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Die Erfindung bezieht sich auf einen Wassererhitzer, insbesondere auf einen elektrisch beheizten Durchlauferhitzer, bei dem die Heizenergie von einer vom Wasserdruck beaufschlagten Membran geschaltet wird.
Bei Wassererhitzern ist es üblich, die Heizleistung durch eine vom Wasserdruck beaufschlagte Membran zu schalten. Solche im allgemeinen als Wassermangelsicherung bezeichnete Membranschalter besitzen entweder eine Gummimembran oder eine steife Membran aus Metallblech. Gegenüber den bekannten druckbeaufschlagten Membranschaltern beiWassererhitzern besteht die Erfindung darin, dass die druckbeaufschlagte Membran aus Bimetall gebildet ist, wobei die durch die Erwärmung eintretende Formänderung der Membran der durch den Wasserdruck hervorgerufenen Formänderung entgegenwirkt. Wenn man einen solchen Membranschalter als Wassermangelsicherung im Warmwasserkanal eines Durchlauferhitzers anordnet, kann man einen sonst üblichen zusätzlichen temperaturempfindlichen Schalter einsparen, da die Bimetallmembran dessen Funktion mit übernimmt.
Da die Bimetallmembran so angeordnet ist, dass die
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gerufenen Formveranderung entgegenwirkt, wird bei Übertemperatur der Schalthub der Membranaufgehoben.
Je grösser also der auf der Membran lastende Wasserdruck ist, umso grösser muss die zur Abschaltung erforderliche Erwärmung der Membran sein. Durch Einstellung der den Staudruck erzeugenden Drosselstelle kann man daher die Wassertemperatur einstellen, die ein Abschalten der Heizenergie veranlasst.
Zweckmässigerweise ist die Bimetallmembran in kaltem Zustande nach der Druckkammer zu konvex gekrümmt und die Schicht grösster Ausdehnung der Druckkammer zugewandt. Der Wasserdruck wirkt dann im entkrummenden und die Erwärmung im krummenden Sinne auf die Bimetallmembran ein.
Durch die Vorkrümmung wird die innere Spannung der Membran ausgenutzt, um ein plötzliches Abschalten der Heizenergie zu erreichen, sobald die durch Erwärmung verursachte Krummungskraft überwiegt.
Die Erfindung lässt sich sowohl bei Speichergeräten als auch bei drucklosen oder druckfesten Durchlauferhitzern anwenden.
Fig. l zeigt ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung bei einem drucklosen, elektrisch beheizten Gerät.
Fig. 2 stellt ein entsprechend ausgebildetes, druckfestes Gerät dar.
Bei dem in Fig. l abgebildeten Gerät ist am Einlassstutzen ein Zapfventil 2 vorgesehen, durch das Kaltwasser in einen eine Heizwendel 3 enthaltenden Heizkanal 4 eintritt. Das Wasser strömt aus dem Heizkanal 4 durch einen Kanal 5 in eine Membrankammer 6, die von einer konvex gekrümmten Bimetallmembran 7 abgeschlossen ist. Aus der Membrankammer 6 fliesst das Wasser durch einen Kanal 8 zu einem Schwenkauslauf. 9. In den Kanal 8 ist eine einstellbare Drosselschraube 10 eingesetzt, durch die der Wasserstrom mehr oder weniger stark gedrosselt werden kann. Dadurch entsteht in der Membrankammer 6 ein Staudruck, der die Bimetallmembran 7 zu entkrümmen sucht. An der Bimetallmembran 7 liegt ein Schaltstift 11 an, der mit der Schaltfeder 12 eines den Stromkreis der Heizwendel 3 anschliessenden Schalters13 verbunden ist.
Beim Öffnen des Zapfventils 2 wird Wasser in das Gerät eingelassen. Der beim Durchfluss in der Membrankammer 6 entstehende Staudruck bewirkt eine Durchbiegung der Membran 7 und damit eine Einschaltung der Heizwendel 3 und eine Erwärmung des Wassers im Heizkanal 4. Das erhitzte Wasser erwärmt die
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Bimetallmembran 7. Wie in Fig. la dargestellt ist, liegt die sich stärker ausdehnende Schicht 14 des Bimetalls auf der Seite der Membrankammer 6, während die Schicht 15 mit geringerer Ausdehnung innen angeordnet ist. Bei Erwärmung sucht sich daher die Bimetallmembran stärker zu krümmen.
Bei einer bestimmten Membrantemperatur überwiegt die Krummungskraft gegenüber dem in der Kammer 6 vorhandenen Staudruck, so dass die Bimetallmembran 7, unterstützt durch ihre Eigenspannung, plötzlich in ihre Ausgangsstellung zurückgeht und den Schaltkontakt 12/13 öffnet. Diese Abschalttemperatur hängt ab von dem in der Membrankammer 6 vorhandenen Staudruck und kann daher durch Einstellung der Drosselschraube 10 verändert werden.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten druckfesten Durchlauferhitzer, ist das Zapfventil 16 hinter dem Gerät angeordnet, so dass das Gerät immer unter dem in der Kaltwasserleitung herrschenden Druck steht. Vor dem Heizkanal 17 ist ein Verbindungskanal 18 abgezweigt und zur Druckkammer 19 geführt. Der Heizkanal 17 ist durch einen mit einer Drosselschraube 20 versehenen Kanal21 mit der Unterdruckkammer 22 verbunden, an die über den Kanal 23 und das Zapfventil 16 der Schwenkauslauf 24 angeschlossen ist. Die Unterdruckkammer 22 wird von einem von einer Wellrohrdichtung 25 umgebenden Schaltstift 26 durchsetzt, der an einer gekrümmten, die Kammern 19 und 22 trennenden Bimetallmembran 27 anliegt und den Schalter 28 des Heizstromkreises betätigt.
Beim Öffnen des Zapfventils 16 entsteht beim Wasserdurchlauf infolge der Drosselung durch die Drosselschraube 20 in den Kammern 19 und 22 ein dynamischer Druckunterschied, durch den die Bimetallmembran 27 zum Einschalten des Heizstromkreises veranlasst wird.
Die Bimetallmembran 27 ist, wie in Fig. 2a gesondert dargestellt ist, in einem elastischen und wärmeisolierenden Dichtungskörper 29 eingebettet, der den Rand 27'der Membran 27 umfasst und die äussere Membranfläche abdeckt, so dass diese nicht unmittelbar mit dem im Druckraum 19 vorhandenen Kaltwasser in Berührung kommt.
Wie bereits beschrieben, bewirkt die Erwärmung der Bimetallmembran 27, deren Innenfläche dem in der Unterdruckkammer 22 fliessenden Heisswasser unmittelbar ausgesetzt ist, bei einer bestimmten Temperatur die Abschaltung des Heizstromkreises.
Mit 30 ist in beiden Zeichnungen eine Signallampe bezeichnet, die das Ein- und Ausschalten des Heizstromkreises von aussen zu beobachten gestattet.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Wassererhitzer, insbesondere elektrisch beheizter Durchlauferhitzer, bei dem die Heizenergie von einer vom Wasserdruck beaufschlagten Membran geschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die druckbeaufschlagte Membran aus Bimetall gebildet ist, wobei die durch die Erwärmung eintretende Formänderung der Membran der durch den Wasserdruck hervorgerufenen Formänderung entgegenwirkt.