DE1150462B

DE1150462B - Electrically heated hot and boiling water heater

Info

Publication number: DE1150462B
Application number: DEB62196A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Stumpf
Original assignee: Busch Jaeger Durener Metallwerke AG
Current assignee: Lebronze Alloys Germany GmbH
Priority date: 1961-04-19
Filing date: 1961-04-19
Publication date: 1963-06-20

Description

Elektrisch beheizter Heiß- und Kochendwasserbereiter Die Erfindung betrifft einen elektrisch beheizten Heiß- und Kochendwasserbereiter, bei dem eine selbsttätige Abschaltung der Heizquelle nach Erreichen eines von Hand aus beliebig voreinstellbaren Temperaturgrades unterhalb des Siedebereiches sowie mit Sicherheit nach Überschreiten der Kochtemperatur erfolgt.Electrically heated hot and boiling water heater The invention relates to an electrically heated hot and boiling water heater in which one automatic switch-off of the heating source after reaching one manually from any pre-settable temperature degree below the boiling range as well as with certainty takes place after exceeding the cooking temperature.

Da der eigentliche Siedepunkt des Wassers vom Luftdruck der Umgebung abhängig ist und dementsprechend in regional verschiedenen Höhenlagen unterschiedliche Werte annimmt, besteht bei derartigen Geräten die Schwierigkeit, die vorhandene Skaleneinteilung des einstellbaren Temperaturwählers für die Heißwasserzubereitung mit dem jeweils standortsgebundenen Siedepunkt des Wasser in Übereinstimmung zu bringen, um zu vermeiden, daß beispielsweise eine fabrikseitig für normale Druckverhältnisse auf I00° C ausgelegte Abschaltung in höher oder tiefer gelegenen Gegenden über den gesamten Skalenbereich, besonders aber in bezug auf den abweichenden Siedepunkt zu Fehlleistungen des Gerätes, unter Umständen sogar zu einer Gefährdung des Benutzers führt.Because the actual boiling point of the water depends on the ambient air pressure is dependent and accordingly different in regionally different altitudes Assumes values, there is the difficulty with such devices, the existing Scale division of the adjustable temperature selector for hot water preparation with the respective location-bound boiling point of the water in accordance with bring to avoid, for example, a factory for normal pressure conditions Shutdown designed for 100 ° C in higher or lower areas above the entire range of the scale, but especially with regard to the deviating boiling point failure of the device, possibly even endangering the user leads.

Um diese stationären Schwankungen im Siedebereich des Wassers auszuschließen, wurden bereits vorhandene Geräte für die Zubereitung effektiv kochenden Wassers, und zwar vornehmlich aus Sicherheitsgründen, dahingehend ausgebildet, daß nach Überschreiten des Siedepunktes unter Einwirkung des dabei entwickelten und gegen eine temperaturempfindliche Schalteinrichtung geleiteten Wasserdampfes eine selbsttätige Unterbrechung des Heizstromkreises erfolgt.In order to exclude these stationary fluctuations in the boiling range of the water, were already existing devices for the preparation of boiling water effectively, mainly for safety reasons, designed to the effect that after exceeding the boiling point under the action of the developed and against a temperature-sensitive Switching device conducted water vapor an automatic interruption of the heating circuit he follows.

Andere Kochendwasserbereiter, die außerdem eine Entnahme heißen Wassers ermöglichen, sind bereits dahingehend ausgebildet worden, daß sowohl eine gewünschte Heißwassertemperatur als auch die jeweils standortsabhängige Siedetemperatur funktionell voneinander unabhängig mit zwei gesonderten Temperaturbegrenzern überwacht werden, deren zugehörige Kontakteinrichtungen sodann elektrisch in Reihe hintereinandergeschaltet im Heizstromkreis des Gerätes angeordnet sind.Other boiling water heaters that also draw hot water enable have already been designed to the effect that both a desired Hot water temperature as well as the respective location-dependent boiling temperature are functional are monitored independently of each other with two separate temperature limiters, their associated contact devices are then electrically connected in series are arranged in the heating circuit of the device.

Während die erstgenannte Ausführung nachteiligerweise ausschließlich für die Entnahme tatsächlich kochenden Wassers ausgelegt und in dieser Beziehung von den barometrischen Bedingungen des jeweiligen Aufstellungsortes unabhängig ist, bedingt die andere Ausführung zu einer Berücksichtigung des Siedezustandes und zur Überwachung der Bereitstellung geringer temperierten Wassers das aufwendige Vorhandensein von zwei in sich vollkommen selbständigen, Temperaturbegrenzersystemen, von denen jedes für sich über eine besonders geartete Fühlstelle und über die mit deren Reagensmittel gekoppelte elektrische Schalteinrichtung bzw. Kontaktanordnung verfügen muß.While the former version disadvantageously exclusively designed for the extraction of actually boiling water and in this regard is independent of the barometric conditions of the respective installation site, requires the other version to take into account the boiling state and to Monitoring the provision of water at a lower temperature is the costly presence of two completely independent temperature limiter systems, of which each for itself about a special kind of sensing point and about the one with its reagent coupled electrical switching device or contact arrangement must have.

Einer ähnlichen Aufgabenstellung genügt die Erfindung unter anderen Gesichtspunkten und mit einem bedeutend geringeren Aufwand an störanfälligen Funktionsgliedern, indem sie in bekannter Weise einen Temperaturfühler im Wasserraum sowie einen weiteren Temperaturfühler im Bereich des tatsächlich erst beim Sieden entwickelten und durch ein Rohr abgeleiteten Dampfes vorsieht. Erfindungsgemäß sind die beiden mit thermischer Dehnflüssigkeit gefüllten Temperaturfühler in Addition der Dehnungen ihrer Füllmengen mit einem gemeinsamen hydraulischen Antriebsorgan des elektrischen Schalters verbunden.The invention satisfies a similar problem, among others Points of view and with a significantly lower cost of malfunction-prone functional elements, by having a temperature sensor in the water room and another in a known manner Temperature sensor in the area of the actually only developed during boiling and through provides a pipe of diverted steam. According to the invention, the two with thermal Expansion fluid-filled temperature sensors in addition of the expansion of their filling quantities connected to a common hydraulic drive element of the electrical switch.

Einer derartigen Ausbildung gemäß reduzieren sich die zur Überwachung des Kochvorganges wie auch eines nach Belieben eingestellten Temperaturgrades von Heißwasser erforderlichen Vorkehrungen der als bekannt vorausgesetzten Ausführung gegenüber auf zwei Fühlstellen, die über ein gemeinsames Antriebsorgan ein und denselben Schaltkontakt beeinflussen. Darüber hinaus berücksichtigt dieses in sich geschlossene System den Effektivwert der Wasser- und Dampftemperatur und ist demzufolge weitgehend unabhängig von den örtlichen Luftdruckverhältnissen. Da sich die beiden Fühlorgane jedoch in ihrer Antriebswirkung gegenseitig unterstützen, führt eine Addition des von Seiten des Fühlorgans im Dampfbereich aus erst im Siedezustand einsetzenden Hubes zu dem des auf den Erwärmungszustand des Wassers reagierenden Fühlorgans in summarischer Wirkung auf das hydraulische Antriebsorgan des Schalters in Form eines steilen Überhubes zu einem derartigen Ansteigen der Kennlinie, daß sich die Ansprechsicherheit und die Funktion der Schalteinrichtung erheblich verbessern.According to such a training, the monitoring needs are reduced of the cooking process as well as a freely set temperature level of Hot water required precautions of the execution assumed to be known opposite to two sensing points, which have a common drive mechanism one and the same Affect switching contact. It also takes into account this self-contained System the rms value of the water and steam temperature and is therefore largely regardless of the local air pressure conditions. Since the two sensory organs but support each other in their driving effect, an addition of the on the part of the sensing element in the steam area only onset in the boiling state Stroke to that of the sensing element reacting to the warming state of the water in summary effect on the hydraulic drive element of the switch in the form of a steep overtravel to such a rise in the characteristic that the reliability of the response and significantly improve the function of the switching device.

Im Gegensatz dazu arbeitet die bekannte Ausführung mit zwei nebeneinander fungierenden Temperatursteuereinrichtungen, die unabhängig voneinander und ohne sich in ihrer Antriebswirkung zu unterstützen eigene Schaltglieder beeinflussen und auf Grund dessen größeren Fehlereinflüssen unterworfen sein können.In contrast, the known version works with two side by side acting temperature control devices that are independent of each other and without to support themselves in their driving effect influence their own switching elements and due to which they can be subject to greater error influences.

In zweckmäßiger Durchbildung dieses eigentlichen Erfindungsgedankens kann die im Ein$ußbereich des beim Sieden entwickelten Dampfes vorgesehene Temperaturfühlstelle beispielsweise durch das im Zuge des Dampfableitrohres mit Hilfe eines Wärmeaustauschers unmittelbar beaufschlagte Antriebsorgan des elektrischen Schalters gebildet sein, mit dessen Arbeitsvolumen sodann lediglich die thermische Füllung des im Wasserraum angeordneten Temperaturfühlers in Verbindung steht. Eine solche Ausbildung könnte auf besondere Vorkehrungen im Dampfraum des Wasserbehälters bzw. innerhalb des Dampfableitrohres oder an dessen Außenwandung, verzichten.In an expedient development of this actual inventive concept can be the temperature sensing point provided in the area of influence of the steam developed during boiling for example, by using a heat exchanger in the course of the steam discharge pipe directly acted upon drive member of the electrical switch be formed, with its working volume then only the thermal filling of the in the water space arranged temperature sensor is in connection. Such training could to special precautions in the steam space of the water tank or within the steam discharge pipe or on its outer wall.

Einer weiteren Ausbildung gemäß ist diese Temperaturfühlstelle ebenfalls durch ein im Strömungskanal des Dampfableitrohres oder in geeigneter Form an dessen Außenwandung angebrachtes Fühlorgan oder sogar durch einen im eigentlichen Dampfraum des Behälters oberhalb des Wasserspiegels angeordneten Temperaturfühler zu realisieren, wobei diese Fühler jeweils über eine geeignete Leitungsführung hydraulisch mit dem Antriebsorgan des elektrischen Schalters gekoppelt sind.According to a further training, this temperature sensing point is also by one in the flow channel of the vapor discharge pipe or in a suitable form on it A sensing element attached to the outer wall or even by one in the actual vapor space to realize temperature sensors arranged above the water level of the container, these sensors each hydraulically connected to the Drive member of the electrical switch are coupled.

Von Fall zu Fall wird es sich als zweckmäßig erweisen, diese Temperaturfühlstelle, sei sie am Antriebsorgan, am Dampfableitrohr oder an einer anderen Stelle gelegen, gegenüber der Temperatureinwirkung des im Behälter erhitzten Wassers oder der des eigentlichen Heizelementes selbst durch geeignete Isoliermaßnahmen hinreichend abzuschirmen.On a case-by-case basis, it will prove useful to use this temperature sensing point, whether it is located on the drive unit, on the vapor discharge pipe or at another point, against the temperature effect of the water heated in the container or that of the the actual heating element itself is adequately shielded by suitable insulation measures.

Einer Weiterbildung der Erfindung gemäß können die im Wasserraum des Gerätes sowie im Bereich des beim Sieden entwickelten Dampfes vorgesehenen Temperaturfühler in ihrer Leitungsführung entweder parallel zueinander oder aber in Serie hintereinandergelegt mit dem hydraulischen Antriebsorgan des elektrischen Schalters verbunden sein, um sich in einer Dehnung ihrer Füllmengen additiv auszuwirken.According to a development of the invention, the in the water space of the Device as well as the temperature sensor provided in the area of the steam developed during boiling in their routing either parallel to one another or in series one behind the other be connected to the hydraulic drive element of the electrical switch in order to have an additive effect in an expansion of their filling quantities.

In den Figuren der Zeichnung sind drei prinzipielle Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Vernachlässigung der für das Verständnis nicht erforderlichen Einzelheiten dargestellt.In the figures of the drawing are three basic exemplary embodiments of the invention, neglecting those not necessary for understanding Details shown.

Fig. 1 der Zeichnung zeigt einen Heiß- und Kochendwasserbereiter 1, in dessen Wasserraum 2, der in geeigneter Weise elektrisch beheizt wird, ein Fühler 5a für die Wassertemperatur angeordnet ist, dessen Füllung an thermischer Dehnflüssigkeit über eine Rohrleitung 5 mit dem im Gerät unterhalb des Wasserbehälters gelegenen Temperaturbegrenzer 3 in Verbindung steht. Dieser Temperaturbegrenzer besteht aus einem hydraulischen Antriebsorgan 4 für den elektrischen Schalter 3 a, das außer dem Anschluß des Temperaturfühlers 5a mit einem Wärmeaustauscher 8 gekoppelt ist. Dieser Wärmeaustauscher 8 liegt im Zuge der Ableitung des beim Sieden entwickelten Wasserdampfes, der über das Rohr 6 zugeführt und durch das Rohr 9 abgeleitet wird. Dabei ist zur Abschirmung der Temperatureinwirkungen vom Boden 2a des Wasserbehälters und von einem nicht dargestellten Heizelement her das Dampfeintrittsrohr 6 über ein Zwischenstück 7 aus wenig wärmeleitendem Material, beispielsweise Gummi oder einem geeigneten Kunststoff, mit dem Wärmeaustauscher 8 am hydraulischen Antriebsorgan 4 des elektrischen Schalters 3 a verbunden. Während der Temperaturgrad des von dem Fühler 5a überwachten Wassers über ein auf das Antriebsorgan 4 wirkendes Einstellglied 10 an der Außenseite des Gerätes bestimmt werden kann, vermittelt der den Wärmeaustauscher 8 gegebenenfalls durchströmende Wasserdampf diesem Antriebsorgan zusätzlich einen derartigen Überhub, daß der elektrische Schalter mit Sicherheit auslöst.Fig. 1 of the drawing shows a hot and boiling water heater 1, in the water space 2, which is electrically heated in a suitable manner, a sensor 5a for the water temperature is arranged, the filling of thermal expansion fluid via a pipe 5 with that in the device below the Water tank located temperature limiter 3 is in communication. This temperature limiter consists of a hydraulic driving member 4 for the electrical switch 3 a, which is coupled out of the terminal of the temperature sensor 5a with a heat exchanger. 8 This heat exchanger 8 is located in the course of the discharge of the water vapor developed during boiling, which is supplied via the pipe 6 and discharged through the pipe 9. To shield the temperature effects from the bottom 2a of the water tank and from a heating element (not shown), the steam inlet pipe 6 is connected to the heat exchanger 8 on the hydraulic drive element 4 of the electrical switch 3a via an intermediate piece 7 made of a material that does not conduct heat much, for example rubber or a suitable plastic tied together. While the temperature level of the water monitored by the sensor 5a can be determined via an adjusting member 10 acting on the drive member 4 on the outside of the device, the water vapor flowing through the heat exchanger 8 also gives this drive member such an overstroke that the electrical switch is reliably triggered .

Bei einer Ausführung nach Fig. 2 der Zeichnung stehen die Fühlstelle 15 a im Wasserraum 12 und die Fühlstelle 15 b im Bereich des beim Sieden entwickelten Dampfes in Reihe hintereinandergelegt mit dem bereits in Zusammenhang mit Fig. 1 erläuterten Temperaturbegrenzer 13 im unteren Teil 11 a des Gerätes 11 in Verbindung. In dieser Form ist das den Temperaturfühler 15a im Wasserraum 12 mit dem von außen einstellbaren Antriebsorgan 14 des elektrischen Schalters 13 a verbindende Rohr 15 über den auf Dampfentwicklung aussprechenden Temperaturfühler 15b geleitet. Dieser Fühler 15b liegt im Strömungskanal 16a des durch das überlaufrohr 16 austretenden Dampfes und dessen Ableitung durch den Rohrforisatz 16b. Beide Teile dieses Dampfableitrohres 16 und 16b stehen durch ein Zwischenstück 17 aus wenig wärmeleitendem Material, beispielsweise Gummi oder einem geeigneten Kunststoff, in Verbindung, das auch die Halterung des eigentlichen Fühlers 15 b übernimmt, um diesen von unerwünschten Temperatureinwirkungen freizuhalten. Auf diese Weise wirken sich - wie bereits beschrieben - die Wassertemperatur und der gegebenenfalls austretende Dampf in Addition der Dehnungen der Füllmengen beider Temperaturfühler auf das über ein Stellglied 18 einregelbare Abtriebsorgan 14 des Temperaturbegrenzers 13 und somit auf den elektrischen Schalter 13 a aus.In an embodiment according to Fig. 2 of the drawing, the sensing point 15 a in the water space 12 and the sensing point 15 b in the area of the vapor developed during boiling in series with the temperature limiter 13 already explained in connection with Fig. 1 in the lower part 11 a of the Device 11 in connection. In this form, the pipe 15 connecting the temperature sensor 15a in the water space 12 with the externally adjustable drive element 14 of the electrical switch 13a is passed via the temperature sensor 15b, which is responsive to the development of steam. This sensor 15b is located in the flow channel 16a of the steam emerging through the overflow pipe 16 and its discharge through the pipe outlet set 16b. Both parts of this Dampfableitrohres 16 and 16b are provided by an intermediate piece 17 made of low heat conductive material, for example rubber or a suitable plastic, in connection which takes over the holding of the actual sensor 15 b kept free of these unwanted temperature effects. In this way, an effect - the water temperature and optionally steam emerging in addition to the expansion of the fill quantities of the two temperature sensors to the einregelbare via an actuator 18 driven member 14 of the temperature limiter 13 and therefore on the electric switch 13 a of - as already described.

' Von einer derartigen Ausführung unterscheidet sich die in Fig. 3 der Zeichnung dargestellte Form lediglich durch eine Anordnung des auf Dampfentwicklung reagierenden Fühlers 23 b an der Außenwandung des Dampfableitrohres 26. In diesem Beispiel ist die Verbindungsleitung 23 des im Wasserraum 22 angeordneten Temperaturfühlers 23 a mit dem einstellbaren Antriebsorgan 24 für den Schalter 25a des Temperaturbegrenzers 25 über einen auf Dampfaustritt reagierenden Temperaturfühler 23b geführt, der in geeigneter Weise, beispielsweise mittels einer Befestigungslasche 27, an der Außenwandung des Dampfableitrohres 26 gehalten wird, wobei diese Lasche je nach Ausbildung und Material zu gleicher Zeit unerwünschte Temperatureinwirkungen von anderer Seite her abzuschirmen vermag. Auf Grund der guten Wärmeleitfähigkeit des Dampfableitrohres 26 und der Mantelfläche des Temperaturfühlers 23 b erfolgt eine wirksame Beeinflussung dieser Fühlstelle, die sich bei Dampfaustritt durch das überlaufrohr 26 in Form eines Überhubes additiv zu der mit dem Erwärmungszustand der Wasserfüllung 23 korrespondierenden Dehnung der Füllmenge des Temperaturfühlers 23 a auf das Antriebsorgan 24 des elektrischen Schalters 25 a auswirkt und diesen zu einer Unterbrechung des Heizstromkreises veranlaßt.The form shown in FIG. 3 of the drawing differs from such an embodiment only in the arrangement of the sensor 23 b, which reacts to the development of steam, on the outer wall of the steam discharge pipe 26. In this example, the connecting line 23 of the temperature sensor 23 a arranged in the water space 22 is also included the adjustable drive element 24 for the switch 25a of the temperature limiter 25 is guided via a temperature sensor 23b which reacts to the escape of steam and which is held in a suitable manner, for example by means of a fastening tab 27, on the outer wall of the steam discharge pipe 26, this tab being the same depending on the design and material Time is able to shield undesired temperature effects from other sources. Due to the good thermal conductivity of the steam discharge pipe 26 and the outer surface of the temperature sensor 23 b, this sensing point is effectively influenced, which when steam escapes through the overflow pipe 26 in the form of an overtravel additive to the expansion of the filling quantity of the temperature sensor 23, which corresponds to the heating state of the water filling 23 a affects the drive member 24 of the electrical switch 25 a and causes this to interrupt the heating circuit.

Diesen drei Ausführungsbeispielen ist generell gemeinsam, daß sich im Siedezustand der Wasserfüllung des Gerätes zu dem Moment, das eine den Erwärmungszustand des Wassers eigenständig laufend überwachende Fühlstelle vermittelt, ein zusätzliches Moment ergibt, in dessen Auswertung eine Abschaltung der elektrischen Heizung des Gerätes erfolgt, die unabhängig von dem standortsgebundenen Siedepunkt des Wassers ist. Von demselben Auswertungsorgan wird aber auch die Temperatur unterhalb des Siedepunktes überwacht und zu dem manuell voreingestellten Erwärmungsgrad in einen Schaltvorgang umgesetzt. Dieser prinzipielle Lösungsgedanke ist selbstverständlich unabhängig von konstruktiven und schaltungsmäßigen Einzelheiten oder Abwandlungen der beispielsweise aus der Vielzahl vorhandener Ausführungsformen herausgegriffenen Darstellungen.These three exemplary embodiments generally have in common that in the boiling state of the water filling of the device at the moment that one the heating state of the water independently and continuously monitoring sensing point mediated, an additional Moment results in the evaluation of a shutdown of the electrical heating of the Device takes place, which is independent of the location-bound boiling point of the water is. However, the temperature below the The boiling point is monitored and converted to the manually preset degree of warming Switching process implemented. This basic solution idea is a matter of course regardless of constructional and circuit details or modifications which, for example, picked out from the multitude of existing embodiments Representations.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Electrically heated hot and boiling water heater with adjustable temperature selector, a first temperature sensor in the water space and a second temperature sensor that responds to the steam developed during boiling and escaping through a pipe for switching the electrical heating current, characterized in that both filled with thermal expansion fluid Temperature sensors (5a, 15a, 23 a and 8, 15 b, 23 b) are connected to a common hydraulic drive element (4, 14, 24) of the electrical switch (3 a, 13 a, 25 a) in addition to the expansion of their filling quantities .

2. Electrically heated Hot and boiling water heater according to claim 1, characterized in that the second temperature sensing point through the direct in the course of the steam discharge pipe (6, 8-9) acted upon hydraulic drive member (4) of the electrical switch (3 a) shown is.

3. Electrically heated hot and boiling water heater according to claim 1, characterized in that the second temperature sensing point is arranged by a within the steam discharge pipe (16, 26) or on the same and with the hydraulic drive member (14, 24) of the electrical switch (13 a, 25 a) connected temperature sensor (15 b or 23 b) is shown.

4. Electrically heated hot and boiling water heater according to claim 1, characterized in that the second temperature sensing point is arranged in the actual steam space of the water tank (1, 11, 21) and with the hydraulic drive element (4, 14, 24) of the electrical switch ( 3 a, 13 a, 25 a) connected temperature sensor is shown.

5. Electrically heated Hot and boiling water heater according to Claims 1 to 4, characterized in that that the second temperature sensing point (8, 15 b, 23 b) only exposed to steam compared to the temperature effect of the water heated in the water tank (1, 11, 21) (2, 12, 22) is sufficiently isolated (according to 7, 17).

6. Electrically heated hot and boiling water heater according to claims 1 to 5, characterized in that the temperature sensor in the water space (5a, 15a, 23a) and the temperature sensor in the steam area (8, 15 b, 23 b) via their line routing (5, 15, 23) are connected to the hydraulic drive element (4, 14, 24) of the electrical switch (3a , 13a, 25a) either parallel to one another or in series one behind the other. Considered publications: German Auslegeschriften Nos. 1027 818, 1049 509, 1055 714, 1074 779, 1090 792; German utility model No. 1717 429; Austrian patent specification No. 201743.