CH686200A5

CH686200A5 - Wasser-Durchlauferhitzer.

Info

Publication number: CH686200A5
Application number: CH274593A
Authority: CH
Inventors: Jurgen Taag; Horst Reck
Original assignee: Vaillant Gmbh
Priority date: 1992-10-02
Filing date: 1993-09-15
Publication date: 1996-01-31
Also published as: ATA195292A; DE4334162C2; DE4334162A1

Description

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CH 686 200 A5

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Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrisch betriebenen Wasser-Durchlauferhitzer gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bei Durchlauferhitzern dieser Art besteht im Fehlerfall, d.h. eine Leistungsaufnahme durch die Heizkörper bei fehlendem oder zu geringem Durchfluss der die Heizkörper enthaltenden Kammer, die Gefahr, dass die in einem Heizblock angeordneten Heizkörper zerstört werden. Dabei kann es auch zu einem Wasseraustritt mit entsprechenden Folgeschäden kommen.

Bei den bekannten derartigen Durchlauferhitzern wird in der Regel der Druck erfasst, der in der die Heizkörper aufnehmenden Kammer, der ein Rückschlagventil vorgeordnet ist, herrscht und bei Überschreiten eines bestimmten Druckes die Leistungszufuhr unterbrochen. Dabei führt eine unzulässige Leistungsaufnahme aufgrund des damit verbundenen Temperaturanstieges zu einem entsprechenden Druckanstieg. Dieser führt bei Überschreiten eines bestimmten Wertes zu einem Ansprechen des Sicherheitsschalters und damit zu einer Unterbrechung der Leistungszufuhr zu den Heizkörpern.

Dabei ergibt sich jedoch der Nachteil, dass der Druck, bei dem es zum Ansprechen des Sicherheitsschalters kommt, erheblich über dem Druck der Wasserversorgung liegen muss, da im Betrieb Druckspitzen auftreten können, die erheblich über dem Netzdruck liegen. Aufgrund des Rückschlag-ventiles, das zum Druckaufbau in der Kammer erforderlich ist, werden Druckspitzen in der Kammer und in den zu dieser führenden Rohren praktisch gespeichert, wodurch sich eine entsprechende Belastung der Kammer und der Rohre ergibt. Ausserdem können Druckspitzen auch bei ausgeschaltetem Gerät den Sicherheitsschalter auslösen.

Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und einen elektrischen Durchlauferhitzer der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, bei dem eine sichere Abschaltung der Leistungszufuhr erfolgt, wenn ein ungenügender Durchfluss gegeben ist und bei der eine länger dauernde Belastung mit einem erhöhten Druck im Fehlerfall vermieden ist.

Erfindungsgemäss wird dies durch die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Patentanspruches 1 erreicht.

Auf diese Weise ist sichergestellt, dass bei ungenügendem Durchfluss die Leistungszufuhr sicher unterbrochen wird. So löst der Sicherheitsschalter aus, wenn einerseits der erforderliche Durchfluss nicht gegeben ist und andererseits Strom zu den Heizkörpern fliesst. Dies ist dadurch gegeben, dass einerseits der Stromfluss zu den Heizkörpern durch die Diodenmatrix und andererseits durch den Durchflussmesser ein zu geringer Durchfluss erfasst wird.

Bei einem Betrieb des Durchlauferhitzers mit Drehstrom ist eine Abschaltung aufgrund der Diodenmatrix auch bei Ausfall einer Phase gegeben, da eben an allen fünf zu den Heizkörpern führenden Leitungen Dioden angeschaltet sind. Damit wird die Spule des Sicherheitsschalters von allen drei Phasen über die Diodenmatrix versorgt. Gleichzeitig ist auch sichergestellt, dass sich bei Ausfall der Durchflussüberwachung der Zustand «zu geringer Durchfluss» einstellt und es zu einer Abschaltung der Leistungsversorgung kommt. Dies lässt sich einfach dadurch erreichen, dass der den Stromkreis zur Spule des Sicherheitsschalters beherrschenden vom Durchflussmesser gesteuerte Schalter erst öffnet, wenn ein entsprechender Durchfluss gegeben ist. Bei ordnungsgemäss arbeitender Steuerung kommt es jedoch ohnehin erst dann zu einem Stromfluss zu den Heizkörpern, wenn ein entsprechender Durchfluss gegeben ist.

Dabei ergibt sich bei der erfindungsgemässen Lösung auch der Vorteil, dass der Sicherheitsschalter lediglich eine Wicklung benötigt und die Leistungserfassung keine zusätzliche Spannungsversorgung benötigt.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann bei einem Wasser-Durchlauferhitzer mit dreiphasiger Versorgung der Heizkörper, bei dem die Steuerung eingangsseitig mit einem Durchflussmesser, einem die Wassertemperatur erfassenden Fühler und einer Spannungsversorgung und aus-gangsseitig mit den Leistungsschaltern verbunden ist, die eine Leistungssteuerung der Heizkörper ermöglichen, vorgesehen sein, dass eine die Spannung am Ausgang der als Diodenmatrix ausgeführten Spannungsüberwachungseinrichtung erfassender Fühler, vorzugsweise ein Optokoppler parallel zum vom Durchflussmesser gesteuerten Schalter geschaltet ist, dessen Ausgang mit einem Eingang der Steuerung verbunden ist.

Bei dieser Lösung stellt die Steuerung einen Teil einer Sicherheitsschaltung dar.

Durch das Anlegen aller drei Phasen an die über die Steuerung gesteuerten Leistungsschalter und die durch diese erfolgende Stern-Dreieck-Umschal-tung, wobei die Leistungsschalter vorzugsweise als Triacs ausgebildet sind, kommt es zu einem Stromfluss über alle Dioden, der Auslösespule und dem Optokoppler. Der über dem Optokoppler fliessende Strom wird dabei als Prüfstrom verwendet, dessen Verlauf in der Steuerung ausgewertet werden kann. Dabei ist dem von der Diodenmatrix gelieferten Gleichstrom ein periodischer Brumm überlagert, wobei aber bei ordnungsgemässem Betrieb, d.h. bei Vorhandensein aller drei Phasen kein Stromeinbruch bis auf Null auftritt.

Dies ist nur dann der Fall, wenn eine Unterbrechung einer Phase vorliegt. Dies kann von der Steuerung sehr einfach erfasst werden. Dadurch ist es auch möglich eine Unterbrechung einer Diode der Diodenmatrix zu erkennen, aber auch eine Unterbrechung des die Spule des Sicherheitsschalters umfassenden Kreises. Ausserdem kann dadurch auch ein allfälliger Kurzschluss eines Leistungsschalters erfasst werden.

Aber auch eine Unterbrechung eines Heizkörpers ist leicht erfassbar, da sich in diesem Fall eine entsprechende Unsymmetrie der Belastung ergibt, durch die sich auch eine leicht erfassbare Veränderung des Verlaufs der Ausgangsspannung der Diodenmatrix ergibt. In diesem Fall kann die Steuerung für eine entsprechende Abschaltung der Heizkörper sorgen.

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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Durchflussmesser den Schalter über einen Komparator ansteuert, der eine bestimmten Mindestdurchflussmenge bestimmt.

Auf diese Weise kann sehr einfach ein entsprechender Schwellwert für die minimale Durchflussmenge gebildet werden, ab der die Leistungsversorgung erfolgen soll.

Weiter kann vorgesehen sein, dass der Durchflussmesser beziehungsweise der mit diesem verbundene Komparator an die Spannungsversorgung der Steuerung angeschaltet sind.

Auf diese Weise ergibt sich ein sehr einfacher Aufbau.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 und 2 zwei verschiedene Ausführungsformen eines erfindungsgemässen Wasser-Durchlauf-erhitzers.

Fig. 3 und 4 Diagramme des Prüfstromes und

Fig. 5 ein Flussdiagramm der Steuerung.

Gleiche Bezugszeichen bedeuten in allen Figuren gleiche Einzelheiten.

Bei der Ausführungsform nach der Fig. 1 ist in den Leitungen L1, L2 und L3 ein Sicherheitsschalter 1 eingeschaltet, dem eine Kombination von fünf Leistungsschaltern S1 bis S5 nachgeschaltet ist. An diesen Leistungsschaltern S1 bis S5 sind vier Heizkörper H1 bis H4 angeschlossen, wobei durch die netzseitige Parallelschaltung der Schalter S1 und S4 beziehungsweise S2 und S5 eine Serien- oder Parallelschaltung von Heizkörpern H1 bis H4 möglich ist, wodurch die dem die Kammer 2, in der die Heizkörper H1 bis H4 angeordnet sind, durchströmenden Wasser zugeführte Leistung variiert werden kann.

Die Kammer 2 ist über eine Leitung 3 mit einem nicht dargestellten Wasseranschluss verbunden. Dabei ist in der Leitung 3 ein Durchflussmengen-messer 4 und ein die Einlauftemperatur erfassender Fühler 5 angeordnet, wobei dieser und der Durch-flussmengenmesser 4 mit einer Steuerung 6 verbunden sind, die die Leistungsschalter S1 bis S5 entsprechend den jeweiligen Erfordernissen steuert. Dabei ist die Steuerung 6 an zwei vom Sicherheitsschalter 1 wegführenden Leitungen angeschlossen, um eine entsprechende Spannungsversorgung sicherzustellen.

An den Leistungsschaltern S1 bis S5 ist weiter eine durch eine Diodenmatrix gebildete Spannungs-überwachungseinrichtung 7 angeschlossen an deren Ausgängen eine Spule 8 des Sicherheitsschalters 1 angeschlossen ist, wobei jedoch noch ein Schalter 9 zwischengeschaltet ist, der in Abhängigkeit von der vom Durchflussmengenmesser 4 er-fassten Durchflussmenge gesteuert ist. Dabei ist der Durchflussmengenmesser 4 mit einem Komparator 10 verbunden, der den Schalter 9 steuert und über die Steuerung 6 mit Spannung versorgt ist.

Bei Beginn einer Zapfung durch Öffnen des Zapfhahnes 11 kommt es zu einem Durchfluss durch die Leitung 3, der von dem Durchflussmengenmesser 4 erfasst wird. Entsprechend dem jeweiligen

Leistungsbedarf steuert die Steuerung 6 die Leistungsschalter S1 bis S5, wenn der Durchfluss durch die Leitung 3 einen bestimmten Wert erreicht hat. Die Heizkörper H1 bis H4 werden entsprechend beaufschlagt.

Fehlt der Durchfluss oder fällt dieser unter einen bestimmten Wert ab, ohne dass es dabei zu einer Unterbrechung der Leistungszufuhr zu den Heizkörpern H1 bis H4 kommt, so schliesst der Schalter 9. Unter dieser Bedingung existiert mindestens ein Strompfad zwischen mindestens zwei Aussenleitern und der Spule 8 des Schalters 1, wodurch die Spule 8 bei aufrechter Leistungszufuhr erregt wird und den Sicherheitsschalter 1 öffnet und in dieser Stellung mechanisch verriegelt.

Eine Erregung der Spule 8 ist dabei auch im Falle eines Ausfalls einer Phase sichergestellt, da die Dioden der Spannungsüberwachungseinrichtung 7 an allen Ableitungen dieser Schalter S1 bis S5 angeschlossen sind. Da der Schalter 9 bei zu geringem Durchfluss schliesst, ist auch sichergestellt, dass bei Ausfall des Durchflussmengenmessers 4, zum Beispiel wenn dieser blockiert ist, sich der Zustand «zu geringer Durchfluss» einstellt. Dadurch ist auch sichergestellt, dass bei einem Fehler des Durchflussmessers 4 im Falle einer Leistungszufuhr zu den Heizkörpern H1 bis H4 der Sicherheitsschalter 1 ausgelöst wird.

Bei der Ausführungsform nach der Fig. 2 ist ein Optokoppler 12 parallel zu Schalter 9 geschaltet. Dieser Optokoppler 12 dient gleichzeitig als Fühler zur Erfassung der am Ausgang des Diodenmatrix 7 anstehenden Spannung. Dies ist durch den Widerstand 13 bedingt, der einen von der Spannung abhängigen Stromfluss über die Leuchtdiode des Optokopplers 12 zulässt.

Der Ausgang des Optokopplers 12 ist mit einem Eingang der Steuerung 6 verbunden.

In der Steuerung 6 wird der Verlauf des über den lichtabhängigen Transistor des Optokopplers 12 fliessenden Stromes, der als Prüfstrom verwendet wird, in bestimmten Betriebszuständen (zum Beispiel vor einer Betriebseinschaltung) analysiert. Hierzu werden durch die Steuerung 6 bestimmte Leistungsschalter zwangsweise für eine vorgegebene Zeitdauer zugeschaltet. Dabei ergibt sich bei durchgeschalteten Leistungsschaltern S2, S3 und S4 und geöffneten Leistungsschaltern S1 und S4 der aus der Fig. 3 ersichtliche Verlauf. Dabei ist die von der Diodenmatrix gelieferte Gleichspannung mit einem Brumm überlagert, wobei aber, wenn kein Fehler vorliegt, kein Einbruch bis auf Null erfolgt.

Ergibt sich jedoch eine Unterbrechung einer Phase, so kommt es zu einem Einbruch bis auf Null, wie dies aus der Fig. 4 zu ersehen ist, der leicht erkannt werden kann.

Die Steuerung 6 arbeitet nach dem aus der Fig. 5 ersichtlichen Flussdiagramm.

Nach dem Einschalten der Betriebsspannung wird überprüft, ob der Durchfluss v kleiner oder grösser als der Einschaltdurchfluss vein ist. Ist letzteres der Fall so werden die Heizkörper vorerst mit geringerer Leistung beaufschlagt, die bei sich weiter erhöhendem Durchfluss erhöht wird.

Dabei wird gleichzeitig der Verlauf des Prüfstro-

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mes mit einem vorgegebenen Muster verglichen. Dadurch können Abweichungen, wie Einbrüche des Prüfstromes bis auf Null, die sich bei Ausfall einer Phase oder Unterbrechung einer Diode beziehungsweise des Spulenkreises, einem Kurzschluss eines Leistungsschalters S1 bis S5 oder einer fehlenden Durchschaltung eines Leistungsschalters S2, S3 und S4 ergeben, leicht erkannt werden. Werden solche Abweichungen innerhalb einer Prüfzeit tT erkannt, so wird die Leistungszufuhr zu den Heizkörpern unterbrochen.

Tritt kein solcher Einbruch des Prüfstromes ein so wird die Leistungszufuhr zu den Heizkörpern entsprechend dem Durchfluss und der Temperatur des zuströmenden Wassers gesteuert, bis der Durchfluss v unter einen Ausschaltdurchfluss vaus absinkt und die Leistungszufuhr zu den Heizkörpern H1 bis H4 unterbrochen wird.

Claims

Patentansprüche

1. Elektrisch betriebener Wasser-Durchlauferhitzer mit in einer mit Wasserzu- und -ableitungen versehenen Kammer angeordneten Widerstandsheizkörpern und einer Einrichtung zur Verhinderung einer Leistungsaufnahme bei zu geringem Durchfluss, in zu den Heizkörpern führenden Wasser-Leitungen und mit Stromleitungen, die diese Heizkörper mit gesteuerten Leistungsschaltern verbinden und einem den Leistungsschaltern vorgeschalteten Sicherheitsschalter, dadurch gekennzeichnet, dass jede der zu den Heizkörpern (H1, H2, H3, H4) führenden Strom-Leitungen mit einem Anschluss einer in der Einrichtung befindlichen Spannungsüberwa-chungseinrichtung (7) verbunden ist, deren einer Ausgang mit einem ersten Anschluss einer Spule (8) des Sicherheitsschalters (1) direkt und deren anderer Ausgang mit einem zweiten Anschluss der Spule (8) über einen Schalter (9) verbunden ist, wobei der Schalter von einer in der zu der Kammer (2) führenden Wasserleitung (3) angeordneten, aus einem Durchflussmesser (4) mit einem Komparator (10) bestehenden Durchflussüberwachungseinrich-tung gesteuert wird.

2. Wasser-Durchlauferhitzer nach Anspruch 1, mit dreiphasiger Versorgung der Heizkörper, bei dem die Einrichtung eingangsseitig mit einem Durchflussmesser, einem die Wassertemperatur erfassenden Fühler und einer Spannungsversorgung und ausgangsseitig mit den Leistungsschaltern verbunden ist, die eine Leistungssteuerung der Heizkörper ermöglichen, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Spannung am Ausgang der als Diodenmatrix (7) ausgeführten Spannungsüberwachungsein-richtung erfassender Fühler, vorzugsweise ein Optokoppler (12), parallel zum vom Durchflussmesser (4) gesteuerten Schalter (9) geschaltet ist, dessen Ausgang mit einem Eingang der Einrichtung (6) verbunden ist.

3. Wasser-Durchlauferhitzer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Span-nungsüberwachungseinrichtung eine als mehrfacher Doppelweggleichrichter ausgeführte Diodenmatrix aufweist.

4. Wasser-Durchlauferhitzer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchflussmesser (4) beziehungsweise der mit diesem verbundene Komparator (10) an die Spannungsversorgung der Einrichtung (6) angeschlossen sind.

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