AT402990B - Vorrichtung zum steuern der auslauftemperatur eines elektrischen durchlauferhitzers - Google Patents

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Description

AT 402 990 B
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur durchsatzabhängigen Steuerung der Auslauftemperatur eines elektrischen Durchlauferhitzers gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Es ist bekannt, daß elektrische Durchlauferhitzer entweder einphasig oder dreiphasig betrieben werden können. Im einfachsten Fall ist bei einphasigem Betrieb ein einziger Widerstand vorhanden, der von einem Wasserschalter bei Wasserdurchsatz an die Spannung des speisenden Netzes gelegt wird. Die Maximalleistung des Durchlauferhitzers ist damit durch den Widerstandswert des Widerstandes und die angelegte Spannung definiert. Bei einem an einem Dreiphasensystem liegenden Durchlauferhitzer sind in der Regel drei gleiche Widerstände an die Außenleiter des speisenden Netzes angeschlossen, die Leistung des Durchlauferhitzers ergibt sich hier analog aufgrund der Widerstandswerte und der anliegenden Dreiphasenspannung.
Es hat sich gezeigt, daß die Leistung eines solchen Durchlauferhitzers häufig zu klein oder auch bei geringem Zapfwasserdurchsatz zu groß ist. Zur Anpassung der Leistung ist schon vorgeschlagen worden, Widerstände mit Phasenanschnittssteuerung oder gemäß der DE 28 37 934 A1 und der DE 33 04 322 A1 mit Schwingungspaketsteuerung zu betreiben. Die Phasenanschnittsteuerung ist bei Elektrowärmegeräten oberhalb einer bestimmten Leistung nicht zugelassen, die Schwingungspaketsteuerung führt bei der Anwendung auf große Leistungen generell zu einem unbefriedigenden Regelverhalten, wenn man die Bestimmungen über die Netzrückwirkungen einhalten will.
Aus diesem Grunde liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Auslauftemperatur bei einem elektrischen Durchlauferhitzer auf konstante aber einstellbare Werte zu steuern.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1.
Weitere Ausgestaltungen und besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und gehen weiter aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, die die Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren 1 bis 6 näher erläutert.
Es zeigen
Figur 1 - ein erstes Ausführungsbeispiel anhand einer elektrischen Schaltung als erstes Prinzip,
Figur 2 Diagramme zur Erläuterung der Schaltung nach Figur 1,
Figur 3 ein zweites Ausführungsbeispiel zur Erläuterung des anderen Prinzips der Erfindung,
Figur 4 Diagramme zur Erläuterung der Schaltung nach Figur 3,
Figur 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel in Form einer Schaltung und
Figur 6 Diagramme zur Erklärung des Ausführungsbeispieles nach Figur 5.
Die Figur 1 zeigt einen elektrischen Durchlauferhitzer in einer Einfachstausführung. Es ist ein Durchlaufkanal 3 vorgesehen, in den ein elektrischer Widerstand Ri in Form einer Blankdrahtwendel mit einer Länge Li und einem bestimmten Widerstandswert so angeordnet ist, daß er vom durchfließenden Medium, insbesondere Wasser, umspült ist. Der Querschnitt des Kanals ist mit A bezeichnet, er ist über die Durchflußlänge konstant. Aufgrund des treibenden Wassernetzdruckes entsteht in Richtung des Pfeiles 4 ein Durchsatz D, der einem bestimmten Volumen bezogen auf die Zeit t entspricht.
Bei vorgegebenem Kanalquerschnitt A und vorgegebenem Durchsatz D resultiert nach der Beziehung
(D
v = S eine bestimmte Durchflußgeschwindigkeit.
Wenn im folgenden auf die Durchflußgeschwindigkeit abgestellt ist, könnte nach Maßgabe der Gleichung 1 ebensogut durch Umstellung auf den Kanalquerschnitt und auf den Durchsatz abgestellt werden.
Die beiden Enden des Widerstandes 5 und 6 sind über Zuleitungen 7 und 8 mit einer Speisespannungsquelle Li und N verbunden, wobei in der Zuleitung 8 ein Triac V, angeordnet ist, der eine Steuerelektrode 9 aufweist. Es besteht auch die Möglichkeit, die Zuleitungen 7 und 8 an zwei Außenleiter eines Drehspannungsnetzes oder an ein Gleichspannungsnetz anzulegen.
Die Steuerelektrode 9 ist an eine Schwingungspaketsteuerung 10 angeschlossen.
Die Figur 2 zeigt ein weiter verfeinertes Ausführungsbeispiel basierend auf den Überlegungen zu Figur 1. Der wesentliche Unterschied besteht darin, daß ein weiterer Widerstand R2 dem Widerstand Ri im Kanal 3 vorgeschaltet ist, sodaß das zu erwärmende Wasser zunächst den Widerstand R2 umspült und anschließend den Widerstand Ri. Der Widerstand R2 ist gleichermaßen als Blankdrahtwiderstandswendel ausgebildet, er weist einen bestimmten Widerstandswert und eine Länge L2 auf. Die beiden Widerstände sind durch den Abstand Lv voneinander getrennt. Der Kanalquerschnitt A, die Durchflußgeschwindigkeit und der Durchsatz ergeben sich gemäß den Beziehungen zu Figur 1. Der Widerstand R2 weist einen Anfang 11 und ein Ende 12 auf, wobei der Anfang 11 über eine Zuleitung mit der Leitung 7 und das Ende 12 über einen weiteren Triac V2 mit der Zuleitung 8 verbunden sind. Die beiden Steuerelektroden 9 bzw. 13 der Triacs 2
AT 402 990 B sind mit der Schwingungspaketsteuerung 10 verbunden. Für die Schaltungen nach den Figuren 1 und 2 gilt noch folgendes: Die Widerstände in beiden Figuren sind so ausgestaltet, daß die Widerstandsverteilung linear über die Länge erfolgt. Bei Dauereinschaltung des Widerstandes Ri entsteht an Ri die Leistung Pi. Die Temperaturerhöhung Hi wird dann am Punkt 1 im stationären Zustand bezogen auf den Einlaufpunkt 14 (2) Hj =
wobei Cw die Wärmekapazität des Wassers ist. Entsprechendes gilt für die Dauereinschaltung Punkt 2 sich wie folgt darstellt des Widerstandes R2, wodurch die Leistung P2 am (3) H2
Bei Dauereinschaltung der Widerstände Ri und R2 entsteht im Punkt 1 im stationären Zustand eine Gesamttemperaturerhöhung. (4) Hges max = H, + HZ Bei ausgeschaltetem Widerstand R2 entsteht beim Tasten des Widerstandes Ri mit periodischer Schwingungspaketsteuerung ein zeitlicher Verlauf pi der Leistung und am Punkt 1 ein zeitlicher Verlauf der Temperaturerhöhung hi bezogen auf die Temperatur des Einlaufpunktes 14. Bei Tasten des Widerstandes R2 und ausgeschaltetem Widerstand Ri entsteht ein Leistungsverlauf P2 und im Punkt 1 ein Temperaturerhöhungsverlauf h2- Beim Tasten der Widerstände Ri und R2 findet im Punkt 1 eine Überlagerung der Verläufe hi und 1¾ statt. Für die weitere Betrachung wird vorausgesetzt, daß sich die bei periodischer Tastung ergebenden Zeitverläufe von hi und 1¾ nur durch die lineare Aufteilung der Widerstände Ri und R2 über die Längen Li und L2 ergeben. Alle weiteren Einflüsse, wie Speicherwirkung des Wassers und des Widerstandsdrahtes sowie Wärmeübergang in Durchflußrichtung und weitere Vermischungsvorgänge werden nicht betrachtet. Die Verläufe hi und h2 der Temperaturerhöhung bestehen dann aus Stücken konstanter Temperaturerhöhung und/oder aus Stücken mit linearen Anstiegen bzw. Abfällen. Entscheidend für die Zeitverläufe hi und 1¾ im Punkt 1 sind die Periodendauern tp und die Tastverhältnisse (5) T - t · ein ein t . + tein aus der angewandten Schwingungspaketsteuerungen sowie die Durchflußzeiten tL über die Längen Li bzw. L2 der entsprechenden Teilwiderstände allgemein gemäß
(6) tL
A - L D und die Durchflußzeit tv über die Länge Lv zwischen den Teilwiderständen gemäß 3
AT 402 990 B (7) ty
A · Lv D
Die Steigungen S der linearen Anstiege und Abfälle in den Verläufen hi und 1¾ ergeben sich allgemein zu P 7ΓΤ (8) S = + L· und sind unabhängig vom Durchsatz D.
Der Mittelwert der am Punkt 1 überlagerten Temperaturerhöhungs-Verläufe hi und 1¾ ergibt sich allgemein zu Hges mit (9) H9es = Η, . T, + H2 · T2, wobei Ti und T2 die entsprechend angewandten Tastverhältnisse für die Schwingungspaketsteuerung der Widerstände Ri und R2 sind.
In den Diagrammen der Figuren 3, 4 und 6 sind Zeitverläufe der Leistung p als Leistungsmittelwerte über die Zeiten t,i„ und taus dargestellt und Temperaturerhöhungsverläufe h entsprechend dieser Mittelwerte der Leistung. Die Periodendauer tp ergibt sich jeweils aus Um + t8Us·
Figur 3 zeigt die Anwendung von Schwingungspaketsteuerung gemäß der Erfindung auf die Schaltung gemäß Figur 1, wobei die Periodendauer tp der Schwingungspaketsteuerung abhängig vom Durchsatz bzw. der Durchflußgeschwindigkeit gemäß Gleichung (10) gewählt wird, <10> tp-i· Ψ- wobei m eine beliebige ganze Zahl ist.
Im ersten Beispiel der Figur 3 ist insbesondere tp = tL gewählt. Dabei entsteht bei einem Tastverhältnis von T = 1/2 beim ersten Einschalten ein linearer Anstieg der Temperaturerhöhung hi bis zum Grenzwert 15 von Hi 1/2, wonach die Temperaturerhöhung konstant diesen Wert beibehält.
Im zweiten Beispiel ist ein verändertes Tastverhältnis angenommen (z. B. von 1/4), wobei sich nach einem ersten linearen Anstieg von hi ein konstanter Wert 16 (z. B. von Hi 1/4 ergibt.
Im dritten Beispiel ist die Periodendauer tp halb so groß wie die Zeit tL (m = 2) gewählt. Dabei entstehen nach Beginn der Schwingungspaketsteuerung während zweier Zeiten tein lineare Anstiege, wonach die Temperaturerhöhung wieder einen zeitlich konstanten Verlauf mit dem Wert 17 entsprechend Hi 1/2 aufweist.
Aus Gleichung 10 läßt sich ableiten, daß bei vorgegebener Länge L bzw. Li des Widerstandes R bzw. Ri die Periodendauer tp der Schwingungspaketsteuerung umgekehrt proportional zur Durchflußgeschwindigkeit VL bzw. dem Durchsatz D des Mediums gesteuert wird.
Es zeigt sich, daß bei der Anwendung von Schwingungspaketsteuerung und Wahl der Periodendauer entsprechend der Beziehung (10) in einem Widerstand R bzw. Ri im stationären Fall eine zeitlich konstante Temperaturerhöhung stattfindet. Das bedeutet auch, daß auf einen oder mehrere Widerstände, die gleiche oder unterschiedliche Größe bzw. gleiche oder unterschiedliche Länge aufweisen können, bei Anwendung von Schwingungspaketsteuerungen, wobei die Periodendauer der angegebenen Beziehung 10 entspricht und die Tastverhältnisse T beliebig sein können, in allen Fällen eine zeitlich konstante gesamte Temperaturerhöhung erreicht wird.
Die Abstände Lv zwischen den Widerständen sind dabei ohne Bedeut· mg. Diese Ausführungen gelten insbesondere auch für die Anwendung von Schwingungspaketsteuerungen ,>uf die Widerstände Ri bzw. R2 nach Figur 2. 4
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Aus vorstehendem ergibt sich, daß die Schaltung bzw. die Ausführung der Schwingungspaketsteuerung zunächst nur für einen bestimmten Kanalquerschnitt des Durchlauferhitzers Gültigkeit hat. Weicht die bauliche Konstruktion des Durchlauferhitzers ab oder wird die Steuerung für einen anderen Durchlauferhitzer angewandt, so ist die Periodendauer der Schwingungspaketsteuerung dem jeweiligen aktuellen Kanalquerschnitt anzupassen. Das bedeutet auch, daß bei Anwendung der Steuerung auf variable Durchsätze, beispielsweise durch Androsseln des Zapfventils im Zuge des variierenden Öffnungsgrades des Zapfventils, die Periodendauer der Schwingungspaketsteuerung fortlaufend zu ändern ist.
Die nun folgenden Ausführungen zu Figur 4 beziehen sich auf das Schaltbild gemäß Figur 2, bei dem Voraussetzung ist, daß wenigstens ein oder mehrere Abstände Lv zwischen zwei oder mehreren Widerständen vorhanden sind. In jedem Fall gilt, daß zwei oder mehr Widerstände im Durchflußweg des Wassers oder sonstigen Mediums nacheinander liegen. Weiterhin sind die Widerstände gleich ausgebildet, d. h. sie besitzen die gleiche Größe (Widerstandswert und abnehmbare Leistung) sowie gleiche Längen. Bevorzugt sind sie als identische Blankdrahtwiderstandswendel ausgebildet.
Bei einer solchen Anordnung wird die Periodendauer gemäß Gleichung 11 (11) tp n · A· L 0 gewählt. Hierin bedeutet n die Anzahl der Widerstände. Auf alle Widerstände findet hierbei eine Schwingungspaketsteuerung mit gleicher Periodendauer tP Anwendung. Weiterhin sind auch die Tastverhältnisse aller Steuerungen gleich.
Die auf die einzelnen Widerstände angewandten Schwingungspaketsteuerungen weisen eine Phasenverschiebung gegeneinander auf, die identisch mit der Zeit tv gemäß Gleichung 6 gewählt wird.
Das erste Beispiel zeigt Kurvenzüge der zeitlichen Verläufe der Leistungen pi und p2, bei einem Tastverhältnis von T = 1/2.
Aus pi resultiert am Punkt 1 ein Verlauf hi, aus p2 allein resultiert am Punkt 2 ein Verlauf h22, der verzögert um die Zeit tL + tv den Verlauf h2 an Punkt 1 ergibt, hi und h2 überlagern sich am Punkt 1 zu dem Verlauf h, der zeitlich konstant ist, wobei bei dem gewählten Tastverhältnis der Gesamtwert 18 von Hges max* "I/2 ergibt.
Im zweiten Beispiel sind die Verhältnisse bei einem Tastverhältnis von T = 1/8 angegeben. Es resultiert durch Überlagerung ein zeitlich konstanter Verlauf von h, der bei dem angegebenen Tastverhältnis einen gegenüber dem ersten Beispiel kleineren Wert 19 von Hgesmax*1/8 aufweist.
Das dritte Beispiel zeigt eine Situation, in der angenommen ist, daß der Durchfluß gegenüber dem ersten und zweiten Beispiel halbiert ist, wodurch bedingt doppelt so große Zeiten tL bzw. tv vorliegen. Dies bedingt gegenüber dem ersten und zweiten Beispiel verdoppelte Periodendauern pP sowie eine doppelt so große Phasenverschiebung zwischen den Schwingungspaketsteuerungen für Ri und R2.
Bei dem gewählten Tastverhältnis von T = 1/4 ergibt die Überlagerung der Verläufe hi und h2 den Verlauf 20 von h mit einem zeitlich konstanten Wert von Hges ma*· 1/4. Da die maximal mögliche Temperaturerhöhung Hges max vom Durchfluß D abhängig ist, ergibt sich ein Gesamtwert 20, der identisch mit dem Gesamtwert des ersten Beispieles (18) ist. Bei der Anwendung des Verfahrens muß der Durchsatz bzw. die Durchflußgeschwindigkeit erfaßt werden und die Periodendauer tP der Schwingungspaketsteuerungen bzw. die Phasenverschiebung zwischen den Schwingungspaketsteuerungen entsprechend eingestellt werden. Durch gleiche Variation des Tastverhältnisses T bei allen Schwingungspaketsteuerungen wird die Gesamtleistung Pges zwischen den Werten 0 und Pges max feinstufig einstellbar, wobei in allen Fällen die Temperaturerhöhung zeitlich konstant ist.
Bei Anschluß der Schaltungen gemäß Figur 1 und 2 an eine Gleichspannungsversorgungtritt anstelle der Schwingungspaketsteuerung eine Impulsbreitensteuerung.
Bei Anwendung von Schwingungspaketsteuerung und Schalten im Nulldurchgang des Stromes sind nur diskrete Tastverhältnisse T möglich.
Damit ist die Leistung nicht kontinuierlich sondern feinstufig einstellbar, wobei sich die Stufenweite aus der minimalen Einschaltdauer t»jn bzw. der minimalen Ausschaltdauer taus ergibt, die beispielsweise bei Vollwellensteuerung der Zeit von einer Netzperiode (20 ms) entsprechen.
Gegenüber der Anwendung von Schwingungspaketsteuerung auf einen einzelnen Widerstand entsprechend großer Leistung ergibt die Anwendung der Erfindung wesentlich geringere Netzrückwirkungen (Flicker), da bei der Anwendung der Erfindung zu diskreten Zeiten immer nur ein kleinerer Widerstand ein-bzw. ausgeschaltet wird. Es hat sich gezeigt, daß die Netzrückwirkungen (Flicker) bei Anwendung der 5
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Erfindung besonders klein werden, wenn die Phasenverschiebungen zwischen den Schwingungspaketsteuerungen identisch zur kleinsten Einschaltzeit te;„ bzw. zur kleinsten Einschaltzeit taus oder zu einem ganzzahligen Vielfachen davon gewählt werden. Zur Auswahl eines der Verfahren entsprechend Figur 3 oder Figur 4 für einen konkreten Anwendungsfall gilt folgendes:
Das Verfahren nach Figur 3 läßt allgemeinere Realisierungen zu. da die Widerstände hinsichtlich ihrer Größe bzw. der geometrischen Ausführung unterschiedlich sein können und auf die Widerstände auch Schwingungspaketsteuerungen nicht identischer Periodendauern anwendbar sind.
Bedingt durch die relativ kurzen Periodendauern tP entstehen andererseits relativ große Netzrückwirkungen, wodurch sich die erzielbare maximale Leistung entsprechend begrenzt.
Bei dem Verfahren gemäß Figur 4 bestehen Einschränkungen hinsichtlich der Ausführung der Widerstände, da alle Widerstände hinsichtlich ihrer Größe und Abmessungen gleich ausgeführt sein müssen. Weiterhin müssen die Schwingungspaketsteuerungen der Widerstände alle die gleiche Periodendauer pP aufweisen. Da aber gegenüber dem Verfahren nach Figur 3 die Periodendauern pP größer sind, entstehen vergleichsweise kleinere Netzrückwirkungen, welches zu größeren erzielbaren Gesamtleistungen führt.
Beim Ausführungsbeispiel der Figur 5 ist ein Durchlauferhitzer unterstellt, der drei gleich große Widerstände Ri, Ri und Ra aufweist, die im Durchflußkanal 3 in Serie miteinander liegen.
Die Widerstände weisen wirksame Längen Li, L2 und L3 auf, die, wie auch deren Abstände Lv, gleich sind. Es sei darauf hingewiesen, daß weder die Widerstände noch ihre Länge noch die Abstände zwischen ihnen gleich sein müssen.
Am Anfang 14 des Durchflußkanals ist ein Wasserschalter 21 angeordnet, der feststellt, ob Wasserdurchsatz im Kanal 3 stattfindet. Bei Wasserdurchsatz betätigt er über eine Stange 22 einen dreiphasigen Schalter 23, der die Außenleiter Li bis L3 eines speisenden Drehstromnetzes mit einer verketteten Spannung von 380 V auf die Heizwendel schaltet.
Es ist ein Durchsatzfühler 24 am Kanalanfang 14 angeordnet, der über eine Meßleitung 25 auf die Schwingungspaketsteuerung 10 geschaltet ist. Weiterhin ist ein Einlaßtemperaturfühler 26 vorgesehen, der über eine Meßleitung 27 gleichfalls mit der Steuerung 10 verbunden ist. An einem Sollwertgeber 28 kann eine gewünschte Auslauftemperatur in der Zapfleitung 4 vorgegeben werden, die sich stromab des Zapfventils anschließt.
Der Widerstand R3 ist über einen Triac V3 sowohl mit einem Außenleiter wie auch mit seiner anderen Stromzuführung mit einem anderen Außenleiter des Drehstromnetzes verbunden. Die beiden anderen Widerstände Ri und R2 sind mit den beiden anderen Außenleitern verbunden, so daß eine Dreieckschaltung entsteht. Sämtliche Steuerelektroden der Triacs sind in der Steuerung 10 verbunden.
Obwohl die Widerstände Ri bis R3 als gleich angenommen werden, besteht die Möglichkeit, sie in ihrer Leistungsabgabe unterschiedlich zu gestalten, desgleichen können die wirksamen Längen unterschiedlich gestaltet werden und die Abstände Lv, wobei auch mehr als drei Widerstände vorgesehen sein können. Die Speisung der Widerstände muß nicht durch einen Drehstromnetz geschehen, es wäre auch ein einphasiger Anschluß möglich oder eine gemischte Schaltung, beispielsweise auch in Sternschaltung.
Weiterhin können zusätzlich zu den steuerbaren Widerständen Ri bis gegebenenfalls R3 auch weitere Festwertwiderstandsstufen zu- oder abgeschaltet vorhanden sein, mit denen eine Grundlast eingestellt werden kann. ln der dargestellten Ausführungsform können die Widerstände mit einer Schwingungspaketsteuerung gemäß den Ausführungen zu Figur 2 betrieben werden, wobei die Widerstände in ihren Ausführungen und Längen sowie Abständen voneinander unterschiedlich sein können. Demgemäß sind dann auch die Periodendauern der Schwingungspaketsteuerung unterschiedlich, wobei dann die Steuerung 10 entsprechend der Zahl der Widerstände aufzuteilen wäre.
Unter der Prämisse, daß die Wderstände gleich sind, gleiche Längen aufweisen und gleiche Abstände voneinander besitzen, sollen die nachfolgenden Erklärungen gemäß Figur 6 gelten. Die Steuerung erfolgt dann unter Übernahme der Ausführung zu Figur 4.
In Figur 6 sind beispielhaft analog zu Figur 4 drei Leistungsverlaufe pi, p2 und ps dargestellt. Die Periodendauer der Schwingungspaketsteuerungen beträgt tP = 3 · tu, wobei entsprechend der drei gesteuerten Widerstände die Zahl n in Gleichung 11 drei beträgt.
Die Phasenverschiebungen zwischen den drei Schwingungspaketsteuerungen betragen tv, wobei angenommen wurde, daß die Abstände Lv zwischen den Widerständen gleich groß sind. Im Beispiel ist das Tastverhältnis zu t = 1/2 angenommen Der Leistungsverlauf pi führt zu einem Verlauf der Temperatu rer-höhun: hi in Punkt 1, bezogen auf die inlauftemperatur im Punkt 14.
Entspi . . hend führen die Leistungsverläufe p2 und p3 zu den Verläufen 1¾ und fb in diesem Punkt. Durch Überlagerung der Verläufe hi, 1¾ und h3 ergibt sich in Punkt 1 der Verlauf h. Dieser weist nach einem linearen Anstieg zu Beginn der Schwingungspaketsteuerungen einen konstanten Verlauf 30 auf. Dieser 6

Claims (4)

  1. AT 402 990 B konstante Wert Hges ergibt sich zu . T + h3. T Η . T ges max {12)Hges = HrT+H2 = 3 · Hj · T = = 1 H 7 * ges max Sind die Abstände zwischen den Widerständen unterschiedlich, so führt dies zu unterschiedlichen Zeiten tv und damit zu unterschiedlichen Phasenverschiebungen zwischen den Schwingungspaketsteuerungen. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 5 ist es möglich, relativ hohe Leistungen darzustellen, ohne weiteres im Bereich von 20 - 30 kW. Zieht man allerdings die Netzrückwirkungen (Flicker) in Betracht, so wird das System bei etwa 7 kW seine Grenze finden. Diese Grenze kann jedoch nach oben herausgeschoben werden, indem man zusätzlich zu der betrachteten gesteuerten Leistungsstufe Festleistungsstufen hinzuschaltet, die einphasig oder auch dreiphasig betrieben werden können. Bei Einbau in handelsübliche Durchlauferhitzer und damit vorgegebenen Längen der Widerstände, die wiederum die Periodendauem der Schwingungspaketsteuerung bedingen, hat sich herausgestellt, daß Wasserdurchflüsse von 3-101 min“1 in einer gesteuerten Leistungsstufe ohne weiteres realisierbar sind. Reichen diese Durchflüsse nicht, so müssen Konstantlaststufen zugeschaltet werden. Die Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 3 führen in äquivalenter Weise zu einem sehr guten Steuerverhalten für die Auslauftemperatur des Durchlauferhitzers, die überraschend in sehr engen Grenzen bei relativ kleinem baulichen Aufwand konstant gehalten werden kann. Innerhalb der allgemeinen Arbeitsregel für die Ansprüche 1 und 3 führen die Bemessungsregeln der Ansprüche 2 und 4 zum Optimin der Bemessung der Periodendauer beim jeweiligen Verfahren. Die Angabe des Anspruchs 5 zieht vorteilhaft die Phasenverschiebung mit ein, so daß die Steuerung hierbei noch verbessert wird. Gleiches gilt für die Bemessungsregel der Phasenverschiebung nach Anspruch 6, die auch hier einen optimalen Wert angibt. Das Verfahren gemäß Anspruch 7 ergibt eine besonders vorteilhafte allgemeine Anweisung, wie die Phasenverschiebung in Relation zur Einschaltdauer zu wählen ist, um ein optimales Steuerverhalten zu gewährleisten. Die minimale Einschaltdauer bzw. Ausschaltdauer bemißt sich bei Vollwellendsteuerung zu einer Netzperiode, bei Halbwellensteuerung zu einer halben Netzperiode. Es ist auch möglich, beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 5 stromab des letzten beheizten Widerstandes einen Temperaturfühler als Ist-Wert-Geber vorzusehen, damit kann aus der Steuerung eine Auslauftemperaturregelung gemacht werden. Patentansprüche 1. Vorrichtung zur durchsatzabhängigen Steuerung der Auslauftemperatur eines elektrischen Durchlauferhitzers, der wenigstens einen an Spannung über einen schwingungspaketgesteuerten Schalter liegenden Widerstand (Ri, R2 ...) aufweist, der in einem Durchlaufkanal (3) vom fluiden Medium umspült wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungspaketsteuerung (10) zur Erzeugung einer Periodendauer Tp vorgesehen ist, die umgekehrt proportional zur Durchflußgeschwindigkeit beziehungsweise zum Durchsatz des Mediums ist, wobei für jeden Widerstand (Ri, R2 ...)gilt: _ 1 AL ^ m D mit m = 1 oder ein ganzzahliges Vielfaches von 1, A als Kanalquerschnitt in mm1, L als Länge des Widerstandes (Ri, R2 ...) in mm und D als Durchsatz in mm2'sec_1. 7 1 Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungspaketsteuerung (10) 2 derart ausgebildet ist, daß bei vorgegebenen gleichen Längenabmessungen (L) und gleichen darstellba- AT 402 990 B ren Leistungen der Widerstände (Ri, R2 - -) sowie vorgegebenen Abständen (Lv) zwischen ihnen die Periodendauer (tp) und das Tastverhältnis (T) für alle Widerstände ()Ri, R2 ...) gleich ist, wobei gilt:
    (11) mit n als Anzahl der Widerstände (Ri, R2 ·..).
  2. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungspaketsteuerung (10) derart ausgebildet ist, daß die Widerstände (Ri, R2 ...) mit Phasenverschiebungen (tv) angesteuert werden, die umgekehrt proportional zur Durchflußgeschwindigkeit beziehungsweise zum Durchsatz des fluiden Mediums sind.
  3. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Phasenverschiebungen (tv) gilt:
    (7) mit Lv als Abstand zwischen benachbarten Widerständen in mm.
  4. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungspaketsteuerung (10) derart ausgebildet ist, daß alle Widerstände (Ri, R2 ...) mit gleicher Periodendauer (tp) und gleichem Tastverhäitnis (T) angesteuert werden und alle Ansteuerungen Phasenverschiebungen (tv) gegeneinander aufweisen, die identisch der Ein- oder Ausschaltzeit der Ansteuerungen sind. Hiezu 6 Blatt Zeichnungen 8
AT0333885A 1984-11-16 1985-11-15 Vorrichtung zum steuern der auslauftemperatur eines elektrischen durchlauferhitzers AT402990B (de)

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DE2837934A1 (de) * 1978-08-31 1980-03-06 Eckerfeld Geb Reip Elisabeth Vorrichtung zur regelung der auslauftemperatur bei elektrischen durchlauferhitzern
DE3304322A1 (de) * 1983-02-09 1984-08-09 Stiebel Eltron Gmbh & Co Kg, 3450 Holzminden Elektrischer durchlauferhitzer

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