DE102006053993B3 - Power supply independent operated water heater has electromagnetic gas valve, and water turbine is connected mechanically with permanent magnet, which rotates depending on flow of water - Google Patents

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Abstract

The water heater has a gas burner, and an electromagnetic gas valve (8,9) controlled depending on the quantity of discharged water. A spring is held in the close position, and a control device and a water turbine (5) are integrated in a water pipe (1) for generating electrical voltage for components by the flow of water (2) by opening a hot water-discharge-valve. The water turbine is connected mechanically with a permanent magnet (7), which rotates depending on flow of water and the indicator of the gas valve stays in working connection with the circular path of the permanent magnetic pole.

Description

Die Erfindung betrifft einen stromnetzunabhängig betriebenen Wassererhitzer nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The The invention relates to a water heater operated independently of the mains supply according to the preamble of claim 1.

Stromnetzunabhängig betriebene Wassererhitzer mit einem Gasbrenner sind allgemein bekannt. Sie arbeiten völlig autark von einem Stromnetz und sind daher auch sehr einfach zu installieren. Im Wesentlichen bestehen gattungsgemäße Wassererhitzer aus mindestens einem in Abhängigkeit der Auslaufwassermenge steuerbaren elektromagnetischen Gasventil. Üblicherweise werden aus Sicherheitsgründen zwei in Reihe geschaltete Gasventile eingesetzt. Jedes Gasventil weist eine Spule auf und wird mit einer entgegengesetzt wirkenden Feder in der Schließposition gehalten. Weiterhin ist eine Regeleinrichtung für den Betrieb des Gasbrenners vorgesehen, auch um beispielsweise eine voreingestellte Warmwasser-Auslauftemperatur einzuhalten.Power-independent operated Water heaters with a gas burner are well known. she work completely self-sufficient from a power grid and are therefore also very easy to install. Essentially, generic water heaters consist of at least one in dependence the discharge water quantity controllable electromagnetic gas valve. Usually be for security reasons two gas valves connected in series. Every gas valve has a coil and is acting with an opposite Spring in the closed position held. Furthermore, a control device for the operation of the gas burner provided, for example, a preset hot water outlet temperature observed.

Weiterhin sind Wassererhitzer mit einer in die Wasserleitung integrierten Wasserturbine und einem gekoppelten Generator zur Erzeugung von elektrischer Spannung für Komponenten bekannt. Durch die Wasserströmung beim Öffnen eines Warmwasser-Auslassventils wird die Wasserturbine betrieben. Die erzeugten elektrischen Leistungen sind relativ klein, so dass man damit bisher lediglich die Zündspannung erzeugen wollte. Aus der US-PS 4 740 725 ist bekannt, einen hydraulischen Mikro-Turbinen-Generator zur Erzeugung einer Zündspannung zum Zünden eines Gasbrenners für Wassererhitzer einzusetzen. Als Vorteil wird darauf hingewiesen, dass dadurch auf eine permanente Zündflamme verzichtet werden kann. Auch aus der EP 361 333 geht eine Wasserarmatur für sanitäre Hausinstallationen hervor, wobei in einem Strömungskanal ein von durchströmenden Wasser beaufschlagtes Turbinenrad vorgesehen ist, das einen elektrischen Generator antreibt. Das Turbinenrad ist dabei unmittelbar im Strömungsweg des Wasser führenden Leitungsstrangs angeordnet. Die vom Generator erzeugte Spannung wird dabei zum Laden eines Akkumulators verwendet, der eine Steueranordnung mit Spannung versorgt, die ein Ventil eines Wasserspenders betätigt.Furthermore, water heaters are known with a water turbine integrated into the water turbine and a coupled generator for generating electrical voltage for components. Due to the flow of water when opening a hot water outlet valve, the water turbine is operated. The electrical power generated is relatively small, so that so far only wanted to generate the ignition voltage. From the U.S. Patent 4,740,725 It is known to use a hydraulic micro-turbine generator for generating an ignition voltage for igniting a gas burner for water heaters. As an advantage, it should be noted that this can be dispensed with a permanent pilot flame. Also from the EP 361 333 is a water faucet for sanitary house installations, wherein in a flow channel acted upon by a flowing water turbine wheel is provided which drives an electric generator. The turbine wheel is arranged directly in the flow path of the water-carrying wiring harness. The voltage generated by the generator is used to charge a rechargeable battery that supplies power to a control assembly that operates a valve of a water dispenser.

Weiterhin ist aus der DE 199 54 967 A1 eine Vorrichtung bekannt, mit der unabhängig von der Durchflussmenge im Leitungsstrang die zum Antreiben der Turbine beziehungsweise des Generators notwendige Strömungsmenge im Wesentlichen konstant bleibt. Dadurch wird gewährleistet, dass unabhängig von der Stellung des Auslassventils eine ausreichenden elektrische Spannung für die elektrischen Verbraucher des Wassererhitzers zu Verfügung steht.Furthermore, from the DE 199 54 967 A1 a device is known, with which regardless of the flow rate in the wiring harness necessary for driving the turbine or the generator flow rate remains substantially constant. This ensures that, regardless of the position of the exhaust valve sufficient electrical voltage for the electrical loads of the water heater is available.

Alle diese Lösungen benötigen mehrere Sensoren sowie zusätzliche Einzelkomponenten und Bauelemente zum genauen Detektieren des Wasserdurchflusses und zum nachfolgenden Regeln der Brennerleistung über die Gasmenge, welche über die Magnetventile eingestellt wird. Erst durch aufwändige Auswertung des Wasserdurchflusses und Verknüpfung mehrerer Komponenten wird somit die erforderliche Brennerleistung nachgeführt.All these solutions need several sensors as well as additional Individual components and components for accurate detection of water flow and for subsequent control of the burner power over the Amount of gas, which over the solenoid valves is adjusted. Only through elaborate evaluation of water flow and linkage several components thus becomes the required burner capacity tracked.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen stromnetzunabhängig betriebenen Wassererhitzer insbesondere im Hinblick auf einen möglichst niedrigen Verbrauch an elektrischer Energie zu optimieren.Of the The invention is therefore based on the object, a power supply independently operated water heater especially with regard to the lowest possible consumption to optimize electrical energy.

Erfindungsgemäß wird dies mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.According to the invention this is solved with the features of claim 1. Advantageous developments are the dependent claims refer to.

Der Wassererhitzer ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserturbine mechanisch mit einem drehbar gelagerten Permanentmagneten verbunden ist, welcher in Abhängigkeit der Wasserströmung rotiert und dass die Spule des mindestens einen Gasventils in Wirkverbindung mit der Kreisbahn der Permanentmagnet-Pole steht.Of the Water heater is characterized in that the water turbine mechanically connected to a rotatably mounted permanent magnet which is dependent the water flow rotates and that the coil of the at least one gas valve in operative connection with the circular path of the permanent magnet poles is.

Eine zunehmende Rotationsfrequenz des Permanentmagneten bewirkt somit eine zunehmende Elektrisierung der Spule eines Gasventils und somit ein zunehmendes Öffnen eines Gasventils. Dabei kann die Spule eines Gasventils bei jedem Passieren der Permanentmagnet-Pole aktiviert sein. Alternativ dazu kann auch die dem Gasbrenner zugeführte Gasmenge moduliert werden, indem die Spule eines Gasventils nur bei jedem zweiten oder dritten Passieren der Permanentmagnet-Pole oder in größeren Intervallen aktiviert wird. Das Deaktivieren einer Spule erfolgt zum Beispiel durch das Öffnen eines elektrischen Kontaktes.A increasing rotational frequency of the permanent magnet thus causes an increasing electrification of the coil of a gas valve and thus an increasing opening a gas valve. In this case, the coil of a gas valve at each Passing the permanent magnet poles should be activated. Alternatively it is also possible to modulate the gas quantity supplied to the gas burner, by turning the coil of a gas valve only every second or third Passing the permanent magnet poles or activated at longer intervals becomes. Disabling a coil is done, for example, by opening a coil electrical contact.

Vorteilhafterweise sind die Wasserturbine, der Permanentmagnet und das mindestens eine Gasventil in einem Bauteil zusammengefasst und/oder in ein Gehäuse integriert. Dies ist wartungs- und montagefreundlich, da einige Teile und erheblicher Bauaufwand im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen eingespart werden. Die gesamte Anordnung ist daher sehr Platz sparend und führt zu sehr kompakt aufgebauten Wassererhitzern. Weiterhin kann die Regeleinrichtung zur Einhaltung der geforderten Warmwasser-Auslauftemperatur und/oder der geforderten Leistung des Gasbrenners die notwendige Elektrisierung der Spule eines Gasventils ermitteln. Dabei wird mit Messeinrichtungen die Position des Permanentmagneten und damit die Rotationsfrequenz zusätzlich zur Warmwasser-Eintrittstemperatur und zur Warmwasser-Austrittstemperatur erfasst. Das Einstellen der Brennerleistung ist erfindungsgemäß ganz einfach durch die Überwachung der Elektrisierung der Spule eines Gasventils möglich. Das bisher allgemein dabei übliche Wechseln der Gasventile entfällt.Advantageously, the water turbine, the permanent magnet and the at least one gas valve are combined in one component and / or integrated into a housing. This is easy to maintain and assemble, as some parts and considerable construction costs are saved compared to conventional solutions. The entire arrangement is therefore very space-saving and leads to very compact water heaters. Furthermore, the controller can determine the necessary electrification of the coil of a gas valve to comply with the required hot water outlet temperature and / or the required power of the gas burner. In this case, the position of the permanent magnet and thus the rotational frequency in addition to the hot water inlet temperature and the hot water outlet temperature is detected with measuring devices. Adjusting the burner output is erfindungsge This is possible by monitoring the electrification of the coil of a gas valve. The hitherto generally common change of gas valves is eliminated.

Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar und zeigt in einer einzigen Figur den schematischen Aufbau in einem stromnetzunabhängig betriebenen Wassererhitzer.The Drawing represents an embodiment of Invention represents and shows in a single figure the schematic Construction in a power grid independent operated water heater.

Im Wassererhitzer ist in die Wasserleitung 1 eine Wasserturbine 5 zur Erzeugung von elektrischer Spannung für Komponenten integrierten, welche durch die Wasserströmung 2 beim Öffnen eines nicht dargestellten Warmwasser-Auslassventils betrieben wird. Die Wasserturbine 5 bringt über eine mechanischen Antrieb 6 einen Permanentmagneten 7 Abhängigkeit der Wasserströmung 2 in Rotation.In the water heater is in the water pipe 1 a water turbine 5 for generating electrical voltage for components integrated by the water flow 2 is operated when opening a hot water outlet valve, not shown. The water turbine 5 brings about a mechanical drive 6 a permanent magnet 7 Dependence of the water flow 2 in rotation.

Der Permanentmagnet 7 steht mit seinen Polen auf seiner Kreisbahn in Wirkverbindung mit den jeweiligen Spulen von steuerbaren elektromagnetischen Gasventilen 8, 9, welche zwischen einem Gas-Einlass 3 und einem Gas-Auslass 4 angeordnet sind. Über die Elektrisierung der Spule werden die Gasventile 8, 9 geöffnet und mit einer Feder 10 werden diese in der Schließposition gehalten. Mit Messeinrichtungen 11 wird die Position und die Rotationsfrequenz des Permanentmagneten 7 erfasst.The permanent magnet 7 is with its poles on its circular path in operative connection with the respective coils of controllable electromagnetic gas valves 8th . 9 which is between a gas inlet 3 and a gas outlet 4 are arranged. About the electrification of the coil are the gas valves 8th . 9 opened and with a spring 10 these are held in the closed position. With measuring equipment 11 becomes the position and the rotation frequency of the permanent magnet 7 detected.

Da die Rotationsfrequenz des Permanentmagneten 7 direkt von der Wasserströmung 2 abhängt, können die Gasventile 8, 9 und damit die Leistung des Gasbrenners sehr genau geregelt werden.As the rotational frequency of the permanent magnet 7 directly from the water flow 2 depends on the gas valves 8th . 9 and thus the performance of the gas burner are regulated very accurately.

Claims (6)

Stromnetzunabhängig betriebener Wassererhitzer mit einem Gasbrenner, mindestens einem in Abhängigkeit der Auslaufwassermenge steuerbaren elektromagnetischen Gasventil (8, 9), welches eine Spule aufweist und mit einer Feder (11) in der Schließposition gehalten wird, einer Regeleinrichtung und einer in die Wasserleitung (1) integrierten Wasserturbine (5) zur Erzeugung von elektrischer Spannung für Komponenten durch die Wasserströmung (2) beim Öffnen eines Warmwasser-Auslassventils, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserturbine (5) mechanisch mit einem Permanentmagneten (7) verbunden ist, welcher in Abhängigkeit der Wasserströmung (2) rotiert und dass die Spule des mindestens einen Gasventils (8, 9) in Wirkverbindung mit der Kreisbahn der Permanentmagnet-Pole steht.Water heater operated independent of the mains supply with a gas burner, at least one electromagnetic gas valve which can be controlled as a function of the amount of outlet water ( 8th . 9 ), which has a coil and with a spring ( 11 ) is held in the closed position, a control device and a in the water line ( 1 ) integrated water turbine ( 5 ) for generating electrical voltage for components by the water flow ( 2 ) when opening a hot water outlet valve, characterized in that the water turbine ( 5 ) mechanically with a permanent magnet ( 7 ), which depends on the water flow ( 2 ) and that the coil of the at least one gas valve ( 8th . 9 ) is in operative connection with the circular path of the permanent magnet poles. Wassererhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine zunehmende Rotationsfrequenz des Permanentmagneten (7) eine zunehmende Elektrisierung der Spule eines Gasventils (8, 9) und somit ein zunehmendes Öffnen eines Gasventils (8, 9) bewirkt.Water heater according to claim 1, characterized in that an increasing rotational frequency of the permanent magnet ( 7 ) an increasing electrification of the coil of a gas valve ( 8th . 9 ) and thus an increasing opening of a gas valve ( 8th . 9 ) causes. Wassererhitzer nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule eines Gasventils (8, 9) bei jedem Passieren der Permanentmagnet-Pole aktiviert ist.Water heater according to claims 1 or 2, characterized in that the coil of a gas valve ( 8th . 9 ) is activated each time the permanent magnet pole passes. Wassererhitzer nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Gasbrenner zugeführte Gasmenge moduliert wird, indem die Spule eines Gasventils (8, 9) nur bei jedem zweiten oder dritten Passieren der Permanentmagnet-Pole oder in größeren Intervallen aktiviert wird.Water heater according to claims 1 or 2, characterized in that the gas quantity supplied to the gas burner is modulated by the coil of a gas valve ( 8th . 9 ) is activated only every second or third pass of the permanent magnet poles or at longer intervals. Wassererhitzer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserturbine (5), der Permanentmagnet (7) und das mindestens eine Gasventil (8, 9) in einem Bauteil zusammengefasst und/oder in ein Gehäuse integriert sind.Water heater according to one of claims 1 to 4, characterized in that the water turbine ( 5 ), the permanent magnet ( 7 ) and the at least one gas valve ( 8th . 9 ) are combined in one component and / or integrated into a housing. Wassererhitzer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung zur Einhaltung der geforderten Warmwasser-Auslauftemperatur und/oder der geforderten Leistung des Gasbrenners die notwendige Elektrisierung der Spule eines Gasventils (8, 9) ermittelt, indem mit Messeinrichtungen (11) die Position des Permanentmagneten (7) und damit die Rotationsfrequenz, die Warmwasser-Eintrittstemperatur sowie die Warmwasser-Austrittstemperatur erfasst werden.Water heater according to one of claims 1 to 5, characterized in that the control device for maintaining the required hot water outlet temperature and / or the required power of the gas burner, the necessary electrification of the coil of a gas valve ( 8th . 9 ) by using measuring equipment ( 11 ) the position of the permanent magnet ( 7 ) and thus the rotation frequency, the hot water inlet temperature and the hot water outlet temperature are detected.
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