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Die Erfindung betrifft einen elektrischen Durchlauferhitzer mit in einem Isolierstoffblock vorgesehenen Durchflusskanälen, die zum Teil als blanke Heizwicklungen aufnehmende Heizkanäle ausgebildet sind, und einem Schalter für die Heizwicklungen, der über eine Membran od. dgl. im Ein- bzw. Ausschaltsinn betätigbar ist, wobei die beiden Seiten der Membran vor bzw. nach einer Drosselstelle an den Durchlaufweg der Flüssigkeit angeschlossen sind und ein dem dem
Ablauf am nächsten angeordneten Heizkanal angeordneter Temperaturwächter vorgesehen ist, der vorzugsweise ebenfalls auf den Schalter wirkt.
Elektrische Durchlauferhitzer dieser prinzipiellen Bauert sind aus der AT-PS Nr. 288557 und Nr. 294986 bekannt. Sie haben gegenüber andern elektrisch betriebenen Warmwasserbereitern entscheidende Vorteile, die insbesondere in einem nur sehr geringen Füllvolumen und der trotz- dem gegebenen Möglichkeit bestehen, Heizwicklungen mit verhältnismässig grosser Heizleistung in einem kleinen Gerät unterbringen zu können, das mit einer geeigneten Armatur auch im Nach- hinein an vorhandene Wasserauslässe montiert werden kann. Wegen des geringen Füllvolumens ergibt sich bei der Inbetriebnahme praktisch keine Anlaufzeit und die zugeführte elektrische
Energie wird weitgehend verlustlos in Wärmeenergie des austretenden Wassers umgesetzt.
Wegen des geringen Füllvolumens und der hohen Heizleistung muss dafür Sorge getragen werden, dass die Steuerung hinreichend sicher arbeitet und vor allem bei einem Unterschreiten der vorgesehenen
Durchsatzmenge rechtzeitig abgeschaltet wird.
Bei den bekannten Durchlauferhitzern der genannten Art ist der Isolierstoffblock für eine stehende Montage bestimmt, wobei in der Gebrauchslage die die Heizwicklungen aufnehmenden Kanäle und auch die bei blanken Heizleitern notwendigen Vor- und Nachlaufkanäle, bei denen die in ihnen enthaltenen Wassersäulen Vorwiderstände bilden, welche Ableitströme von den blanken Heizleitern zu den Wasserleitungsanschlüssen usw. verhindern, im wesentlichen vertikal verlaufen und durch in Enddeckeln des Kunststoffblockes vorgesehene Nuten oder auch durch Querbohrungen verbunden sind. Die beiden Seiten der Schaltmembran werden über von den Vor- bzw. Nachlaufkanälen abzweigende Querbohrungen oder Leitungen beaufschlagt.
Die Membran betätigt einen Schwenkhebel, der abgedichtet herausgeführt ist und auf eine Schaltbrücke wirkt, die bei ihrer Verstellung die Betätigungsorgane von Mikroschaltern - pro Heizwicklung wird meist ein Mikroschalter vorgesehen - im Ein- bzw. Ausschaltsinn betätigt. Auf die gleiche Brücke kann auch ein Stellorgan des Temperaturwächters wirken. Die Anordnung ist so getroffen, dass die Mikroschalter im Einschaltsinn vorbelastet sind und daher die Schaltbrücke nur unter Überwindung dieser Vorbelastung im Ausschaltsinn betätigt werden kann. Die Geräte können bei prinzipiell gleichbleibendem Aufbau als sogenannte Überlaufgeräte mit im wesentlichen drucklosem Ablauf und auch als Druckgeräte eingesetzt werden, in welch letzterem Fall der Durchlauferhitzer in eine Warmwasserversorgungsleitung eingeschaltet ist.
Bei Überlaufgeräten erfolgt die Inbetriebnahme durch Öffnen eines zulaufseitigen Absperrorgans und bei Druckgeräten dadurch, dass in der Durchlaufflüssigkeit eine Druckdifferenz zwischen dem vor und nach der Drosselstelle liegenden Bereich erzeugt wird. Bei Warmwasserversorgungsanlagen entsteht diese Druckdifferenz, wenn eines der Absperrorgane der an die Auflaufseite des Durchlauferhitzers anschliessenden Warmwasserleitung geöffnet wird.
Trotz aller Sicherheitsmassnahmen sind die bekannten Geräte gegen Trockengehen empfindlich, das durch eine unzureichende Entlüftung des Gerätes vor der Inbetriebnahme und durch Luft- oder Dampfeinschlüsse in der durchlaufenden Flüssigkeit bedingt sein kann. Die Schalteinrichtungen und auch der Thermostat haben eine gewisse Ansprechträgheit. Aus diesen Gründen wird bei den bekannten Geräten meist mit niedrigeren Auslasstemperaturen in der Grössenordnung von 50 C gearbeitet, obwohl die Geräte etwa bei Anbringung der Heizwicklungen auf glatten, hitzebeständigen Tragkernen gemäss der AT-PS Nr. 288557 für höhere Auslasstemperaturen, z. B.
700C geeignet wären. Die Geräte werden auch nur für höhere Druckdifferenzen zwischen Einund Auslass von etwa mindestens 1, 5 bar gebaut.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Durchlauferhitzers, der auch bei niedrigen Druckdifferenzen zwischen Ein- und Auslass betriebssicher arbeitet und der weitgehend gegen Trockengehen auf Grund unzureichender Entlüfung oder durch Luft- oder Gaseinschlüsse in der erhitzten Flüssigkeit unempfindlich ist.
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Der erfindungsgemässe Durchlauferhitzer zeichnet sich dadurch aus, dass zumindest die die Heizwicklungen aufnehmenden Heizkanäle in der Gebrauchslage horizontal bzw. annähernd horizontal und bei nacheinander durchströmten Heizkanälen die ablaufseitigen über den zulauf- seitigen angeordnet sind, dass der Temperaturfühler des Temperaturwächters dem in der Gebrauchs- stellung am höchsten liegenden Heizkanal zugeordnet angebracht ist und dass die Membran im
Abschaltsinn vorgespannt ist und/oder den bzw. die Schalter oder ihre Betätigungsglieder im
Abschaltsinn belastende Federn vorgesehen sind, wobei vorzugsweise die Drosselstelle eine in
Abhängigkeit von der Heizleistung des Gerätes kalibrierte Durchlassöffnung aufweist.
Eine Grunderkenntnis der Erfindung besteht darin, dass bei den bekannten Durchlauferhitzern die Empfindlichkeit gegen das Trockengehen auf die vertikale Anordnung der Heizkanäle zurückzu- führen war. Die Heizleiter sind meist in Form schraubenförmiger Heizwicklungen auf Trägern angebracht. Bei der bisherigen vertikalen Anordnung kann es bei ungenügender Entlüftung bzw. durch Lufteinschlüsse in der Durchlaufflüssigkeit dazu kommen, dass Teilstücke der Heiz- wicklungen, die über eine oder mehrere ganze Windungen reichen, nicht von Flüssigkeit umspült sind, so dass sie Aufglühen und im ungünstigsten Fall durchbrennen, ehe der Thermostat anspre- chen kann. Bei der vertikalen Anordnung kann es auch insbesondere im oberen Bereich der stehenden Heizkanäle zu Luftansammlungen kommen.
Sieht man nun erfindungsgemäss zumindest die die Heizwicklungen aufnehmenden Durchflusskanäle etwa horizontal vor, dann wird die Entlüf- tung durch das durchströmende Wasser vor der Inbetriebnahme beschleunigt. Bei Luft- oder
Dampfeinschlüssen in der durchströmenden Flüssigkeit reichen die sich bildenden Luftblasen nur über einen Teil der Höhe der Heizkanäle, so dass praktisch jede Windung der Heizwicklungen auch im Luftblasenbereich zumindest mit ihrem unteren Abschnitt noch in die durchströmende
Flüssigkeit taucht, so dass eine ausreichende Kühlung gewährleistet bleibt.
Luftblasen werden überdies schneller als bei der bisherigen stehenden Anordnung der Kanäle abgeleitet, da sie zumindest mit der Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit bzw. der Flüssigkeit sogar voreilend durch die Kanäle wandern und sich nicht wie bei der stehenden Anordnung im oberen Kanalbereich festsetzen können. Der Temperaturfühler des Temperaturwächters ist im Bereich jener Stelle angeordnet, an der am frühesten eine Übertemperatur auftritt, so dass auch hier eine hohe Ansprechsicherheit gewährleistet ist. Durch die Vorspannung von Membran oder Schalter wird ein praktisch trägheitsloses Ansprechen im Abschaltsinn erreicht, wenn die Strömungsgeschwindigkeit unter den zulässigen Wert absinkt. Alle diese Massnahmen ermöglichen in ihrem Zusammenwirken die Verwendung des Gerätes bei hohen Auslasstemperaturen und relativ geringen Mindestbetriebsdrücken.
Es ist daher auch keine so starke Drosselung der Durchlaufflüssigkeit an der Drosselstelle wie bisher notwendig. Vielmehr kann man die Drosselstelle nur in Abhängigkeit von der Heizleistung des Gerätes auf eine bestimmte Grösse kalibrieren.
Nach einer bevorzugten Ausführung ist, insbesondere beim Drehstrombetrieb für die Heizwicklungen, ein über einen Hilfsstromkreis betätigter Leistungssehalter vorgesehen, wobei im Hilfsstromkreis ein von der Membran betätigter, als Mikroschalter ausgebildeter Steuerschalter vorgesehen und der Leistungsschalter zusätzlich über den Temperaturfühler des Temperaturwäch- ters im Ausschaltsinn betätigbar ist. Durch diese Ausführung werden die von der Membran aufzubringenden Steuerkräfte weiter herabgesetzt, da eben nur mehr ein einziger Mikroschalter betätigt werden muss. Die Ansprechempfindlichkeit wird erhöht und die erwähnte Massnahme trägt weiter dazu bei, einen sicheren Betrieb zu gewährleisten, selbst wenn an der unteren Grenze der zulässigen Durchströmgeschwindigkeit bzw. des Betriebsdruckes gearbeitet wird.
Erfindungsgemäss ist die Drosselstelle im Einlasskanal des Kunststoffblockes vorgesehen, wobei in diesem Einlasskanal ein Durchlass zu der einen Membranseite führt und der Beaufschlagungsraum für die zweite Membranseite mit kurzem Abstand hinter der Drosselstelle, gegebenenfalls an den tiefsten Heizkanal angeschlossen ist. Auch dadurch wird die Ansprechgenauigkeit weiter verbessert, dass die Druckdifferenz unmittelbar beidseits der Drosselstelle erfasst wird, so dass nicht wie bisher durch lange Leitungswege Verfälschungen auftreten können.
Die Verwendung eines Schaltschützen zum Ein- und Ausschalten der Heizwicklungen erleichtert nicht nur die Steuerung, sondern ermöglicht auch eine Weiterbildung, nach der der Leistungsschalter als Umschalter ausgebildet ist, der nach Art eines Vorrangschalters bei abgeschalteten
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Heizwicklungen am Durchlauferhitzer angebrachte Eingangsklemmen für eine Netz-Anschlussleitung mit Ausgangsklemmen verbindet, an die eine zu einem weiteren Verbraucher, z. B. einem Elektroherd führende Leitung, anschliessbar ist und der beim Einschalten der Heizwicklungen diese Verbindung zu den Ausgangsklemmen unterbricht.
Bei einem nachträglichen Einbau von Durchlauferhitzern ergibt sich oft das Problem, dass für hinreichend stark dimensionierte Anschlussleitungen gesorgt werden muss. Die zuletzt genannte Ausführung ermöglicht es nun, Leitungen, die an sich für andere Verbraucher bestimmt sind, für die Versorgung des Durchlauferhitzers auszunutzen. Dabei ist davon auszugehen, dass etwa in einer Küche ein für die Warmwasserversorgung des Abwaschbeckens oder einer Geschirrspülmaschine dienender Durchlauferhitzer meist nur kurzzeitig in Betrieb ist, während dieses kurzzeitigen Betriebes dieses Durchlauferhitzers im Vorrang gegenüber einem Herd od. dgl. kommt es zu keinem wesentlichen Temperaturabfall an den eingeschalteten Kochplatten bzw. dem Backrohr des Herdes. Der Durchlauferhitzer kann hier ohne wesentliche zusätzliche Installationsarbeiten für die Starkstromleitung eingebaut werden.
Wegen der Vorrangschaltung wird auch die Netzbelastung und der Gesamtanschlusswert der Küche od. dgl. nicht erhöht.
Da der erfindungsgemässe Durchlauferhitzer eine ausreichende Ansprechempfindlichkeit aufweist, kann es sogar sinnvoll werden, diesen Durchlauferhitzer an einem Auslass einer bestehenden Warmwasserversorgungsanlage anzubringen. Der Durchlauferhitzer übernimmt hier bei langen Leitungswegen vom Warmwassererzeuger die Erwärmung des in der Leitung befindlichen kalten Wassers und wird über seinen Thermostaten abgeschaltet, wenn Warmwasser vom Boiler od. dgl. her einlangt. Beim Sommerbetrieb, wenn der grosse Warmwasserbereiter abgeschaltet ist, kann der Durchlauferhitzer die ausschliessliche Warmwasserversorgung an der jeweiligen Zapfstelle übernehmen.
Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus der nachfolgenden Zeichnungsbeschreibung.
In den Zeichnungen ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise veranschaulicht. Es zeigen Fig. 1 einen für Drehstrombetrieb bestimmten Durchlauferhitzer bei abgenommenem Schutzgehäuse und teilweise aufgeschnittenem Isolierstoffblock in Vorderansicht, Fig. 2 eine Draufsicht auf den Durchlauferhitzer nach Fig. l in der ebenfalls der Block teilweise im Schnitt dargestellt ist, Fig. 3 einen Teilquerschnitt zu Fig. 1, Fig. 4 einen weiteren Teilquerschnitt zu Fig. l, Fig. 5 ein Detail zu Fig. 4 im Längsschnitt und Fig. 6 einen weiteren Durchlauferhitzer in Ansicht, wobei auch hier das Schutzgehäuse weggelassen wurde.
Der Durchlauferhitzer nach den Fig. l bis 5 besitzt einen Isolierstoffblock --1-- und einen
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aufnimmt, hindurchgeführt.
Ausgehend vom Kaltwasseranschlussstutzen --3-- führt im Isolierstoffblock --1-- eine einen Teil des Vorlaufes bildende Bohrung --5-- nach oben bis zu einer nach rechts führenden Querbohrung --6--, in die eine Düse --7-- eingesetzt ist, deren Durchlassöffnung --8-- entsprechend der jeweiligen Geräteleistung kalibriert ist. Die Düse --7-- ist nach Abnahme eines Schraubstopfens --9-- vom Ende der Bohrung --6-- her verstellbar, so dass ihre Öffnung bzw. ihr Öffnungsschlitz ganz oder nur teilweise über einer nach unten führenden, ebenfalls einen Teil des Vorlaufes bildenden Bohrung --10-- liegt. Das untere Ende der Bohrung --10-- ist wieder durch einen Stopfen --11-- abgeschlossen.
Vor diesem unteren Ende der Bohrung --10-- zweigt quer eine Bohrung --12-- ab, deren vorderes Ende durch den Montageblock --2-- verschlossen ist und von der in Querrichtung ein im wesentlichen über die Länge des Isolierstoffblockes - -1-- reichender Heizkanal --13-- abzweigt. Über diesem Heizkanal --13-- und parallel zu ihm sind zwei weitere Heizkanäle-14, 15-- angeordnet. Das in Fig. 4 nicht sichtbare Ende des Heizkanals --13-- ist über eine vertikale Bohrung --16-- mit dem Heizkanal --14-- verbunden.
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Eine Bohrung --17-- im Montageblock verbindet über Querbohrungen --18, 19-- am rechten Ende (Fig. 1) die Heizkanäle --14 und 15--.
Das untere Ende der Bohrung --17-- ist wieder durch einen Stopfen --20-- abgeschlossen. Vom linken Ende des Kanals --15-- führt eine kurze Bohrung --21- zu einer Horizontalbohrung --22--, deren Ende über einen Stopfen --23-- abgeschlossen ist und die in eine Vertikalbohrung --24-- übergeht, die zum Warmwasseranschlussstutzen - führt. Die Bohrungen-5, 6, 10, 12- bilden Vorlaufkanäle und die Bohrungen --21, 22, 24-- Nachlaufkanäle, die in der angegebenen Reihenfolge von der zwischen Vor- und Nachlauf durch Heizkanäle --13 bis 15-- und Verbindungskanäle --16,17,18,19-- strömenden Flüssigkeit durchströmt werden.
Jeder Heizkanal --13 bis 15-- enthält eine schraubenförmig gewickelte Heizwicklung --26-auf einem im Querschnitt runden oder quadratischen Trägerrohr. An beiden Enden ist das Trägerrohr --27--, das beispielsweise aus Steatit besteht, auf einem Gewindebolzen --28, 29-- gehalten, der aus dem Kunststoffblock-l-abgedichtet herausgeführt ist und auf der in den Fig. 1 und 2 rechts dargestellten Seite eine Schraubklemme --30-- für eine elektrische Anschlussleitung trägt, wogegen die links dargestellten Schraubenbolzen --28-- durch eine aufgeschraubte Leiterplatte --31-- in Sternschaltung verbunden sind. Bei nur ein- oder zweiphasigen Geräten sind entsprechend weniger Heizwicklungen --26-- und nur zwei Anschlüsse die zu Schaltern führen vorgesehen.
Von der Vorlaufbohrung --5-- zweigt zwischen den Heizkanälen --13 und 14-- eine Bohrung --32-- ab, die in einer Vertiefung --33-- des Isolierstoffblockes --1-- mündet. Diese Vertiefung ist von einer zwischen den Teilen --1 und 2-- gehaltenen, nachgiebigen Dichtung - abgedeckt, auf der eine Membran --35-- aufliegt, deren Rückseite über eine vom Kanal --13-- ausgehende Bohrung --36--, einen Raum --37-- im Montageblock --2-- und eine Durch-
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einen wippenartig gelagerten Bolzen --40--, der der Bewegung der Membran --35-- folgt und durch eine Feder --41-- vorbelastet ist, um eine Stopfbüchsendichtung --42-- vorzuspannen.
Bei stillstehender Flüssigkeit befindet sich die Membran --35-- in der in Fig. 3 dargestellten Ruhelage. Wird der Flüssigkeitsdurchlauf freigegeben, was bei einem sogenannten Überlaufgerät durch Öffnen eines in der Zuleitung zu --3-- liegenden Absperrorgans und bei einem sogenannten Druckgerät durch Öffnen eines in einer an --4-- anschliessenden Warmwasserleitung liegenden Absperrorgans geschieht, dann entsteht wegen der Drosselstelle --7-- eine Druckdifferenz an den beiden Seiten der Membran --35--, wodurch die im Ausschaltsinn wirkende Vorspannung der Membran --35-- überwunden wird und der wippenartig gelagerte Hebel --40-- den Schalt- fühler --43-- eines als Mikroschalter ausgebildeten Steuerschalters --44-- im Einschaltsinn betätigt.
Am Mikroschalter --44-- kann noch eine im Ausschaltsinn auf den Bolzen --40-- wirkende Blattfeder --45-- vorgesehen sein.
Der Mikroschalter --44-- ist oben am Kunststoffblock-l-montiert und liegt in einem Hilfsschaltkreis für einen Leistungsschalter --46--, der mit Netzanschlussklemmen --47-- verbunden ist und bei seinem Einschalten die Heizwicklungen --26-- der Heizkanäle --13,14,15-- einschaltet. Bei ein-oder zweipoligen Geräten könnte man auch den Steuerschalter --44-- als Zwillingsschalter ausführen und beide Pole über ihn schalten.
Der Leistungsschalter --46-- wird von einer am Isolierstoffblock --1-- befestigten Tragschiene --48-- gehalten. Mit dem ablaufseitigen Endbereich des obersten Heizkanals --15-steht der Temperaturfühler eines Thermostaten --49-- in wärmeleitender Verbindung. Dieser Thermostat kann mit einem Schaltkontakt in den Steuerhilfsstromkreis eingeschaltet sein, der vom Steuerschalter --44-- im Aus- bzw. Einschaltsinn des Leistungsschalters --46-- geschaltet wird. Es sind zwei Varianten möglich. Nach der einen Variante wird ein Thermostat-49verwendet, der eine erst nach Öffnen des Gerätes über einen Betätigungsknopf oder eine Rast lösbare Wiedereinschaltsperre besitzt. Nach einer andern Ausführung kann ein Thermostat-49vorgesehen sein, der selbsttätig wieder einschaltet, sobald seine Ansprechtemperatur wieder unterschritten ist.
Das Gerät nach Fig. 6 hat prinzipiell einen gleichartigen Aufbau wie das Gerät nach den Fig. 1 bis 5. Der Einfachheit halber wurden die Betätigungswippe --44--, die von der Membran
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- gesteuert wird, ebenso wie ein über diese Wippe betätigter, gegebenenfalls als Schütz ausgeführter Schalter --50--, vorne vor dem Gerät dargestellt. Vom Schalter --50-- führen nicht dargestellte Anschlussleitungen zu den Klemmen --29--.
Der Schalter --50-- ist hier nach Art eines Vorrangschalters als Umschalter ausgeführt, der zusätzlich zu den Klemmen --47-für eine Anschlussleitung --51-- weitere Klemmen --52-- aufweist, an die ein Elektrogerät, beispielsweise ein Elektroherd über eine Leitung --53-- angeschlossen werden kann, wobei der Schalter --50-- beim Einschalten der Heizwicklungen über die Klemmen --29-- die Anschlussverbindung zur Leitung --53-- unterbricht, bei abgeschalteter Heizwicklung, also abgeschaltetem Durchlauferhitzer aber die Klemmen --47, 52-- und damit die Leitungen-51, 53- verbindet.
Durch diese Massnahme sind für den Durchlauferhitzer und für das an der Leitung --53-- liegende Gerät nur eine gemeinsame Anschlussleitung und entsprechend dem die höhere Leistung aufweisenden Gerät dimensionierte Sicherungen notwendig.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elektrischer Durchlauferhitzer mit in einem Isolierstoffblock vorgesehenen Durchflusskanälen, die zum Teil als blanke Heizwicklungen aufnehmende Heizkanäle ausgebildet sind, und einem Steuerschalter für die Heizwicklungen, der über eine Membran od. dgl. im Ein- bzw.
Ausschaltsinn betätigbar ist, wobei die beiden Seiten der Membran vor bzw. nach einer Drosselstelle an den Durchlaufweg der Flüssigkeit angeschlossen sind und ein dem dem Ablauf am nächsten angeordneten Heizkanal zugeordneter Temperaturwächter vorgesehen ist, der vorzugsweise ebenfalls auf den Steuerschalter wirkt, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die die Heizwicklungen (26) aufnehmenden Heizkanäle (13, 14, 15) in der Gebrauchslage horizontal bzw. annähernd horizontal und bei nacheinander durchströmten Heizkanälen die ablaufseitigen über den zulaufseitigen angeordnet sind, so dass der Temperaturfühler des Temperaturwächters (49) dem in der Gebrauchsstellung am höchsten liegenden Heizkanal (15) zugeordnet angebracht ist und dass die Membran (35) im Abschaltsinn vorgespannt und/oder den bzw.
die Steuerschalter (44} oder ihre Betätigungsglieder (43) im Abschaltsinn belastende Federn (45) vorgesehen sind, wobei die Drosselstelle (7) eine in Abhängigkeit von der Heizleistung der Heizwicklungen kalibrierte Durchlassöffnung (8) aufweist.