[0001] Die Erfindung bezieht sich auf einen offenen Warmwasserspeicher nach dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
[0002] Offene Warmwasserspeicher, auch Überlaufspeicher genannt, zeichnen sich dadurch aus,
daß beim Zapfen von Wasser, kaltes Wasser an der tiefsten Stelle des Wasserbehälters
einströmt, welches beim Einströmen entsprechende Warmwassermengen aus dem Warmwasser-Überlauf,
der an höchster Stelle des Wasserbehälters angebracht ist, zur Zapfstelle fördert.
Nach beendetem Zapfvorgang ist der Wasserbehälter nahezu vollständig mit Wasser gefüllt.
Der Wasserspiegel befindet sich etwa an der höchsten Stelle des Warmwasser-Überlaufrohres.
Erfolgt nun eine Aufheizung oder ein Nachheizen des nachgefüllten kalten Wassers,
so dehnt sich dieses bei der Erwärmung aus und das Ausdehnungswasser tropft aus der
Zapfstelle ab. Die Abgabe von Tropfwasser bei jedem Nachheizvorgang wird vom Benutzer
als störend empfunden und führt sogar dazu, daß die mit den Ursachen des Tropfens
nicht vertrauten Benutzer unfachmännisch in die Armatur der Zapfstelle eingreifen
wollen, um das Tropfen zu unterbinden.
[0003] Aus der DE 37 28 919 A1 ist ein offener Warmwasserspeicher bekannt, der mit einer
Einrichtung zur Vermeidung des durch Wärmeausdehnung entstehenden Tropfwassers ausgerüset
ist. Bei diesem Warmwasserspeicher wird die ein Verändern des Wasserbehältervolumens
bewirkende Hubeinrichtung von einem Kolbenventil betätigt, dessen Gehäuse als separates
Bauteil in der Bodenplatte des Wasserbehälters eingesetzt ist. Der Kaltwasserzulauf
für den Warmwasserbehälter ist durch das zwischengeschaltete Kolbenventilgehäuse in
zwei Zulaufrohrstücke aufgeteilt, die außerhalb des Wasserbehälters geführt sind.
Das Anschließen des Kaltwasserzu- und Kaltwasserablaufs am Kolbenventilgehäuse sowie
der Zulaufanschluß am Wasserbehälter erfordert aufwendige Dichtungsmaßnahmen und einen
entsprechenden Zeitaufwand bei der Montage. Dies führt zu einer Verteuerung der Fertigung,
was für einen Massenartikel dieser Art kostenmäßig dann erhebliche Bedeutung erlangt.
[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Warmwasserspeicher der in Rede stehenden
Art raumsparend und vor allem baulich einfach auszubilden. Der Warmwasserspeicher
soll außerdem von hoher Zuverlässigkeit sein und eine preiswerte Herstellung zulassen.
[0005] Die Lösung dieser Aufgabe gemäß der Erfindung ist dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs
1 zu entnehmen. Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung
sind in den Unteransprüchen angegeben.
[0006] Der eine raumsparende und kompakte Einheit darstellende Warmwasserspeicher gemäß
der Erfindung zeichnet sich u.a. dadurch aus, daß alle wesentlichen Wasseranschlußstellen
sich innerhalb des Gerätesystems befinden, wodurch ein Leckwasseraustritt nach außen
hin weitgehend vermieden ist.
[0007] Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Anhand
dieser Ausführungsbeispiele wird die Erfindung nachfolgend näher beschrieben.
[0008] Es zeigen:
Fig. 1 einen beheizten Warmwasserspeicher für einen offenen bzw. drucklosen Untertischanschluß
mit einer Einrichtung zum Verändern des Wasserbehältervolumens in Ruhe- bzw. Ausgangsstellung,
Fig. 2 diesen Warmwasserspeicher mit Funktionsstellung der genannten Einrichtung,
Fig. 3 und 4 einen beheizten Warmwasserspeicher mit einer Einrichtung zum Verändern
des Wasserbehältervolumens für einen Übertischanschluß.
[0009] Mit 1 ist ein mit einer elektrischen Heizeinrichtung 2 versehener Wasserbehälter
für einen sog. offenen bzw. drucklosen Warmwasserspeicher bezeichnet, der beim dargestellten
Ausführungsbeispiel vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt ist. Der Wasserbehälter
1 ist unten durch eine mit diesem flüssigkeitsdicht verbundene Bodenplatte 4 verschlossen.
Der Wasserbehälter 1 hat einen Warmwasser-Überlauf 12, der zu einer nicht dargestellten
Zapfstelle führt. Für den Anschluß des Kaltwasserzulaufs 7 und des Warmwasser-Überlaufs
12 sind am Wasserbehälter 1 entsprechende Anschlußrohrstutzen 5,6 angeformt. Weiterhin
ist am Wasserbehälter 1 im Raum zwischen den beiden Anschlußrohrstutzen 5,6 ein rohrstutzenartiges
Hubventilgehäuse 8 angeformt, in welchem ein Hubventilelement 13 axial verschiebbar
untergebracht ist. Das Hubventilgehäuse 8 hat eine Abdeckung 8', die gegebenenfalls
eine Entlüftungsöffnung aufweisen kann. Das Hubventilelement 13 besteht aus einen
den Innendurchmesser des rohrstutzartigen Ventilgehäuse 8 entsprechenden Ventilteller
14 und einen senkrecht dazu stehenden rohrartigen Kolben 15. Zwischen dem Ventilteller
14 und der Abdeckung 8' kann ein Druckfederelement 14' angeordnet sein. In einer Einschnürung
am rohrartigen Kolben 15 ist ein Dichtkörper 16 angebracht, der den Innenraum des
Hubventilgehäuses 8 nach außen hin flüssigkeitsdicht abdichtet. Der Ventilkolben-Stauraum
8'' unterhalb des Dichtkörpers 16 ist über eine Öffnung 28 und einen am Wasserbehälter
1 an- bzw. ausgeformten Wasserkanal 28' und dem sich daran anschließenden Anschlußrohrstutzen
5 mit dem Kaltwasserzulauf 7 in Verbindung gebracht. Das Hubventilgehäuse 8, der zugehörige
Wasserkanal 28' und der Anschlußrohrstutzen 5 für den Kaltwasserzulauf 7 sind als
einstückige Anformung am Wasserbehälter 1 ausgebildet. Der rohrartige Kolben 15 des
Hubventilelementes 13 ist mit mindestens einer mit dem Ventilkolben-Stauraum 8'' in
Verbindung stehenden Kaltwasserzulauföffnung 29 versehen, oberhalb der ein den Kolben
15 umschließender Dichtungsring 30 angebracht ist. Mit dem Kolben 15 des Kolbenventilelements
13 ist ein den Wasserbehälter 1 in axialer Richtung durchsetzendes Kaltwasserrohr
7' verbunden, das als Hubstange für das Kolbenventilelement 13 dient. Das entgegengesetzte
Ende dieses Kaltwasserrohres 7' ist mit einer sich auf der Bodenplatte 4 abstützenden
pilzartigen Kappe 17 über ein Verbindungsstück 17' gekoppelt. Über der pilzartigen
Kappe 17 ist eine membranartige Dichtungsplatte 18 gelegt, die zusammen mit der den
Abschluß des Wasserbehälters 1 bildenden Bodenplatte 4 mit dem Wasserbehältermantel
1' dicht verspannt ist, was mit Hilfe eines Spannringes 31 oder ähnlicher Einrichtung
vorgenommen ist. Das bodenseitige Ende des Kaltwasserrohres 7' hat eine Kaltwasseraustrittsöffnung
32, die vom Mantel eines Prallelements 33 umgeben ist, das wiederum mehrere Wasser-Durchtrittsöffnungen
34 aufweist. Das Prallelement 33 ist am Kaltwasserrohr 7' befestigt und kann in Anlagekontakt
mit der membranartigen Dichtungsplatte 18 oberhalb der pilzartigen Kappe 17 liegen.
Der Kolben 15 des Hubventilelements 13 ist in einer Führungshülse 35 geführt, die
am Wasserbehälter 1 angeformt ist und die sich einerseits in das Hubventilgehäuse
8 und andererseits ins Innere des Wasserbehälters 1 hinein erstreckt. Der ins Innere
des Wasserbehälters 1 ragende Teil 35' der Hülse 35 ist gegenüber dem anderen Teil
35'' der Hülse 35 im Durchmesser etwas größer bemessen, so daß das auf dem Kolben
15 des Hubventilelementes 13 aufgesteckte Kaltwasserzulaufrohr 7' in diesen Hülsenteil
eintauchen kann. Ein Anschlag 36 in diesem Hülsenteil begrenzt die Aufwärtsbewegung
des beweglichen zentralen Kaltwasserzulaufrohres 7'.
[0010] Die Arbeitsweise des beschriebenen Warmwasserspeichers mit einer Einrichtung zum
Verändern des Wasserbehältervolumens, um das Austreten von Ausdehnungswasser aus der
Zapfstelle (Armatur) während des Aufheizvorganges zu vermeiden, ist folgende:
Mit Öffnen der nicht dargestellten Warmwasserzapfstelle, an der der Warmwasser-Überlauf
12 endet, wird der Kaltwasserzulauf 7 freigegeben. Der dann freiwerdende Druck des
Kaltwassers wirkt im Stauraum 8'' des Hubventilgehäuses 8 gegen den Ventilteller 14
des Kolbens 15. Dies hat zur Folge, daß der Ventilteller 14 mit dem Kolben 15 und
damit das mit diesen verbundene Kaltwasserzulaufrohr 7' mit der daran gekoppelten
Kappe 17 gegen die Kraft des Druckfederelements 14' bzw. dem Wassergewicht angehoben
werden. Die über die Kappe 17 gespannte membranartige Dichtungsplatte 18 wird zwangsläufig
ebenfalls mit angehoben und drückt bzw. verdrängt dabei eine bestimmte volumenabhängige
Wassermenge (etwa 4% des Wasserbehälterinhalts) über den Warmwasser-Überlauf 12 zur
Warmwasserzapfstelle. Zwischen der membranartigen Dichtungsplatte 18 und der ortsfesten
Bodenplatte 4 stellt sich ein Freiraum 23 ein, dessen Volumen etwa 4% vom Rauminhalt
des Wasserbehälters 1 beträgt. Hat der Ventilteller 14 mit Kolben 15 im Hubventilgehäuse
8 seine Endstellung erreicht, ist der Wasserzulauf über die Kaltwasserzulauföffnung
29 im Kolben 15 zum Kaltwasserzulaufrohr 7' und damit zum Wasserbehälter 1 freigegeben
. Solange nun die Warmwasserzapfstelle geöffnet ist, wird infolge der ständigen Kaltwasserzufuhr
Warmwasser über den Warmwasser-Überlauf 12 zur Zapfstelle gedrückt. Mit Schließen
der Warmwasserzapfstelle und damit Unterbinden der Kaltwasserzufuhr zum Wasserbehälter
1 wird der Ventilteller 14 mit Kolben 15 und das Kaltwasserrohr 7' mit der angekoppelten
Kappe 17 durch Entspannen des Druckfederelementes 14' bzw. das Wassergewicht in die
Ausgangsposition gemäß Fig. 1 zurückgedrückt, wobei über die im Ventilteller 14 vorhandene
Öffnung 41 ein Druckausgleich im Hubventilgehäuse 8 erfolgt. Diese Öffnung 41 hat
die Aufgabe, den Raum im Hubventilgehäuse 8, welcher sich über die Öffnung 41 mit
Wasser gefüllt hat, zu entleeren. Durch die Größe der Öffnung 41 im Ventilteller 14
kann die Geschwindigkeit, mit der die Hubeinrichtung angehoben sind, beeinflußt bzw.
gesteuert werden. Die membranartige Dichtungsplatte 18 folgt zwangsläufig dem Rückgang
des Hubventilelementes 13. Der Wasserspiegel im Wasserbehälter 1 senkt sich entsprechend
dem vorher verdrängten Volumen ab. Dadurch stellt sich im Wasserbehälter 1 oben ein
wasserfreier Raum 24 entsprechend dem vorherigen Rauminhalt des Freiraumes 23 ein,
der dann das während des Aufheizvorganges des Wasserbehälterinhaltes entstehende Ausdehnungswasser
aufnehmen kann, so daß ein Austropfen von Wasser über die Warmwasserzapfstelle unterbunden
ist.
[0011] In den Fig. 3 und 4 ist ein offener Warmwasserspeicher in Übertisch-Ausführung dargestellt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel sind unter Bezugnahme auf die Untertischausführung
gemäß den Fig. 1 und 2 übereinstimmende Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Ausbildung und die Funktionsweise der anhand der Fig. 1 und 2 beschriebenen Einrichtung
zum Verändern des Wasserbehältervolumens und damit der Schaffung eines nicht tropfenden
Warmwasserspeichers ist im wesentlichen identisch. Der Warmwasser-Überlauf 12 hat
hier ein starres Rohrteil 12' , an dem ein als Schlauch ausgebildetes bewegliches
Rohrteil 12'' angebracht ist. Das bewegliche Rohrteil 12'' ist an einem Überlauftrichter
37 angeschlossen, der am oberen Ende des Kaltwasserrohres 7' befestigt ist. Der Überlauftrichter
37 ist gegen die membranartige Dichtungsplatte 18 abgestützt, so daß dieser zwangsläufig
die Bewegung der Platte 18 mitmacht. Das mit dem Zulaufen von Kaltwasser aus dem Wasserbehälter
1 verdrängte Warmwasser gelangt durch Öffnungen 38 in der Wandung des Überlauftrichters
37 zu einen Ablaufrohrstutzen 39, an dem zweckmäßig das bewegliche Rohrteil 12'' des
Warmwasser-Überlaufs 12 angebracht ist. Der vorgenannte Ablaufrohrstutzen 39 ist am
Überlauftrichter 37 angeformt und weist eine Zulauföffnung 40 auf.
1. Offener Warmwasserspeicher mit einer Warmwasserzapfstelle und einem Wasserbehälter
(1) mit einem Warmwasserüberlauf (12) und einer Einrichtung zum Verändern des Wasserbehälter-Volumens,
die aus einer Hubventilvorrichtung (8,13) mit Kaltwasserzulauf (7) und Kaltwasserablauf
(7') und einer von dieser betätigbaren Hubeinrichtung (17,18) besteht, wobei mit Öffnen
der Warmwasserzapfstelle durch die Hubeinrichtung (17,18) eine Wasserverdrängung aus
dem Wasserbehälter (1) über den Warmwasserüberlauf (12) erfolgt und nach Schließen
dieser durch Zurückgehen der Hubeinrichtung ein wasserfreier Raum im Wasserbehälter
(1) eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Kaltwasserablauf (7') der Hubventilvorrichtung
(8,13) als Verbindungselement zwischen dieser und der Hubeinrichtung (17,18) ausgebildet
ist.
2. Warmwasserspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kaltwasserablauf
(7') einerseits mit dem Hubventil (3) der Hubventilvorrichtung (8) und andererseits
mit der Hubeinrichtung (17,18) gekoppelt ist, wobei über mindenstens eine Kaltwasserzulauföffnung
(29) im Hubventil (13) eine Verbindung Hubventil-Stauraum (8'') mit dem Kaltwasserablauf
(7') hergestellt ist.
3. Warmwasserspeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kaltwasserablauf
(7') in den Wasserbehälter (1) mündende Kaltwasseraustrittsöffnungen (32) aufweist
und daß die Kaltwasseraustrittsöffnungen (32) von einem Prallelement (33) umgeben
sind, das mehrere Wasserdurchtrittsöffnungen (34) aufweist.
4. Warmwasserspeicher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Prallelement (33)
am Kaltwasserablauf (7') befestigt ist und die Prallelement-Wasserdurchtrittsöffnungen
(34) sich im Anlagekontaktbereich des Prallelements (33) befinden.
5. Warmwasserspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hubventilgehäuse
(8) angeformter Bestandteil des Wasserbehälters (1) ist und in dem Raum zwischen dem
Kaltwasserzulauf (7) und dem Warmwasserüberlauf (12) angeordnet ist.
6. Warmwasserspeicher nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet,
daß am Wasserbehälter (1) eine Führungshülse (35) ausgebildet ist, deren einer Teil
(35') in das Hubventilgehäuse (8) gerichtet ist, wobei der in das Innere des Wasserbehälters
(1) ragende Führungshülsenteil (35') einen Anschlag (36) für den beweglichen Kaltwasserablauf
(7') aufweist.
7. Warmwasserspeicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubventilvorrichtung
(13,14) unter dem Druck eines Federelements (14') gehalten ist.
8. Warmwasserspeicher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Hubventilgehäuse
(8) über einen am Wasserbehälter (1) angeformten Wasserkanal (28) mit dem Kaltwasserzulauf
(7) in Verbindung gebracht ist.
9. Warmwasserspeicher nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Übertischausführung,
bei der am Kaltwasserablauf (7') im Bereich der Hubeinrichtung (17,18) ein Überlauftrichter
(37) gehaltert ist, an dem ein mit dem Warmwasser-Überlauf (12) gekoppeltes bewegliches
Rohrteil (12'') angeschlossen ist und der Überlauftrichter (37) mit Wasserdurchtrittsöffnungen
(38) versehen ist.
10. Warmwasserspeicher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Rohrteil
(12'') ein Schlauch ist.