DE10107190C1 - Gas-Wärmeerzeugungseinrichtung - Google Patents
Gas-WärmeerzeugungseinrichtungInfo
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Abstract
Eine Gas-Wärmeerzeugungseinrichtung weist eine Sensoreinrichtung zur Erfassung eines Wasserstroms auf, die an eine elektrische Steuereinrichtung angeschlossen ist. Die Steuereinrichtung dient der Steuerung oder Regelung des Gaszuflusses zu einem Gasbrenner mittels entsprechender Ventile. Durch die Erfassung der Größe des Wasserstroms mittels der Sensoreinrichtung gelingt die Regulierung des Gaszuflusses zu dem Brenner auf eine solche Weise, dass ein zu hoher Gasverbrauch, insbesondere bei niedrigen Wasserentnahmen, vermieden wird. Wenn die Sensoreinrichtung allerdings nur ein Schaltsignal abgibt, das aussagt, ob Wasser fließt oder nicht, wird an dem Ausgang des Wärmetauschers ein Temperatursensor angeordnet, der zur Regelung der Gasmenge dient. Bedarfsweise können auch sowohl ein Sensor, der die Größe des erfassten Wasserstroms kennzeichnet, als auch ein Temperatursensor vorgesehen werden.
Description
Die Erfindung betrifft eine Gas-Wärmeerzeugungsein
richtung, insbesondere zur Brauchwassererwärmung.
Zur Warmwasserzeugung sind sogenannte Gas-Durchlauf
erhitzer in Gebrauch, die bedarfsweise Warmwasser im Durch
lauf erzeugen. Ein Gasbrenner mit entsprechender Leistung
dient dabei zur Erwärmung des in einem Wärmetauscher flie
ßenden Wassers.
Die Zündung, der Betrieb und die Abschaltung des Gas
brenners ist sicherheitsrelevant, denn es muss in jedem
Fall ein Ausströmen von nichtgezundetem Gas verhindert wer
den. Außerdem darf der Brenner nicht betrieben werden, wenn
kein Wasserdurchfluss vorhanden ist, um den entsprechenden
Wärmetauscher nicht zu überhitzen.
Wird Wasser entnommen, soll, die in dem Gas enthaltene
Wärmeenergie möglichst effizient genutzt werden.
Aus der DE 100 30 132 A1 ist eine Gas-Wärmeerzeugungs
einrichtung bekannt, die einen wasserführenden Wärmetau
scher aufweist, der an eine Wasserzuführungsleitung ange
schlossen ist. Die Gas-Wärmeerzeugungseinrichtung weist
einen an eine Gaszuführungsleitung angeschlossenen Gasbren
ner auf und dient zur Beheizung des Wärmetauschers. Zur
Steuerung des Brenners ist in der Gaszuführungsleitung eine
Ventilanordnung angeordnet und mit einer elektrischen Be
tätigungseinrichtung versehen. Zu dieser gehört eine elek
trische Zündeinrichtung, die an eine Zündelektrode ange
schlossen ist. Die Zündelektrode legt eine Funkenstrecke
zur Zündung des Gasbrenners fest. Zur Erfassung der Wasser
temperatur ist in einem von dem Wärmetauscher zu der Zapf
stelle führenden Leitungsabschnitt ein Temperatursensor
vorgesehen, der an die Steuereinrichtung angeschlossen ist.
Diese reguliert den Gasstrom zu dem Brenner so, dass die
gewünschte Auslauftemperatur an der Zapfstelle erreicht
wird.
Die Steuerung des Brennerventils erfolgt über einen
Elektromagneten, der naturgemäß einen merklichen Stromver
brauch hat.
Aus der DE 196 50 445 C1 ist ein Gasstellgerät für
einen Gasgebläsebrenner bekannt. Das Gasstellgerät weist
zwei auf einer gemeinsamen Ventilspindel sitzende Ventilverschlussglieder
auf, denen Ventilsitze zugeordnet sind.
Die Regulierung eines Gasflusses erfolgt durch entsprechen
de Positionierung der Ventilspindel. Diese wird von einem
Hubmagneten betätigt. Mit der Ventilspindel ist ein Huban
ker verbunden, der in eine Magnetspule ragt. Durch Ansteue
rung der Magnetspule mit unterschiedlichen Strömen können
zwei unterschiedliche Öffnungsstellungen der Ventilspindel
eingestellt werden. Dies ergibt unterschiedliche Gasströme.
Ein batteriegestützter Betrieb eines solchen Stell
geräts erfordert sehr große Batterien.
Aus dem Gebrauchsmuster DE 20 00 2223 U1 ist ein elek
trisch steuerbares Magnetventil bekannt, das einen ersten
Magnetkreis zur Betätigung der Ventilspindel und einen
zweiten Magnetkreis zum Halten der Ventilspindel in einer
Offenstellung aufweist. Entsprechend unterschiedlich sind
die beiden Magnetspulen dimensioniert und angesteuert.
Ein solches Magnetventil ist entweder offen oder zu.
Es lässt jedoch nicht die Einstellung von Zwischenpositio
nen zu.
Aus der US-PS 2290048 ist ein netzgestütztes Magnet
ventil bekannt, das zur Versorgung eines Brenners dient.
Das Brennerventil weist einen ersten Magnetkreis auf, der
von einem Thermostromgenerator versorgt ist. Dieser Magnet
kreis dient dem Offenhalten des Brennerventils wenn es be
reits geöffnet ist und der Thermostromgenerator von einer
Zündflamme erwärmt wird. Ein zweiter Magnetkreis oder al
ternativ ein manuell zu betätigender Drucktaster dienen zum
Öffnen des Ventils.
Zur Stromversorgung dient ein Transformator. Zwischen
stellungen stellt dieses Brennerventil nicht ein.
Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, eine
Gas-Wärmeerzeugungseinrichtung zu schaffen, die den Betrieb
mit erhöhtem Wirkungsgrad und geringem Stromverbrauch er
möglicht.
Diese Aufgabe wird mit einer Gas-Wärmeerzeugungsein
richtung nach Anspruch 1 gelöst.
Die Gas-Wärmeerzeugungseinrichtung ist vollständig
elektrisch gesteuert. Dies gilt insbesondere für die Gaszu
führung zu dem Brenner. Eine in der Wasser-Zuführungslei
tung vorgesehene Sensoreinrichtung erfasst dabei den Wärme
bedarf. Dies kann sowohl durch Erfassung der Größe des den
Wärmetauscher durchfließenden Wasserstroms, als auch alter
nativ zur Erfassung der Wärmetauscherausgangstemperatur
erfolgen. Die Erfassung der Größe des Wasserstroms gestat
tet die gesteuerte Einstellung eines passenden Gasstroms
und somit eine Warmwasserzeugung ohne Regelschwingungen.
Dies ermöglicht die bedarfsgerechte Einstellung der zu dem
Gasbrenner geleiteten Gasmenge entsprechend der durch den
Wärmetauscher strömenden Wassermenge. Ein zu großer Gasver
brauch, etwa durch zu große freigegebene Gasmengen und so
mit zu große Flammen und unnötig hohe Wärmetauscher
ausgangstemperaturen, können somit vermieden werden. Dies
steigert insgesamt den Wirkungsgrad.
Die elektrische Steuerungseinrichtung ist vorzugsweise
vollständig batteriegestützt und über wenigstens ein
Thermoelement mit Strom versorgt. Damit können Netz
anschlüsse und die damit einhergehenden Installationskosten
entfallen. Die Ventileinrichtung, zu der das Hauptventil,
das Brennerventil und ggfs. ein Zündventil gehören, sind
besonders stromsparend ausgelegt. Sie benötigen lediglich
zum Öffnen Batteriestrom, während sie, wenn sie einmal of
fen sind, durch Thermostrom des Thermostromgenerators of
fengehalten werden. Ein weiteres zu der Ventileinrichtung
gehörendes Drosselventil, das der Einstellung der zu dem
Brenner geleiteten Gasmenge, d. h. der Flammengröße dient,
ist vorzugsweise ein Motorventil, das über einen Stellmotor
betätigt wird. Dieser benötigt nur dann Betriebsstrom, wenn
das Drosselventil verstellt werden soll. Bei einer vorteil
haften Steuerstrategie wird dieser Stellmotor nach Be
triebsbeginn über eine Wartezeit hinweg gesperrt, d. h.
nicht betätigt, um unnötige Stellvorgänge zu vermeiden.
Dies hat vor allem dann Bedeutung, wenn der Betrieb
Temperatur-geregelt erfolgt. Bei Wasserstrom entsprechender
Steuerung kann auf das Sperren des Stellmotors verzichtet
werden.
Die Magnetventileinrichtung, die vorteilhafterweise
als Hauptventil und/oder als Brennerventil Anwendung fin
det, weist vorzugsweise eine Magnet-Betätigungseinrichtung
auf, die nur die Aufgabe hat, das Stellglied aus der
Schließstellung in die Offenstellung zu überführen. Eine
Magnet-Halteeinrichtung dient dann dazu, das Stellglied in
Offenstellung zu halten. Die Magnet-Halteeinrichtung wird
bspw. durch Thermostrom gespeist, was die Batterie entlas
tet. Zur Überbrückung des zeitlichen Zwischenraums zwischen
Öffnen des Ventils und Aufbau eines ausreichend großen
Thermostroms kann eine Fangeinrichtung vorgesehen sein, die
das Stellglied mittels eines geringen Batteriestroms nach
dem Öffnen in Offenstellung hält. Dieser Haltestrom kann
nach Ablauf einer festen Zeitspanne oder nach Feststellen
einer ausreichenden Thermostromentwicklung ausgeschaltet
werden. Eine weitere Funktion dieser Fangeinrichtung liegt
darin, eine ausreichende Haltekraft aufzubringen, um das
Stellglied, wenn es in seiner Schließstellung ankommt, dort
abzubremsen und zu halten. Die thermostrombetriebene
Magnet-Halteeinrichtung übernimmt somit ein bereits ruhen
des Stellglied, so dass es mit geringsten Haltekräften und
somit mit geringen Thermoströmen auskommt.
Das Gas-Zündventil kann von einem gesonderten Aktuator
betätigt sein, bspw. einem eigenen Elektromagneten. Es wird
jedoch als vorteilhaft angesehen, das Gas-Zündventil z. B.
mit Axialspiel an das Stellglied des Brennerventils zu kop
peln, was einerseits den Bauaufwand senkt und andererseits
vor dem Öffnen des Brennerventils zwangsläufig die Freigabe
einer Zündgasmenge und somit ein weiches (softes) Zünden
des Gasbrenners bewirken kann.
Das Gas-Zündventil kann eine Leitung steuern, die zu
einem eigenen Zündbrenner führt. Es ist jedoch auch mög
lich, mit dem Gas-Zündventil eine zu dem Hauptbrenner füh
rende Leitung zu steuern, so dass dieser zunächst mit einer
Zündgasmenge, d. h. kleiner Flamme, gezündet wird. Der Zünd
gasstrom, wird vorzugsweise so festgelegt, dass er etwas
kleiner ist als er für die minimale Betriebsleistung des
Gasbrenners erforderliche Gasstrom. Dadurch wird vermieden,
dass die Steuereinrichtung durch die Drosseleinrichtung den
Zündgasstrom unter einen zum Zünden erforderlichen Mindest
strom reduziert.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist an dem
Ausgang des Wärmetauschers ein Temperatursensor angeordnet,
der über eine Regeleinrichtung das Drosselventil so steu
ert, dass an dem Ausgang des Wärmetauschers eine mit einer
Solltemperatur übereinstimmende Vorlauftemperatur erreicht
wird. Diese Regeleinrichtung kann sofort nach Start des
Hauptbrenners oder aber verzögert wirksam werden. Letzteres
vermeidet unnötige Regelschwingungen und somit Stellhübe
des Drosselventils zu Betriebsbeginn, bei dem insbesondere
nach längerem Stillstand zunächst ein Aufwärmen des Wärme
tauschers stattfindet. Mit dem Temperatursensor ist jedoch
unabhängig davon die Einstellung einer besonders niedrigen
Wärmetauschertemperatur möglich. Wird z. B. beim Duschen
Wasser von 40°C benötigt, kann die Solltemperatur entspre
chend vorgegeben und die Temperatur am Brausekopf ohne Zu
mischen von Kaltwasser erreicht werden. Die Wärmetauscher
ausgangstemperatur kann dadurch sehr niedrig gehalten wer
den, wodurch die Verbrennungswärme der Gasflamme weites
möglich ausgenutzt, d. h. die Abgastemperatur des Durchlauf
erhitzers gesenkt werden kann. Dies kommt dem Wirkungsgrad
zugute und senkt im Ergebnis den Gasverbrauch der Gas-Wär
meerzeugungseinrichtung.
Vorteilhafte Einzelheiten von Ausführungsformen der
Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung, der Beschreibung
oder Unteransprüchen.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfin
dung veranschaulicht. Es zeigen:
Fig. 1 eine Gas-Wärmeerzeugungseinrichtung in schema
tischer Darstellung,
Fig. 2 eine Magnetventileinrichtung für die Gas-Wär
meerzeugungseinrichtung nach Fig. 1, in schematischer Dar
stellung,
Fig. 3 ein Steuerdiagramm für die Magnetventileinrich
tung nach Fig. 2,
Fig. 4 eine abgewandelte Ausführungsform der Magnet
ventileinrichtung,
Fig. 5 und Fig. 6 Ausführungsbeispiele der Steuereinrichtung so
weit sie die Magnetventileinrichtung steuert, als Block
schaltbild,
Fig. 7 eine abgewandelte Ausführungsform einer Magnet
ventileinrichtung zur Steuerung von zwei Brennern und einer
Zündgasmenge, in längsgeschnittener Darstellung,
Fig. 8 eine Ventilanordnung, die ein Hauptventil und
ein Brennerventil umfasst, in längsgeschnittener Darstel
lung, und
Fig. 9 ein Flussdiagramm zur Verdeutlichung des von
der Steuereinrichtung durchgeführten Steuervorgangs.
In Fig. 1 ist eine Gas-Wärmeerzeugungseinrichtung 1
in Form eines Durchlauferhitzers zur Warmwasserzeugung ver
anschaulicht. Die Gas-Wärmeerzeugungseinrichtung 1 dient
der Erzeugung von erwärmtem Brauchwasser, das eine Wasser-
Zuführungsleitung 2 zu einer Zapfstelle 3 leitet. An der
Zapfstelle 3 ist ein Ventil 4 mit einem Eingang 5 und einem
Ausgang 6 angeordnet. Vorzugsweise weist dieses Ventil 4
keinen Kaltwasseranschluss auf, sondern reguliert lediglich
die Menge des aus der Wasser-Zuführungsleitung 2 ausgelas
senen Warmwassers.
In der Gas-Wärmeerzeugungseinrichtung 1 ist ein Wärme
tauscher 7 angeordnet. Er weist einen Wasser-Durchgangs
kanal zur Erwärmung von Wasser auf. Dazu ist er in dem Ab
gasstrom eines Brenners 8 angeordnet. Vorzugsweise vor dem
Wärmetauscher 7, bedarfsweise jedoch auch hinter diesem,
ist in der Wasser-Zuführungsleitung 2 ein Durchflussmesser
9 angeordnet, der als Sensoreinrichtung zur Erfassung des
Wasserstroms in der Wasser-Zuführungsleitung 2 dient. Der
Durchflussmesser 9 gibt an einer Leitung 11 ein Signal ab,
das die Größe des Wasserstroms in der Wasser-Zuführungs
leitung 2 kennzeichnet. Bei einfachsten Ausführungsformen
kann hier auch ein sogenannter Wasserschalter Anwendung
finden, der nur ein Schaltsignal abgibt, wenn der Wasser
fluss einen Grenzwert übersteigt.
Der Brenner 8 ist ein Gasbrenner, der an eine Gas-Zu
führungsleitung 12 angeschlossen ist. In der Gaszuführungs
leitung, die an ein Gasnetz oder einen Gasspeicher ange
schlossen ist, ist eine Ventilanordnung 14 vorgesehen, zu
der ein Hauptventil 15 sowie ein Brennerventil 16 mit Gas-
Zündventil 17 und ein Drosselventil 18 gehören. Das Haupt
ventil 15 und das Brennerventil 16 mit Zündventil 17 bildet
ein Ventilblock, der in Fig. 8 im Einzelnen veranschau
licht und an späterer Stelle erläutert ist. Zum Antrieb
dienen Magnetantriebe 19a, 19b, deren Aufbau an späterer
Stelle in Verbindung mit den nachfolgenden Figuren be
schrieben ist. Die Magnetantriebe 19a, 19b dienen dazu, die
angeschlossenen Ventile zu öffnen und zu schließen. Dagegen
ist das Drosselventil 18 ein Ventil zur Einstellung des
Gasstroms. Sein Ventilverschlussglied kann durch einen Mo
torstellantrieb 21, zu dem Stellmotor 22 gehört, in ver
schiedene Drosselstellungen überführt werden. Das Drossel
ventil 18 ist jedoch nicht dafür vorgesehen, vollständig
geschlossen zu werden.
Sowohl der Stellmotor 22 als auch die Magnetantriebe
19a, 19b sind mit einer Steuereinrichtung 31 verbunden, die
den Betrieb der Gas-Wärmeerzeugungseinrichtung 1 steuert.
Dazu ist an die Steuereinrichtung 31 über die Leitung 11
der Durchflusssensor 9 sowie ein Temperatursensor 32 an
geschlossen, der in der Wasser-Zuführungsleitung 2 hinter
dem Wärmetauscher 7 angeordnet ist. Die Steuereinrichtung
31 weist außerdem einen Thermostromeingang 33 auf, an den
ein Thermostromgenerator 34, z. B. ein entsprechendes Ther
moelement angeschlossen ist.
Zur Abgabe von Zündimpulsen ist die Steuereinrichtung
31 mit einem Zündausgang 35 versehen, an dem Hochspannungs
impulse abgegeben werden, die über eine Leitung zu einer
Zündelektrode 37 geleitet werden. Diese legt mit einer ent
sprechenden Gegenelektrode, bspw. dem Brenner 8, eine Fun
kenstrecke fest.
Außerdem weist die Steuereinrichtung 31 einen Soll
temperatureingang 38 auf, an den eine Temperaturvorgabeein
richtung 39 angeschlossen ist. Diese ist mit dem Solltemperatureingang
38 über eine Leitung 41 oder auch eine draht
lose Signalübertragungsstrecke, bspw. eine Funkstrecke oder
eine Infrarotsteuerstrecke verbunden. Die Temperaturvorga
beeinrichtung 39 weist ein Bedienelement 42 auf, das bspw.
durch einen Drehknopf oder durch ein oder mehrere Tasten
gebildet sein kann und gibt über die Leitung 41 oder eine
andere Signalübertragungsstrecke ein Signal ab, das den
über das Bedienelement eingegebenen Wert kennzeichnet. Die
ser kann entweder ständig vorhanden sein oder von der Steu
ereinrichtung 31 in einer entsprechenden Speichereinrich
tung zwischengespeichert werden. Letzteres wird bei draht
losen Bedienteilen (Temperaturvorgabeeinrichtung 39) bevor
zugt, die nur dann ein Temperaturvorgabesignal an die Steu
ereinrichtung 31 senden, wenn die Bedienelemente 42 betä
tigt werden.
Die Steuereinrichtung 31 enthält einen Betriebssteuer
block 44, der über die Leitung 11 mit dem Durchflussmesser
9 verbunden ist. Der Betriebssteuerblock 44 überwacht per
manent den Wasserfluss in der Wasser-Zuführungsleitung 2,
um dementsprechend die Ventilanordnung 14 und das Drossel
ventil 18 sowie die Erzeugung von Zündimpulsen an der Zünd
elektrode 37 zu steuern. Dazu ist der Betriebssteuerblock
44 mit einem Zündspannungsgenerator 45 verbunden, der an
seinem Ausgang eine festgelegte Anzahl von Zündimpulsen
oder für eine festgelegte Zeitspanne Zündimpulse abgibt,
wenn er von dem Betriebssteuerblock 44 ein Startsignal er
hält. Dieses gibt der Betriebssteuerblock 44 ab, wenn er
ausgehend von einem nichtvorhandenen oder vernachlässigbar
geringen Wasserdurchfluss in der Wasser-Zuführungsleitung 2
die Überschreitung eines Mindestwerts feststellt. Gleich
zeitig gibt der Betriebssteuerblock 44 Öffnungssignale an
die Magnetantriebe 19a, 19b, um das Hauptventil 15 und das
Brennerventil 16 sowie das Gaszündventil 17 zu öffnen. Dazu
ist ein entsprechender Ausgang des Betriebssteuerblocks 44
mit den Magnetantrieben 19a, 19b verbunden.
Ein weiterer Ausgang des Betriebssteuerblocks 44 ist
mit einem Abschaltrelais 46 verbunden. Dieses weist einen
Ruhekontakt 47 auf, der nur geöffnet wird, wenn das Ab
schaltrelais 46 angesteuert wird. Ansonsten verbindet der
Ruhekontakt 47 den Thermostromgenerator 34 mit den Magnet
antrieben 19a, 19b, um diese bei Vorhandensein eines Steu
erstroms offenzuhalten.
Zu der Gas-Wärmeerzeugungseinrichtung 1 gehört außer
dem ein Temperaturregler 48, der mit dem Sollwerteingang 38
verbunden ist. Der Temperaturregler 48 weist außerdem einen
Istwerteingang 49 auf. An seinem Ausgang 51 gibt der Tempe
raturregler 48 ein Stellsignal an den Stellmotor 22 ab, das
der Differenz zwischen dem Sollwert und dem Istwert ent
spricht und eine Verstellung der Gasmenge bewirkt, die die
ser Abweichung entgegenwirken soll. Der Temperaturregler 48
ist somit ein P-Regler (Proportionalregler). Bedarfsweise
kann er jedoch auch eine PI- oder eine PID-Charakteristik
erhalten.
Zusätzlich kann der Temperaturregler 48 mit einem Ak
tivierungseingang 52 versehen sein, der ein Aktivierungs
signal von dem Betriebssteuerblock 44 erhält. Das Aktivie
rungssignal wird bei einer ersten Ausführungsform gesendet,
sobald der Betriebssteuerblock 44 einen Wasserfluss in der
Wasser-Zuführungsleitung feststellt. Bei einer anderen Aus
führungsform wird das Aktivierungssignal verzögert gesen
det, d. h. der Temperaturregler 48 bleibt bei Betriebsbeginn
zunächst passiv und gibt an seinem Ausgang 51 erst nach
Ablauf einer bestimmten Wartezeit ein Ausgangssignal ab.
Alternativ kann anstelle der verzögerten Einschaltung
des Temperaturreglers 48 auch eine Aktivierung des Tempera
turreglers 48 erstmalig dann erfolgen, wenn die Ist-Tempe
ratur an dem Eingang 49 die Soll-Temperatur 38 erreicht.
Dazu ist dann ein nicht weiter veranschaulichter Tempera
turüberwachungsblock vorgesehen, der sowohl mit dem Soll-
Temperatureingang 38 als auch mit dem Istwert-Eingang 49
verbunden ist und dessen Ausgang mit dem Aktivierungsein
gang 52 des Temperaturreglers 48 verbunden ist. Bei dieser
Ausführungsform wird der Stellmotor 22 zu Betriebsbeginn
oder schon nach dem letzten vorausgegangenen Betriebs
schluss so eingestellt, dass das Drosselventil 18 auf vol
len Durchlass geschaltet ist. Der Temperaturüberwachungs
block aktiviert den Temperaturregler 48 dann sobald die
Temperatur an dem Wärmetauscherausgang den Sollwert er
reicht, wodurch die Solltemperatur in Minimalzeit erreicht
wird.
Die in Fig. 1 veranschaulichte Steuereinrichtung 31
wird von einem Primärelement 53 mit Spannung versorgt. Das
Primärelement 53 liefert damit die Energie zur Betätigung
der Ventilanordnung 14 des Stellmotors 22 und des Zündspan
nungsgenerators 45.
Die insoweit beschriebe Gas-Wärmeerzeugungseinrichtung
1 arbeitet wie folgt:
Der Betrieb der Gas-Wärmeerzeugungseinrichtung 1 wird ausschließlich durch die Betätigung des Ventils 4 gesteu ert. Ist dieses geschlossen, ist in der Wasser-Zuführungs leitung 2 keine Wasserströmung vorhanden. Der Durchfluss messer 9 gibt somit an der Leitung 11 kein Durchflusssignal ab. Der Betriebsteuerblock 44 schaltet somit die gesamte Steuereinrichtung 31 in einen Ruhezustand.
Der Betrieb der Gas-Wärmeerzeugungseinrichtung 1 wird ausschließlich durch die Betätigung des Ventils 4 gesteu ert. Ist dieses geschlossen, ist in der Wasser-Zuführungs leitung 2 keine Wasserströmung vorhanden. Der Durchfluss messer 9 gibt somit an der Leitung 11 kein Durchflusssignal ab. Der Betriebsteuerblock 44 schaltet somit die gesamte Steuereinrichtung 31 in einen Ruhezustand.
Wird das Ventil 4 an der Zapfstelle 3 geöffnet, stellt
der Durchflussmesser 9 einen Durchfluss fest und liefert an
der Leitung 11 ein Schaltsignal oder ein den Durchfluss
kennzeichnendes Signal. Der Betriebssteuerblock 44 schaltet
daraufhin den Zündspannungsgenerator 45 ein. Entsprechend
werden nun an der Zündelektrode 37 Funkenüberschläge er
zeugt. Zugleich erregt der Betriebssteuerblock 44 die Mag
netantriebe 19a, 19b und öffnet somit das Hauptventil 15
und das Brennerventil 16. Letzteres zumindest soweit, dass
das Gas-Zündventil 17 geöffnet wird und der Brenner 8 eine
Zündgasmenge erhält. Durch die Funkenüberschläge wird diese
gezündet und der Brenner 8 arbeitet zunächst mit geringer
Leistung. Der Betriebssteuerblock 44 sendet nun einen wei
teren Öffnungsimpuls, zumindest an den Magnetantrieb 19b,
um das Brennerventil 16 vollständig zu öffnen und den Gas
weg der Gaszuführungsleitung 12 freizugeben. Der Brenner 8
arbeitet nun mit einer Leistung entsprechend der Einstel
lung durch das Drosselventil 18. Die Gasflamme an dem Bren
ner 8 erwärmt das den Wärmetauscher 7 durchfließende Was
ser. Der Temperatursensor 32 stellt dabei kontinuierlich
die Wassertemperatur fest.
Der Betriebssteuerblock 44 schaltet nach Ablauf einer
Zündzeit den Zündspannungsgenerator 45 ab und hält das
Hauptventil 15 und das Brennerventil 16 offen. Spätestens
mit Zündung der Gasflamme beginnt der Thermospannungsgene
rator 34 sich zu erwärmen und nach einer gewissen Zeit an
den Thermostromeingang 33 Strom abzugeben. Dieser wird über
den Ruhekontakt 47 an die Magnetantriebe 19a, 19b weiterge
leitet, die dadurch in Selbsthaltung gehen. Der Betriebs
steuerblock 44 schaltet dann einen bislang noch aufrecht
erhaltenen Haltestrom ab, wobei die Ventile 15, 16 infolge
des Thermostroms offen bleiben.
Sofort oder nach Ablauf einer gewissen Wartezeit steu
ert der Betriebsteuerblock 44 den Temperaturregler 48 50
an, dass dieser aktiviert wird und nunmehr einen gewünsch
ten Temperatursollwert, den er von der Temperaturvorgabe
einrichtung 39 erhalten hat oder erhält, mit der gemessenen
Ist-Temperatur vergleicht. Treten Abweichungen auf, wird
der Stellmotor 22 angesteuert, um den Abweichungen entge
genzuwirken.
Eine Besonderheit einer abgewandelten Ausführungsform
der Steuereinrichtung 31 besteht darin, dass zur Vermeidung
von Regelschwingungen eine temperaturunabhängige Vorein
stellung des Drosselventils 18 gemäß dem Wasserstrom in der
Wasser-Zuführungsleitung 2 vorgenommen werden kann. Dazu
liefert der Betriebssteuerblock 44 über den Aktivierungs
eingang 52 nicht nur ein Aktivierungssignal an den Tempera
turregler 48, sondern außerdem ein den Wasserfluss in der
Wasser-Zuführungsleitung 2 kennzeichnendes Signal. Der Tem
peraturregel 48 enthält nun ein Zuordnungsmittel, bspw.
eine Zuordnungstabelle oder eine Zuordnungsformel, die
durch eine Rechenprozedur in einem Mikrorechner realisiert
wird. Das Zuordnungsmittel ordnet nun jedem Wasserfluss
einen entsprechenden Gasfluss und somit eine entsprechende
Einstellung des Drosselventils 18 zu, die von dem Stell
motor 22 eingestellt wird. Wenn diese Position des Stell
motors 22 erreicht ist, hält der Temperaturregler 48 eine
Wartezeit von bspw. 2 Sekunden ein, bis er den Temperatur
regelvorgang freigibt und den Stellmotor 22 dann der ge
wünschten Temperatur entsprechend nachstellt.
Das Zuordnungsmittel kann außerdem die Solltemperatur
als Parameter nutzen und somit eine parametrisierte Tabelle
enthalten. Einzelnen Wasserdurchflusswerten sind dann für
jede gewünschte Temperaturstufe die entsprechenden Gasmengen
und somit Einstellwerte für den Stellmotor 22 zugeord
net. Je nach Rasterung, d. h. Feinheit der Aufteilung in
Wasserdurchflussstufen und Temperaturstufen; kann damit
eine sehr feine Vorabeinstellung des Drosselventils 18 er
reicht werden. Durch diese Vorsteuerung lassen sich Regel
schwingungen des Temperaturreglers 48 weitgehend minimie
ren. Der Temperaturregler 48 übernimmt lediglich noch die
Feinkorrektur der Wärmetauscherausgangstemperatur. Bedarfs
weise kann die vorhandene Vorsteuertabelle auch durch die
von dem Temperaturregler 48 letztendlich eingeregelten Po
stionswerte aktualisiert werden, wodurch die Steuereinrich
tung 31 dann mit zunehmender Betriebszeit immer genauer
arbeitet.
Die Steuereinrichtung 31 arbeitet, abgesehen von der
Nutzung des Thermostroms, vollständig batteriegestützt.
Dazu sind besonders stromsparende Magnetventileinrichtungen
erforderlich. Eine solche Magnetventileinrichtung 101 ist
in Fig. 2 veranschaulicht. Sie weist eine Magnet-Betäti
gungseinrichtung 102 und eine Magnet-Halteeinrichtung 103
auf. Die Magnet-Betätigungseinrichtung 102 dient dazu, ein
Stellglied 104 aus einer Schließstellung 105, die in Fig.
2 gestrichelt dargestellt ist, in eine Offenstellung 106 zu
überführen. Die Bewegung findet in Axialrichtung des Stell
glieds 104 statt (Pfeil 107).
Das Stellglied betätigt ein Ventilverschlussglied 108
über eine Ventilspindel 109. Das Ventilverschlussglied 108
ist durch eine Druckfeder 111 auf seine Schließstellung 105
hin vorgespannt. In dieser liegt es an einem Ventilsitz 112
an.
Die Magnet-Betätigungseinrichtung 102 ist durch eine
Zugmagnetanordnung gebildet. Zu dieser gehört ein ortsfest
gelagerter Spulenkörper 114 mit einer Wicklung 115. In die
Zentralöffnung 116 des Spulenkörpers 114 ragt das zylindri
sche Stellglied 104. In der Zentralöffnung 116 sitzt außer
dem ein Flussleitstück 117, das mit dem Stellglied 104 ei
nen kegelförmigen Luftspalt 118 festlegt.
Die Wicklung 115 ist so beschaffen und bemessen, dass
der aus einer festgelegten Spannungsquelle aufgenommene
Strom ein hinreichend großes Magnetfeld erzeugt, um das als
Anker wirkende Stellglied 104 gegen die Kraft der Druckfe
der 111 aus seiner Schließstellung 105 herauszubeschleuni
gen und in seine Offenstellung 106 zu überführen.
Das Flussleitstück 117 ist mit einer Mittelöffnung 119
versehen, durch die ein Stift 122 ragt, der mit dem Stell
glied 104 fest verbunden ist. Der Stift 122 ist, wie auch
das Stellglied 104, koaxial zu einer Längsmittelachse 121
angeordnet.
Der Stift 122 trägt eine Ankerscheibe 123, die fest
mit diesem verbunden ist. Die Ankerscheibe 123 gehört zu
der Magnet-Halteeinrichtung 103, zu der außerdem ein Topf
magnet 124 gehört. Dieser weist einen weichmagnetischen
Kern 25 mit zylindrischem Umriss und einer der Ankerscheibe
123 zugewandten Flachseite auf. In dieser ist eine Ringnut
126 ausgebildet, in der eine Spule 127 sitzt. Diese umgibt
einen zylindrischen Mittelschenkel 128 des Kerns 125. Der
Mittelschenkel 128 ist mit einer Zentralöffnung 129 verse
hen, die koaxial zu der Längsmittelachse 121 angeordnet ist
und in die der Stift 119 ragt.
Die Magnet-Betätigungseinrichtung 102 und die Magnet-
Halteeinrichtung 103 bilden jeweils die Antriebseinrichtung
19a bzw. 19b der Ventile 15, 16 in Fig. 1.
Die Magnet-Ventileinrichtung 101 wird gemäß dem in
Fig. 3 veranschaulichten Zeitdiagramm angesteuert:
Mit Betriebsbeginn (Zeitpunkt t = 0 in Fig. 3) gibt die Steuereinrichtung 31 zunächst Zündimpulse IG ab. Zu gleich liefert sie einen kurzen Spannungs- oder Stromimpuls an die Wicklung 115, so dass das Stellglied 104 anzieht und das Ventilverschlussglied 108 aus der Schließstellung 105 in die Offenstellung 106 überführt wird. Der entsprechende Stromimpuls IZ ist kurzzeitig und belastet die Batterie (53 in Fig. 1) nur für Bruchteile einer Sekunde. Zugleich wird die Wicklung 127 mit einem Haltestrom iH1 versorgt, der lediglich einige Millisekunden beträgt und dazu führt, dass die Ankerscheibe 123 an dem Topfmagnet 124 haften bleibt, wenn sie gegen diesen stößt.
Mit Betriebsbeginn (Zeitpunkt t = 0 in Fig. 3) gibt die Steuereinrichtung 31 zunächst Zündimpulse IG ab. Zu gleich liefert sie einen kurzen Spannungs- oder Stromimpuls an die Wicklung 115, so dass das Stellglied 104 anzieht und das Ventilverschlussglied 108 aus der Schließstellung 105 in die Offenstellung 106 überführt wird. Der entsprechende Stromimpuls IZ ist kurzzeitig und belastet die Batterie (53 in Fig. 1) nur für Bruchteile einer Sekunde. Zugleich wird die Wicklung 127 mit einem Haltestrom iH1 versorgt, der lediglich einige Millisekunden beträgt und dazu führt, dass die Ankerscheibe 123 an dem Topfmagnet 124 haften bleibt, wenn sie gegen diesen stößt.
Bis zum Ablauf einer Haltezeit tH von z. B. 45 Sekunden
wird der Haltestrom iH als Haltestrom iH1 der Batterie 53
entnommen. Inzwischen liefert der Thermostromgenerator 34
jedoch ausreichend Strom iH2, so dass mit Ablauf der Halte
zeit tH der Thermostrom iH2 zum Haltestrom iH wird.
Fig. 4 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform
der Magnet-Ventilanordnung 101, bei der die Ströme iH1 und
iH2 auf unterschiedliche Spulen 136, 137 geleitet werden,
die beide in der Ringnut 126 untergebracht sind. Die Spule
136 dient als Fangeinrichtung, um die an dem Topfmagneten
125 anschlagende Ankerscheibe 123 mit relativ großer Halte
kraft einzufangen und deren Abprallen zu verhindern. Die
Spule 137 bringt dagegen ein vergleichsweise schwächeres
Magnetfeld auf, das lediglich dazu dient, die einmal an dem
Kern 125 anliegende Ankerscheibe 123 an diesem zu halten.
Entsprechend werden die Ströme iH1 und iH2 separat zu
geführt, wozu die Ausgänge 138, 139 der Steuereinrichtung
31 dienen. Die Wicklung 115 wird hingegen über einen
Impulsausgang 132 versorgt.
Fig. 5 veranschaulicht einen Teil der Steuereinrich
tung 31, der der Ansteuerung der Magnet-Betätigungseinrich
tung 102 und der Magnet-Halteeinrichtung 103 dient. Bei der
Ausführungsform nach Fig. 5 ist eine Thermostromüberwa
chung vorgesehen. Von dem Thermostromeingang 33 wird der
Haltestrom über den Ruhekontakt 47 des Abschaltrelais 46 an
den Halteausgang 139 weitergegeben. Der Ruhekontakt 47 ist
geschlossen (lässt Strom durch), wenn das Abschaltrelais 46
nicht angesteuert (erregt) ist. Wird das Relais angesteu
ert, wird der Ruhekontakt 47 unterbrochen.
Der Stromsensor 143 kann ein niederohmiger Shunt oder
ein anderweitiger Sensor sein. In Frage kommt z. B. eine
Feldplatte oder ein anderer Magnetfeldsensor, der das von
dem Thermostrom iH erzeugte Magnetfeld erfasst.
An den Stromsensor 143 ist ein Schwellwertschalter 144
angeschlossen. Dieser weist ein Aktivierungseingang 145
auf, der über eine Leitung 148 an den Betriebssteuerblock
44 angeschlossen ist. Der Schwellwertschalter 144 ist mit
seinem Ausgang 146 an die Fangspule 136 angeschlossen. Das
abgegebene Spannungssignal ist so bemessen, dass der Halte
strom iH1 lediglich wenige Milliampere beträgt.
Der Aktivierungseingang 145 ist mit einer Akti
vierungsleitung 148 verbunden, die ein Signal erhält, so
bald die Magnet-Ventileinrichtung 101 öffnen soll. Die Ak
tivierungsleitung 148 führt außerdem zu einem Aktivierungs
eingang 149, einer Ansteuerschaltung 151 zur Erzeugung des
Öffnungsimpulses iZ. Die Ansteuerschaltung 151 ist bspw.
ein Monoflop, das auf einige zehn Millisekunden eingestellt
ist und über diese Zeit an dem Betätigungsausgang 132 ein
Batteriespannungssignal abgibt.
Fig. 6 veranschaulicht eine alternative Ausführungs
form ohne Überwachung des Thermostroms mit reiner Zeit
steuerung. Dazu dienen zwei Monoflops MF1, MF2, die von der
Steuerleitung 148 aktiviert werden. Das Monoflop MF1 steu
ert über einen Schalter 51 den Ausgang 132 und gibt einen
kurzen kräftigen Stromimpuls an die Wicklung 115 ab. Das
Monoflop MF2 steuert hingegen über einen Schalter 52 den
Ausgang 138 und gibt für die Zeitspanne tH einen schwachen
Haltestrom an die Haltespule 136 ab.
In Fig. 7 ist das Brennerventil 16 gesondert veran
schaulicht. Es beruht auf dem in Fig. 4 veranschaulichten
Prinzip, weshalb unter Verweis auf die vorige Beschreibung
die dort verwendeten Bezugszeichen ohne erneute Erläuterung
verwendet sind. Auf die vorstehende Beschreibung wird ver
wiesen. Das Brennerventil 16 steuert zwei Gaswege W1, W2,
die zu Brennerabschnitten 151, 154 des Brenners 8 führen.
Dem Ventilverschlussglied 108 sind zwei Ventilsitze 112,
152 zugeordnet. Der Ventilsitz 152 wird durch eine axial
verschiebbar gelagerte Hülse gebildet, die gegen die Kraft
einer Druckfeder 153 verschiebbar gelagert ist. Die Ventil
sitze 112, 152 sind so angeordnet, dass das Ventilver
schlussglied 108, wenn es in Öffnungsrichtung bewegt wird,
zunächst von dem Ventilsitz 112 und danach von dem Ventil
sitz 152 abhebt. Die Gaswege W1, W2 werden somit nachein
ander freigegeben. Dem später freigegebenen Gasweg W2 ist
das Gas-Zündventil 17 zugeordnet, das durch eine Ventil
buchse 163 und eine dieser zugeordnete Ventilspindel 164
gebildet ist. Die Ventilbuchse 163 sitzt koaxial zu der
Längsmittelachse 123 in dem Ventilverschlussglied 108 und
führt in den von dem Ventilsitz 152 umschlossenen Kanal.
Die Ventilspindel 164 wird durch ein kegelförmiges Ende der
Stange 109 gebildet.
Eine Relativbewegung zwischen der Ventilbuchse 163 und
der Ventilspindel 164 wird durch eine begrenzte axiale Be
weglichkeit des Ventilverschlussglieds 108 in Bezug auf die
Ventilspindel 109 erreicht. Dazu dient eine fest auf der
Ventilspindel 109 sitzende Zahnscheibe 156, die Gas-Durch
lasskanäle aufweist und an Haltefingern 157 eines fest mit
dem Ventilverschlussglied 108 verbundenen konischen Halte
körpers Anlage findet. Die Beweglichkeit des Ventilver
schlussglieds 108 gegen die Ventilspindel 109 wird somit
durch den Öffnungshub des Gaszündventils 17 bestimmt, der
durch die Zahnscheibe 156 begrenzt ist.
Die Magnet-Halteeinrichtung 103 arbeitet bei diesem
Ventil zweistufig. Die Ankerscheibe 123 weist mittig einen
Nabenabschnitt auf, in dessen Innenraum eine axial ver
schiebbar gelagerte Haltescheibe 167 vorgesehen ist. Die
Ankerscheibe 123 ist axial festmontiert, wozu eine Gewinde
muffe 168 dient.
Die Haltescheibe 167 wird von dem Mittelschenkel 128
der Magnet-Halteeinrichtung 103 angezogen und haftet an
diesem, wenn die Wicklung 127 bzw. eine Teilwicklung der
selben bestromt ist. Der Öffnungsvorgang des Brennerventils
16 kann somit zweistufig erfolgen. Ein erster Öffnungsim
puls an der Wicklung 115 zieht das Stellglied 104 lediglich
ein kurzes Stück in die Zentralöffnung des Spulenkörpers
114 hinein, bis die Haltescheibe 167 an dem Mittelschenkel
128 anliegt. In diesem Zustand ist das Gas-Zündventil 17
freigegeben und lässt einen geringen Gasstrom über den Weg
W2 zu dem Brenner 154 strömen. Bedarfsweise kann das Ven
tilverschlussglied 108 von dem Ventilsitz 112 bereits etwas
abgehoben sein, so dass ein schwacher Gasstrom über den Weg
W1 zu dem Brenner 151 geleitet wird. Ein zweiter Öffnungs
impuls der an die Wicklung 115 geleitet wird, führt dann
das Stellglied 104 vollständig in die Zentralöffnung des
Spulenkörpers 114 hinein, wodurch die Ankerscheibe 123 mit
der Stirnfläche des Magnetkreises der Magnet-Halteeinrich
tung 103 in Anlage kommt und an dieser haften bleibt. In
diesem Zustand ist sowohl der Gasweg W1 als auch der Gasweg
W2 vollständig freigegeben und der Brenner 8 arbeitet po
tenziell mit voller Leistung, es sei denn, dass nicht dar
gestellte Drosselventil 18, das bei dieser Ausführungsform
bspw. vor dem Brennerventil 16 angeordnet sein kann, be
schränkt den Gasstrom.
In Fig. 8 ist eine Doppelventilanordnung veranschau
licht, die sowohl das Hauptventil 15 als auch das Brenner
ventil 16 enthält. Beide Ventile sind prinzipiell gleich
aufgebaut, mit dem einzigen Unterschied, dass dem Ventil
verschlussglied 108 des Hauptventils 15 nur der Ventilsitz
112 zugeordnet ist. Eine mittlere Hülse mit einem zweiten
Ventilsitz fehlen. Demzufolge steuert das Hauptventil 15
nur einen Gasweg, der zu dem Brennerventil 16 führt. In dem
Gasweg ist eine Drosselschraube 180 angeordnet, deren ko
nisches Ende 181 mit einem rohrförmigen Ansatz 182 einen
Drosselspalt bildet. Dieser ist durch Drehung der Drossel
schraube 180 einstellbar.
Das Brennerventil 16 entspricht dem Brennerventil nach
Fig. 7, so dass wegen dessen Funktion auf die entsprechen
de, zu der Fig. 7 gehörigen Beschreibung, verwiesen wird.
Die Arbeitsweise der Steuereinrichtung 31 ist in Fig.
9 durch einen Ablaufplan veranschaulicht. Mit einem ersten
Block 201 überprüft die Steuereinrichtung 31 ständig, ob
von dem Durchflussmesser 9 ein Signal gesendet wird, das
einen von Null verschiedenen Wasserfluss kennzeichnet.
Falls nicht, wird diese Überprüfung ständig fortgesetzt.
Falls ja, geht die bspw. durch ein Programm realisierte
Steuerung zu einem Block 202 (Programmabschnitt), der das
Öffnen des Hauptventils und das Öffnen des Brennerventils,
zumindest bis zur Freigabe einer Zündgasmenge bewirkt.
Gleichzeitig werden, wie durch einen Block 203 angedeutet
ist, Zündimpulse erzeugt. Nach einer nicht weiter veran
schaulichten Kontrolle der Zündung geht die Steuerung zu
einem Block 204 über, der das Brennerventil 16 freigibt und
somit auf volle Leistung schaltet. Wird jedoch eine ord
nungsgemäße Zündung nicht festgestellt (bspw. durch eine
geeignete Flammenüberwachung), geht die Steuerung zu einem
Block 205, der eine Fehlermeldung ausgibt und die Steuerung
stillsetzt.
Ist das Brennerventil 16 im Block 204 freigegeben,
wird das Drosselventil 18 entsprechend der Größe des er
fassten Wasserstroms und der gewünschten Solltemperatur
eingestellt. Bspw. kann der von der Drosselposition festge
legte Gasstrom durch das Drosselventil so eingestellt wer
den, dass der Gasstrom dem Produkt aus Wasserstrom und
Solltemperatur entspricht. Wegen der nichtlinearen Ventil
kennlinie des Drosselventils 18 ist somit die Ventilpositi
on eine nichtlineare Funktion des Produkts des den Wasser
strom kennzeichnenden Signals mit dem die Solltemperatur
kennzeichnenden Signal. Diese Funktionen können in Form
einer Tabelle oder als Rechenblock realisiert sein. Die
Gasmenge wird somit gesteuert. Nach Ablauf von einigen Se
kunden kann die Steuerung des Drosselventils 18 zum Regel
betrieb umschalten, indem die Einstellung des Drosselven
tils 18 temperaturgeregelt erfolgt. Dies ist in Fig. 9
durch Block 206 veranschaulicht. In diesem Block wird das
Drosselventil 18 weiter geöffnet, wenn die Isttemperatur
die Solltemperatur unterschreitet und es wird etwas mehr
geschlossen, wenn die Isttemperatur an dem Wärmetauscher
ausgang die Solltemperatur überschreitet.
Im Rahmen der Regelung wird ständig überprüft, ob tat
sächlich noch ein Wasserfluss vorhanden ist. Dies symboli
siert Block 207. Falls der Wasserfluss nicht Null ist, wird
der Regelvorgang fortgesetzt. Ist er Null, schließt die
Steuerung das Hauptventil 15 und das Brennerventil 16 (so
wie das Zündventil 17). Dies erfolgt in jedem Fall sofort.
Ist dies erfolgt, kehrt die Steuerung zum Anfang des Ab
laufplans mit ständiger Wasserüberwachung zurück. Zusätz
lich kann vorgesehen werden, dass die Steuerung nach Ablauf
einer festgelegten Zeitspanne von mehreren Minuten oder bei
Feststellung, dass die Isttemperatur an dem Wärmetauscher
die Solltemperatur stark (d. h. z. B. um mehr als 10°C) un
terschreitet, das Drosselventil 18 vollständig geöffnet
wird. Dies bewirkt, dass dann beim nächsten Betriebsbeginn
nach dem ordnungsgemäßen Zünden und Freigeben des Brenner
ventils (Block 204) zunächst mit voller Brennerleistung
gearbeitet wird, um eine möglichst schnelle Erwärmung des
Wärmetauschers 7 zu bewirken. Bei Erreichen der Solltempe
ratur oder nach Ablauf einer festgelegten Startzeit, kann
dann zu dem Block 206 (Temperaturregelung) verzweigt wer
den.
Eine Gas-Wärmeerzeugungseinrichtung weist eine Sensor
einrichtung zur Erfassung eines Wasserstroms auf, die an
eine elektrische Steuereinrichtung angeschlossen ist. Die
Steuereinrichtung dient der Steuerung oder Regelung des
Gaszuflusses zu einem Gasbrenner mittels entsprechender
Ventile. Durch die Erfassung der Größe des Wasserstroms
mittels der Sensoreinrichtung gelingt die Regulierung des
Gaszuflusses zu dem Brenner auf eine solche Weise, dass ein
zu hoher Gasverbrauch, insbesondere bei niedrigen Wasser
entnahmen vermieden wird. Wenn die Sensoreinrichtung al
lerdings nur ein Schaltsignal abgibt, das aussagt, ob Was
ser fließt oder nicht, wird an dem Ausgang des Wärmetau
schers ein Temperatursensor angeordnet, der zur Regelung
der Gasmenge dient. Bedarfsweise können auch sowohl ein
Sensor, der die Größe des erfassten Wasserstroms kennzeich
net, als auch ein Temperatursensor vorgesehen werden.
Claims (17)
1. Gas-Wärmeerzeugungseinrichtung (1)
mit einem Wasser führenden Wärmetauscher (7), der an eine Wasser-Zuführungsleitung (2) angeschlossen ist,
mit einem Gasbrenner (8), der an eine Gas-Zuführungs leitung (12) angeschlossen ist und zur Beheizung des Wärme tauschers (7) dient,
mit einer Ventilanordnung (15, 15??, 17), die in der Gas-Zuführungsleitung (12) angeordnet ist und die eine elektrische Betätigungseinrichtung (102, 103) aufweist,
mit einer elektrischen Zündeinrichtung (45), an die eine Zündelektrode (37) angeschlossen ist, die eine Funken strecke zur Zündung des Gasbrenners (8) festlegt,
mit einer Sensoreinrichtung (9, 32), die in der Wasser-Zuführungsleitung (2) angeordnet ist und die ein Signal abgibt, das die Größe des Wärmebedarfs kennzeich net,
einer elektrischen Steuereinrichtung (31), an die die Ventilanordnung (15, 16, 17), die elektrische Zündeinrich tung (45) und die Sensoreinrichtung (9, 32) angeschlossen sind, und
mit einer Versorgungsspannungsquelle (53), zur Span nungsversorgung der Steuereinrichtung (31),
dadurch gekennzeichnet,
dass zu der Ventilanordnung (15, 16, 17) ein Brenner ventil (16) und ein Hauptventil (15) gehören, die jeweils durch eine Magnetventileinrichtung (101) gebildet sind,
mit einem Stellglied (104), das zwischen einer Schließstellung (105) und einer Offenstellung (106) beweg lich gelagert und durch eine Federelement (111) auf seine Schließstellung (5) hin vorgespannt ist,
mit einer Magnet-Betätigungseinrichtung (102), die mechanisch mit dem Stellglied (104) und elektrisch mit einer elektrischen Steuereinrichtung (31) verbunden und darauf eingerichtet ist, das Stellglied (104) aus seiner Schließ stellung (105) in seine Offenstellung (106) zu überführen, und
wobei das Stellglied (104) mit wenigstens einem Ven tilverschlussglied (108) verbunden ist, das auf einem Ven tilsitz (112) abdichtend aufsitzt, wenn sich das Stellglied (104) in Schließstellung (105) befindet, und das von dem Ventilsitz (112) abgehoben ist, wenn sich das Stellglied (108) in Offenstellung (106) befindet,
mit einer Magnet-Halteeinrichtung (103), die mecha nisch mit dem Stellglied (104) und elektrisch mit einem Thermostromgenerator (34) verbunden und dazu eingerichtet ist, das Stellglied (103) in seiner Offenstellung (106) zu halten, und
mit wenigstens einem elektrischen Primärelement (53) als Versorgungsspannungsquelle.
mit einem Wasser führenden Wärmetauscher (7), der an eine Wasser-Zuführungsleitung (2) angeschlossen ist,
mit einem Gasbrenner (8), der an eine Gas-Zuführungs leitung (12) angeschlossen ist und zur Beheizung des Wärme tauschers (7) dient,
mit einer Ventilanordnung (15, 15??, 17), die in der Gas-Zuführungsleitung (12) angeordnet ist und die eine elektrische Betätigungseinrichtung (102, 103) aufweist,
mit einer elektrischen Zündeinrichtung (45), an die eine Zündelektrode (37) angeschlossen ist, die eine Funken strecke zur Zündung des Gasbrenners (8) festlegt,
mit einer Sensoreinrichtung (9, 32), die in der Wasser-Zuführungsleitung (2) angeordnet ist und die ein Signal abgibt, das die Größe des Wärmebedarfs kennzeich net,
einer elektrischen Steuereinrichtung (31), an die die Ventilanordnung (15, 16, 17), die elektrische Zündeinrich tung (45) und die Sensoreinrichtung (9, 32) angeschlossen sind, und
mit einer Versorgungsspannungsquelle (53), zur Span nungsversorgung der Steuereinrichtung (31),
dadurch gekennzeichnet,
dass zu der Ventilanordnung (15, 16, 17) ein Brenner ventil (16) und ein Hauptventil (15) gehören, die jeweils durch eine Magnetventileinrichtung (101) gebildet sind,
mit einem Stellglied (104), das zwischen einer Schließstellung (105) und einer Offenstellung (106) beweg lich gelagert und durch eine Federelement (111) auf seine Schließstellung (5) hin vorgespannt ist,
mit einer Magnet-Betätigungseinrichtung (102), die mechanisch mit dem Stellglied (104) und elektrisch mit einer elektrischen Steuereinrichtung (31) verbunden und darauf eingerichtet ist, das Stellglied (104) aus seiner Schließ stellung (105) in seine Offenstellung (106) zu überführen, und
wobei das Stellglied (104) mit wenigstens einem Ven tilverschlussglied (108) verbunden ist, das auf einem Ven tilsitz (112) abdichtend aufsitzt, wenn sich das Stellglied (104) in Schließstellung (105) befindet, und das von dem Ventilsitz (112) abgehoben ist, wenn sich das Stellglied (108) in Offenstellung (106) befindet,
mit einer Magnet-Halteeinrichtung (103), die mecha nisch mit dem Stellglied (104) und elektrisch mit einem Thermostromgenerator (34) verbunden und dazu eingerichtet ist, das Stellglied (103) in seiner Offenstellung (106) zu halten, und
mit wenigstens einem elektrischen Primärelement (53) als Versorgungsspannungsquelle.
2. Gas-Wärmeerzeugungseinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Magnet-Halteeinrichtung
(103) einen ortsfest gelagerten Elektromagneten (124) auf
weist, dessen Wicklung (127) in Betrieb von dem Thermostrom
des Thermostromgenerators (34) durchflossen ist, und dass
zu der Magnet-Halteeinrichtung (103) ein beweglich gelager
ter Anker (123) gehört, der mit dem Stellglied (104) ver
bunden ist.
3. Gas-Wärmeerzeugungseinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass zu der Magnet-Halteeinrichtung
(103) eine Halteeinrichtung (137) und eine Fangeinrichtung
(136) gehören.
4. Gas-Wärmeerzeugungseinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (104) mit zwei
Ventilverschlussgliedern (108, 164) verbunden ist, denen
jeweils ein Ventilsitz (112, 163) zugeordnet ist, wobei
eines der Ventilverschlussglieder (164) und einer der Ven
tilsitze (163) ein Gas-Zündventil (17) bilden, das in der
Gas-Zuführungsleitung (12) angeordnet ist.
5. Gas-Wärmeerzeugungseinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (104) mit einem
Ventilverschlussglied (108) verbunden ist, dem zwei Ventil
sitze (112, 152) zugeordnet sind, wobei einer der Ventil
sitze (112) ortsfest und der andere Ventilsitz (152) in
Bewegungsrichtung (107) des Ventilverschlussglieds (108)
gegen eine Federkraft beweglich gelagert ist, so dass die
Ventilsitze (112, 152) von dem Ventilverschlussglied (108)
nacheinander freigegeben werden.
6. Gas-Wärmeerzeugungseinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass dem Stellglied (104) wenigs
tens zwei Ventilverschlussglieder (108, 164) zugeordnet
sind, denen Ventilsitze (112, 163) zugeordnet sind, wobei
eines der Ventilverschlussglieder (163) und einer der Ven
tilsitze (164) das Gas-Zündventil (17) bilden.
7. Gas-Wärmeerzeugungseinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass dem Brennerventil (16) ein
Drosselventil (18) vor- oder nachgeordnet ist, das ein po
sitionsverstellbares Drosselorgan aufweist, das mittels
einer elektrischen Antriebseinrichtung (21) in unterschied
liche Drosselstellungen überführbar ist.
8. Gas-Wärmeerzeugungseinrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass das die Antriebseinrichtung
(21) eine positionsspeichernde Antriebseinrichtung (22)
ist.
9. Gas-Wärmeerzeugungseinrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass das Brennerventil (16) und
das Drosselventil (18) so aufeinander abgestimmt sind, dass
das Drosselventil (18) bei maximaler Drosselung keine Un
terschreitung eines festgelegten Zündgasstroms verursacht
und dass das Brennerventil (16), wenn es öffnet, zunächst
einen Gasstrom freigibt, der dem Zündgasstrom entspricht.
10. Gas-Wärmeerzeugungseinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (9) ein
Strömungssensor ist oder einen solchen enthält, der ein die
Größe der in der Wasser-Zuführungsleitung (2) fließenden
Wasserströmung kennzeichnendes Signal an die Steuereinrich
tung (31) liefert, und dass diese den Gastrom entsprechend
steuert.
11. Gas-Wärmeerzeugungseinrichtung nach Anspruch 7 und
8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung ein
Temperatursensor (32) ist oder einen solchen enthält, der
an dem Ausgang des Wärmetauschers (7) ein angeordnet ist
und der mit der Steuereinrichtung (31) verbunden ist, und
dass die Steuereinrichtung (31) eine Vergleichereinrichtung
(48) enthält, die die erfasste Temperatur mit einer Soll
temperatur vergleicht und die bei Betrieb der Gas-Wärmeer
zeugungseinrichtung (1) eine Einstellung der Antriebsein
richtung (22) zur Regelung der Gaszufuhr zu dem Brenner (8)
bewirkt.
12. Gas-Wärmeerzeugungseinrichtung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, dass die Vergleichereinrichtung
(48) die Antriebseinrichtung (22) zur Öffnung des Drossel
ventils (18) ansteuert, wenn die mit dem Temperatursensor
(32) festgestellte Ausgangstemperatur des Wärmetauschers
(7) die Solltemperatur unterschreitet, und dass die Ver
gleichereinrichtung (48) die Antriebseinrichtung (22) zur
Drosselung des Drosselventils (18) ansteuert, wenn die Aus
gangstemperatur des Wärmetauschers (7) die Solltemperatur
überschreitet.
13. Gas-Wärmeerzeugungseinrichtung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Solltemperatur mittels einer Bedieneinrichtung
(39)einstellbar ist.
14. Gas-Wärmeerzeugungseinrichtung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Bedieneinrichtung (39) eine Fernsteuereinrichtung ist.
15. Gas-Wärmeerzeugungseinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Wasser-Zuführungsleitung
(2) an eine Warmwasser-Zapfstelle (3) angeschlossen ist,
die keine Kaltwasser-Beimischeinrichtung aufweist.
16. Gas-Wärmeerzeugungseinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (31)
nach Betriebsschluss die Einstellung des Drosselventils
(18) zumindest für eine festgelegte Wartezeit unverändert
lässt.
17. Gas-Wärmeerzeugungseinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (31)
nach Betriebsschluss die Einstellung des Drosselventils
(18) spätestens nach einer festgelegten Wartezeit zu einer
schwächeren Drosselung hin verändert.
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