DE2729668A1

DE2729668A1 - Wassererhitzungsanlage

Info

Publication number: DE2729668A1
Application number: DE19772729668
Authority: DE
Inventors: Kenneth C Ehring
Original assignee: Dec International Inc
Current assignee: Dec International Inc
Priority date: 1976-10-21
Filing date: 1977-06-30
Publication date: 1978-04-27
Also published as: GB1571659A

Description

Patentanwälte:

A.	GRUNEeCKCR	K.	SCHUMANN
*vm\*	IW.	m η
H.	KINKELDEY	ρ.	H. JAKOB
OH-*		G.	BEZOLD
W.	STOCKMAIR		UtNAT ΙΡΙΛ (JtM

8 MÜNCHEN 22

MAXIMILIAMSTRASSE 43

7.Γ. ,τ ·>-,-.! ΊΓ17·";

Wassererhitzungsanlage

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Anlage zum Erhitzen von Wasser und insbesondere auf eine neuartige, kombinierte Speichertank- und Wärmeaustauschereinheit zur Verwendung in der Anlage.

Eine Recherche nach dem Stand der Technik, die auf den Gegenstand dieser Anmeldung gerichtet wurde, erbrachte die folgenden US-PSen:

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-Al -

1 786 861 2 562 651

1 830 195 2 632 306

1 967 136 2 668 420

2 007 426 2 716 866 2 095 017 2 751 761 2 310 234 3 472 314 2 355 551 3 507 324 2 412 774 3 578 074 2 516 094 3 807 192 2 561 465 3 934 821

Keine der Druckschriften des in der Recherche aufgefundenen Standes der Technik offenbart eine Anlage wie die der vorliegenden Erfindung, die es bewirkt, erhitztes Wasser zu zwei zweckmäßigen und deutlich unterschiedlichen Temperaturen zu erzeugen. Dies wird dadurch bewerkstelligt, daß man das heiße Kühlmittel von einem Kühlkompressor verwendet, der bzw. das unter Drücken und Temperaturen innerhalb "des optimalen Bereiches des Wirkungsgrades und der Dauerhaftigkeit für die Einheit betrieben werden kann.

Zusammengefaßt bezieht sich die Erfindung auf eine kombinierte Speichertank- und Wärmeaustauschereinheit zum Erhitzen und Speichern von Wasser, die einen flüssigkeitsdichten Tank aufweist, der eine Flüssigkeitseinlaß-Einrichtung sowie eine Flüssigkeitsauslaß-Einrichtung aufweist. Der Tank umfaßt ferner eine Ummantelungs- bzw. Doppelwand, die mindestens einen Abschnitt der Außenwand des Tanks bildet. Die Doppelwand weist einen Einlaß und einen Auslaß sowie eine Kanaleinrichtung auf, die sich innerhalb der Doppelwand vom Einlaß zum Auslaß erstreckt und durch die ein heißes Strömungsmittel hindurchgeleitet werden kann, um die Flüssigkeit auf der Innenseite des Tanks zu erhitzen. Eine Wärmesperre-Einrichtung ist im Inneren des Tanks sowie mit einem geringen Abstand gegenüber der

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inneren Oberfläche der Doppelwand angebracht, um ein verhältnismäßig kleines Flüssigkeitsvolumen thermal zu isolieren, das in unmittelbarer Berührung mit der inneren Oberfläche der Doppelwand steht, um hierbei dieses kleine Volumen mit einer verhältnismäßig raschen Geschwindigkeit aufzuheizen.

Ein besonderer Gedanke der Erfindung liegt in einer kombinierten Speichertank- und Wärmeaustauschereinheit zum Erhitzen von Wasser, mit einem wasserdichten Tank, der einen Wassereinlaß in seinem unteren Abschnitt und ein Paar Wasserauslässe in seinem oberen Abschnitt aufweist. Die Wand des Tanks ist in Form einer Doppelwandummantelung ausgebildet, die einen Einlaß für heißes Kühlmittel an ihrem oberen Abschnitt sowie einen Auslaß für heißes Kühlmittel an ihrem Bodenabschnitt aufweist. Eine zylindrische Wärmesperre ist auf der Innenseite des Tanks angebracht und mit einem geringen Abstand gegenüber der inneren Oberfläche der Doppelwand angeordnet, um eine verhältnismäßig geringe Wassermenge im Tank thermal zu isolieren, die mit der Innenoberfläche der Doppelwand in Berührung steht. Eine Wärmesperrescheibe ist im Tank angebracht und erstreckt sich horizontal quer durch dessen Innenraum, um das Wasser im oberen Abschnitt des Tanks gegenüber dem Wasser in dessen unterem Abschnitt thermal zu isolieren. Die Wasserauslässe stehen mit dem Inneren des Tanks an gegenüberliegenden Seiten der Unterteilung in Verbindung, um erhitztes Wasser unter zwei deutlich unterschiedlichen Temperaturen vorzusehen. Ein Luftkanal ist zwischen der äußeren Oberfläche des Doppelmantels und der Innenoberfläche der äußeren Schale vorgesehen, durch die Luft hindurchgeführt wird, um den Raum aufzuheizen, innerhalb dessen die Einheit angeordnet ist.

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Der Gegenstand der Erfindung ist anhand der beigefügten Zeichnung beispielsweise noch näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Wassererhitzungsanlage,

Fig. 2 eine Seitenansicht (mit weggebrochenen Teilen) der WärmeaiEtauschereinheit der in Fig. 1 gezeigten Wassererhitzungsanlage,

Fig. 3 die Ansicht eines Vertikalschnitts der in Fig. 2 gezeigten Wärmeaustauschereinheit, wobei der äußere Doppelmantel und die Isolierung entfernt wurden,

Fig. 4 eine Ansicht eines Schnitts.der längs Linie 4-4 in Fig. 2 vorgenommen wurde,

Fig. 5 eine Ansicht eines Schnitts, der längs Linie 5-5 in Fig. 2 vorgenommen wurde,

Fig. 6 eine Seitenansicht (mit weggebrochenen Teilen) eines zweiten Ausführungsbeispiels der in Fig. 2 bis 5 gezeigten Wärmeaustauschereinheit,

Fig. 7 die Ansicht eines Schnitts, der längs Linie 7-7 in Fig. 6 vorgenommen wurde,

Fig. 8 die Ansicht eines bruchstückweisen Schnitts, der längs Linie 8-8 in Fig. 6 vorgenommen wurde.

Es folgt nun die Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele. Während die vorliegende Erfindung mehrere nützliche Verwendungsgebiete aufweisen kann, wurde sie insbesondere zur Verwendung durch den Milchwirtschaft betreibenden Bauern entworfen, und zum Zwecke der Erläuterung wird die nachfolgende Beschreibung auf eine typische Anbringung in einem landwirtschaftlichen Milchwirtschaftsbetrieb gerichtet.

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Es wird nun Bezug auf die schematische Ansicht der Anlage genommen, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist; die Anlage umfaßt eine Wärmeaustauschereinheit 10, ein Paar Kompressoren 12, einen Sammelkühler 14 und eine Wasserspeicher- und/ oder -erhitzereinheit 16, wobei die letzte Einheit nur wahlweise vorgesehen ist.

Die Wärmeaustauschereinheit 10 weist eine äußere Doppelwand 18 mit oberen und unteren Kopfteilen 20 und 22 auf, die hieran befestigt sind, um einen wasserdichten Tank 23 zu bilden. Die Doppelwand 18 kann in irgendeiner geeigneten Bauweise ausgeführt sein, die eine abgedichtete zylindrische Leitung vorsieht, durch die ein Strömungsmittel vom einen Ende zum anderen umgeführt werden kann. Bei dem in den Zeichnungen (Fig. 2, 3 und 4) gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Doppelwand 18 in der Form zweier Metallbleche ausgeführt, die zusammengeschweißt sind, wobei zwischen ihnen Strömungsmittelkanäle gebildet sind, um ein strömungsmittelförderndes Wärmeübertragungsteil zu bilden. Beispiele geeigneter Doppelwandkonstruktionen sind im einzelnen in US-PS 3 458 917 beschrieben.

Die Doppelwand 18 ist mit einem Paar Einlaßanschlüsse 24 und einem Paar Auslaßanschlüsse 26 versehen. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Doppelwand 18 und die Kopfteile 20, 22 aus rostfreiem Stahl hergestellt.

Auf der Innenseite des wasserdichten Tanks 23, der vom Doppelmantel 18, dem Kopf 20 und dem Kopf 22 gebildet ist, sind zwei zylindrische Wärmesperreteile 28 und 30 angebracht. Die Teile 28 und 30 weisen denselben Durchmesser auf und sind konzentrisch angebracht. Ein scheibenförmiges Wärmesperreteil 32 ist zwischen den Teilen 28 und 30 angebracht. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Teile 2B, 30 und 32 aus Fieberglasmaterial hergestellt. Es wird an dieser Stelle festgestellt, daß die Teile 28 und 30 derart bemessen sind,

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daß ihre Außenoberflächen einen verhältnismäßig kleinen Abstand gegenüber der Innenoberflache des Doppelmantels 18 aufweisen, um hierbei einen verhältnismäßig engen zylindrischen Kanal 34 vorzusehen, der sich vom einen Ende des Tanks 23 bis zum anderen hin erstreckt. Dei Scheibe 32 ist mit mehreren öffnungen 33 (Fig. 5) versehen, um den freien Wasserumlauf von der einen Seite der Scheibe zur anderen zuzulassen. Das Wärmesperreteil 28 ist mit mehreren öffnungen 29 rund um seine obere Kante bzw. längs seiner oberen Kante versehen, und das Wärmesperreteil 30 ist mit mehreren öffnungen 31 rund um seine untere Kante bzw. längs seiner unteren Kante versehen.

Der Tank 23 ist mit einem Kaltwassereinlaß 36 und Warmund Heißwasserauslässen 38 _un(j 40 versehen. Der Auslaß erstreckt sich durch das Wärmesperreteil 28 hindurch, um unmittelbar mit dem Wasser auf der Innenseite des Teils 28 in Verbindung zu treten.

Wie in Fig. 2 gezeigt, ist die Wärmeaustauschereinheit mit einer äußeren Schicht 42 aus Isoliermaterial und einem äußeren Mantel 44 versehen, der die Isolierschicht einschließt. Aus Gründen der Steuerung, wie nachfolgend detaillierter erläutert wird, ist ein Paar druckempfindlicher Strömungsregulierungs-Wasserventile 46, 48 am Warmwasserauslaß 38 angebracht. Die Ventile 46, 48 sind mit druckfühlenden Kopplungsbaugruppen 50, 52 verbunden, die mittels Rohren 45, 56 an den Einlassen 24 für heißes Kühlmittel angebracht sind.

Heißes Kühlmittelgas (vorzugsweise Frigen) wird von den Kompressoren 12 mittels Leitungen 58, 60 zu den Einlassen 24 der Doppelwand 18 geführt. Kondensiertes Kühlmittel wird von den Doppelwandauslässen 26 mittels Leitungen 62, 64 zum Sammelkühler 14 geführt. Verdampftes Kühlmittel wird vom

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Samnie !kühler 14 mittels Leitungen 66, 68 zu den Kompresso ren 12 zurückgeführt.

Im Wasserabschnitt der Anlage wird erhitztes Wasser von den Auslässen 38 und 40 für erhitztes Wasser durch Versorgungsleitungen 70, 72 abgeführt. Wie oben angezeigt, kann ein Wassererhitzer- oder -speichertank 16 in Abhängigkeit von dem speziellen Bedarf des Hofes vorgesehen werden/ in dem die Anlage installiert ist.

Es wird nun Bezug auf das weitere Ausführungsbeispiel der Wärmeaustauschereinheit genommen, das in Fig. 6, 7 und 8 gezeigt ist, wobei eine derartige Einheit ähnlich der in Fig. 2 bis 5 gezeigten ist und wobei dementsprechend ähnlichen bzw. gleichen Teilen der entsprechenden Einheiten die gleichen Bezugszeichen gegeben wurden.

Die Wärmeaustauschereinheit 74, die in Fig. 6 bis 8 gezeigt ist, weist eine Doppelwand 18 auf, die zusammen mit Endkappenteilen einen wasserdichten Tank bildet, der identisch mit dein Tank 23 ist, der in Fig. 3 gezeigt ist.

Der Doppelmantel 18 ist mit einem Paar Einlaßanschlüssen 24 sowie einem Paar Auslaßanschlüssen 26 versehen. Innerhalb des wasserdichten Tankes ist ein Paar zylindrischer Wärmesperreteile 28 und 30 sowie ein scheibenförmiges Wärmesperreteil 32 angebracht, das zwischen den Teilen 28 und 30 angebracht ist. Die spezielle Form und Montageanordnung der Wärmesperreteile ist in Fig. 3 gezeigt. Ebenso wie in der Einheit 10, wie in Fig. 3 gezeigt, liegt hier ein enger zylindrischer Kanal 34 vor, der sich vom einen Ende des Tanks zu dem anderen in der Einheit 74 erstreckt.

Der wasserdichte Tank ist mit einem Kaltwassereinlaß 36 sowie mit einem Warmwasserauslaß 38 bzw. 40 versehen.

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-JS-

Zu Steuerzwecken ist ein Paar druckempfindlicher Strömungsregulierungs-Wasserventj Ie 46, 48 arn Warmwasr.erauslaß 38 angebracht. Die Ventile 46, 48 sind mit druckfühlenden Kopplungsbaugruppen 50, 52 verbunden, die mittels Rohren 54, 56 an den Einlassen 24 für heißes Kühlmittel angebracht sind.

Bis zu diesem Punkt in der Beschreibung war der Aufbau der Wärmeaustauschereinheit 74 (Fig. 6 bis 8) identisch dem der Wärmeaustauschereinheit 10 (Fig. 2 bis 5). Der prinzipielle Unterschied zwischen den beiden Einheiten liegt darin, daß in der Einheit 74 ein Luftkanal 76 zwischen der Außenoberfläche des Doppelmantelteils 18 und der Innenoberfläche des äußeren Mantels 78 vorgesehen ist. Näher gesagt, ein derartiger Kanal ist dadurch vorgesehen, daß Isoliermaterial 80 zwischen den Mänteln 18 und 78 nur unterhalb eines Lufteinlasses 82 sowie oberhalb eines Luftauslasses 84 angebracht ist, um somit einen Strömungskanal 76 zwischen einem derartigen Einlaß und Auslaß vorzusehen. Um die Luftströmung wirksamer vom Einlaß 82 zum Auslaß 84 zu richten, vom Standpunkt des Optimierens der Wärmeübertragung zwischen dem Mantel 18 und Luft gesehen, ist eine Sperre 86 aus Isoliermaterial zwischen dem Einlaß und dem Auslaß 84 vorgesehen. Die Sperre 86 umgibt den Mantelabschnitt 18 des wasserdichten Tanks 24 zwischen dem Einlaß 82 und dem Auslaß 84 teilweise, um somit die Luft, die durch den Kanal 76 hindurchströmt, zu veranlassen, in einem Umweg zu strömen, wie von den Pfeilen in Fig. 3 gezeigt ist.

Eine Druckgebläseeinheit 88 irgendeiner geeigneten Bauausführung kann am Lufteinlaß 82 angebracht werden, um Luft zwangsweise vom Einlaß durch den Kanal 76 zum Auslaß 84 strömen zu lassen. Die Gebläseeinheit 88 ist mit einem thermostatgesteuerten AN-AUS-Schalter 92 versehen, der bei einer vorbestimmten unteren und oberen Umgebungstempera-

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tür das An- und Ausschalten des Gebläses bewirkt. Wie in Fig. 6 und 7 gezeigt ist, ist ein gewelltes Füllteil 90 aus Fieberglas oder einem anderen geeigneten Material im Luftkanalraum 76 gegenüber der Isoliersperre 86 angebracht, um eine bauliche Abstützung zwischen dem äußeren Mantel 78 und dem inneren Mantel 18 zu bieten, ohne wesentlich die Luftströmung hierdurch einzuschränken. Die Isoliersperre und das Füllteil 90 werden am Mantel 18 mittels eines Gurtes bzw. Bügels 94 an Ort und Stelle gehalten.

Die Betriebsweise der Anlage kann am besten unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben werden. Während die Anlage der vorliegenden Erfindung unter einer Vielfalt spezifischer Betriebsbedingungen betrieben werden kann, wird nur eine typische Betriebsinstallation nachfolgend beschrieben.

Bei einem typischen Melkzyklus besteht anfangs Bedarf an erhitztem Wasser zu dem Zweck, die ersten Kühe der Heerde zum Melken vorzubereiten, und die Rohrleitungen der Melkanlage zu reinigen. Bei der Anlage der vorliegenden Erfindung würde derartiges Wasser normalerweise aus der Wärmeaustauschereinheit 10 gewonnen, die einiges erhitztes Wasser noch enthält, das vom vorhergegangenen Melkzyklus verblieben ist.

Wenn das Melken der Herde beginnt, dann wird warme Milch in den Sammelkühler 14 eingeleitet. Wenn die Milch im Kühler eine vorbestimmte, thermostatisch gesteuerte bzw. geregelte untere bzw. obere Temperatur erreicht, dann wird die Kühlanlage in Betrieb genommen. Nach der Inbetriebnahme der Kompressoren 12 wird heißes Frigengas von diesen aus durch die Leitungen 58, 60 zu den Einlassen der Doppelwand 18 strömen. Wenn das heiße Frigen-Kühlmittel nach unten durch den Doppelmantel 18 hindurchtritt, wird es Wärme an das Wasser im Tank 23 abgeben, was das

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Frigengas veranlaßt, zu kondensieren.

Das kondensierte Frigen strömt durch Leitungen 62, 64 zum Sammelkühler 14, wo es durch eine geeignete Verdampfereinrichtung (nicht gezeigt) hindurchgeführt wird, um die gewünschte Kühlwirkung am Sammelkühler in einer herkömmlichen Weise vorzusehen. Vom Sammelkühler strömt das verhältnismäßig kühle Frigengas durch Leitungen 66, 68 zurück zu den Kompressoren 12.

Wenn man sich nun dem Wasserumlaufabschnitt der Anlage zuwendet, dann ist bei der typischen Installation, die hier beschrieben ist, der Tank 2 3 derart bemessen, daß er etwa 409 Liter bzw. 341 Liter Wasser unterhalb der Scheibensperre 32 und etwa 227 Liter bzw. 189 Liter Wasser oberhalb der Scheibe 32 enthält. Kaltes, zu erhitzendes Wasser tritt durch den Einlaß 36 im unteren Abschnitt der Wärmeaustauschereinheit 10 in diese ein. Wie von den Pfeilen in Fig. 1 gezeigt, wird das Wasser im Tank 23 nach oben in dem verhältnismäßig engen zylindrischen Kanal 34 umlaufen, der zwischen der Innenoberfläche der Doppelwand 18 und der Außenoberfläche der Wärmesperrezylinder 28, 30 gebildet ist. Es sollte an dieser Stelle vermerkt werden, daß die Wärmesperreeinrichtung, die von den Teilen 28 und 30 vorgesehen ist, dazu dient, ein verhältnismäßig kleines Wasservolumep, das in unmittelbarer Berührung mit der heißen Innenoberfläche des Mantels 18 steht, thermal zu isolieren. Das Ergebnis liegt darin, daß ein derartig isoliertes Wasservolumen in einer verhältnismäßig raschen Geschwindigkeit erhitzt wird (verglichen mit dem Wasser im Rest des Tanks), was dazu führt, daß derartiges Wasser verhältnismäßig rasch im Kanal 34 ansteigt.

Wenn das Wasser im Kanal 34 nach oben umläuft, dann nimmt seine Temperatur allmählich zu. Wenn das Wasser im Kanal 34 die Wärmesperrescheibe 32 erreicht, dann wird ein Teil

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hiervon in das Innere des Tanks durch öffnungen 29 und 31 hinein umlaufen, und ein Teil hiervon wird weiter nach oben im Kanal 34 zum oberen Abschnitt des Tanks strömen, wobei dieser letztgenannte Teil auf eine höhere Temperatur aufgeheizt wird.

Innerhalb einer Angelegenheit weniger Minuten, nachdem die Kompressoren 12 angelaufen sind, wird Wasser mittlerer Temperatur am Warmwasserauslaß 38 der Einheit 10 zur Verfügung stehen, um zusätzlich Kühe zum Melken vorzubereiten. Derartiges Warmwasser wird mehr oder weniger kontinuierlich über den Melkzyklus hinweg verwendet werden, um die gesamte Herde zum Melken vorzubereiten.

Während des Melkzyklus, dessen Dauer irgendwo im Bereich von etwa einer Stunde bis zweieinhalb Stunden liegt, in Abhängigkeit von der Größe der Herde, wird das Wasser im oberen Abschnitt des Tanks 23 oberhalb der Scheibe 32 auf eine verhältnismäßig hohe Temperatur aufgeheizt, und demnach stehen am Ende des Melkzyklus 227 bzw. 189 Liter heißes Wasser dem Bauern zum Waschen der Melkanlage zur Verfügung.

Währenddessen wird betont, daß die speziellen Temperaturen und Drücke der typischen, hier beschriebenen Installation während des Melkzyklus ein wenig variieren, wenn jedoch eine derartige typische Installation einen Zustand allgemeiner Ausgeglichenheit erreicht, dann werden die folgenden Temperaturen und Drücke vorherrschen.

Das heiße Frigengas von den Kompressoren 12, das in den Doppelmantel 18 durch die Einlasse 28 eintritt, wird bei einer Temperatur von etwa 377°K und einem Druck von etwa 19,3 kg/cm* liegen. Das kondensierte Frigen, das die Doppelwand 18 durch die Auslässe 26 verläßt, wird bei einer Temperatur von etwa 316°K und einem Druck von etwa 19 kg/cm²

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liegen. Bei derartigen Temperaturen und Drücken des Frigen wird das wärme Wasser, das zum Vorbereiten der Kühe zum Melken arn Auslaß 38- verfügbar ist, etwa eine Temperatur von 316⁰K aufweisen, wenn man eine Kaltwasserversorgungs-Temperatur von etwa 291⁰K annimmt.

Wie oben angezeigt ist, wird der kontinuierliche Betrieb der Anlage die Temperatur im oberen Abschnitt des Tanks 23 veranlassen, auf eine verhältnismäßig höhere Temperatur aufzuheizen. Die Temperaturen, die im oberen Tankabschnitt vorherrschen werden, sind in der nachfolgenden Tabelle ausgeführt:

Anzahl und Auslegung (in kW) der Kompressoren

2,238

2,984

3,73

2.238

2,984

3,73

	Zeit (in Stunden)	2 1/2
11/2	2	344
333 *	339	347
336	341	350
339	344	352
341	347	358
347	352	361
352	358

* GEMESSEN IN ° K

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Die Betriebsbedingungen, die oben beschrieben sind, werden durch eine Wasserströmungsregulier-Einrichtung aufrechterhalten, die druckempfindliche Wasserregulierventile 46, 48 am Warmwasserauslaß 38 vorsieht. Wie oben ausgeführt, sind die Ventile 46, 48 mit Rohren 54, 56 an den Frigeneinlaß-Druckverbindungen bzw. Druckkopplungseinrichtungen 50, 52 angeschlossen. Die Bestandteile sind so eingestellt, daß, wenn der Kühlmitteldruck an den Koppeleinrichtungen 50, 52, 19,3 kg/cm² erreicht (was einer Kondensierungstemperatur von etwa 327°K entspricht) dann öffnen die entsprechenden Ventile 46, 48 und lassen warmes Wasser aus der Einheit 10 durch den Auslaß 38 hinausfließen. Besteht zu diesem Zeitpunkt kein Bedarf an warmem Wasser, dann läßt man warmes Wasser einfach zu einem Speicher oder einem Ablauf fließen.

Es ist aus der voranstehenden Beschreibung ersichtlich, daß eine derartige Steueranordnung automatisch die Maximaltemperatur und den maximalen Druck der Kompressoren 12 am Auslaß für heißes Kühlmittel steuert bzw. regelt, und zur selben Zeit heißes Wasser für den Bauern unter zwei getrennten und erwünschten Temperaturen vorsieht. Die Einheit "erreicht dieses Ziel, ohne übermäßig hohe Frigendrücke am Kompressorauslaß zu verwenden, um hierbei den Wirkungsgrad der Kompressoren aufrechtzuerhalten und deren Lebensdauer auf ein Maximum zu erhöhen. Somit können die Kühlanlage und insbesondere die Kompressoren unter Betriebsbedingungen betrieben werden, die wirksam sind und maximale Lebensdauer gewährleisten, um das warme Wasser zu erzeugen, das vom Bauern während eines normalen Melkzyklus gefordert wird. Dies wird mit Bestandteilen und Steuereinrichtungen verhältnismäßig einfacher und wirtschaftlicher Konstruktion erzielt.

Die Betriebsweise der Wärmeaustauschereinheit 74 ist ganz ähnlich der der Einheit 10, die oben beschrieben wurde.

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Die Abschnitte für heißes Wasser und Frigen der Gesamtanlage, die die Einheit 74 verwendet, sind im wesentlichen dieselben wie die oben unter Bezugnahme auf die Einheit beschriebenen Abschnitte.

Die Einheit 74 sieht eine zusätzliche Funktion vor, und zwar das Erhitzen der Umgebungsluft an der örtlichkeit, an der die Einheit installiert ist. Dies wird dadurch bewerkstelligt, daß ein Luftkanal 76 innerhalb des äußeren Mantels 78 vorgesehen ist. Wenn beim Betrieb die Umgebungstemperatur der Einheit ein vorher festgelegtes Minimum erreicht (beispielsweise 4,5°C bzw. 277,5°K), dann wird die thermostatische Steuerung 92 das Gebläse 88 anschalten und veranlassen, daß Kaltluft von der Außenseite der Einheit zwangsweise in den Kanal 76 durch den Lufteinlaß 82 eingeleitet wird. Luft läuft, wie von den Pfeilen in Fig. 6 gezeigt, vom Einlaß 82 nach oben und um die Enden der Isoliersperre 86 und dann durch den Auslaß 84 hinaus. Wenn die Luft über die freigelegte, erhitzte äußere Oberfläche des inneren Mantels 18 strömt, dann wird sie aufgeheizt, so daß die Luft, die in die Umgebungsfläche durch den Auslaß 84 hinausströmt, eine höhere Temperatur aufweist als die Luft, die durch den Einlaß 88 in die Einheit eintritt.

Die Einheit dient somit nicht nur dazu, Wasser für die Verwendung durch den Bauern zu erhitzen, sondern dient auch dazu, die eingeschlossene Zone zu erwärmen, in der die Einheit installiert ist. Die Wärme, die zum Erhitzen der Luft verfügbar ist, wie oben beschrieben, wird in erster Linie von der Menge warmen Wassers abhängig, die vom Bauern gefordert wird, sowie von der Abmessung und der Anzahl der Kompressoren, die in der Anlage verwendet werden. Die Erfahrung hat gezeigt, daß bei den meisten Installationen ein Wärmeüberschuß verfügbar ist, um die Umgebungsluft wie auch das zum Melken erforderliche Wasser zu erhitzen, und somit kann eine Einheit 74, wie sie oben be-

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schrieben und in Fig. 6, 7 und 8 gezeigt ist, vorteilhaft in vielen Anbringungsweisen verwendet werden. In dieser Hinsicht sollte hervorgehoben werden, daß die Lufterhitzungseigenschaft der Einheit 74 in die Einheit mit sehr geringen Zusatzkosten über die Kosten hinaus eingefügt werden kann, die für die Bauausführung der Einheit 10 erforderlich sind. Dies ergibt, daß die luftwärmende Einheit 74 dazu dienen kann, eine maximale Nutzung der Energie im heißen Frigengas vorzunehmen, das in einer herkömmlichen Kühlanlage verfügbar ist, die normalerweise von einem landwirtschaftlichen Milchwirtschaftbetrieb verwendet wird, um die Milch zu kühlen, die von den Kühen erzeugt wird.

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Claims

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8 MÜNCHEN

MAXIMILIANSTRASSE

Ansprüche

M .J Kombinierte Speichertank- und Wärmeaustauschereinheit zum Aufheizen und Speichern einer Flüssigkeit wie Wasser oder dergleichen, gekennzeichnet durch - eine flüssigkeitsdichte Tankeinrichtung (23) mit einer Flüssigkeitseinlaß-Einrichtung (36) und einer Flüssigkeitsauslaß-Einrichtung (38, 40), und ferner mit einer Doppelwandeinrichtung (18), die mindestens einen Abschnitt der Außenwand der flüssigkeitsdichten Tankeinrichtung bildet und eine Einlaßeinrichtung (24) sowie eine Auslaßeinrichtung (26) und eine Kanal einrichtung aufweist, die sich innerhalb der Doppelwandeinrichtung von der Einlaßeinrichtungzur Auslaßeinrichtung erstreckt und gegenüber der Innenseite der flüssigkeitsdichten Tankeinrichtung abgedichtet ist, und

-. eine Wärmesperreeinrichtung (38, 30), die im Inneren der flüssigkeitsdichten Tankeinrichtung angebracht ist und mit einem kleinen Abstand gegenüber der inneren Oberfläche der Doppelwandeinrichtung angeordnet ist, um ein verhältnismäßig kleines Flüssigkeitsvolumen thermisch zu isolieren, das in der flüssigkeitsdichten Tankeinrichtung in unmittelbarer Berührung mit der Innenoberfläche der Doppelwandeinrichtung steht.

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TElFFON (OOO) 33 2β β3 TELEX OC-9O.1CO TELeQHAMMi-: MONAPAT

ORIGINAL INSPECTED
2. Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmcsperreeinrichtung ferner eine Wärmesperreunterteilung (32) aufweist, die sich im wesentlichen quer zum Inneren der flüssigkeistdichten Tankeinrichtung (23) erstreckt und dazu dient, die Flüssigkeit im oberen

Abschnitt der flüssigkeistdichten Tankeinrichtung von der Flüssigkeit in deren unterem Abschnitt thermisch zu isolieren, und daß die Flüssigkeitsauslaß-Einrichtung für die flüssigkeitsdichte Tankeinrichtung ein Paar Flüssigkeitsauslässe (38, 40) umfaßt, die an den gegenüberliegenden Seiten der Wärmesperreunterteilung angeordnet sind.
3. Kombinierte Speichertank- und Wärmeaustauschereinheit zum Aufheizen und Speichern einer Flüssigkeit wie Wasser oder dergleichen, gekennzeichnet durch eine flüssigkeistdichte Tankeinrichtung (23) mit einer Flüssigkeitseinlaß-Einrichtung (36) in ihrem unteren Abschnitt und einer Flüssigkeitsauslaß-Einrichtung (38, 40) in ihrem oberen Abschnitt, sowie ferner mit einer vertikal angeordneten , zylindrischen Doppelwandeinrichtung (18), die mindestens einen Abschnitt der Außenwand der flüssigkeitsdichten Tankeinrichtung bildet und eine Einlaßeinrichtung (24) in ihrem oberen Abschnitt sowie eine Auslaßeinrichtung (26) in ihrem unteren Abschnitt und eine Kanaleinrichtung aufweist, die sich innerhalb der Doppelwandeinrichtung von der Einlaß- zur Auslaßeinrichtung erstreckt und gegenüber der Innenseite der flüssigkeitsdichten Tankeinrichtung abgedichtet ist, und

- eine Wärmesperreeinrichtung, die an der Innenseite der flüssigkeitsdichten Tankeinrichtung angebracht ist und ein zylindrisches Wärmesperreteil (28, 30) aufweist, das gegenüber der inneren zylindrischen Oberfläche der Doppelwandeinrichtung einen geringen Abstand aufweist, um ein verhältnismäßig kleines Flüssigkeitsvolumen, das in der flüssigkeitsdichten Tankeinrichtung in unmit-

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telbarer Berührung mit der Innenoberfläche der Doppelwandeinrichtung steht, thermisch zu isolieren.
4. Einheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmesperreeinrichtung ferner eine scheibenförmige Wärmesperreunterteilung (32) aufweist, die sich im wesentlichen quer zum Inneren der flüssigkeitsdichten Tankeinrichtung (23) in deren oberem Abschnitt erstreckt und dazu dient, die Flüssigkeit im oberen Abschnitt der flüssigkeitsdichten Tankeinrichtung von der Flüssigkeit in deren unteren Abschnitt thermisch zu isolieren, und daß die Flüssigkeitsauslaß-Einrichtung für die flüssigkeitsdichte ^Lenkeinrichtung ein Paar Flüssigkeitsauslässe (38, 40) aufweist, die an den entgegengesetzten Seiten der Wärmesperreunterteilung angeordnet sind.
5. Einheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Wärmesperreteil (28, 30) mehrere Durchgangsöffnungen (29) rund um seinen Umfang unmittelbar unterhalb der Wärmesperreunterteilung (32) aufweist.
6. Einheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmesperreunterteilung (32) mehrere Durchgangsöffnungen (33) aufweist.
7. Einheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmesperreteil (28, 30) mehrere Durchgangsöffnungen (31) rund um seinen Umfang unmittelbar oberhalb der Wärmesperreunterteilung (32) aufweist.
8. Einheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Doppelwandeinrichtung (18) die Form eines Paares bzw. zweier Metallplatten aufweist, die mit Strömungsmitte lkanälen dazwischen zusammengeschweißt sind, um ein strömungsmittelförderndes Wärmeübertragungsteil zu bilden.

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9. Wassererwärmungsanlnge, gekennzeichnet durch eine Quelle (12) für heißes Strömungsmittel, eine kombinierte Speichertank- und Wärmeaustauschereinheit (10, 74) mit einer wasserdichten Tankeinrichtung (23), die eine Wassereinlaß-Einrichtung (36) in ihrem unteren Abschnitt und eine Wasserauslaß-Einrichtung (38, 40) in ihrem oberen Abschnitt aufweist und ferner eine zylindrische Doppelwandeinrichtung (18) aufweist, die mindestens einen Abschnitt der Außenwand der wasserdichten Tankeinrichtung bildet und eine Einlaßeinrichtung (24) in ihrem oberen Abschnitt aufweist, die in Verbindung mit der Quelle heißen Strömungsmittels steht, ferner eine AuslaßeinrAchtung (26) in ihrem unteren Abschnitt sowie eine Kanaleinrichtung aufweist, die sich innerhalb der Doppelwandeinrichtung von der Einlaß- zur Auslaßeinrichtung erstreckt, durch die heißes Strömungsmittel fließen kann und die gegenüber der Innenseite der wasserdichten Tankeinrichtung abgedichtet ist, die ferner eine Wärmesperreeinrichtung aufweist, die auf der Innenseite der wasserdichten Tankeinrichtung angebracht ist und ein zylindrisches Wärmesperreteil (28, 30) aufweist, das mit einem geringen Abstand gegenüber der inneren zylindrischen Oberfläche der Doppelwandeinrichtung angeordnet ist, um ein verhältnismäßig kleines Wasservolumen, das in der wasserdichten Tankeinrichtung in unmittelbarer Berührung mit der Innenoberfläche der Doppelwandeinrichtung steht, thermisch zu isolieren, und eine Wasserquelle, die in Verbindung mit der Wassereinlaßeinrichtung steht.
10. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmesperreeinrichtung ferner eine scheibenförmige Wärmesperreunterteilung (32) aufweist, die sich horizontal dm wesentlichen quer zum Inneren der wasserdichten Tankeinrichtung (23) in ihrem oberen Abschnitt

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erstreckt und dazu dient, das Wasser im oberen Abschnitt
der wasserdichten Tankeinrichtung vom Wasser in deren
unterem Abschnitt thermisch zu isolieren, und daß die
Wasserauslaß-Einrichtung für die wasserdichte 'lenkeinrichtung einen ersten (38) und zweiten (40) Wauserauslaß
aufweist, die auf den entgegengesetzten Seiten der Wärrnesperreunterteilung angeordnet sind.
11. Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine druckempfindliche Wasserströmungs-Steuerventileinrichtung (46, 48) vorgesehen ist, die am ersten
Wasserauslaß (38) angeordnet ist und in betrieblicher Verbindung mit der Einlaßeinrichtung (24) für heißes Strömungsmittel dient, so daß, wenn der Druck an der Einlaßeinrichtung für heißes Strömungsmittel einen bestimmten, vorher
festgelegten Höchstwert erreicht, die Ventileinrichtung
öffnet, um das erwärmte Wasser aus dem ersten Wasserauslaß strömen zu lassen und um dabei automatisch den Höchstdruck des heißen Strömungsmittels am Einlaß für heißes Strömungsmittel zu steuern bzw. zu regeln.
12. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Wärmesperreteil (28, 30) mehrere Durchgangsöffnungen (29) rund um seinen Umfang unmittelbar unterhalb der Wärmesperreunterteilung (32) avfweist.
13. Anlage nach Anspruch 12 , dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmesperreunterteilung (32) mehrere Durchgangsöffnungen (33) aufweist.
14. Anlage nach Anspruch 13 , dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmesperreteil (28, 30) mehrere Durchgangslöcher (31) rund urn seinen Umfang unmittelbar oberhalb
der Wärmesperreunterteilung (32) aufweist.

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15. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Doppelwamloinrichtung (18) die Form eines Paares bzw. zweier Metallplatten aufweist, die, mit Strömungsmittelkanälen da/wischen, zusammengeschweißt sind, um ein strüinungsmittelförderndes Wärmeübertragungsteil zu bilden.
16. Kombinierte Speichertank- und Wärmeaustauschereinheit zum Aufheizen und Speichern einer Flüssigkeit wie Wasser oder dergleichen, gekennzeichnet durch eine flüssigkeitsdichte Tankeinrichtung (23) mit einer Flüssigkeitseinlaß-Einrichtung (36) und einer Flüssigkeitsauslaß-Einrichtung (38, 40), sowie ferner mit einer Doppelwandeinrichtung (18), die zumindest einen Abschnitt der Außenwand der flüssigkeitsdichten Tankeinrichtung bildet, eine Einlaßeinrichtung (24), eine Auslaßeinrichtung (26) und eine Kanaleinrichtung aufweist, die sich innerhalb der Doppelwandeinrichtung von der Einlaßeinrichtung zur Auslaßeinrichtung erstreckt und gegenüber dem Inneren der flüssigkeitsdichten Tankeinrichtung abgedichtet ist,

eine Wärmesperreeinrichtung (28, 30), die auf der Innenseite der flüssigkeitsdichten Tankeinrichtung angebracht ist und einen geringen Abstand gegenüber der Innenoberfläche der Doppelwandeinrichtung aufweist, um ein verhältnismäßig kleines Flüssigkeitsvolumen thermal zu isolieren, das in der flüssigkeitsdichten Tankeinrichtung in unmittelbarer Berührung mit der Innenoberfläche der Doppelwandeinrichtung steht, und

eine äußere Manteleinrichtung für die flüssigkeitsdichte Tankeinrichtung mit einem Lufteinlaß (82) sowie einem Luftauslaß (84) mit Abstand hiervon, mit einem Luftkanal (76), der sich dort zwischen Einlaß und Auslaß erstreckt und durch den Luft umlaufen kann, während sie in Berührung mit der Außenoberfläche der Doppelwandoinrichtung der

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flüssigkeitsdichten Tankcin.richtung steht.
17. Einheit nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gebläseeinrichtung (88) im Kanal (76) angebracht ist, um Luft zu veranlassen, in besser geeigneter Weise von dem Lufteinlaß (82) durch den Luftkanal zum Luftauslaß (84) zu strömen.
18. Einheit nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Lufteinlaß (82) im unteren Abschnitt der äußeren Manteleinrichtung angeordnet ist, und daß der Luftauslaß (84) im oberen Abschnitt der äußeren Manteleinrichtung angeordnet ist.
19. Einheit nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Gebläseeinrichtung (88) am Lufteinlaß (82) angebracht ist.
20. Einheit nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Manteleinrichtung ein äußeres Mantelteil (80) aus Isoliermaterial aufweist, das die Doppelwandeinrichtung (18) umgibt und mit Abstand hiervon angeordnet ist, und ferner ein Isoliermaterial (86) aufweist, das in einem ersten Abschnitt des Zwischenraums zwischen der Doppelwandeinrichtung und dem äußeren Mantelteil angebracht ist und hierbei einen zweiten Abschnitt des Zwischenraums zwischen der Doppelwandeinrichtung und dem äußeren Mantel offen läßt, der den Luftkanal (76) bildet.
21. Wassererwärmungsanlage, gekennzeichnet durch eine Quelle (12) für heißes Strömungsmittel,

- eine kombinierte Speichertank- und Wärmeaustauschereinheit (10; 74) mit einer wasserdichten Tankeinrichtung (23), die in ihrem unteren Abschnitt eine Wassereinlaßeinrichtung (36) sowie in ihrem oberen Abschnitt eine

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Wasserauslaßeinrichtung (38, 40) aufweist und ferner eine zylindrische Doppelwandeinrichtung (18) umfaßt, die mindestens einen Abschnitt der Außenwand der wasserdichten TankeJnrichtung bildet und eine Einlaßeinrichtung (24) in ihrem oberen Abschnitt aufweist, die in Verbindung mit der Quelle für heißes Strömungsmittel steht, ferner eine 7\uslaßeinrichtung (26) in ihrem unteren Abschnitt sowie eine Kanaleinrichtung aufweist, die sich innerhalb der Doppelwandeinrichtung von der Einlaßzur Auslaßeinrichtung erstreckt, durch die heißes Strömungsmittel strömen kann und die gegenüber dem Inneren der wasserdichten Tankeinrichtung angedichtet ist, die ferner eine Wärmesperreeinrichtung aufweist, die innerhalb der wasserdichten Tankeinrichtung angebracht ist und ein zylindrisches Wärmesperreteil (38, 40) aufweist, das mit einem geringen Abstand gegenüber der zylindrischen Innenoberfläche der Doppelwandeinrichtung angeordnet ist, um ein verhältnismäßg kleines Wasservolumen thermisch zu isolieren, das in der wasserdichten Tankeinrichtung in unmittelbarer Berührung mit der Innenoberfläche der Doppelv/andeinrichtung steht, eine Quelle für Wasser, die in Verbindung mit der Wassereinlaßeinrichtung steht, und eine äußere Manteleinrichtung für die flüssigkeitsdichte Tankeinrichtung mit einem Lufteinlaß (82) und einem Luftauslaß (84) , die mit Abstand zueinander angeordnet sind, sowie mit einem Luftkanal (76) der sich dort zwischen Einlaß und Auslaß erstreckt und durch den Luft umlaufen kann, während sie in Berührung mit der Außenoberfläche der Doppelwandeinrichtung der flüssigkeit sdichten Tankeinrichtung steht.
22. Wassererwärmungsanlage, gekennzeichnet durch eine Quelle (12) für heißes Strömungsmittel, eine kombinierte Speichertank- und Wärmeaustauscher-

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einheit (10; 74) mit einer wasserdichten 'lenkeinrichtung (23) mit einer Wassereinlaßeinrichtung (36) in ihrem unteren Abschnitt und einer Wasserauslaßeinrichtung (38, 40) in ihrem oberen Abschnitt, und ferner mit einer zylindrischen Doppelwandeinrichtung (18), die mindestens einen Teil der Außenwand der wasserdichten Tankeinrichtung bildet, eine Einlaßeinrichtung (24) in ihrem oberen Abschnitt aufweist, die in Verbindung mit der Quelle für heißes Strömungsmittel steht, ferner eine Auslaßeinrichtung (26) in ihrem unteren Abschnitt sowie eine Kanaleinrichtung aufweist, die sich innerhalb der Doppelwandeinrichtung von der Einlaß- zur Auslaßeinrichtung erstreckt, durch die heißes Strömungsmittel strömen kann und die gegenüber dem Inneren der wasserdichten Tankeinrichtung abgedichtet ist,

eine Quelle für Wasser, die in Verbindung mit der Wassereinlaßeinrichtung steht, und

eine äußere Manteleinrichtung für die flüssigkeitsdichte Tankeinrichtung mit einem Lufteinlaß (82) und einem Luftauslaß (84), die mit Abstand zueinander angeordnet sind, sowie mit einem Luftkanal (76), der sich hier zwischen Einlaß und Auslaß erstreckt und durch den Luft umlaufen kann, während sie in Berührung mit der Außenoberfläche der Doppelwandeinrichtung der flüssigkeitsdichten Tankeinrichtung steht.
23. Anlage nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Manteleinrichtung ein äußeres Mantelteil (80) aus Isoliermaterial umfaßt, das die Doppelwandeinrichtung (18) umgibt und einen Abstand hierzu aufweist, wobei die äußere Manteleinrichtung ferner Isoliermaterial (86) aufweist, das in einen ersten Abschnitt des Zwischenraums zwischen der Doppelwandeinrichtung und dem äußeren Mantelteil angebracht ist und einen zweiten Abschnitt des Zwischenraums zwischen Doppelwandeinrichtung und äußerem Mantelteil offen läßt, wobei der offene Raum den Luftkanal

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(76) darstellt, der sich zwischen Lufteinlaß und Luftauslaß erstreckt.

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