AT394267B

AT394267B - WATER SWITCH

Info

Publication number: AT394267B
Application number: AT0054790A
Authority: AT
Original assignee: Vaillant Gmbh
Priority date: 1990-03-08
Filing date: 1990-03-08
Publication date: 1992-02-25
Also published as: DE9102755U1; ATA54790A

Description

AT 394 267 BAT 394 267 B

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wasserschalter zur Steuerung der Gaszufuhr zum Gasschalter in Abhängigkeit vom Wasserdurchsatz der Zapfleitung, vorzugsweise für einen Brenner eines Durchlauf-Wasserheizers, der ein Gehäuse mit Anschlußstutzen für die Zu- und Ableitung des Wassers aufweist, das durch eine Membran in zwei Kammern unterteilt ist, wobei in der einen, die Anschlußstutzen aufweisenden Membrankammer ein Wassermengenregelventil, eine Venturidüse sowie eine Umgehungsleitung dieser Düse mit einem Bypass-Ventil angeordnet ist und die andere, mit einem federbelasteten Membranteller ausgestattete Membrankammer über eine Saugleitung mit der Engstelle der Venturidüse sowie mit einem Langsamzündventil verbunden ist. Ein solcher Wasserschalter ist bekanntgeworden durch die DE-OS 3 328 531.The invention relates to a water switch for controlling the gas supply to the gas switch in dependence on the water flow of the tap line, preferably for a burner of a continuous water heater, which has a housing with connecting piece for the supply and discharge of the water through a membrane in two Chambers is subdivided, with a water quantity control valve, a Venturi nozzle and a bypass line of this nozzle with a bypass valve being arranged in one membrane chamber, which has the connecting pieces, and the other membrane chamber, which is equipped with a spring-loaded membrane plate, via a suction line with the constriction of the Venturi nozzle and with a slow ignition valve is connected. Such a water switch has become known from DE-OS 3 328 531.

Bei dem zum Stand der Technik gehörenden Wasserschalter trägt die Membran einen durch eine Schraubenfeder belasteten Membranteller, an dem ein Stellglied ansetzt, das über eine koaxiale Verlängerung das Wassermangelventil eines Gasschalters betätigt, sobald ein Differenzdruck zwischen den Membrankammem auftritt. Weiter befindet sich bei den bekannten Wasserschaltem das Langsamzündventil üblicherweise in der Saugleitung zwischen der Venturidüse und der oberen Membrankammer.In the water switch belonging to the state of the art, the membrane carries a membrane plate loaded by a helical spring, to which an actuator attaches, which actuates the water deficiency valve of a gas switch via a coaxial extension as soon as a differential pressure occurs between the membrane chambers. Furthermore, in the known water switches, the slow ignition valve is usually located in the suction line between the Venturi nozzle and the upper membrane chamber.

Durch diese Anordnung kommt es infolge der Massenträgheit und der Reibungsverluste in den zwischen der Gas- und der Wasserseite angeordneten Schalt- und Steuerungsorganen zu verhältnismäßig großen Schwankungen der Auslauftemperatur des gezapften Brauchwassers und demnach zu Abweichungen der Ist-Temperatur von der jeweils gewünschten Soll-Temperatur.As a result of the inertia and the frictional losses in the switching and control elements arranged between the gas and the water side, this arrangement leads to relatively large fluctuations in the outlet temperature of the tap water and accordingly to deviations of the actual temperature from the desired target temperature.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und die Reibungsverluste und die bewegten Massen so gering wie möglich zu halten. Die Temperaturschwankungen sowie die Aufheizzeiten sollen auf ein Minimum verringert werden und dadurch zum Konstanthalten der jeweils gewünschten Zapftemperatur des Brauchwassers beitragen.It is therefore an object of the present invention to avoid the disadvantages of the prior art and to keep the friction losses and the moving masses as low as possible. The temperature fluctuations and the heating-up times should be reduced to a minimum and thereby contribute to keeping the desired tap temperature of the domestic water constant.

Erfindungsgemäß gelingt dies bei einem Wasserschalter der eingangs näher bezeichneten Gattung dadurch, daß der Gasschalter in an sich bekannter Weise durch eine Stößelstange eines vorzugsweise am Wasserschaltergehäuse angeordneten, als Membranschalter ausgebildeten Differenzdruckschalters betätigbar ist, dessen Kammern über Verbindungsleitungen mit den Membrankammem des Wasserschalters verbunden sind, und daß das Langsamzündventil in der Verbindungsleitung zwischen der Saugleitung und dem Differenzdruckschalter vorgesehen ist.According to the invention, this is achieved with a water switch of the type specified in the introduction in that the gas switch can be actuated in a manner known per se by a push rod of a differential pressure switch, preferably arranged on the water switch housing and designed as a membrane switch, the chambers of which are connected to the membrane chambers of the water switch via connecting lines, and that the slow ignition valve is provided in the connecting line between the suction line and the differential pressure switch.

Durch diese Ausgestaltung des Wasserschalters werden die bewegten Massen sowie die auf die Membran wirkenden Reibungskräfte verringert. Weiters ist durch die Betätigung des Gasschalters über den Differenzdruckschalter eine größere, konstruktive Freiheit für die Lage des Wasserschalters im Gerät gegeben, die wesentlich dazu beitragen kann, kompaktere Geräte zu bauen. Durch die Anordnung des Langsamzündventiles in der Verbindungsleitung wird der Wassermengenregler nicht mehr durch dieses Langsamzündventil behindert. Der Wassermengenregler ist unmittelbar in Regelstellung, was zu kürzeren Aufheizzeiten und zu geringerem Wasserverbrauch führt.This configuration of the water switch reduces the moving masses and the frictional forces acting on the membrane. Furthermore, by actuating the gas switch via the differential pressure switch, there is greater design freedom for the position of the water switch in the device, which can make a significant contribution to building more compact devices. Due to the arrangement of the slow ignition valve in the connecting line, the water flow regulator is no longer hindered by this slow ignition valve. The water flow regulator is immediately in the control position, which leads to shorter heating-up times and lower water consumption.

Im Rahmen der Erfindung kann mit der Stößelstange des Differenzdruckschalters das Wassermangelventil eines üblichen Sicherheits-Gasschalters, wie er beispielsweise aus der DE-OS 26 42 483 bekannt ist, oder aber gemäß einer vorzugsweisen Ausführungsform ein vereinfachter Gasschalter direkt betätigt werden. Diese Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß die Stößelstange des Differenzdruckschalters im Gehäuseraum des Gasschalters mit einem Ventilkörper mit Steuerkante verbunden ist, wodurch die Gaszufuhr direkt über den Differenzdruckschalter steuerbar ist.In the context of the invention, with the push rod of the differential pressure switch, the water deficiency valve of a conventional safety gas switch, as is known for example from DE-OS 26 42 483, or according to a preferred embodiment, a simplified gas switch can be actuated directly. This embodiment is characterized in that the push rod of the differential pressure switch in the housing space of the gas switch is connected to a valve body with a control edge, whereby the gas supply can be controlled directly via the differential pressure switch.

Diese Konstruktion weist durch die geringen bewegten Massen besonders wenig Trägheit bei der Temperatureinstellung auf. Bei beiden Ausführungen ist durch den separaten Differenzdruckschalter die Hysterese gegenüber den herkömmlichen Wasserschaltem geringer, weil nur die Druckkräfte des Wassers an der Membran gegenüber den sonst zusätzlichen Kräften des Wassermengenregelkolbens und des Mitkopplungskolbens wirken.Due to the small moving masses, this construction has particularly little inertia when setting the temperature. In both versions, the hysteresis compared to conventional water switches is lower due to the separate differential pressure switch, because only the pressure forces of the water on the membrane act against the otherwise additional forces of the water quantity control piston and the positive feedback piston.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.Further details, features and advantages of the invention are explained in more detail with reference to the following description with reference to the drawing.

Es zeigt die Figur schematisch einen erfindungsgemäßen Wasserschalter in einem Durchlauf-Wasserheizer.The figure shows schematically a water switch according to the invention in a once-through water heater.

Die Figur stellt schematisch den Schnitt durch einen Wasserschalter eines Durchlauf-Wasserheizers dar, der von dem zum Wärmetauscher (1) dieses Wasserheizers durch die Kaltwasserleitung (2) fließenden Wasser durchströmt wird und zwischen der Gehäusebasis des Wasserschaltergehäuses (3) und dem Deckel (4) seines Gehäuses eine Membran (5) enthält, die an ihrer Peripherie durch die Gehäuseteile (3) und (4) verbindende Schrauben od. dgl., dichtend gehalten und gespannt wird. Diese Membran (5) trägt einen durch eine Schraubenfeder (6) belasteten Membranteller (7), der durch Führungselemente (8), z. B. Stift und Bohrung, im Deckel (4) geführt wird. Als Unterschied zu Wasserschaltem gemäß dem Stand der Technik, bei denen am Membranteller ein Stellglied ansetzt, das über eine koaxiale Verlängerung das Brennstoffzufuhrventil des Wasserheizers betätigt, sobald der Druck in der vom Wasserschaltergehäuse (3) gebildeten Membrankammer (9) größer als der Druck in der vom Deckel (4) begrenzten Membrankammer (13) wird, ist hier eine innere Führung (8) des Membrantellers (7) und keine den Deckel (4) durchsetzende Stopfbüchse angeordnet.The figure shows schematically the section through a water switch of a once-through water heater, through which the water flowing to the heat exchanger (1) of this water heater flows through the cold water pipe (2) and between the housing base of the water switch housing (3) and the cover (4). its housing contains a membrane (5), which is held at its periphery by the housing parts (3) and (4) connecting screws or the like, sealed and tensioned. This membrane (5) carries a diaphragm plate (7) loaded by a helical spring (6) which is guided by guide elements (8), e.g. B. pin and hole, in the cover (4). In contrast to water switches according to the prior art, in which an actuator is attached to the membrane plate, which actuates the fuel supply valve of the water heater via a coaxial extension as soon as the pressure in the membrane chamber (9) formed by the water switch housing (3) is greater than the pressure in the from the cover (4) delimited diaphragm chamber (13), there is an inner guide (8) of the diaphragm plate (7) and no gland passing through the cover (4).

Das dem Wärmetauscher (1) zuströmende Kaltwasser gelangt über den Einlaßstutzen (10) zunächst in die untere Membrankammer (9) und strömt aus dieser Membrankammer über ein Venturirohr (11) zum Auslaßstutzen (12) ab. Mittels dieses Venturirohres und einer an der engsten Stelle mündenden Saugleitung (14) erzeugt das abströmende Wasser in der Membrankammer (13) Unterdrück und die Differenz zwischen den in den Membrankammem (9 und 13) auftretenden Drücken wird zur Verstellung der Membran (5) und der mit dieser -2-The cold water flowing to the heat exchanger (1) first reaches the lower membrane chamber (9) via the inlet connector (10) and flows out of this membrane chamber via a venturi tube (11) to the outlet connector (12). By means of this venturi tube and a suction line (14) opening at the narrowest point, the outflowing water in the membrane chamber (13) creates negative pressure and the difference between the pressures occurring in the membrane chambers (9 and 13) is used to adjust the membrane (5) and with this -2-

AT 394 267 B zusammenwirkenden Steuerungsorgane verwendet. Als Steuerungsorgane wirken hier ein durch eine Feder (15) belasteter Wassermengenregelkolben (16), der in einer Bohrung des Wasserschaltergehäuses (3) axial geführt ist und in Zusammenwirken mit dem Wassermengenregel-Ventilsitz (17) den Wasserdurchsatz bestimmt sowie ein den Wasserdurchsatz über eine Umgehungsleitung (18) zur Venturidüse (11) regelnder, gleichfalls federbelasteter Mitkopplungskolben (19) eines Bypass-Ventiles (20). Dieses Bypass-Ventil (20) gibt von der Membran (5) hubabhängig eine gewisse Wassermenge zum Wärmetauscher (1) frei.AT 394 267 B cooperating control organs used. A water quantity control piston (16), which is loaded by a spring (15) and acts axially in a bore in the water switch housing (3) and, in cooperation with the water quantity control valve seat (17), determines the water throughput as well as a water bypass line (18) to the Venturi nozzle (11) regulating, likewise spring-loaded feed-back piston (19) of a bypass valve (20). This bypass valve (20) releases a certain amount of water to the heat exchanger (1) from the membrane (5) depending on the stroke.

In einer weiteren Umgehungsleitung (21) ist ein Temperaturwähler (22) vorgesehen. Mit diesem kann die durch den Wärmetauscher (1) strömende Wassermenge beeinflußt und dadurch die Temperatur des Wassers in der Brauchwasserleitung (38) geändert werden.A temperature selector (22) is provided in a further bypass line (21). With this, the amount of water flowing through the heat exchanger (1) can be influenced and the temperature of the water in the process water line (38) can thereby be changed.

Ein als Membranventil ausgebildeter Differenzdruckschalter (23) ist mit seinen durch die Membran (24) gebildeten Membrankammern (25, 26) über Verbindungsleitungen (27, 28) mit den Membrankammem (9, 13) des Wasserschalters verbunden. Die untere Wasserschalter-Membrankammer (9) ist über die untere Verbindungsleitung (27) mit der unteren Membrankammer (25) und die obere Wasserschalter-Membrankammer (13) über die Verbindungsleitung (28) mit der oberen Membrankammer (26) des Differenzdruckschalters (23) verbunden, wobei vor der Einmündung der oberen Verbindungsleitung (28) in die Membrankammer (26) ein Langsamzündventil (29) vorgesehen ist Bei den sonst üblichen Wasserschaltem ist dieses Langsamzßndventil in der Saugleitung (14) zur Venturidüse (11) angeordnet.A differential pressure switch (23) designed as a membrane valve is connected with its membrane chambers (25, 26) formed by the membrane (24) to the membrane chambers (9, 13) of the water switch via connecting lines (27, 28). The lower water switch diaphragm chamber (9) is connected to the lower diaphragm chamber (25) via the lower connecting line (27) and the upper water switch diaphragm chamber (13) to the upper diaphragm chamber (26) of the differential pressure switch (23) via the connecting line (28). connected, a slow ignition valve (29) being provided in front of the opening of the upper connecting line (28) into the membrane chamber (26). In the otherwise conventional water switches, this slow ignition valve is arranged in the suction line (14) to the venturi nozzle (11).

Auf der Membran (24) des Differenzdruckschalters (23) ist ein mit einer Schraubenfeder (31) belasteter Membranteller (30) angeordnet, der eine Stößelstange (32) aufweist, die eine Stopfbüchse im Differenzdruckschalter-Gehäuse durchsetzt. Die Stößelstange (32) ist in der in der Figur dargestellten Ausführungsform im Gehäuseraum eines vereinfachten Gasschalters (33) mit einem Ventilkörper (34) mit Steuerkante verbunden, der durch eine Rückstellfeder (36) an einen Ventilsitzring (35) gepreßt wird. Aus Sicherheitsgründen ist der Ventilkörper (34) vorzugsweise so angeordnet, daß er gegen die Gasfließrichtung öffnet. Zweckmäßig ist es auch, hier ein metallgestütztes Ventil vorzusehen. Mit Hilfe dieses vereinfachten Gasschalters (33) und des Differenzdruckschalters (23) ist die Gaszufuhr (39) zu einem Brenner (37) direkt steuerbar. Im Rahmen der Erfindung kann aber mit der Stößelstange (32) des Differenzdruckschalters auch das Wassermangelventil eines üblichen Sicherheits-Gasschalters betätigt werden.A diaphragm plate (30) loaded with a helical spring (31) is arranged on the diaphragm (24) of the differential pressure switch (23) and has a push rod (32) which passes through a stuffing box in the differential pressure switch housing. The push rod (32) is connected in the embodiment shown in the figure in the housing space of a simplified gas switch (33) with a valve body (34) with a control edge, which is pressed by a return spring (36) against a valve seat ring (35). For safety reasons, the valve body (34) is preferably arranged so that it opens against the gas flow direction. It is also expedient to provide a metal-based valve here. With the aid of this simplified gas switch (33) and the differential pressure switch (23), the gas supply (39) to a burner (37) can be controlled directly. Within the scope of the invention, however, the push rod (32) of the differential pressure switch can also be used to operate the water deficiency valve of a conventional safety gas switch.

Der erfindungsgemäße Wasserschalter mit Differenzdruckschalter funktioniert im Vergleich zu einem herkömmlichen Wasserschalter folgendermaßen:The water switch according to the invention with a differential pressure switch works as follows in comparison to a conventional water switch:

Das dem Wasserschalter zuströmende Kaltwasser gelangt über den Einlaßstutzen (10) zunächst in die Membrankammer (9) und strömt aus dieser über ein Venturirohr (11) zum Auslaßstutzen (12) ab. Mittels dieses Venturirohres erzeugt das abströmende Wasser in der Membrankammer (13) Unterdrück. Die Druckdifferenz zwischen den Membrankammem (9 und 13) wird zur Verstellung der Membran (5) und damit zur Verstellung des Wassermengenregelkolbens (16) des Wasermengenreglers und des Mitkopplungskolbens (19) des Bypass-Ventiles verwendetThe cold water flowing to the water switch first enters the membrane chamber (9) via the inlet connection (10) and flows out of it via a venturi tube (11) to the outlet connection (12). By means of this venturi tube, the outflowing water in the membrane chamber (13) creates negative pressure. The pressure difference between the membrane chambers (9 and 13) is used to adjust the membrane (5) and thus to adjust the water quantity control piston (16) of the water quantity regulator and the positive feedback piston (19) of the bypass valve

Die Regelung der Gaszufuhr (39) zum Brenner (37) erfolgt beim vorliegenden Gegenstand durch ein zweites Membranventil, dem Differenzdruckschalter (23), dessen Membrankammem (25, 26) über Leitungen (27, 28) mit den Membrankammem (9,13) des Wasserschalters verbunden sind. In der Verbindungsleitung (28) zwischen der Saugleitung (14) und der oberen Membrankammer (26) des Differenzdruckschalters (23) befindet sich das übliche Langsamzündventil (29). Mit der Stößelstange (32) kann nun entweder das Wassermangelventil eines bekannten Sicherheits-Gasschalters oder aber, gemäß einer vorzugsweisen Ausgestaltung, ein vereinfachter Gasschalter, bei dem die Stößelstange (32) im Gehäuseraum des Gasschalters mit einem Ventilkörper (34) mit Steuerkante verbunden ist, betätigt werden.The gas supply (39) to the burner (37) is regulated in the present object by a second diaphragm valve, the differential pressure switch (23), the diaphragm chamber (25, 26) of which is connected to the diaphragm chamber (9, 13) via lines (27, 28) Water switch are connected. The usual slow ignition valve (29) is located in the connecting line (28) between the suction line (14) and the upper diaphragm chamber (26) of the differential pressure switch (23). The push rod (32) can now either be the water deficiency valve of a known safety gas switch or, according to a preferred embodiment, a simplified gas switch in which the push rod (32) in the housing space of the gas switch is connected to a valve body (34) with a control edge, be operated.

Gegenüber dem Stand der Technik wird also der Gasschalter beziehungsweise das Wassermangelventil nicht über das Membranventil (5,6,7) des Wasserschalters, ein Stellglied am Membranteller (7) und einer koaxialen Verlängerung betätigt, sondern über die Stößelstange (32) eines zweiten, unabhängigen Membranventiles, des Differenzdruckschalters (23).Compared to the prior art, the gas switch or the water shortage valve is not actuated via the diaphragm valve (5,6,7) of the water switch, an actuator on the diaphragm plate (7) and a coaxial extension, but via the push rod (32) of a second, independent one Diaphragm valves, the differential pressure switch (23).

Dadurch ergeben sich verschiedene Vorteile: Der Wassermengenregler (15,16,17) ist unmittelbar in Regelstellung, denn er wird einerseits nicht mehr durch das Langsamzündventil (29) behindert und anderseits ist das Regelergebnis besser, da die Hysterese durch den sonst üblichen aufwendigen Betätigungsmechanismus, wie Stellglied, Stopfbüchse, koaxiale Verlängerung usw., für den Gasschalter entfällt. Dies ist sicher energetisch besser und führt zu kürzeren Aufheizzeiten und zu geringerem Wasserverbrauch. Weiters wird durch die Verwendung des Differenzdruckschalters (23) zur Betätigung des Gasschalters (37) die Hysterese dieses Gasschalters verringert, da der Membranteller des Differenzdruckschalters (23) nur noch durch gleichmäßig auf die Membran (24) wirkende Druckkräfte des Wassers beeinflußt wird. Die Auswirkungen durch Reibung und Trägheit des Wassermengenreglers (15,16,17) und des Bypass-Ventiles (20) sind nicht mehr vorhanden. Überdies ist durch die Anordnung eines Differenzdruckschalters (23) eine größere konstruktive Freiheit für die Lage des Wasserschalters im Gesamtgerät gegeben, die wesentlich dazu beitragen kann, kompaktere Geräte zu bauen. Schließlich kann bei dieser Anordnung ein vereinfachtes Gasventil eingesetzt werden. Sofern das Membranventil des Differenzdruckschalters (23) mit genügend großem Durchmesser ausgebildet ist, genügen schon Verstellwege von wenigen Zehntelmillimetem, um die für die Überzündung des Brenners (37) erforderliche Gasmenge freizugeben. Dadurch kann der Bereich, in dem unverbranntes Gas ausströmen kann, sehr gering gehalten und es -3-This results in various advantages: The water quantity regulator (15, 16, 17) is immediately in the control position, because on the one hand it is no longer hindered by the slow ignition valve (29) and on the other hand the control result is better, since the hysteresis is due to the otherwise complicated operating mechanism, such as actuator, stuffing box, coaxial extension, etc., is not required for the gas switch. This is certainly better in terms of energy and leads to shorter heating-up times and lower water consumption. Furthermore, the hysteresis of this gas switch is reduced by using the differential pressure switch (23) for actuating the gas switch (37), since the diaphragm plate of the differential pressure switch (23) is only influenced by pressure forces of the water which act uniformly on the membrane (24). The effects of friction and inertia of the water volume regulator (15, 16, 17) and the bypass valve (20) are no longer present. In addition, the arrangement of a differential pressure switch (23) gives greater design freedom for the position of the water switch in the overall device, which can make a significant contribution to building more compact devices. Finally, a simplified gas valve can be used with this arrangement. If the diaphragm valve of the differential pressure switch (23) is of sufficiently large diameter, adjustment paths of just a few tenths of a millimeter are sufficient to release the amount of gas required to ignite the burner (37). As a result, the area in which unburned gas can escape can be kept very small and it can be -3-

Claims

AT 394 267 B does not need a snap-action safety gas switch. PATENT CLAIMS 1. Water switch for controlling the gas supply to the gas switch depending on the water throughput of the tap line, preferably for a burner of a continuous water heater, which has a housing with connecting pieces for the supply and discharge of the water, which is divided into two chambers by a membrane , with a water quantity control valve, a Venturi nozzle and a bypass line of this nozzle with a bypass valve being arranged in the membrane chamber having the connecting pieces, and the other membrane chamber equipped with a spring-loaded membrane plate being connected to the constriction of the Venturi nozzle via a suction line and a slow ignition valve being provided characterized in that the gas switch (33) can be actuated in a manner known per se by a push rod (32) of a differential pressure switch (23), which is preferably arranged on the water switch housing (3) and is designed as a membrane switch, the chambers (25 , 26) are connected via connecting lines (27, 28) to the membrane chambers (9, 13) of the water switch and that the slow ignition valve (29) is provided in the connecting line (28) between the suction line (14) and the differential pressure switch (23).

2. Water switch according to claim 1, characterized in that the push rod (32) of the differential pressure switch (23) in the housing space of the gas switch (33) with a valve body (34) is connected to the control edge. 1 sheet drawing -4-