DE102007019928A1

DE102007019928A1 - Wasserschalter für Gaswasserheizer

Info

Publication number: DE102007019928A1
Application number: DE102007019928A
Authority: DE
Inventors: Thomas Schmidbauer
Original assignee: Vaillant GmbH
Current assignee: Vaillant GmbH
Priority date: 2006-05-03
Filing date: 2007-04-27
Publication date: 2007-11-08
Also published as: EP1852654A3; EP1852654A2

Abstract

Wasserschalter (1) mit einer Vorrichtung zur Messung des Wasservolumenstroms (16, 17, 5, 18), Temperaturvorgabe (9) und Verbindungsstange (27) zur Betätigung eines Gasventils (22), wobei in einem Gehäuse (2) ein Funktionsteil (8) zwischen einem Wassereingang (3) und einem Wasserausgang (4) angeordnet ist, in dem Funktionsteil (8) im Wasserweg (21) zwischen Wassereingang (3) und Wasserausgang (4) eine Venturidüse (5) zur Wasservolumenstrommessung angeordnet ist, eine mit dem Funktionsteil (8) verbundene Membran (17) einen Oberraum (28) von einem mit dem Wasserweg (21) verbundenen Unterraum (29) trennt, der statische Druck in der Venturidüse (5) über eine Verbindungsbohrung (18) mit dem Oberraum (28) verbunden ist, die Membran (17) mit der Verbindungsstange (27) zur Betätigung des Gasventils (22) verbunden ist, die Temperaturvorgabe (9) zylinderförmig ist und über eine partielle Aussparung (26) verfügt, wobei je nach Stellung der Aussparung (26) der Strömungsquerschnitt vom Wassereingang (3) durch eine Verbindungsbohrung (24) im Funktionsteil (8) in die Temperaturvorgabe (9) und von dieser zum Wasserausgang (4) verändert werden kann.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wasserschalter für Gaswasserheizer.
Bei derartigen Wasserschaltern wird beim Vorliegen eines zu erhitzenden Wasserflusses ein Brenngasventil geöffnet. Brenngas kann dann in dem Gaswasserheizer zu einem Brenner fließen, wird dort gezündet und erhitzt den Wasserfluss. Die Brenngasmenge ist dabei einerseits vom Wasservolumenstrom und andererseits von der Einstellung eines Temperaturwählers abhängig.
Durch die Kombination zweier Regelgrößen (Wasservolumenstrom und Temperaturwähler) ist der Aufbau derartiger Wasserschalter meist komplex.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Wasserschalter zu schaffen, der sich durch einfachen Aufbau und Robustheit auszeichnet.
Erfindungsgemäß wird dies durch einen Wasserschalter gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 erreicht. Mittels Venturidüse zwischen Wassereingang und Wasserausgang wird der Wasservolumenstrom gemessen. Parallel zur Venturidüse ist ein Temperaturwähler angeordnet, durch den ebenfalls Wasser vom Wassereingang zum Wasserausgang strömen kann, wodurch das Messsignal der Venturidüse verändert wird. Je größer der Volumenstrom durch den Temperaturwähler ist, desto geringer ist der Volumenstrom durch die Venturidüse und demzufolge das Sensorsignal. Bei geöffnetem Temperaturwähler entspricht das Messsignal der Venturidüse einem kleineren Wasservolumenstrom, weshalb das Gasventil weniger geöffnet wird; dies entspricht bei unverändertem Wasservolumenstrom durch den gesamten Wasserschalter einer geringeren Heizleistung und somit einer geringeren Wassertemperatur.
Vorteilhafte Details der Erfindung werden durch die Merkmale der Unteransprüche geschützt.
So ist es lediglich notwendig, dass das Gehäuse Installationskräfte aufnimmt; somit kann es aus Messing als einfaches Schlagteil hergestellt werden, während die Innenteile vorwiegend aus Kunststoff hergestellt werden können und somit komplexere Geometrien ermöglichen.
Durch die Zusammenfassung der Abflüsse aus dem Unterraum unter der Membran per Ringkanal entfallen aufwändige Verbindungsbohrungen.
Stromab des Wassereintritts beeinflusst ein Regelkörper mit an den Wasserweg angepasster Regelkante je nach Position den Strömungsquerschnitt.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung detailliert erläutert. Hierbei zeigen,
1 einen erfindungsgemäßen Wasserschalter in einer Endposition
2 denselben Wasserschalter in der anderen Endposition sowie
3 ein Detail des Wasserschalters.
Ein Wasserschalter 1 verfügt über ein Gehäuse 2 aus Messing, in dem sich ein Wasserausgang 4 befindet. Ferner befindet sich in dem Gehäuse 2 ein Funktionsteil 8 mit für den Wasserschalter 1 wesentlichen Bauteilen. Ein Wassereingang 3 ist mit dem Funktionsteil 8 verbunden. Das Funktionsteil 8 ist vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt. In dem Funktionsteil 8 befindet sich ein Regelkörper 10, welcher über eine Verbindungsstange 27 mit einem Wassermangelventil 12 eines Gasventils 22 verbunden ist. Der Regelkörper 10 ist ebenfalls über die Verbindungsstange 27 mit einem mit einer Membran 17 vereinigten Membranteller 16 verbunden. Die Membran 17 trennt im Wasserschalter 1 einen Oberraum 28 von einem Unterraum 29. Der Regelkörper 10 verfügt über eine Regelkante 19, um je nach Position im Funktionsteil 8 einen gewissen Strömungsweg für das Wasser freizugeben. Der Unterraum 29 ist über eine Venturidüse 5 mit dem Wasserausgang 4 verbunden. Die Venturidüse 5 besteht aus Messing und ist in das Funktionsteil 8 eingepresst. Die schmalste Stelle des Venturis 5 ist über eine Verbindungsbohrung 18 mit dem Oberraum 28 verbunden. Ein mittels Bajonettverschluss oder Sprengring gehaltenes Halteblech 6 hält das Funktionsteil 8 im Gehäuse 2. Ein Verschlussbolzen 23 ist mit dem Membranteller 16 und der Membran 17 verbunden. Der Verschlussbolzen 23 ragt bei entsprechender Position des Membrantellers 16 in eine Verbindungsbohrung 24, welche den Unterraum 29 mit einem Temperaturwähler 9 verbindet. Der Temperaturwähler 9 verfügt über einen Regelkörper 25 mit Aussparung 26 (vgl. 3). Der Regelkörper 25 verfügt ferner über eine Bohrung 30. Die Bohrung 30 ist mit einem Ringkanal 7 verbunden. Der Ringkanal 7 im Funktionsteil 8 am Regelkörper 25 des Temperaturwählers 9 ist – nicht sichtbar – mit dem Ringkanal 7 am Wasserausgang 4 verbunden. Der Ringkanal 7 sammelt alle aus dem Unterraum 29 ausströmenden Wassermengen und führt sie dem Wasserausgang 4 zu. Dies ist möglich, weil es keine sonst üblichen zwei Wasserschalterhälften gibt, die durch die Membrane in „Oberteil" und „Unterteil" getrennt werden. Dadurch wird ein umlaufender Sammelkanal (Ringkanal 7) möglich und es entfallen diverse Quer- und Verbindungsbohrungen, welche Wasserschalter gemäß dem Stand der Technik grundsätzlich sehr aufwändig und teuer machen. Erfindungsgemäß wird die Membran zwischen dem Gehäuse 2 und dem Funktionsteil 8 eingespannt, während die Kanäle vom Unterraum 29 zum Wasserausgang 4 alle im Funktionsteil verlaufen.
Oberhalb des Gehäuses 2 befindet sich ein Gasventil 22 mit Gaseingang 13 und Gasausgang 14. Im Gasventil 22 drückt eine Feder 11 das Wassermangelventil 12 in einen Ventilsitz 15.
Wie aus 3 hervorgeht, verfügt der Temperaturwähler 9 über einen zylindrischen Regelkörper 25 mit Aussparung 26. Es wäre jedoch auch möglich, den Temperaturwähler 9 zum Beispiel in Form eines Schiebers mit Aussparung auszuführen.
1 zeigt den Wasserschalter 1 mit Gasventil 22 im geschlossenen Zustand. Die Feder 11 drückt das Wassermangelventil 12 in den Ventilsitz 15 und den Membranteller 16 mit Membran 17 entgegen dem Wassereingang 3. Es fließt weder Wasser noch Brenngas.
Strömt Wasser durch den Wasserschalter 1, so strömt dieses durch den Wassereingang 3 in den Wasserschalter 1. Das Wasser strömt an dem Regelkörper 10 vorbei. Die Membran 17 mit Membranteller 16 wird ein Stück nach oben gedrückt, so dass Wasser durch den Venturi 5 zum Wasserausgang 4 strömen kann. Gemäß der Formel
sinkt bei Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit c der statische Druck. Der statische Druck ist an der engsten Stelle des Venturis 5 minimal. Der an der engsten Stelle des Venturis 5 anliegende statische Druck wird über die Verbindungsbohrung 18 zum Oberraum 28 übertragen. Somit ist der Druck im Oberraum 28 geringer als der Druck im Unterraum 29. Demzufolge wird die Membran 17 mit dem Membranteller 16 gegen den Druck der Feder 11 nach oben bewegt. Über die Verbindungsstange 27 bewegt sich auch das Wassermangelventil 12 aus dem Ventilsitz 15 und gibt somit den Gasweg 20 von dem Gaseingang 13 zum Gaseingang 14 frei. Die Regelkante 19 des Regelkörpers 10 sorgt für eine bestimmte Einstellung des Wasservolumenstroms entlang des Wasserwegs 21, so dass sich ein Gleichgewicht in Abhängigkeit des Wasservolumenstroms einstellt.
Da sich bei fließendem Wasser der Ventilteller 16 nach oben bewegt und somit auch der damit verbundene Verschlussbolzen 23, wird die Verbindungsbohrung 24 zum Temperaturwähler 9 geöffnet. Der Wasserweg 21 führt somit dann auch am Regelkörper 10 vorbei durch die Verbindungsbohrung 24 in den Regelkörper 25 des Temperaturwählers 9. Die Menge des Wasservolumenstroms durch den Regelkörper 25 des Temperatunwählers 9 wird wesentlich von der Stellung der Aussparung 26 im Regelkörper 25 bestimmt. Je größer der freie Querschnitt ist, desto mehr Wasser kann in den Regelkörper 25 strömen. Durch die Bohrung 30 im Regelkörper 25 gelangt Wasser in den Ringkanal 7 und somit zum Wasserausgang 4. Dieses Wasser, welches durch die Verbindungsbohrung 24 und den Regelkörper 25 sowie die Bohrung 30 in den Ringkanal 7 gelangt, vermindert die Wassermenge, welche durch den Venturi 5 strömt. Je mehr Wasser durch den Regelkörper 25 strömt, desto weniger Wasser strömt durch den Venturi 5, wodurch der Unterdruck im Venturi 5 abnimmt. Somit reduziert sich auch der Unterdruck im Oberraum 28. Demzufolge drückt die Feder 11 das Wassermangelventil 12 ein Stück weiter in den Ventilsitz 15, wodurch der Gasvolumenstrom durch das Gasventil 11 reduziert wird. Dies verringert den Brenngasvolumenstrom und letztendlich die Wassertemperatur.
Auf diese Art und Weise ist sichergestellt, dass einerseits bei Wasservolumenstrom ein Gasvolumenstrom durch das Gasventil 22 strömen kann. Ferner kann durch Verdrehen des Temperaturwählers 9 die Größe des Brenngasvolumenstroms beeinflusst werden. Dies führt letztendlich zu einer Veränderung der Brenngasmenge. Die maximale Brenngasmenge und somit maximale Wassertemperatur wird erreicht, indem der Wasservolumenstrom durch den Regelkörper 25 des Temperaturwählers 9 auf Null reduziert wird. Durch Vergrößern des Wasservolumenstroms durch den Regelkörper 25 des Temperaturwählers 9 wird der Brenngasvolumenstrom durch das Gasventil 22 reduziert, so dass die Wassertemperatur mit Zunahme des Wasservolumenstroms durch den Regelkörper 25 kontinuierlich abnimmt.

Claims

Wasserschalter (1) mit einer Vorrichtung zur Messung des Wasservolumenstroms (16, 17, 5, 18), Temperaturvorgabe (9) und Verbindungstange (27) zur Betätigung eines Gasventils (22), dadurch gekennzeichnet, dass in einem Gehäuse (2) ein Funktionsteil (8) zwischen einem Wassereingang (3) und einem Wasserausgang (4) angeordnet ist, in dem Funktionsteil (8) im Wasserweg (21) zwischen Wassereingang (3) und Wasserausgang (4) eine Venturidüse (5) zur Wasservolumenstrommessung angeordnet ist, eine mit dem Funktionsteil (8) verbundene Membran (17) einen Oberraum (28) von einem mit dem Wasserweg (21) verbundenen Unterraum (29) trennt, der statische Druck in der Venturidüse (5) über eine Verbindungsbohrung (18) mit dem Oberraum (28) verbunden ist, die Membran (17) mit der Verbindungstange (27) zur Betätigung des Gasventils (22) verbunden ist, die Temperaturvorgabe (9) zylinderförmig ist und über eine partielle Aussparung (26) verfügt, wobei je nach Stellung der Aussparung (26) der Strömungsquerschnitt vom Wassereingang (3) durch eine Verbindungsbohrung (24) im Funktionsteil (8) in die Temperaturvorgabe (9) und von dieser zum Wasserausgang (4) verändert werden kann.
Wasserschalter (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) aus Messing und das Funktionsteil (8) aus Kunststoff hergestellt sind.
Wasserschalter (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Venturidüse (5) und die Temperaturvorgabe (9) in Richtung Wasserausgang (4) in einen Ringkanal (7), welcher einteilig in das Funktionsteil (8) eingeformt ist, münden.
Wasserschalter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass stromab des Wassereingangs (3) ein Regelkörper (10) mit an den Wasserweg (21) angepasster Regelkante (19) angeordnet ist.
Wasserschalter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (17) zwischen dem Gehäuse (2) und dem Funktionsteil (8) eingespannt ist.