CZ184994A3 - ) Spínací zařízení pro průtokový ohřívač - Google Patents

Abstract

Spínací zařízení (1) pro průtokový ohřívač je určeno pro zapínání a vypínání topného zařízení (2) v závislosti na průtoku vody určené k ohřevu, přičemž za tímto účelem je ve svislém úseku (10,10’, 141,141’) průtočného vedení, protékaného vodou, uspořádáno pohyblivé, například kovové, válcové spínací téleso (11,11’, 111,111’), které je proudící vodou při předem stanoveném průtoku pohyblivé z dolní klidové polohy do horníspínací polohy. Spínací zařízení(1) je dále opatřeno polohovým čidlem (16,16’), s výhodou ve formě se světelnou závorou se světelným zdrojem (17,147, 147’) a fotoelementem (18,146,146’), které tuto změnu polohy pohyblivého spínacího tělesa (11, 1Γ, 111, 111’) zaznamenává, a které je spojeno se spínací jednotkou (19) topného zařízení (2).

Description

Vynález se týká spínacího zařízení pro průtokový ohřívač se zařízením s čidlem pro protékající vodu, přiřazeným průtočnému vedení vody, na které je připojena spínací jednotka topného zařízení upraveného pro ohřev vody, přičemž zařízení s čidlem sestává ze spínacího tělesa, uspořádaného pohyblivě ve směru proudění vody jak před, tak i za topným zařízením vždy v jednom úseku průtočného vedení, které je pohyblivé proudící vodou při předem stanoveném průtoku z klidové polohy do spínací polohy, a z polohového čidla, zaznamenávajícího polohovou změnu pohyblivého spínacího tělesa, které je spojeno se spínací jednotkou topného zařízení.

Dosavadní stav techniky

V praxi se v současné době používají obvykle průtokové ohřívače, jejichž spínací zařízení sleduje a využívá poklesu tlaku v potrubí protékaném vodou, způsobeném otevřením vypouštěcího ventilu (vodního kohoutku), k aktivování spínače nebo všeobecně spínací jednotky topného zařízení pro ohřev vody. Za tím účelem je zde upravena membrána, například z pryže nebo i z kovového plechu, na níž je uspořádáno zdvihátko, které spíná například mikrospínač, obvod řídicího proudu nebo páry kontaktů v obvodu zátěžného proudu. Membrána je zpětným vedením v klidové poloze (při uzavřeném vypouštěcím ventilu), zatížena statickým tlakem na obou stranách. V této klidové poloze se nachází spínací jednotka v poloze, která je pro topné zařízení neaktivní, takže topné zařízení není v provozu. Při otevření vypouštěcího ventilu poklesne statický tlak na jedné straně membrány a na membráně vznikne rozdíl tlaků, takže se membrána vychýlí a tím se zdvihá tko na ní umístěné přemístí. Takto se způsobí požadované sepnutí.

Takové řízení membrány je sice výhodné do té míry, že pro spínání je k dispozici poměrně velká mechanická síla, takže může být sepnuto i několik párů kontaktů, avšak nevýhodou u tohoto řešení je, že uspořádání membrány je nákladné, protože membrána musí mít značnou velikost, a proto i tlaky, které na ni působí, musí být zachyceny v tělese, v němž je umístěna. Problematické je dále potřebné utěsnění a upnutí membrány v tomto tělese, přičemž je zde nevýhodou rovněž to, že membrána je neustále ve styku s vodou, přičemž tento přímý kontakt kapaliny, která má být ohřívána, s mechanickými součástmi způsobuje korozi, předčasné stárnutí a podobně. Stálé pružné vychylovací pohyby kromě toho způsobují únavu materiálu, takže membrána má omezenou životnost. Spínací zařízení tohoto druhu jsou proto z hlediska konstrukce, jakož i výroby a montáže, v důsledku mnoha nutně přesně vyráběných součástí, nevýhodné.

Rovněž z hlediska své funkce mají známá spínací zařízení různé nevýhody, protože jsou spínána v závislosti na rozdílu tlaků, přičemž rozdíl tlaků využitý ke spínání nastává pouze nad určitým minimálním tlakem. Tlak vody v síti je však v různých místech rozdílný, takže již z tohoto důvodu existuje nebezpečí, že sepnutí neproběhne vždy řádně. Především existuje nebezpečí, že rozdíl tlaků dostatečný pro sepnutí nastane již tehdy, když průtočná množství jsou pouze relativně malá, jako při vysokém tlaku v síti, takže nastane přehřátí až do tvoření parních bublinek - když ještě neproudí žádné větší množství vody. Dále existující vzduchové bubliny nejsou spínacím zařízením, reagujícím na rozdíl tlaků, rozpoznatelné a při vypnutí, to znamená při uzavření vypouštěcího ventilu, dochází k hysterézním jevům, protože průtok je škrcen, a přesto ještě existuje dostatečný rozdíl tlaků na membráně, aby spínač byl dále udržován v činnosti. I tímto způsobem může docházet k přehřátí.

Úkolem vynálezu proto je vytvořit spínací zařízení uvedeného druhu, které bude prakticky při své činnosti nezávislé na tlaku, nebude způsobovat přehřátí, jako známá spínací zařízení, a zaručí vysokou jistotu sepnutí.

Dalším úkolem vynálezu je vytvořit jednoduchou konstrukci spínacího zařízení, která umožní jeho snadnou výrobu a montáž.

Podstata vynálezu

Uvedené úkoly splňuje spínací zařízení pro průtokový ohřívač se zařízením s čidlem pro protékající vodu, přiřazeným průtočnému vedení vody, na které je připojena spínací jednotka topného zařízení upraveného pro ohřev vody, přičemž zařízení s čidlem sestává ze spínacího tělesa, uspořádaného pohyblivě ve směru proudění vody jak před, tak i za topným zařízením vždy v jednom úseku průtočného vedení, které je pohyblivé proudící vodou při předem stanoveném průtoku z klidové polohy do spínací polohy, a z polohového čidla, zaznamenávajícího polohovou změnu pohyblivého spínacího tělesa, které je spojeno se spínací jednotkou topného zařízení, podle vynálezu, jehož podstatou je, že každý úsek průtočného vedení se spínacím tělesem je obtokovým vedením k hlavnímu vedení pro průtok vody, sestávajícím z úseku vedení spojeného spojovacími vedeními s hlavním vedením, přičemž v obou koncových oblastech tohoto úseku vedení jsou stanoveny obě polohy spínacího tělesa, a to klidová poloha a spínací poloha, a že obě polohová čidla a obě pohyblivá spínací tělesa jsou uspořádána v jednodílném bloku z plastu, v němž jsou vytvořeny úseky průtočného vedení a hlavní a spojovací vedení.

Tímto vytvořením se dosáhne toho, že spínání se provádí v závislosti na průtoku namísto závislosti na rozdílu tlaků, čímž je rovněž dosaženo nezávislosti na velikosti tlaku v síti. Dále je výhodné, že místo pružně vychýlitelné mechanické součásti (membrány) je upraveno pohyblivé spínací těleso, které vyvolá sepnutí, přičemž toto spínací těleso je na svém povrchu bez problémů chráněno nebo vytvořeno tak, že přes jeho uspořádání v průtočném vedení, to znamená ve vodě, která má být ohřívána, je u něj dosaženo prakticky neomezené životnosti bez ovlivnění jeho funkce. Zde je významné i to, že polohové čidlo, které je tomuto spínacímu tělesu přiřazeno, může být uspořádáno mimo průtočné vedení, takže potom nepřijde do styku s vodou. Polohové čidlo je v zavírací neboli klidové poloze tak dlouho, dokud neprotéká žádná voda nebo jen její malé množství a spínací těleso prakticky neopouští svou klidovou polohu, takže spínací jednotka je v nečinnosti, to znamená, že topné zařízení je vypnuto. Při dosažení stanoveného průtoku je spínací těleso unášeno vodou dostatečně daleko, do své spínací polohy, přičemž nyní polohové čidlo reaguje na tuto změnu polohy spínacího tělesa, takže spínací jednotka topného zařízení se uvede do činnosti a topné zařízení zapne. Jestliže se poté, například škrcením vypouštěcího ventilu, průtok vody opět zmenší, pohybuje se spínací těleso opět ze své spínací polohy zpět, přičemž například i v mezipoloze ještě před dosažením krajní klidové polohy ovlivňuje polohové čidlo tak, že toto opět otevře obvod řídicího proudu (aktivuje spínací jednotku), takže topné zařízení se opět zapne.

Rozměry spínacího tělesa a úseku průtočného vedením, v němž je spínací těleso umístěno, jsou podle příslušných požadavků, jako je topný výkon, požadovaný spínací průtok, popřípadě i střední teplota vody a jiné charakteristické veličiny, které ovlivňují viskozitu, navzájem sladěny tak, že je zajištěno požadované sepnutí při vzniku předem stanoveného průtoku. Všeobecně zde může být provedeno takové opatření, že průtočný průřez úseku průtočného vedení bude jen nepatrně větší, než průřez spínacího tělesa.

Vytvořením podle vynálezu je kromě funkčních výhod, uvedených výše, dosaženo konstrukčního zlepšení, jakož i zlepšení výroby a montáže tím, že v průtočném vedení je upraveno pouze jednoduché pohyblivé spínací těleso, čímž odpadají problémy s utěsňováním, stejně jako komplikované montážní a výrobní postupy.

Celkově má proto spínací zařízení podle vynálezu jednoduchou robustní konstrukci s dlouhou životností a navíc má oproti známým spínacím zařízením i zlepšenou spínací funkci.

Přitom je možno dosáhnout zcela podstatného přídavného vylepšení, respektive podstatně vyšší jistoty sepnutí pomocí zvlášt výhodného provedení spínacího zařízení podle vynálezu, které je charakterizováno tím, že ve směru proudění vody jak před, tak i za topným zařízením je vždy v úseku průtočného vedení uspořádáno pohyblivé spínací těleso, jemuž je přiřazeno příslušné polohové čidlo. Tímto způsobem je dosaženo zvlášt vysoké jistoty při zapínání a vypínání topného zařízení, a to při dosažení, popřípadě poklesu pod předem stanovený průtok, přičemž rovněž prakticky nemůže dojít k chybné činnosti spínacího zařízení, když na přívodní straně před topným zařízením je studená voda podle ročního období teplejší nebo chladnější, přičemž se s teplotou přiváděné vody mění i její změny viskozity by mohly za určitých pohybu spínacího tělesa při nepatrně viskozita, a tyto okolností vést k změněných hodnotách průtoku.

Ke dvěma polohovým čidlům by mohl být u předem popsaného výhodného provedení připojen například logický obvod stabilizující střední průtočné množství, při němž se vyvolá sepnutí, aby prováděl vyrovnání případných výchylek na horké, popřípadě studené straně úseků průtočného vedení se spínacím tělesem. Ukázalo se však, že jednoduché provedení při současném dosažení zvlášt vysoké jistoty činnosti je možné tehdy, když topné zařízení je aktivováno spínací jednotkou pouze tehdy, když obě polohová čidla zaznamenají změnu polohy pohyblivého spínacího tělesa z klidové polohy do spínací polohy. U tohoto dalšího provedení podle vynálezu se proto výstupní signály obou polohových čidel ve spínací jednotce navzájem sdružují v logickém členu AND, a pouze při existenci spínacích signálů z obou polohových čidel aktivuje spínací jednotka topné zařízení. Totéž platí i pro vypnutí, když je průtok pozvolna, například uzavíráním vodního Především při vypnutí má toto provedení činnosti, protože je zabráněno případnému příliš dlouhému ohřevu vody v důsledku vzniku hysterézních jevů.

kohoutku, škrcen zvýšenou jistotu

Jako přídavné zabezpečení proti velkému ohřevu vody může být navíc úseku průtočného vedení, zařazeným za topným zařízením, pro zaznamenávání teploty ohřáté vody, přiřazeno teplotní čidlo, které je jako pojistný spínací element proti přehřátí spojeno se spínací jednotkou. Přitom je možno jednoduchého vytvoření dosáhnout tím, že toto teplotní čidlo je tvořeno teplotně závislým elektrickým odporem, zejména NTC odporem, to jest odporem s negativním teplotním koeficientem.

Aby nebyl průtok vody pokud možno nijak ovlivňován, ukázalo se jako výhodné i to, když je úsek, respektive každý úsek průtočného vedení se spínacím tělesem, vytvořen jako obtokové vedení, které je paralelně zapojeno k hlavnímu vedení pro průtok vody. Tímto způsobem se průtok vody rozštěpí a pouze část průtoku vody, v paralelním zapojení, se využije pro sepnutí, přičemž tímto způsobem je možno dosáhnout zvláště přesného sepnutí. Zvláštní výhodou je zde to, když má obtokové vedení menší průtočný průřez než hlavní vedení. Tímto

Ί způsobem je umožněna prakticky nezávislost poměrů v hlavním vedení a poměrů v obtokovém vedení, tedy spínacím vedení, na sobě.

Aby bylo dosaženo pro jednoznačné sepnutí požadovaného laminárního proudění bez vírů, je rovněž výhodné, když obtokové vedení sestává z přímého úseku vedení, spojeného s spojovacími vedeními, v jehož obou koncových určeny obě polohy spínacího tělesa,’ a to a spínací poloha. U tohoto provedení vznikne hlavním vedením oblastech jsou klidová poloha rovněž přímková dráha pohybu spínacího tělesa, takže je tím zajištěn jeho přesný spínací pohyb, neovlivněný narážením na boční stěny vedení.

Pro dosažení robustní, kompaktní a malé konstrukční jednotky je dále zvlášt výhodné, když je jedno, popřípadě jsou dvě polohová čidla, jakož i jedno nebo dvě pohyblivá spínací tělesa, uspořádána v jednom společném bloku, obsahujícím úsek či úseky průtočného vedení, jakož i popřípadě hlavní a spojovací vedení. V tomto bloku jsou proto uspořádány všechny podstatné součásti spínacího zařízení. Tento blok je z výrobních důvodů proveden jako jednodílný, s výhodou z akrylového skla (plexiskla). Tento materiál je jednak dostatečně odolný proti nárazu a proti teplotním vlivům, a jednak umožňuje i použití optických polohových čidel, jak bude dále ještě blíže objasněno.

Z výrobních důvodů je dále rovněž výhodné, když je úsek, popřípadě jsou úseky průtočného vedení, jakož i popřípadě hlavní a spojovací vedení, vytvořeny ve formě děr, opatřených na povrchu bloku připojovacími fitinky, popřípadě závěrnými šrouby.

S výhodou je přitom topným zařízením elektrické odporové topné zařízení, i když existujícím spínacím zařízením v principu může být zapínáno a vypínáno i například plynové topné zařízení. Výhodným zejména je, když je odporové topné zařízení umístěno přímo uvnitř vedení protékaného vodou, která má být ohřívána. Takové odporové topné zařízení umožňuje ohřev vody s vysokou účinností, přičemž je zabráněno přehřátí, které by jinak eventuálně nastalo, a to zmíněným bezchybným spínáním spínacího zařízení podle vynálezu s dostatečnou jistotou.

Jak již bylo uvedeno, použije se s výhodou jako polohové čidlo optické čidlo, přičemž je dále výhodné, když je toto polohové čidlo, popřípadě jsou polohová čidla tvořena světelným zdrojem a fotoelementem, upraveným proti tomuto světelnému zdroji, které dohromady tvoří takzvanou světelnou závoru. V cestě světelného paprsku ze světelného zdroje do fotoelementu se přitom nachází dráha pohybu spínacího tělesa, přičemž zejména je uspořádání provedeno tak, že světelný paprsek neboli světelná závora je přerušen pohyblivým spínacím tělesem v jeho klidové poloze, a že světelný paprsek dopadá na fotoelement tehdy, když pohyblivé spínací těleso opustí svou klidovou polohu a přemístí se do své spínací polohy. Světelným paprskem, který dopadá na fotoelement, se potom vyvolá elektrický signál, který se použije ve spínací jednotce pro vyvolání sepnutí, to znamená pro zapnutí topného zařízení. S výhodou se jako fotoelement použije fototranzistor nebo fotodioda. Tyto konstrukční elementy jsou levné a mají vysokou funkční spolehlivost, jakož i malou konstrukční velikost, takže jsou snadno umístitelné na potřebném místě.

Místo optického polohového čidla je však možno použít i libovolného jinak konstruovaného známého polohového čidla. Zejména je výhodné, když je polohové čidlo, popřípadě každé polohové čidlo tvořeno indukčním spínačem, polohové čidlo, popřípadě každé polohové kapacitním polohovým spínačem. Tato indukční nebo když j e čidlo tvořeno nebo kapacitní polohová čidla jsou běžně k dostání na trhu a jsou výhodné potom tehdy, když z různých důvodů není možno na stěny vedení použít transparentní materiál, přičemž nicméně je možno polohové čidlo umístit vně úseku průtočného vedení, aby elektronické součásti byly umístěny mimo dosah vody.

Především v posledně uvedených případech, to jest při vytvoření polohového čidla jako indukčního nebo kapacitního polohového čidla je výhodné, když je pohyblivé spínací těleso, popřípadě jsou pohyblivá spínací tělesa provedena z kovu. Tímto provedením je navíc možno zcela všeobecně dosáhnout té výhody, že toto spínací těleso je možno vyrobit zcela přesně, takže určení spínacího průtočného množství může být provedeno rovněž zcela přesně. Přitom je zde významné i to, že existuje relativně velký rozdíl mezi specifickými hmotami spínacího tělesa a vody, což ulehčuje výpočty rozměrů spínacího tělesa.

Pro dosažení přesného, klidného a rovnoměrného sepnutí je potom výhodné i to, když je spínací těleso, popřípadě každé spínací těleso provedeno ve tvaru tyče a příslušný úsek průtočného vedení je přímkový. Aby se přitom ulehčilo přizpůsobení průřezu spínacího tělesa obvyklým průřezům průtočných vedení, je dále výhodné, když má spínací těleso tvar kruhového válce.

Uspořádání může být u spínacího zařízení podle vynálezu provedeno tak, že spínací pohyb spínacího tělesa se provádí nezávisle na vyrovnání, přičemž je upraveno pro spínací těleso zařízení pro zpětné vedení, zejména ve formě (tažné) pružiny, například vinuté pružiny nebo pryžové pružiny. Protože toto zařízení pro zpětné vedení představuje provedení přídavných součástí, které mohou celkově zkrátit životnost spínacího zařízení, provádí se vracení spínacího tělesa ze spínací neboli pracovní polohy do klidové polohy s výhodou pouze účinkem tíže. Proto je zvlášt výhodné, když je úsek, popřípadě každý úsek průtočného vedení, obsahující pohyblivé spínací těleso, vytvořen jako přímkový a je uspořádán svisle. Přitom má potom spínací těleso dolní klidovou polohu a horní spínací polohu, z níž, v případě, že protéká málo vody nebo neprotéká žádná voda, účinkem tíže spadne opět dolů; i zde je výhodné provedení spínacího tělesa z kovu, jak již bylo výše uvedeno.

Pro přesné stanovení různých poloh spínacího tělesa, popřípadě každého spínacího tělesa se konečně jako výhodné ukázalo, když jsou krajní klidová poloha a krajní spínací poloha pohyblivého spínacího tělesa, popřípadě každého pohyblivého spínacího tělesa definovány koncovými dorazy.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude dále blíže objasněn na příkladech provedení podle přiložených výkresů, na nichž obr. 1 znázorňuje principiální schéma základního provedení spínacího zařízení, obr. 2 podobné principiální schéma spínacího zařízení s dvojitou spínací funkcí, obr. 3 v rozloženém uspořádání blok se závěrnými šrouby a připojovacími fitinky pro provedení spínacího zařízení s dvojitou funkcí v jednom spínacím bloku, obr. 4 půdorys takového spínacího bloku, obr. 5 pohled zepředu na takový spínací blok, obr. 6 ve zvětšeném měřítku svislý řez takovým spínacím blokem podél čáry VI-VI z obr. 4, pro zobrazení obou úseků průtočného vedení, obsahujících vždy jedno spínací těleso, obr. 7 rovněž ve zvětšeném měřítku vodorovný řez takovým spínacím blokem, a to podél čáry VII-VII z obr. 5, pro zobrazení uspořádání optických polohových čidel, obr. 8 nárys spínacího bloku z obr. 3 až 5 při pohledu zleva ve směru šipky VIII na obr. 4, obr. 9 nárys tohoto spínacího bloku při pohledu zprava ve směru šipky IX na obr. 4, a obr. 10 blokové schéma spínací jednotky s tyristorovým řízením trojfázového topného zařízení.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je ohřívače, přičemž elektrického odporového schematicky. Toto topné znázorněno spínací zařízení 1 průtokového topné zařízení 2, například ve formě topení, je znázorněno pouze zařízení 2 je umístěno například uvnitř nádoby 3, z níž vystupuje výstupní potrubí 4 k vypouštěcímu ventilu 5., neboli vodnímu kohoutku armatury, a odtud vede do výstupu 6.

Spínací zařízení 1 sestává ze spínacího bloku 7, provedeného z jednodílného bloku 8, v němž jsou uspořádány snímací elementy, potřebné pro vyvolání zapnutí a vypnutí topného zařízení 2, jak bude ještě dále blíže popsáno. Blok 8 je s výhodou proveden jako jednodílný blok z plastového materiálu, zejména akrylového skla, může však být samozřejmě proveden i z jiného materiálu.

Blok 8 je opatřen děrami, tvořícími jednak hlavní vedení pro průtok vody a jednak paralelní zapojení k tomuto hlavnímu vedení 9, tvořící obtokové vedení, představující úsek průtočného vedení, v němž je volně pohyblivě uspořádáno spínací těleso 11. Hlavní vedení 9 a úsek 10 průtočného vedení jsou společným připojovacím vedením 12 neboli dírou připojeny na přívod studené vody, to znamená na přívodní potrubí 13 vody, a na výstupní straně spínacího bloku 7 je připojeno ke společnému výstupnímu otvoru 14 výstupní potrubí 15 vedoucí k topnému zařízení 2.·

Spínací těleso 11 v úseku 10 průtočného vedení, to jest obtokovém vedení, je zejména provedeno jako kovové těleso, které má tvar válce ve formě tyče a může být například opatřeno plastovým povlakem, aby byla zajištěna jeho dostatečná odolnost proti korozi. Spínací těleso 11 je na obr. 1 plnými čarami znázorněno ve své dolní klidové poloze, zatímco tečkované je znázorněno ve své horní spínací poloze. Uspořádání obtokového vedení je přitom svislé, přičemž voda proudí ve směru šipky uvnitř bloku 8 zdola nahoru.

Spínací těleso 11 se nachází ve své dolní klidové poloze tehdy, když je vypouštěcí ventil 5 uzavřen a voda tedy neproudí. Když je vypouštěcí ventil 5 otevřen, začne proudit voda přívodním potrubím 13 do spínacího bloku 7 a spínacím blokem 2 a pokračuje do výstupu 6. Uvnitř spínacího bloku 7 přitom voda proudí hlavně hlavním vedením 9 směrem nahoru, přičemž úměrná část vody proudí rovněž obtokovým vedením nahoru a při dosažení předem stanoveného průtoku bude voda spínací těleso 11 unášet a nadzvedne je. Když je nyní vypouštěcí ventil 5 otevřen pouze málo, proudí hlavním vedením 9 a obtokovým vedením podle toho málo vody a spínací těleso 11 se nadzvedne jen málo, pokud vůbec, přičemž však nevystoupí do své horní spínací polohy; v podstatě zůstane ve své klidové poloze, přičemž optické polohové čidlo 16 ve formě spínače se světelnou závorou, sestávajícího ze žárovky jako světelného zdroje 17 a fototranzistoru jako elementu citlivého na světlo, neboli krátce fotoelementu 18, zůstane neaktivní, protože spínací těleso 11 tak jako tak nepřeruší světelný paprsek ze světelného zdroje 17 do fotoelementu 18.. V této situaci tedy fotoelement 18 nevydává žádný řídicí signál, takže odporové topné zařízení 2 se k proudu nepřipojí a voda není ohřívána. Když se však, jak již bylo uvedeno, dosáhne předem stanoveného průtoku, pohybuje se spínací těleso 11 účinkem proudící vody v úseku průtočného vedení neboli obtokovém vedení 10 směrem nahoru (viz tečkovaná poloha na obr. 1), přičemž nyní dopadá světelný paprsek ze světelného zdroje 17 na fotoelement 18, na němž vyvolá elektrický řídicí signál, který se ve spínací jednotce 19, znázorněné na obr. 1 pouze schematicky, použije k zapnutí topného proudu pro odporové topné zařízení 2, takže voda se ohřívá. Při otevřeném vypouštěcím ventilu 5 se tato spínací poloha nemění, to znamená, že voda se ohřívá i nadále.

Jestli se výstup 6. vody opět přiškrtí, tedy vypouštěcí ventil 5. se částečně a později zcela uzavře, klesne kovové spínací těleso 11 při poklesu pod nastavený průtok v obtokovém vedení neboli úseku 10 průtočného vedení v důsledku účinku tíže opět dolů, takže vstoupí opět do světelné závory, to jest do dráhy světelného paprsku mezi světelným zdrojem 17 a fotoelementem 18, takže řídicí signál vydávaný fotoelementem 18 se opět přeruší; tím vypne spínací jednotka 19 topný proud do topného zařízení 2 a topné zařízení 2 již dále vodu neohřívá.

Směry proudění vody jsou zcela obecně na obr. 1, jakož i na následujících obr. 2 a 3 až 9 znázorněny šipkami.

Je nutno uvést, že obr. 1 je určen pouze pro znázornění všeobecného principu zařízení podle vynálezu, přičemž jednotlivé součásti a zejména spínací blok 7 není zakreslen v měřítku, nýbrž pouze schematicky.

Dále bude podle obr. 3 až 9 objasněno spínací zařízení 1 podle vynálezu v aktuální zvlášť výhodné formě provedení, přičemž princip tohoto spínacího zařízení 1 s dvojitou spínací funkcí byl již krátce popsán podle principiálního schématu na obr. 2. Přitom je zobrazení na obr. 2 rovněž pouze naprosto schematické a zejména pro usnadnění pochopení jsou znázorněny dva spínací bloky 7, 7¹ s příslušnými spínacími tělesy 11. 11'. která jsou volně pohyblivá - podobně jako na obr. 1 - v příslušných úsecích průtočného vedení, zatímco v praxi se ve skutečnosti, jak bude objasněno podle obr. 3 až 9, s výhodou provede jediný společný jednotný spínací blok 107 s oběma spínacími tělesy 111. 111'.

Pro jednotlivé součásti na obr. 2, které odpovídají stejným součástem na obr. 1, se použijí stejné vztahové značky doplněné o apostrof.

Podle obr. 2 není jen v přívodu studené vody před topným zařízením 2 uspořádán spínací blok 7 s pohyblivým spínacím tělesem 11 v úseku 10 průtočného vedení, nýbrž navíc je ve výstupním potrubí 4 za topným zařízením 2 uspořádán příslušný úsek 10¹ průtočného vedení, rovněž s volně pohyblivým spínacím tělesem 11', na jehož výstupní straně je potom uspořádán vodní kohoutek, respektive vypouštěcí ventil 5 s výstupem 6. Polohová čidla, znázorněná na obr. 2 pouze schematicky, která jsou přiřazena oběma spínacím tělesům 11, 11¹ . a kterými jsou rovněž s výhodou optická polohová čidla, jsou příslušnými signálními vedeními 20, 21 spojena se spínací jednotkou 19 topnému zařízení 2. Dále je v oblasti úseku 10' vedení za topným zařízením 2 upraveno teplotní s výhodou ve formě teplotně závislého odporu, zejména NTC-odporu, to jest odporu s negativním teplotním koeficientem, které je příslušným signálním vedením 23 rovněž spojeno se spínací jednotkou 19. Tato tři signální vedení 20, 21 a 23 jsou ve spínací jednotce 19 logicky navzájem sdružena tak, že aktivování topného zařízení 2 (pro toto aktivování je schematicky na obr. 2 znázorněn spínač 24 v přívodu 25 proudu přiřazenou průtočného čidlo 22, do topného zařízení 2) se provede potom a pouze potom, když na všech třech signálních vedeních 20, 21 a 23 vzniknou příslušné řídicí signály, to znamená, když obě spínací tělesa 11, 11¹ se přemístila z klidové polohy do spínací polohy, což znamená, že hodnota průtoku je větší než předem stanovená nejmenší hodnota průtoku, a když NTC-odpor tvořící teplotní čidlo 22 zaznamená teplotu ohřáté vody pod horní mezní hodnotou. Proto se provede logické spojení tří řídicích signálů v signálních vedeních 20, 21 a 23 v logickém členu AND, což je schematicky na obr. 2 znázorněno blokem 26. Samozřejmě je možno tohoto logického součinu podle okolností dosáhnout pomocí libovolné známé, zejména rovněž analogové spínací techniky, jak je odborníkům všeobecně známé.

U příkladu provedení podle obr. 3 až 9 je upraven jediný jednotný spínací blok 7, který je tvořen jednodílným blokem 108 z akrylového skla, v němž jsou upraveny různé díry, které budou ještě dále blíže popsány, a které tvoří různá vodou protékaná vedení, jakož i úložná místa pro elementy polohových čidel. Tyto díry jsou na vnější straně povrchu bloku 108 tam, kde jsou připojena různá přívodní a výstupní potrubí, opatřeny zašroubovanými připojovacími fitinky 127 (pro přívod studené vody), 128 (pro výstupní potrubí 15, vedoucí k topnému zařízení 2 na obr. 1 a 2, které na obr. 3 až 9 není znázorněno), 129 (pro výstupní potrubí 4, vystupující z topného zařízení 2, viz obr. 1 a 2) a 130 (pro výstupní potrubí 4 vedoucí k vypouštěcímu ventilu 5 na obr. 1 a 2); jinak jsou díry, k nimž na vnější straně bloku 108 nejsou připojena žádná potrubí, opatřeny závěrnými šrouby 131 až 138. Připojovací fitinky 127 až 130. jakož i závěrné šrouby 131 až 138 jsou zašroubovány do příslušných děr, přičemž utěsnění je provedeno pomocí těsnicích O-kroužků 139.

V bloku 108 jsou potom na studené straně (stejně jako u bloku 7 na obr. 2) upraveny dvě díry 140. 141 z nichž jedna díra 140 tvoří hlavní vedení (jako hlavní vedení 9 na obr. 1) pro průtok vody, zatímco druhá díra 141 tvoří úsek (odpovídající úseku 10 na obr. 1) průtočného vedení neboli obtokové vedení, jak bylo výše uvedeno, v němž je umístěno pohyblivé spínací těleso 111 (viz zejména obr. 6a 7). Díra 141, která tvoří obtokové vedení, je přitom pomocí příčných spojovacích vedení 142, 143 neboli děr, uzavřených na vnější straně závěrnými šrouby 131. 132. spojena s dírou 140. tvořící hlavní vedení, a dále s výstupní dírou 114, v níž je zašroubován výstupní připojovací fitink 128.

Na studené straně bloku 108 jsou potom navzájem kolmo k sobě a kolmo k děrám 140, 141 upraveny montážní díry 144, 145, přičemž montážní díra 144 slouží pro uložení fotodiody 146 (viz rovněž obr. 6a 7) a druhá díra 145 slouží pro uložení světelného zdroje ve formě žárovky 147 (viz rovněž obr. 6 a 7). Žárovka 147 a fotodioda 146 leží přitom proti sobě, přičemž mezi nimi je upravena díra 141, tvořící obtokové vedení, v níž je pohyblivě uloženo spínací těleso 111, takže fotodioda 146 a žárovka 147 spolu tvoří optické polohové čidlo neboli světelnou závoru pro sledování polohy spínacího tělesa 111. K těmto součástem polohového čidla, to jest k fotodiodě 146 a žárovce 147, jsou připojena příslušná proudová a signální vedení 148 a 149. jak je zcela schematicky znázorněno na obr. 7.

Podobným způsobem jsou na horké straně bloku 108 (což odpovídá na obr. 2 jednotce s elementy, jako jsou spínací blok 7¹ . úsek 10¹ a spínací těleso 11¹. znázorněné za topným zařízením 2), upraveny díry 140¹. 141' pro vytvoření hlavního vedení a obtokového vedení nebo úseku průtočného vedení, v němž je uloženo pohyblivé spínací těleso 111¹. Rozdíl oproti studené straně spočívá zde jen v tom, že topné zařízení 2, které na obr. 3 není blíže znázorněno, je připojeno připojovacími fitinky 128. 129 k horní straně bloku 108, takže přívod vody na horké straně je proveden nikoli zdola, jako na studené straně, nýbrž shora od topného zařízení _2. Proto je na horké straně upravena třetí svislá díra 150, která tvoří přívodní vedení pro díru 141¹, tvořící obtokové vedení. Hlavní proud vody je veden shora přes připojovací fitink 129 navzájem vůči sobě kolmými, vodorovnými spojovacími děrami 151, 152 k díře 140¹ , tvořící hlavní vedení, a odtud k dolnímu připojovacímu fitinku 130. Aby se spínací těleso 111¹ (viz obr. 6 a 7), které na obr. 3 není znázorněno, nadzdvihlo odpovídajícím způsobem jako spínací těleso 111 na studené straně spínacího bloku 107 při dosažení předem stanoveného průtoku proti účinku tíže, přivádí se shora z připojovacího fitinku 129 přes díru 150. tvořící přívodní vedení směrem dolů a přes další vodorovnou spojovací díru 153 do díry 141¹ , tvořící obtokové vedení zdola v paralelním zapojení, část vody.

Dále je mezi navzájem paralelními, avšak v protiproudu protékanými, děrami 140¹, 141¹ uspořádána dolní vodorovná vyrovnávací díra 154 pro jejich spojení, přičemž tato vyrovnávací díra 154 má oproti ostatním průřezům děr zmenšený průřez, aby tak způsobovala zadržení vody, přicházející ze spojovací díry 153, a tím způsobila pohyb spínacího tělesa 111« v díře 141¹ , představující obtokové vedení, při dosažení předem stanovené hodnoty průtoku, směrem nahoru.

Pro stanovení koncových poloh spínacích těles 111. 111¹ jednak v dolní klidové poloze a jednak v horní nejvyšší spínací poloze slouží závěrné šrouby 131. 136, popřípadě 132, 135 jako dorazy, přičemž tyto závěrné šrouby 131, 136, 13 2, 135 v zašroubovaném stavu zasahují do příslušných děr 141, 141¹ do odpovídající hloubky. Tato jejich dorazová funkce není na obrázcích blíže znázorněna, avšak vyplývá nepřímo ze znázornění například na obr. 6, kde jsou spínací tělesa 111, 111 * znázorněna ve své příslušné nejspodnější klidové poloze, v zákrytu s příslušnými příčnými děrami 142, 154. přičemž příslušné závěrné šrouby 131, 136 jsou upraveny axiálně vůči příčným děrám 142, 154 a svými obvody jim odpovídají. Totéž platí i pro horní dorazy ve spojení s příčnými děrami 143. 152.

A konečně jsou na studené straně upraveny 145¹ pro umístění fotodiody optického polohového čidla 107, viz rovněž kromě obr. 3 7.

horké straně podobně jako na úložné neboli montážní díry 144¹. 146 ¹ a žárovky 147¹ pro vytvoření na horké straně spínacího bloku zejména i znázornění na obr. 6 a

Ještě je nutno uvést, že na obr. 4, 5, jakož i 8 a 9, je znázorněn pouze blok 108 bez fitinků a závěrných šroubů, přičemž na obrázcích jsou pouze schematicky naznačeny v ústí děr příslušné vztahové značky v závorkách, označující tyto připojovací fitinky nebo závěrné šrouby.

Z obr. 3, 4 a 8 konečně ještě vyplývá, že na zadní straně bloku 108 jsou upraveny montážní díry 156, 157 a 158 pro upevnění spínacího bloku 107 na blíže neznázorněné konstrukci.

Různé připojovací fitinky 127 až 130 a závěrné šrouby 131 až 138 mohou být provedeny například z mosazi.

Do závěrného šroubu 134 přiřazeného dolní spojovací díře 153 na levé straně je potom například zabudováno teplotní čidlo 122 ve formě odporu se záporným teplotním koeficientem ležícího na čelní straně, který je například zalitý, viz obr. 6, přičemž toto teplotní čidlo 122 je vedením 123 odpovídajícímu signálnímu vedení 23 na obr. 2 - spojeno s elektrickou spínací jednotkou (jako na obr. 10), která není blíže na obr. 3 až 9 znázorněna.

Na obr. 10 je znázorněno blokové schéma pro schematické znázornění příkladu provedení spínací jednotky 19., určené pro zapínání a vypínání topného zařízení 2, jakož i pro regulaci výkonu. Může se například jednat o troj fázový systém se třemi fázemi Ll, L2, L3 , jedním nulovým vodičem N, jakož i ochranným uzemněním 160. přičemž na tři fáze Ll, L2, L3 jsou připojeny tři elektrické topné odpory 161, 162, 163. Tyto tři elektrické topné odpory 161, 162. 163 jsou pomocí spínačů (odpovídajících například spínači 24 na obr. 2), tvořených tyristory 164, 165, 166, spojeny s příslušnými fázemi Ll, L2, L3. Řídicí elektrody tří tyristorů 164, 165, 166 jsou připojeny na výstup detektoru 167 průchodu nulou, který je třemi vstupy připojen ke třem fázím Ll, L2, L3, a potom když se má topné zařízení 2 zapnout popřípadě vypnout, se při příslušném průchodu nulou jednotlivých fází předá na řídicí elektrody tyristorů 164, 165, 166 spínací signál. Tímto způsobem nenastávají při provozu žádné napětové skoky, popřípadě se zabrání vzniku rušivých napětí.

Topný výkon, respektive výkon troj fázového proudu, se u tohoto příkladu provedení nastavuje procentuální dobou trvání zapnutí tyristorů 164, 165, 166. k čemuž je upraven výkonový akční člen 168. například s blíže neznázorněným stupňovitě nastavitelným potenciometrem. Přívod výstupních řídicích nebo spínacích signálů z obou polohových čidel (fotodiod 146, 146¹) a z teplotního čidla 122 je na obr. 10 znázorněn schematicky, přičemž je zde upravena příslušná řídicí elektronika 169, která může být provedena v nej různějších formách, na jejíž výstup je připojen detektor 167 průchodu nulou.

Při provozu se do detektoru 167 průchodu nulou přivádí příslušný řídicí signál pouze tehdy, když obě polohová čidla, to znamená obě fotodiody 146. 146¹. zjistila změnu příslušného spínacího tělesa 111 nebo 111¹ z klidové polohy do horní spínací polohy, to znamená tehdy, když přijmou světlo, a když současně NTC-odpor tvořící teplotní čidlo 122 zjistí pokles teploty vody pod předem stanovenou horní mezní hodnotu. Řídicí elektronikou 169 se přitom do detektoru 167 průchodu nulou přivedou příslušné řídicí impulsy, které aktivují tyristory 164. 165, 166, takže zátěžný proud je podle nastavení výkonového akčního členu 168 občas propouštěn tyristory 164, 165 a 166. Za tím účelem může být například v řídicí elektronice 169 upraven taktovací vysílač (blíže neznázorněný). Přitom detektor 167 průchodu nulou způsobí to, že tyristory 164 . 165, 166 jsou propouštěny stále celé půlvlny.

Jakmile jenom jedno ze spínacích těles 111, 111' opět spadne dolů do své klidové polohy, nebo jakmile teplotní čidlo 122 zaznamená vzrůst teploty nad předem stanovenou mezní hodnotu, tyristory 164, 165, 166 se detektorem 167 průchodu nulou uzavřou, to znamená, že topné zařízení 2 se vypne. K tomu dojde například škrcením průtoku pomocí armatury (vypouštěcího ventilu 5 na obr. 1 a 2).

V ostatním je možno z hlediska způsobu funkce poukázat na již vpředu uvedená objasnění.

V jednom praktickém případu provedení za účelem provádění zkoušek bylo upraveno topné zařízení s výkonem 9 kW, které mělo průměr různých děr tvořících hlavní vedení, obtoková vedení a spojovací vedení 6,5 mm a průměr tyčových spínacích těles lil, lil¹ činil 6 mm. Délka děr 140. 140¹, tvořících hlavní vedení, a děr 141, 141¹, tvořících obtoková vedení, byla přibližně 34 mm a délka spínacích těles 111, 111¹ byla asi 20 mm. Průměr vyrovnávací díry 154 měl stejně jako průměr montážních děr 145, 145¹ pro žárovky 147, 147¹ hodnotu 3,3 mm, kdežto průměr montážních děr 144, 144¹ pro fotodiody 146, 146¹ byl 5,5 mm. Síla materiálu akrylové pryskyřice, který zbyl mezi jednotlivými děrami 141. 141¹. tvořícími obtoková vedení, a montážními děrami 144, 144¹, 145. 145 ¹ pro fotodiody 146, 146¹, a žárovky 147, 147' byl přibližně 2, popřípadě 2,5 mm.

I když byl vynález blíže objasněn na zvláší výhodných příkladech provedení, je samozřejmě možno provádět v rámci vynálezu další obměny a modifikace. Tak je například možno místo optických polohových čidel, tvořených fotodiodami a světelnými zdroji, uspořádat i indukční spínače nebo kapacitní polohová čidla - v příslušně upravených děrách. Rovněž by bylo v principu možné oddělit studenou a horkou stranu spínacího bloku 107, to znamená vytvořit dva zvláštní bloky, jak je naznačeno na obr. 2, a/nebo by v úvahu rovněž připadalo horkou stranu spínacího bloku připojit dolní stranou k topnému zařízení, to znamená, že horká voda z topného zařízení 2 by byla přiváděna na spodní stranu spínacího bloku, podobně jako na studené straně je studená voda přiváděna na spodní stranu, a potrubí vedoucí k vypouštěcímu ventilu potom připojit k horní straně spínacího bloku. Tímto způsobem by bylo možno ušetřit zvláštní přívodní potrubí tvořené dírou 150. Z montážích důvodů pro vytvoření kompaktní zhuštěné konstrukce spínacího bloku spolu s topným zařízením je však výhodné provedení, které bylo objasněno podle obr. 3 až 9.

Claims (8)

1. spínací jednotka (19) ohřev vody, přičemž tělesa (11, 11', 111, z klidové polohy do čidla (16, 16'),

   1. Spínací zařízení (1) pro průtokový ohřívač se zařízením s čidlem pro protékající vodu, přiřazeným průtočnému vedení vody, na které je připojena topného zařízení (2) upraveného pro zařízení s čidlem sestává ze spínacího

   111'), uspořádaného pohyblivě ve směru proudění vody jak před, tak i za topným zařízením (2) vždy v jednom úseku (10, 10', 141, 141') průtočného vedení, které je pohyblivé proudící vodou při předem stanoveném průtoku spínací polohy, a z polohového zaznamenávajícího polohovou změnu pohyblivého spínacího tělesa (11, 11', 111, 111'), které je spojeno se spínací jednotkou (19) topného zařízení (2), vyznačující se tím, že každý úsek (10, 10', 141, 141') průtočného vedení se spínacím tělesem (11, 11', 111, 111') je obtokovým vedením k hlavnímu vedení (9, 140, 140') pro průtok vody, sestávajícím z úseku vedení spojeného spojovacími vedeními (142, 143, 152, 154) s hlavním vedením (140, 140'), přičemž v obou koncových oblastech tohoto úseku vedení jsou stanoveny obě polohy spínacího tělesa (111, 111'), a to klidová poloha a spínací poloha, a že obě polohová čidla (16, 16') a obě pohyblivá spínací tělesa (11, 11', 111, 111') jsou uspořádána v jednodílném bloku (8, 108) z plastu, v němž jsou vytvořeny úseky (10, 10', 141, 141') průtočného vedení a hlavní a spojovací vedení (9, 140, 140', 142, 143, 152, 154).
2. 2. Spínací zařízení podle nároku 2, vyznačuj ící se t í m, že každé obtokové vedení (10, 10', 141, 141'), jakož i hlavní a spojovací vedení (9, 140, 140', 142, 143, 152, 154), jsou tvořena děrami, opatřenými na povrchu bloku připojovacími fitinky (127, 128, 129, 130), popřípadě závěrnými šrouby (131 až 138).
3. 3. Spínací jící se průtočný průřez zařízení podle nároku 1 nebo 2, v y z tím, že každé obtokové vedení (10) než hlavní vedení (9).

   n a č umá menší
4. 4. Spínací zařízení podle jednoho z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že blok (8, 108) je proveden z transparentního plastu a každé polohové čidlo je tvořeno spínačem se světelnou závorou se světelným zdrojem (17, 147, 147') a fotoelementem (18, 146, 146'), ležícím proti tomuto světelnému zdroji (17, 147, 147’).
5. 5. Spínací zařízení podle nároku 4, vyznačuj ící se t í m, že blok (8, 108) je proveden z akrylového skla.
6. 6. Spínací zařízení podle nároku 3 nebo 4, vyznačující se tím, že fotoelementem (18) je fototranzistor.
7. 7. Spínací zařízení podle nároku 4 nebo 5, vyznačující se tím, že fotoelementem (146, 146') je fotodioda.
8. 8. Spínací zařízení podle jednoho z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že každé spínací těleso (11, 11', 111, 111') má tvar válce a příslušné obtokové vedení (10, 10', 141, 141') je přímkové.