DE1265892B

DE1265892B - Electric water heater

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.Electric water heater The invention relates to a electric water heater with a helically arranged water flow tube, the one with a heat-uninsulated carrier made of highly thermally conductive metal by means of a Melt flow connection is connected and heated by an electrical heating element will.

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.In a known water heater of this type is on the Outside of a hollow cylinder with a relatively small inner diameter Water flow tube applied helically. In the cavity of this hollow cylinder a heating element is only inserted; the heat transfer from the heating element to the hollow cylinder is therefore extremely unsatisfactory. As also for the accommodation a heating element with the required high heating power only relatively If there is little space available, only a cartridge heater can be used as a heating element be used.

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.Furthermore, an electric liquid heater has become known, in which the flow tube with a cylinder-like block body made of good heat conducting Metal is rigidly connected. This cylinder-like block body is in the middle with provided a hole in which an electric cartridge heater is inserted is, which extends in the longitudinal direction over the entire length of the helically Flow tube extends. This liquid heater now has the disadvantage that when the radiator is switched off, the entire residual heat still emitted by the radiator via the already heated block body to the one located in the flow tube relatively small amount of liquid is released, which thus absorb the entire residual heat got to. Under certain circumstances this can lead to local overheating and in the long run damage the radiator.

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.The invention is based on the object of a water heater to create, on the one hand, a favorable heat transfer from the radiator to Water flow pipe is reached and on the other hand when switching off the radiator from this still released residual heat can be dissipated, so that in the water flow pipe water that is still in contact does not experience overheating.

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.The object set is achieved according to the invention in that both the water flow tube and the one or more designed as tubular heating rods Heating elements with a hollow cylinder made of good heat-conducting metal existing carrier are metal rigidly connected, the hollow cylinder at his both ends sealed liquid-tight and the water tank formed in this way the water flow pipe is connected upstream of the water technology.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von mehreren in der Zeichnung veranschaulichter Ausführungsbeispiele näher beschrieben.The invention is illustrated below with reference to several in the drawing illustrated embodiments described in more detail.

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.The water heater according to FIG. 1 and 2 has a heat-uninsulated carrier body 1 which is designed as a metallic hollow cylinder and is closed in a liquid-tight manner at both ends and which is made of metal with good thermal conductivity, in particular aluminum. In the wall 2 of the support body, a coiled water flow pipe 3 and three coiled metal pipe heating rods 4, 5 and 6 are cast. The coils of the three heating rods have the same diameter. The diameter of the wall 2 is small in relation to the inner diameter of the support body 1, and the total volume is only as large as is necessary to hold or accommodate the water flow tube and the tubular heating rods and for sufficient heat transfer between these elements. The helically formed water flow pipe 3 is arranged within the coiled tubular heating rods 4, 5, 6 . The connection ends 7 and 8, 9 and 10, 11 and 12 of the cast-in tubular heating rods 4, 5 and 6 are led out of the outer jacket surface of the hollow cylinder-like support body 1, namely running tangentially to this. The water inlet 13 and outlet 14 are led out of the end face of the support body, but the inlet and outlet connection is at right angles to the protruding tubular heating rod ends. In the embodiment according to FIG. 3 and 4, 15 denotes the metallic, likewise hollow cylinder-like support body, the two ends of which are closed in a liquid-tight manner. In the wall 16 of this support body, in principle, the cast-in tubular heating rods 17, 18, 19, 20, 21 and 22 run within the hollow cylinder wall over most of their total length parallel to the axis of a water flow tube coil 23. All connecting ends of the tubular heating rods lead from one of the both end faces of the support body 1 out. The connecting pipe stubs 24 and 25 of the water flow pipe 23 lead out of the outer jacket of the support body. The turns of the water flow tube run between the hairpin-shaped parts of the tubular heating rods arranged in a plane running through the longitudinal axis of the support body. The curvatures 26 of these heating rod parts arranged at one end of the wall 11 are arranged in the planes running through the longitudinal axis of the carrier body and the curvatures 27 of these heating rod parts arranged at the other end of the wall are arranged approximately tangentially to the circumference of the cylinder-like carrier body 1. The water inlet and outlet stub is arranged to run in the direction of the central axis of the support body.

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.In the embodiment according to FIG. 5 and 6 is a preferred 28 Hollow cylinder-like carrier body made of copper, both of which Ends are sealed liquid-tight. A coiled water flow pipe 29 as well as three coiled tubular heating rods 30, 31 and 32 are both together as well as with the outer wall 33 of the cylinder-like support body through a melt flow connection, preferably by brazing, connected in a thermally conductive manner. The water flow pipe 29 and the three coiled tubular heating rods have the same diameter. the Turns of the tubular heating rods 30, 31 and 32 are between the turns of the Water flow tube 29 arranged in such a way that each turn of the water flow tube the turn of a heating rod is adjacent.

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.Electric water heaters with tubular heating rods now have the peculiarity that after completion of the dispensing process and the resultant Switching off the heating rods by this still being pushed in with heat. This so-called Residual heating of the heating rods can lead to undesired excess temperatures of the heating rods and thereby lead to steam formation in the water flow pipes. The consequence of this is premature Calcification of the water flow pipes.

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.To solve these difficulties, it is appropriate, such as in the embodiment according to FIG. 5 and 6 is shown, the cold water inlet end 34 of the water flow tube 29 into the interior of the sealed liquid-tight to allow cylinder-like support body 28 to open out. The inside of the hollow cylinder-like The carrier body located, filled with water space 28 'is used to receive the heating rod after heat. It is connected upstream of the water flow pipe 29 in terms of water technology. To at the start not having too large a cold water flow in the flow heater is the inner one Water space 28 'of the hollow cylinder-like carrier body by a liquid-tight in this inserted, the inner surface of the hollow cylinder leaving free, conical displacement body 35 reduced. This displacement body is designed in such a way that the water volume of the carrier body per unit length from that carrier body end in the direction increases to the other end of the support body, at which the outlet end 36 of the water flow tube 29 is arranged. The water inlet nozzle is expediently at that end of the carrier body arranged on which the largest volume of water per unit length is present is.

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.The measures described above to prevent the adverse effects the heating rod residual heat can also be used in the exemplary embodiments according to FIG. 1 and 2 or 3 and 4 are expediently used. The cold water connection ends are used for this purpose 13 or 24 passed into the interior of the hollow cylinder-like support body and this Container connected upstream of the water flow pipe 3 or 23 in terms of water technology.

Claims

Claims: 1. Electric water heater with a helically arranged water flow pipe with a heat-insulated support made of good heat conducting metal is connected by means of a melt flow connection and is heated by an electrical heating element, d a - characterized by, that both the water flow tube and the one or more tubular heating rods formed heating elements with a formed as a hollow cylinder, made of good heat conducting Metal carriers are rigidly connected to metal, the hollow cylinder sealed liquid-tight at both ends and formed in this way Water tank is connected upstream of the water flow pipe in terms of water technology.

2. Water heater according to claim 1, characterized in that the carrier body is preferably a Copper existing hollow cylinder (28) is used, the coiled water flow tube (29) and the coiled tubular heating rod (s) (30, 31, 32) both with one another as well as with the outer surface of the cylinder-like support body (28) by brazing od. The like. Are connected to one another in a thermally conductive manner.

3. Water heater after Claim 1, characterized in that the water flow pipe (3 or 23) and insert the jacket heating rod (s) into the wall in a known manner (2 or 16) a hollow cylinder-like support body (1 or 15) are cast.

4. Electric water heater according to claim 3, characterized in that the ends of the cast-in tubular heating rods (4, 5, 6) are led out of the outer surface of the hollow cylinder-like support body (1) .

5. Electric water heater according to claim 1, characterized in that the jacket tube or heating rods (17 to 22) within the hollow cylinder wall (16) over most of its or their total length parallel to the axis of the water flow tube helix (23).

6. Electric water heater according to claim 5, characterized in that that the or the tubular heating rods (17 to 22) in the hollow cylinder wall (16) are in principle arranged in a meandering shape.

7. Electric water heater according to claim 6, characterized in that the windings of the water flow tube helix (23) between the plane arranged in a plane running through the longitudinal axis of the hollow cylinder hairpin-shaped parts of the jacket tube heating rods (17 to 22) and that the curvatures arranged at one end of the hollow cylinder wall (26) of these heating rods in the plane running through the longitudinal axis of the hollow cylinder and the curvatures of these heating rods arranged at the other end of the wall, for example are arranged tangentially to the hollow cylinder circumference. B.

Electric water heater according to claim 5 or the following, characterized in that all connecting ends of the jacket tube heating rods from one of the two end faces of the hollow cylinder-like Carrier body (15) are led out.

9. Electric water heater after Claim 3, characterized in that the ends (24 and 25) of the water flow tube are led out of the outer circumference of the cylinder wall.

10. Electric Continuous water heater according to claim 1 or 2, characterized in that the Water flow tube helix (29) and the tubular heating rod helix or helixes (3a, 31, 32) have approximately the same diameter and the turns of the tubular heating rod (s) are arranged between the turns of the water flow tube helix.

11. Electric Continuous water heater according to Claim 1, characterized. that the water inlet end (34) of the coiled water flow tube (29) into the interior of the metallic hollow cylinder-like Carrier body (28) opens, at the end face of which a water inlet or outlet nozzle is provided.

12. Electric water heater according to claim 1. characterized characterized in that the inner water space (28 ') of the hollow cylinder (28) by a inserted into these in a liquid-tight manner, the inner surface of the hollow cylinder is exposed letting displacement body (35) is reduced.

13. Electric water heater according to claim 12, characterized in that the displacement body (35) by Conical shape or the like. Is designed such that the water volume of the hollow cylinder (28) per unit length from that hollow cylinder end in the direction of the other Hollow cylinder end increases at which the outlet end (36) of the water flow tube (29) is arranged.

14. Electric water heater according to claim 13, characterized in that the water inlet nozzle of the hollow cylinder on the one Hollow cylinder end is arranged on which the largest volume of water per unit length is available. Considered publications: German Patent Specifications No. 674 603, 630 098; German interpretative document No. 1030 480.