauferhitzer zu schaffen, bei dem zum einen eine günstige Wärmeübertragung vom Heizkörper zum Wasserdurchflußrohr erreicht wird und zum anderen die beim Abschalten des Heizkörpers von diesem noch abgegebene Nachwärme abgeführt werden kann, so daß das im Wasserdurchflußrohr noch anstehende Wasser keine Überhitzung erfährt.
Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß sowohl das Wasserdurchflußrohr als auch der oder die als Mantelrohrheizstäbe ausgebildeten Heizelemente mit einem als Hohlzylinder ausgebildeten, aus gut wärmeleitendem Metall bestehenden Träger metallisch starr verbunden sind, wobei der Hohlzylinder an seinen beiden Enden flüssigkeitsdicht verschlossen und der auf diese Weise gebildete Wasserbehälter dem Wasserdurchflußrohr wassertechnisch vorgeschaltet ist.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von mehreren in der Zeichnung veranschaulichter Ausführungsbeispiele näher beschrieben.
Der Wasserdurchlauferhitzer nach F i g. 1 und 2 weist einen als metallischen Hohlzylinder ausgebildeten, an seinen beiden Enden flüssigkeitsdicht verschlossenen wärmeunisolierten Trägerkörper 1 auf, der aus gut wärmeleitendem Metall, insbesondere Aluminium, hergestellt ist. In der Wandung 2 des Trägerkörpers sind ein gewendeltes Wasserdurchflußrohr 3 und drei ebenfalls gewendelte Metallrohrheizstäbe 4, 5 und 6 eingegossen. Die Wendeln der drei Heizstäbe weisen dabei den gleichen Durchmesser auf. Der Durchmesser der Wandung 2 ist im Verhältnis zu dem inneren Durchmesser des Trägerkörpers 1 gering, und das Gesamtvolumen ist nur so groß bemessen, als es zur Halterung bzw. Unterbringung des Wasserdurchflußrohres sowie der Mantelrohrheizstäbe und zur ausreichenden Wärmeübertragung zwischen diesen Elementen notwendig ist. Das wendelförmig ausgebildete Wasserdurchflußrohr 3 ist innerhalb der gewendelten Mantelrohrheizstäbe 4, 5, 6 angeordnet. Die Anschlußenden 7 und 8, 9 und 10, 11 und 12 der eingegossenen Mantelrohrheizstäbe 4, 5 und 6 sind aus der äußeren Mantelfläche des hohlzylinderartigen Trägerkörpers 1, und zwar tangential zu diesem verlaufend herausgeführt. Der Wasserzulauf 13 und -ablauf 14 sind aus der Stirnfläche des Trägerkörpers herausgeführt, wobei jedoch der Zu-und Ablaufstutzen im rechten Winkel zu den herausragenden Mantelrohrheizstabenden steht. Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 und 4 ist mit 15 der metallische, ebenfalls hohlzylinderartig ausgebildete Trägerkörper bezeichnet, dessen beide Enden flüssigkeitsdicht verschlossen sind. In der Wandung 16 dieses Trägerkörpers verlaufen im Prinzip mäanderförmig die wiederum eingegossenen Mantelrohrheizstäbe 17, 18, 19, 20, 21 und 22 innerhalb der Hohlzylinderwandung über den größten Teil ihrer Gesamtlänge parallel zu der Achse einer Wasserdurchflußrohrwendel 23. Alle Anschlußenden der Mantelrohrheizstäbe führen aus einer der beiden Stirnseiten des Trägerkörpers 1 heraus. Die Anschlußrohrstutzen 24 und 25 des Wasserdurchflußrohres 23 führen aus dem äußeren Mantel des Trägerkörpers heraus. Die Windungen des Wasserdurchflußrohres verlaufen zwischen den in einer durch die Längsachse des Trägerkörpers verlaufenden Ebene angeordneten, haarnadelförmig ausgebildeten Teilen der Mantelrohrheizstäbe. Die an dem einen Ende der Wandung 11 angeordneten Krümmungen 26 dieser Heizstabteile sind in die durch die Längsachse des Trägerkörpers verlaufenden Ebenen und die an dem anderen Wandungsende angeordneten Krümmungen 27 dieser Heizstabteile etwa tangential zum Umfang des zylinderartigen Trägerkörpers 1 angeordnet. Der Wassereintritts- und -austrittsstutzen ist in Richtung der Mittelachse des Trägerkörpers verlaufend angeordnet.
Im Ausführungsbeispiel nach F i g. 5 und 6 ist mit 28 ein vorzugsweise aus Kupfer bestehender hohlzylinderartiger Trägerkörper bezeichnet, dessen beide Enden flüssigkeitsdicht verschlossen sind. Ein gewendeltes Wasserdurchflußrohr 29 sowie drei gewendelte Mantelrohrheizstäbe 30, 31 und 32 sind sowohl miteinander als auch mit der Außenwandung 33 des zylinderartigen Trägerkörpers durch eine Schmelzflußverbindung, vorzugsweise durch Hartlöten, wärmeleitend verbunden. Das Wasserdurchtlußrohr 29 und die drei gewendelten Mantelrohrheizstäbe haben den gleichen Durchmesser. Die Windungen der Mantelrohrheizstäbe 30, 31 und 32 sind zwischen den Windungen des Wasserdurchflußrohres 29 angeordnet, und zwar derart, daß jeder Windung des Wasserdurchflußrohres die Windung eines Heizstabes benachbart ist.
Elektrische Durchlauferhitzer mit Mantelrohrheizstäben weisen nun die Eigenart auf, daß nach Beendigung des Zapfvorganges und das hierdurch hervorgerufene Abschalten der Heizstäbe durch diese noch Wärme nachgeschoben wird. Diese sogenannte Heizstabnachwärme kann zu unerwünschten Übertemperaturen der Heizstäbe und dadurch zur Dampfbildung in den Wasserdurchlaufrohren führen. Die Folge davon ist ein vorzeitiges Verkalken der Wasserdurchlaufrohre.
Um diese Schwierigkeiten zu beheben ist es zweckmäßig, wie beispielsweise im Ausführungsbeispiel nach F i g. 5 und 6 dargestellt ist, das Kaltwassereintrittsende 34 des Wasserdurchflußrohres 29 in das Innere des flüssigkeitsdicht verschlossenen zylinderartigen Trägerkörpers 28 einmünden zu lassen. Der sich im Innern des hohlzylinderartigen Trägerkörpers befindliche, mit Wasser gefüllte Raum 28' dient zur Aufnahme der Heizstabnachwärme. Er ist dem Wasserdurchflußrohr 29 wassertechnisch vorgeschaltet. Um beim Anlauf des Durchlauferhitzers keinen zu großen Kaltwasservorlauf zu haben, ist der innere Wasserraum 28' des hohlzylinderartigen Trägerkörpers durch einen in diesem flüssigkeitsdicht eingesetzten, die Innenfläche des Hohlzylinders frei lassenden, konischen Verdrängungskörper 35 verkleinert. Dieser Verdrängungskörper ist derart ausgebildet, daß das Wasservolumen des Trägerkörpers je Längeneinheit von demjenigen Trägerkörperende an in Richtung auf das andere Trägerkörperende zunimmt, an dem das Austrittsende 36 des Wasserdurchflußrohres 29 angeordnet ist. Der Wassereintrittsstutzen wird zweckmäßig an demjenigen Ende des Trägerkörpers angeordnet, an dem das größte Wasservolumen je Längeneinheit vorhanden ist.
Die vorbeschriebenen Maßnahmen zur Verhütung der ungünstigen Auswirkungen der Heizstabnachwärme können auch bei den Ausführungsbeispielen nach F i g. 1 und 2 bzw. 3 und 4 zweckmäßig zur Anwendung gelangen. Zu diesem Zweck werden die Kaltwasseranschlußenden 13 bzw. 24 in das Innere des hohlzylinderartigen Trägerkörpers geleitet und dieser Behälter dem Wasserdurchflußrohr 3 bzw. 23 wassertechnisch vorgeschaltet.

Claims

Patentansprüche: 1. Elektrischer Wasserdurchlauferhitzer mit einem wendelförmig angeordneten Wasserdurchflußrohr, das mit einem wärmeunisolierten Träger aus gut wärmeleitendem Metall mittels einer Schmelzflußverbindung verbunden ist und von einem elektrischen Heizelement beheizt wird, d a -durch gekennzeichnet, daß sowohl das Wasserdurchflußrohr als auch der oder die als Mantelrohrheizstäbe ausgebildeten Heizelemente mit einem als Hohlzylinder ausgebildeten, aus gut wärmeleitendem Metall bestehenden Träger metallisch starr verbunden sind, wobei der Hohlzylinder an seinen beiden Enden flüssigkeitsdicht verschlossen und der auf diese Weise gebildete Wasserbehälter dem Wasserdurchflußrohr wassertechnisch vorgeschaltet ist.
2. Wasserdurchlauferhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Trägerkörper ein vorzugsweise aus Kupfer bestehender Hohlzylinder (28) dient, wobei das gewendelte Wasserdurchflußrohr (29) sowie der oder die gewendelten Mantelrohrheizstäbe (30, 31, 32) sowohl miteinander als auch mit der Außenfläche des zylinderartigen Trägerkörpers (28) durch Hartlöten od. dgl. wärmeleitend miteinander verbunden sind.
3. Wasserdurchlauferhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasserdurchflußrohr (3 bzw. 23) und der oder die Mantelrohrheizstäbe in an sich bekannter Weise in die Wandung (2 bzw.16) eines hohlzylinderartigen Trägerkörpers (1 bzw.15) eingegossen sind.
4. Elektrischer Wasserdurchlauferhitzer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden des oder der eingegossenen Mantelrohrheizstäbe (4, 5, 6) aus der Mantelfläche des hohlzylinderartigen Trägerkörpers (1) herausgeführt sind.
5. Elektrischer Wasserdurchlauferhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Mantelrohrheizstäbe (17 bis 22) innerhalb der Hohlzylinderwandung (16) über den größten Teil seiner bzw. ihrer Gesamtlänge parallel zu der Achse der Wasserdurchflußrohrwendel (23) verlaufen.
6. Elektrischer Wasserdurchlauferhitzer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Mantelrohrheizstäbe (17 bis 22) in der Hohlzylinderwandung (16) im Prinzip mäanderförmig angeordnet sind.
7. Elektrischer Wasserdurchlauferhitzer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Winclungen der Wasserdurchflußrohrwendel (23) zwischen den in einer durch die Hohlzylindorlängsachse verlaufenden Ebene angeordneten haarnadelförmigen Teilen des oder der Mantelrohrheizstäbe (17 bis 22) angeordnet sind und daß die an dem einen Ende der Hohlzylinderwandung angeordneten Krümmungen (26) dieser Heizstäbe in der durch die Hohlzylinderlängsachse verlaufenden Ebene und die an dem anderen Wandungsende angeordneten Krümmungen dieser Heizstäbe etwa tangential zum Hohlzylinderumfang angeordnet sind. B.
Elektrischer Wasserdurchlauferhitzer nach Anspruch 5 oder den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß alle Anschlußenden des oder der Mantelrohrheizstäbe aus einer der beiden Stirnseiten des hohlzylinderartigen Trägerkörpers (15) herausgeführt sind.
9. Elektrischer Wasserdurchlauferhitzer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden (24 und 25) des Wasserdurchflußrohres aus dem äußeren Umfang der Zylinderwandung herausgeführt sind.
10. Elektrischer Wasserdurchlauferhitzer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserdurchflußrohrwendel (29) und die Mantelrohrheizstabwendel oder -wendeln (3a, 31, 32) etwa gleichen Durchmesser haben und die Windungen des oder der Mantelrohrheizstabwendeln zwischen den Windungen der Wasserdurchflußrohrwendel angeordnet sind.
11. Elektrischer Wasserdurchlauferhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet. daß das Wassereintrittsende (34) des gewendelten Wasserdurchflußrohres (29) in das Innere des metallischen hohlzylinderartigen Trägerkörpers (28) mündet, an dessen Stirnfläche ein Wassereintritts-oder Austrittsstutzen vorgesehen ist.
12. Elektrischer Wasserdurchlauferhitzer nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der innere Wasserraum (28') des Hohlzylinders (28) durch einen in diesen flüssigkeitsdicht eingesetzten, die Innenfläche des Hohlzylinders frei lassenden Verdrängungskörpers (35) verkleinert ist.
13. Elektrischer Wasserdurchlauferhitzer nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängungskörper (35) durch konische Formgebung od. dgl. derart ausgebildet ist, daß das Wasservolumen des Hohlzylinders (28) je Längeneinheit von demjenigen Hohlzylinderende an in Richtung auf das andere Hohlzylinderende zunimmt, an dem das Austrittsende (36) des Wasserdurchflußrohres (29) angeordnet ist.
14. Elektrischer Wasserdurchlauferhitzer nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Wassereintrittsstutzen des Hohlzylinders an demjenigen Hohlzylinderende angeordnet ist, an dem das größte Wasservolumen je Längeneinheit vorhanden ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 674 603, 630 098; deutsche Auslegeschrift Nr. 1030 480.