DITTRICH, Hartmut (Fichtestrasse 14, Bünde, 32257, DE)
METZ, Thomas (Stadionstrasse 55, Bünde, 52257, DE)
VOLLGRAF, Jörg (Pestalozzistrasse 5a, Bünde, 32257, DE)
BERGER, Uwe (Eschweg 30, Kirchlengern, 32278, DE)
DITTRICH, Hartmut (Fichtestrasse 14, Bünde, 32257, DE)
METZ, Thomas (Stadionstrasse 55, Bünde, 52257, DE)
VOLLGRAF, Jörg (Pestalozzistrasse 5a, Bünde, 32257, DE)
Patentansprüche
1. Dampferzeuger für ein Haushaltsgerät, mit einem Verdampferraum (2), an dem eine
Zuleitung (4) für Wasser und eine Ableitung (8) für Dampf strömungsleitend angeschlossen sind, und einer Verdampferfläche (13), die mittels eines Wärmespeichers (12; 12.1 )
5 beheizbar ist, wobei der Dampferzeuger eine elektrische Steuerung (16) aufweist, die das
Aufheizen des Wärmespeichers (12; 12.1 ) durch eine Heizung (14) und die Wassereinbringung durch ein in der Zuleitung (4) angeordnetes Ventil oder eine Pumpe (10) steuert oder regelt, dadurch gekennzeichnet, lö dass mindestens ein Abschnitt der Verdampferfläche (13) in seiner Ebene mit mindestens einem Starterabschnitt (22) ausgebildet ist, der bezogen auf die Wärmeleitung derart an den Wärmespeicher (12; 12.1 ) angebunden ist, dass der Wärmezustrom von dem Wärmespeicher (12; 12.1) zu dem Starterabschnitt (22) gegenüber dem Wärmezustrom zum übrigen Abschnitt dieser Ebene begrenzt ist.
i 5 2. Dampferzeuger nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmezustrom von dem Wärmespeicher (12; 12.1 ) zu dem Starterabschnitt (22), bei einer Wärmespeichertemperatur von etwa 250 0 C bis etwa 600 0 C höchstens 150 kW/m 2 beträgt.
20 3. Dampferzeuger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmezustrom von dem Wärmespeicher (12; 12.1 ) zu dem Starterabschnitt (22) durch die Ausbildung der für den Wärmezustrom zu dem Starterabschnitt (22) erforderlichen Wärmedurchtrittsfläche und/oder der Entfernung des Starterabschnitts (22)
2 5 von dem Wärmespeicher (12; 12.1 ) begrenzt ist.
4. Dampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmezustrom von dem Wärmespeicher (12; 12.1 ) zu dem Starterabschnitt (22) durch die Wärmeleitfähigkeit eines Tragkörpers (26), in den die Verdampferfläche (13) 30 integriert ist, im Bereich des Starterabschnitts (22) begrenzt ist.
5. Dampferzeuger nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung oder Regelung der Heizung (14) derart ausgebildet ist, dass die maximale Wärmespeichertemperatur auf etwa 500 0 C begrenzt ist.
6. Dampferzeuger nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitung (4) relativ zu der Verdampferfläche (13) derart angeordnet ist, dass das Wasser in dem Bereich des Starterabschnitts (22) auf die Verdampferfläche (13) aufgeleitet 5 wird.
7. Dampferzeuger nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Zusatzheizung (28) zur direkten Beheizung des Tragkörpers (26), insbesondere im Bereich des Starterabschnitts (22).
iö 8. Dampferzeuger nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitung (4) am der Ableitung (8) gegenüberliegenden Ende des Verdampferraums (2) und eine weitere Zuleitung (6) für Wasser an dem der Ableitung (8) zugewandten Ende des Verdampferraums (2) angeordnet sind.
15 9. Dampferzeuger nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ableitung (8) mit einer Zweigleitung (18) strömungsleitend verbunden ist, die sich durch den Wärmespeicher (12) erstreckt und dass in der Ableitung (8) oder der Zweigleitung (18) ein Strömungsleitmittel (19) angeordnet ist.
20 10. Dampferzeuger nach Anspruch 8 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zweigleitung (18) in dem Wärmespeicher (12) mäanderförmig verläuft.
1 1. Dampferzeuger nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, 25 dass mindestens zwei Verdampferräume (2) mit jeweils separaten Zu- (4; 6) und
Ableitungen (8) mit dem Wärmespeicher (12; 12.1 ) in Wärmeübertragungsverbindung stehen. |
Beschreibung
Dampferzeuger für ein Haushaltsgerät, der mittels eines Wärmespeichers beheizbar ist
Die Erfindung betrifft einen mittels eines Wärmespeichers beheizbaren Dampferzeuger der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.
Aus der DE 25 14 771 C2 ist ein Dampferzeuger für ein Haushaltsgerät bekannt. Der Dampferzeuger weist einen Verdampferraum, an dem eine Zuleitung für Wasser und eine Ableitung für Dampf strömungsleitend angeschlossen sind, und eine Verdampferfläche, die mittels eines Wärmespeichers beheizbar ist, auf. Der Dampferzeuger beinhaltet ferner eine elektrische Steuerung, die das Aufheizen des Wärmespeichers durch eine Heizung und die Wassereinbringung durch ein in der Zuleitung angeordnetes Ventil oder eine Pumpe steuert oder regelt. Als Verdampferfläche wirkt dabei die zylindrische Mantelfläche einer in den Wärmespeicher eingebrachten Bohrung, welche den Verdampferraum bildet. Bei dieser Ausführung führt eine hohe Temperaturdifferenz zwischen der Oberflächentemperatur des Wärmespeichers auf der Verdampferfläche und dem zu verdampfenden Wasser zum sogenannten Filmsieden auf der heißen Oberfläche. Das entstehende Dampfpolster wirkt wie eine thermische Isolation und verhindert eine effektive Verdampfung.
Aus der DE 296 03 713 U1 ist ein Dampferzeuger mit einem in einem Verdampferraum angeordneten rotationssymmetrisch ausgebildeten Wärmespeicher bekannt. Die Außenmantelfläche des Wärmespeichers bildet die Verdampferfläche. Die Geometrie des Wärmespeichers ist derart gestaltet, dass in einem Abschnitt der Verdampferfläche solche Wäremeleitverhältnisse auftreten, dass Filmsieden auftritt und die Wärme durch die Isolationswirkung des Dampfpolsters definiert in den Bereich der Verdampferfläche geleitet wird, an dem Blasensieden mit einem guten Wärmeübergang und einer effektiven Verdampfung erfolgen soll. Um dieses Ziel zu erreichen ist die Verdampferfläche des Wärmespeichers an ihrem Außenumfang mit Verdampfungsrippen ausgebildet, die im Fußpunktbereich Mittel aufweisen, die den Wärmestrom vom Heizelement in die Verdampfungsrippen begrenzen. Bei dieser Ausführung ist die aufwändige geometrische Ausführung des Wärmespeichers nachteilig in Bezug auf die Herstellkosten sowie den Aufwand bei der Wartung, wenn z. B. die Verdampferfläche von Kalkablagerungen befreit werden soll.
Die im o.g. Stand der Technik beschriebenen Wärmespeicher weisen vergleichbar große Massen auf um einen trägen und damit stabilen Dampferzeuger zu erhalten.
Der Erfindung stellt sich demgegenüber somit das Problem einen mittels eines Wärmespeichers beheizbaren Dampferzeuger mit einer wartungsfreundlichen Verdampferoberfläche Verdampferoberfläche sowie einer vergleichbar geringeren Wärmespeichermasse für ein
Haushaltsgerät anzugeben, bei dem eine effektive Verdampfung auf der Verdampferoberfläche gewährleistet ist und der Dampferzeuger in einem weiten Temperaturbereich einsetzbar ist. Außerdem soll auch bei einer geringen Anschlussleistung für die Heizung des Wärmespeichers die Dampferzeugerleistung weiter gesteigert werden.
s Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch einen Dampferzeuger mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen.
Die mit der Erfindung erreichbaren Vorteile bestehen insbesondere in der im wesentlichen horizontal ausgerichteten Verdampferfläche bei der mindestens ein Abschnitt der lo Verdampferfläche in seiner Ebene mit mindestens einem Starterabschnitt ausgebildet ist, der bezogen auf die Wärmeleitung derart an den Wärmespeicher angebunden ist, dass der Wärmezustrom von dem Wärmespeicher zu dem Starterabschnitt gegenüber dem Wärmestrom zum übrigen Abschnitt dieser Ebene begrenzt ist. Dadurch wird eine gesteigerte« Verdampferleistung bei gleichzeitig begrenzter Anschlussleistung für die Heizung des i5 Wärmespeichers erreicht. Außerdem ist der Dampferzeuger durch Ausbildung seines
Wärmespeichers in weiten Temperaturbereichen einzusetzen. Der dampferzeuger zeichnet sich dadurch aus, dass er unabhängig von der Speichertemperatur immer eine hohe Leistungsabgabe hat und kontinuierlich bis zu einer Temperatur von 100 0 C entspeichert werden kann.
20 Eine wünschenswerte schnellere Aufheizung eines Dampfverbrauchers wäre alternativ mit einer hohen Anschlussleistung für die Heizung des Dampferzeugers möglich. In vielen Ländern ist die elektrische Anschlussleistung jedoch auf einen relativ niedrigen Wert begrenzt, so dass eine theoretisch mögliche weitere Verkürzung der Aufheizzeit bei bereits bekannten Haushaltsgeräten, wie Dampfgarer oder dergleichen, deswegen nicht realisierbar ist. Deshalb
25 ist es sinnvoll, einen Wärmespeicher zu verwenden, um auf diese Weise vorab Wärmeenergie für einen nachfolgenden Garvorgang oder dergleichen zu speichern. Während des eigentlichen Garvorgangs kann dann zum einen Wärmeenergie aus dem Wärmespeicher und zum anderen Energie aus dem elektrischen Versorgungsnetz je nach Wunsch in Kombination oder separat voneinander genutzt werden.
30 Grundsätzlich gilt, je höher die Temperaturdifferenz zwischen dem Speicher und damit der Verdampferfläche und dem verdampften Wasser, desto mehr Wasser kann verdampft werden. Die Wärmeübertragungsleistung und damit die Dampferzeugerleistung nimmt zu. Wird die Temperaturdifferenz zwischen dem Wärmespeicher und damit der Verdampferfläche und dem verdampften Wasser über einen kritischen Wert gesteigert, nimmt die
35 Wärmeübertragungsleistung wieder ab, durchschreitet ein Minimum und steigt danach wieder an. Dies ist auf den übergang vom Blasensieden zum Filmsieden zurückzuführen.
Um nun möglichst schnell den Bereich des anfänglichen Filmsiedens zu durchlaufen weist die Verdampferfläche einen Starterabschnitt auf, der bezogen auf die Wärmeleitung derart an den Wärmespeicher angebunden ist, dass der Wärmezustrom von dem Wärmespeicher zu dem Starterabschnitt bei einer Wärmespeichertemperatur von etwa 250 0 C bis etwa 600 0 C höchstens s 150 kW/m 2 beträgt. Hierdurch ist erreicht, dass in den Starterabschnitt der Verdampferfläche, also einen Teil der Verdampferfläche, weniger Wärmeenergie zufließt als aufgrund der oben erläuterten Wärmeübertragungsleistung von dem Starterabschnitt an das zu verdampfende Wasser abgegeben wird. Der Starterabschnitt der Verdampferfläche kühlt sich daraufhin ab und die Temperaturdifferenz zwischen dem Starterabschnitt und dem verdampften Wasser wird iö geringer. Die Verdampfung im Bereich des Starterabschnitts tritt wieder in den Bereich des Blasensiedens und damit in den Bereich einer höheren Wärmeübertragungsleistung ein. Die übrige Verdampferfläche ist im Unterschied zu dem Starterabschnitt hinsichtlich der Wärmeleitung wesentlich besser an den Wärmespeicher angebunden, so dass eine hohe Verdampferleistung erzielbar ist. i5 Durch das Abkühlen des Starterabschnitts werden die benachbarten Abschnitte der Verdampferfläche ebenfalls abgekühlt, so dass auch hier die Verdampfung von dem anfänglichen Filmsieden hin zum Blasensieden mit der höheren Wärmeübertragungsleistung übergeht. Dieser Vorgang setzt sich so immer weiter über die gesamte Verdampferfläche fort. Man kann also sagen, dass der Starterabschnitt als eine Art Keim dient und eine die gesamte
20 Verdampferfläche erfassende Kettenreaktion auslöst.
Die oben erläuterten physikalischen Grundlagen sind auch in der EP 1 658 798 A1 beschrieben. Dort wird es aufgrund der verwendeten Dickschichtheizung allerdings ausdrücklich vermieden, die Temperaturdifferenz über den kritischen Wert und damit über eine kritische Wärmeübertragungsleistung zu steigern.
25 Grundsätzlich ist die Wärmeleitung von dem Wärmespeicher zu dem Starterabschnitt der Verdampferfläche nach Art und Umfang in weiten geeigneten Grenzen wählbar. Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass der Wärmezustrom von dem Wärmespeicher zu dem Starterabschnitt durch die Ausbildung der für den Wärmezustrom zu dem Starterabschnitt erforderlichen Wärmedurchtrittsfläche und/oder der Entfernung des Starterabschnitts von dem
30 Wärmespeicher begrenzt ist. Hierdurch ist die erforderliche Begrenzung der Wärmeleitung zu dem Starterabschnitt auf besonders einfache Weise realisiert.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass der Wärmezustrom von dem Wärmespeicher zu dem Starterabschnitt durch die Wärmeleitfähigkeit eines Tragkörpers, in den die Verdampferfläche integriert ist, im Bereich des Starterabschnitts begrenzt ist. Auf diese 35 Weise ist eine einheitliche Geometrie für voneinander verschiedene Typen von erfindungsgemäßen Dampferzeugern ermöglicht. Ferner ist es denkbar, die Wärmeleitung von
dem Wärmespeicher zu dem Starterabschnitt sowohl durch die Geometrie des Dampferzeugers wie auch die Wärmeleitfähigkeit des Tragkörpers auf erfindungsgemäße Weise einzustellen.
Grundsätzlich ist die Temperatur des Wärmespeichers in weiten geeigneten Grenzen wählbar. Je größer die Temperatur des Wärmespeichers ist, desto geringer kann die Masse des Wärmespeichers bemessen sein, um die gleiche Menge an Wärmeenergie zu speichern. Dies hat den Vorteil, dass die durch die Heizung in den Wärmespeicher eingebrachte Energie effizienter für die Verdampfung des Wassers genutzt werden kann. Zum anderen ist die Temperatur des Wärmespeichers, beispielsweise aus Materialgründen oder aufgrund von einer nur geringen Anschlussleistung der Heizung, nicht beliebig steigerbar. Deshalb ist die Steuerung oder Regelung der Heizung derart ausgebildet, dass die maximale Wärmespeichertemperatur auf etwa 500 0 C begrenzt ist.
Die Zuleitung des Frischwassers in den Dampferzeuger ist ebenfalls in weiten geeigneten Grenzen wählbar. Vorteilhafterweise ist die Zuleitung relativ zu der Verdampferfläche derart angeordnet, dass das Wasser in dem Bereich des Starterabschnitts auf die Verdampferfläche aufgeleitet wird. Hierdurch ist die Zeitdauer für das Durchlaufen des anfänglichen Filmsiedens in dem Starterabschnitt der Verdampferfläche weiter reduziert. Darüber hinaus ist das Aufleiten des Wassers auf eine immer gleiche Stelle der Verdampferfläche materialschonender, da weniger Lastwechsel erfolgen. Dabei kann das Frischwasser kontinuierlich oder diskontinuierlich auf die Verdampferfläche aufgeleitet werden. In vorteilhafter Weise wird das Wasser kontinuierlich auf die Verdampferfläche aufgeleitet.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung sieht eine Zusatzheizung zur direkten Beheizung des Tragkörpers, insbesondere im Bereich des Starterabschnitts, vor. Auf diese Weise kann die Verdampferfläche nach einer ersten Betriebsphase des Dampferzeugers, in der aufgrund der oben erläuterten Vorgehensweise ein schnelles Aufheizen des Wärmespeichers erfolgt und eine große Menge an Wärmeenergie für die Dampferzeugung gespeichert wird, in einer zweiten Betriebsphase des Dampferzeugers, in der der Wärmespeicher möglichst weitgehend energetisch entleert werden soll, direkt beheizt werden. Hierdurch ist die Energieeffizienz verbessert. Durch eine Anbringung der Zusatzbeheizung im Bereich des Starterabschnitts ist zusätzlich erreicht, dass der bezogen auf die Wärmeleitung schlecht an den Wärmespeicher angebundene Starterabschnitt in dieser zweiten Betriebsphase eine größere Dampfmenge erzeugen kann. Darüber hinaus ist durch die direkte Beheizung des Tragkörpers und damit der Verdampferfläche eine schnelle Dampferzeugung ermöglicht, da ein vorheriges Laden des Wärmespeichers nicht erforderlich ist.
Eine andere besonders vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass die Zuleitung am der Ableitung gegenüberliegenden Ende des Verdampferraums und eine weitere Zuleitung für Wasser an dem der Ableitung zugewandten Ende des Verdampferraums angeordnet sind. Hierdurch ist ein
für die Erzeugung sowohl von Sattdampf wie auch von überhitzten Dampf geeigneter Dampferzeuger auf besonders einfache Weise realisiert. Je nachdem, ob Sattdampf, überhitzter Dampf oder Dampf mit einer dazwischen liegenden Mischtemperatur gewünscht ist, kann das Wasser über die Zuleitung zur Erzeugung von überhitzten Dampf und/oder über die weitere Zuleitung zur Erzeugung von Sattdampf in den Dampferzeuger eingeleitet werden.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass die Ableitung mit einer Zweigleitung strömungsleitend verbunden ist, die sich durch den Wärmespeicher erstreckt und dass in der Ableitung oder der Zweigleitung ein Strömungsleitmittel angeordnet ist. Auf diese Weise besteht alternativ oder zusätzlich zu der vorgenannten Ausführungsform die Möglichkeit, Sattdampf oder überhitzten Dampf oder Dampf mit einer dazwischen liegenden Mischtemperatur zu erzeugen.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der letztgenannten Ausführungsform sieht vor, dass die Zweigleitung in dem Wärmespeicher mäanderförmig verläuft. Hierdurch ist die überhitzung des in der Zweigleitung geführten Dampfes auf besonders einfache und effektive Weise realisiert.
Grundsätzlich ist der Dampferzeuger nach Art, Material, Geometrie und Ausdehnung in weiten geeigneten Grenzen wählbar. Vorteilhafterweise stehen mindestens zwei Verdampferräume mit jeweils separaten Zu- und Ableitungen mit dem Wärmespeicher in Wärmeübertragungsverbindung. Auf diese Weise ist der Aufbau eines für mehrere Verbraucher geeigneten Dampferzeugers konstruktiv vereinfacht.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt
Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Dampferzeugers in einem Vertikalschnitt, Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Dampferzeugers in einem Vertikalschnitt, Figur 3 der Dampferzeuger aus Fig. 2 in einer teilweisen und horizontal geschnittenen
Detailansicht,
Figur 4 eine teilweise Darstellung des in Fig. 1 dargestellten Dampferzeugers in einer perspektivischen Detailansicht im Bereich des Wärmespeichers mit der
Verdampferfläche und Figur 5 bis 8 weitere Ausführungsbeispiele eines Wärmespeichers mit Verdampferfläche in zur
Fig. 4 analoger Darstellung.
In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Dampferzeugers für ein Dampfgargerät dargestellt. Der Dampferzeuger weist einen Verdampferraum 2 auf, an dem eine Zuleitung 4 für Wasser, eine weitere Zuleitung 6 für Wasser und eine Ableitung 8 für den erzeugten Dampf strömungsleitend angeschlossen sind. In den Zuleitungen 4 und 6 sind s Pumpen 10 angeordnet, die das Wasser aus einem nicht dargestellten Vorlagebehälter des Dampfgargeräts oder dem Netz in den Verdampferraum 2 fördern. Der Verdampferraum 2 wird an einer Seite durch einen Wärmespeicher 12 begrenzt, der durch eine elektrische Heizung 14 beheizbar ist. Die Heizung 14 nach Art einer Heizpatrone ist in dem Wärmespeicher 12 lösbar eingebaut, so dass ein inniger Wärmekontakt zwischen der Heizung 14 und dem lo Wärmespeicher 12 realisiert ist. Der Wärmespeicher 12 besteht aus einem Kern aus Gusseisen 12.1 , einer Wärmeisolationsschicht aus einem hitzebeständigen Kunststoff 12.2 und einer Deckschicht aus Edelstahl 12.3. Die der dem Verdampferraum 2 zugewandte Oberfläche der Deckschicht 12.3 bildet gleichzeitig eine Verdampferfläche 13.
Alternativ zu den genannten Materialien sind auch andere dem Fachmann bekannte und i 5 geeignete Materialien denkbar. Beispielsweise wären für den Kern 12.1 auch andere
Materialien mit einer hohen spezifischen Wärmekapazität und einer guten Wärmeleitfähigkeit geeignet. Durch den gewählten Mehrschichtaufbau kann der Wärmespeicher 12 kostengünstiger hergestellt werden. Beispielsweise im Vergleich zu einem vollständig aus Edelstahl hergestellten Wärmespeicher. Die Verwendung von Edelstahl für die Deckschicht 20 12.3 ist bei Gargeräten aus hygienischen Gründen erforderlich. Die Wärmeisolationsschicht 12.2 wird hier aufgrund der voneinander verschiedenen Wärmeausdehnungskoeffizienten von Edelstahl und Gusseisen benötigt.
Der Dampferzeuger muss bei der hier vorgeschlagenen Verwendung für ein Gargerät außerhalb des Behandlungsraums, nämlich des Garraums angeordnet sein, da das 2 5 Garergebnis bei einem in dem Garraum befindlichen Dampferzeuger in ungewünschter Weise durch diesen beeinflusst würde. Der Dampferzeuger des vorliegenden Ausführungsbeispiels arbeitet unter atmosphärischen Bedingungen; ist also kein Druckdampfgarer.
Die Pumpen 10 in den Zuleitungen 4 und 6 sowie die Heizung 14 sind zur Steuerung oder Regelung der Drehzahl bzw. der Heizleistung auf dem Fachmann bekannte Weise mit einer 30 elektrischen Steuerung 16 des Dampfgargeräts signalübertragend verbunden, was hier durch gestrichelte Linien symbolisiert ist. Anstelle zwei Pumpen 10 zu verwenden könnte auch lediglich eine Pumpe und eine geeignete Leitungsführung der Zuleitungen 4 und 6 oder auch Ventile verwendet werden.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Zuleitung 4 am der Ableitung 8 35 gegenüberliegenden Ende des Verdampferraums 2 und die weitere Zuleitung 6 für Wasser an dem der Ableitung 8 zugewandten Ende des Verdampferraums 2 angeordnet. Hierdurch ist es
möglich, Sattdampf, überhitzten Dampf oder Dampf mit einer dazwischen liegenden Mischtemperatur durch die Zufuhr des Wassers über die Zuleitungen 4 und 6 zu steuern oder zu regeln. Wird das Wasser dem Verdampferraum 2 beispielsweise vollständig über die Zuleitung 4 zugeführt, wird überhitzter Dampf erzeugt, da der Dampf bis zu dem Austritt aus dem Verdampferraum 2 durch die Ableitung 8 über eine große Wegstrecke mit der
Verdampferfläche 12.3 in Kontakt ist. Die Temperatur des damit erzeugten überhitzten Dampfs entspricht etwa der Temperatur der Verdampferfläche 13 in stationären Zustand, also hier etwa 23O 0 C. Sattdampf entsteht, wenn das Wasser über die weitere Zuleitung 6 in den Verdampferraum 2 eingeleitet wird. Die Temperatur des Sattdampfs beträgt bei den hier vorliegenden atmosphärischen Bedingungen, also unter Normaldruck, 100 0 C. Entsprechende Mischtemperaturen lassen sich durch eine Einleitung des Wassers über beide Zuleitungen 4 und 6 einstellen.
Eine hierzu alternative Ausführungsform zeigt Fig. 2. Dieses zweite Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Dampferzeugers ist ebenfalls für die Erzeugung von Sattdampf, überhitzten Dampf oder Dampf mit einer dazwischen liegenden Mischtemperatur ausgebildet. Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel ist hier lediglich eine einzige Zuleitung 4 erforderlich. Dabei ist die Zuleitung 4 in dem Verdampferraum 2 derart angeordnet und der Verdampferraum 2 derart ausgebildet, dass zunächst Sattdampf erzeugt wird. Der Sattdampf gelangt dann, wie im ersten Ausführungsbeispiel, über die Ableitung 8 zu dem Verbraucher, also hier dem nicht dargestellten Garraum des Dampfgargeräts. Zur Erzeugung von überhitztem Dampf ist die Ableitung 8 mit einer Zweigleitung 18 strömungsleitend verbunden, die sich durch den Wärmespeicher 12 erstreckt. Die Temperatur des auf diese Weise überhitzten Dampfs entspricht etwa der Temperatur des Wärmespeichers, hier etwa 400 0 C. Zur Steuerung oder Regelung ob Sattdampf, überhitzter Dampf oder Dampf mit einer dazwischen liegenden Mischtemperatur erzeugt und in den Garraum eingeleitet werden soll, ist hier in der Ableitung 8 ein als Klappe ausgebildetes Strömungsleitmittel 19 angeordnet. Alternativ hierzu kann das Strömungsleitmittel 19 auch in der Zweigleitung 18 angeordnet sein. Das Strömungsleitmittel 19 ist ebenfalls auf dem Fachmann bekannte Weise mit der Steuerung 16 signalübertragend verbunden, was in Fig. 2 nicht näher dargestellt ist. Um eine möglichst effiziente überhitzung des Dampfes zu erreichen, verläuft die Zweigleitung 18 mäanderförmig in dem Wärmespeicher 12, was aus Fig. 3 deutlich hervorgeht.
Der Wärmespeicher 12 mit der integrierten Verdampferfläche 13 und der Heizung 14 des ersten Ausführungsbeispiels ist in Fig. 4 perspektivisch dargestellt. Die Wände des Verdampferraums 2 wurden in den Fig. 4 bis 7 nicht dargestellt, um die übersichtlichkeit der Darstellungen zu erhöhen. Die Heizung 14 verläuft in dem Wärmespeicher 12 in der Bildebene von vorne links nach hinten rechts. Durch die Pfeile 20 ist das Verhältnis von der der Verdampferfläche 13
mittels Wärmeleitung von dem Wärmespeicher 12, hier dem Kern 12.1 , zugeführten Wärmeenergie zu der der Verdampferfläche 13 durch die Verdampfung des nicht dargestellten Wassers entzogene Wärmeenergie symbolisiert. Die schmalen Pfeile 20 in der Mitte der Verdampferfläche 13 bedeuten, dass in diesem Bereich der Verdampferfläche 13 mehr
5 Wärmeenergie zugeführt wird als ihr durch die Verdampfung des Wassers entzogen wird. Umgekehrt verhält es sich mit den breiteren Pfeilen 20 in der Peripherie der Verdampferfläche 13. Dies ist darin begründet, dass die Heizung 14 in der Mitte des Kerns 12.1 des Wärmespeichers 12 angeordnet ist und dadurch bezogen auf die Wärmeleitung besser an den mittleren Bereich der Verdampferfläche 13 angeschlossen ist. Es dienen hier beide peripheren iö Bereiche der Verdampferfläche 13 als Starterabschnitte 22, symbolisiert durch gestrichelte Linien. Die Starterabschnitte 22 sind dabei als Bereiche der Verdampferfläche 13 ohne eine eindeutige Begrenzung gegenüber der übrigen Verdampferfläche 13 zu verstehen. Bei dieser Ausführungsform des Wärmespeichers 12 ist also die erforderliche Wärmeleitung insbesondere über die Entfernung der Starterabschnitte 22 zu dem Kern 12.1 des Wärmespeichers12 i 5 erreicht.
Die beiden Zuleitungen 4 und 6 sind derart an dem Verdampferraum 2 angeordnet, dass das Wasser in dem Bereich der Starterabschnitte 22 auf die Verdampferfläche 13 aufgeleitet wird. Hier also in den beiden peripheren Bereichen der Verdampferfläche 13. Hierfür gabeln sich die beiden Zuleitungen 4 und 6 vor deren Einbindung in den Verdampferraum 2 auf dem Fachmann 20 bekannte Weise. Die Wasserzufuhr ist dabei mittels der Steuerung 16 derart gesteuert oder geregelt, dass lediglich so viel Wasser in dem Verdampferraum 2 eingeleitet wird, wie aktuell von dem Verbraucher, hier dem nicht dargestellten Garraum des Dampfgargeräts, in Form von Dampf benötigt wird.
Die Steuerung oder Regelung der Heizung 14 ist derart ausgebildet, dass die maximale 2 5 Wärmespeichertemperatur hier auf etwa 400 0 C begrenzt ist.
Die Geometrie des Wärmespeichers 12 hinsichtlich der Wärmeleitung von dem Kern 12.1 zu der Verdampferfläche 13 ist derart auf die maximale Wärmespeichertemperatur abgestimmt, dass hier der Wärmezustrom von dem Kern 12.1 des Wärmespeichers 12 zu den Starterabschnitten 22 der Verdampferfläche 13 nicht größer als 150 kW/m 2 ist.
30 Eine hierzu alternative Ausbildung des Wärmespeichers 12 ist in Fig. 5 dargestellt. Während in dem vorgenannten Ausführungsbeispiel die Verdampferfläche 13 in den Wärmespeicher 12 integriert ist, ist hier der Wärmespeicher 12 mit der Heizung 14 über einen Verbindungssteg 24 wärmeleitend an einen Tragkörper 26 angebunden. Der Wärmespeicher 12 ist hier aus Gusseisen hergestellt und auf dem Fachmann bekannte Weise über den Verbindungssteg 24
35 aus Kupfer mit dem Tragkörper 26 aus Edelstahl wärmeleitend verbunden. Die Oberfläche des Tragkörpers 26 bildet hier die Verdampferfläche 13. Die obigen Ausführungen zu dem ersten
Ausführungsbeispiel des Wärmespeichers 12 gelten analog. Die erforderliche Begrenzung der Wärmeleitung von dem Wärmespeicher 12 zu den Starterabschnitten 22 wird hier ebenfalls durch die Entfernung der peripheren Bereiche der Verdampferfläche 13, die analog zu dem ersten Ausführungsbeispiel die Starterabschnitte 22 bilden, realisiert. Wobei hier die Entfernung
5 der Starterabschnitte 22 zu dem Wärmespeicher 12 aufgrund des Wärmezuflusses über den schmalen Verbindungssteg 24 größer als bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist. Die Wärmeleitung zwischen dem Wärmespeicher 12 und den Starterabschnitten 22 ist entsprechend schlechter. Somit sind hier auch höhere Wärmespeichertemperaturen als bei dem ersten Ausführungsbeispiel und/oder eine Aufleitung des zu verdampfenden Wassers auf dieo gesamte Verdampferfläche 13 möglich.
Bei diesem Ausführungsbeispiel sind zwei elektrische Zusatzheizungen 28 jeweils im Bereich eines Starterabschnitts 22 an dem Tragkörper 26 auf dem Fachmann bekannte Weise angeordnet. Die Zusatzheizungen 28 sind hier länglich ausgebildet und dienen zur direkten Beheizung der Verdampferfläche 13, insbesondere zur direkten Beheizung ders Starterabschnitte 22. Die Zusatzheizungen 28 sind analog zu der Heizung 14 mit der Steuerung 16 signalübertragend verbunden, was in Fig. 5 nicht näher dargestellt ist.
Fig. 6 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel für den Wärmespeicher 12. Hier verläuft die Heizung 14 in dem Wärmespeicher 12 in der Bildebene von links nach rechts. Im Unterschied zu den vorgenannten Ausführungsbeispielen für den Wärmespeicher 12 gibt es hier lediglich einen0 einzigen Starterabschnitt 22. Die erforderliche Begrenzung der Wärmeleitung von dem Kern 12.1 des Wärmespeichers 12 zu dem Starterabschnitt 22 wird hier ebenfalls durch die Entfernung des peripheren Bereichs der Verdampferfläche 13 realisiert, wobei hier der Kern 12.1 des Wärmespeichers 12 direkt an die Verdampferfläche 13 angrenzt. Eine Wärmeisolationsschicht 12.2 oder eine Deckschicht 12.3 wird hier nicht benutzt. Dies ist bei5 geeigneter Materialwahl, hier Edelstahl, auch für Gargeräte möglich. Zusätzlich zu der
Entfernung des Starterabschnitts 22 von dem Kern 12.1 ist hier die Wärmedurchtrittsfläche hin zu dem Starterabschnitt 22 verjüngt ausgebildet, so dass hierdurch die Wärmeleitung zu dem Starterabschnitt 22 zusätzlich verschlechtert ist.
Ein viertes Ausführungsbeispiel des Wärmespeichers 12 ist in Fig. 7 dargestellt. Die Anordnung0 der Heizung 14 in dem Wärmespeicher 12 ist hier analog zu den in den Fig. 4 und 5 gezeigten Ausführungsbeispielen. ähnlich wie bei dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 5 ist hier der Wärmespeicher 12 über Verbindungsstege 24 mit dem Tragkörper 26 wärmeleitend verbunden, wobei in dem Tragkörper 26 wiederum die Verdampferfläche 13 integriert ist. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 5 ist hier, analog zu dem letztgenannten Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 6, lediglich ein einziger Starterabschnitt 22 ausgebildet.
Fig. 8 zeigt ein zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 ähnliches Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zu diesem Ausführungsbeispiel ist hier eine doppelseitige, symmetrische Anordnung der Geometrie aus Fig. 6 gegeben. Auf diese Weise erhält man eine sich von den zwei seitlichen Bildrändem zur Mitte hin verjüngende Wärmedurchtrittsfläche. In der Mitte ist der Starterabschnitt 22 der Verdampferfläche 13 ausgebildet. In dem Wärmespeicher 12 sind seitlich einer Durchgangsöffnung 30 zwei Heizungen 14 angeordnet. Anstelle eines einzigen Kerns existieren hier zwei Kerne 12.1. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine Zusatzheizung zur direkten Beheizung der Verdampferfläche 13, insbesondere des Starterabschnitts 22, nicht erforderlich. Die Erfindung ist nicht auf die erläuterten Ausführungsformen und -beispiele begrenzt.
Beispielsweise ist der erfindungsgemäße Dampferzeuger auch bei anderen Haushaltsgeräten wie Geschirrspüler, Waschmaschinen, Wäschetrockner, Bügelmaschinen oder dergleichen einsetzbar. Abweichend von den hier beschriebenen Beispielen, in denen jeweils ein einziger Verdampferraum mit einem Wärmespeicher und eine Verdampferfläche kombiniert ist, ist es auch denkbar, dass mindestens zwei Verdampferräume mit jeweils separaten Zu- und
Ableitungen für Wasser bzw. Dampf mit dem Wärmespeicher beispielsweise über eine einzige oder mehrere Verdampferfläche(n) in Wärmeübertragungsverbindung stehen.