DE1126043B

DE1126043B - Electric water heater with flow pressure switch

Info

Publication number: DE1126043B
Application number: DEE20620A
Authority: DE
Inventors: Alfred Eckerfeld
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1961-02-17
Filing date: 1961-02-17
Publication date: 1962-03-22

Description

Elektrischer Wassererhitzer mit Fließdruckschalter Die Erfindung betrifft einen elektrischen Wassererhitzer mit einem zum Einschalten der Heizleistung dienenden Fließdruckschalter. Bei bekannten Fließdruckschaltern ist eine Membran einseitig dem Fließdruck des Wassers, z. B. dem vor einer Drosselstelle entstehenden Staudruck, ausgesetzt, so daß die Membran einen Hub ausführt. Dieser Membranhub dient bei bekannten Fließdruckschaltern zum Betätigen eines mechanischen Schalters, z. B. zum Anheben einer Kontaktfeder. Mechanische Federkontakte haben verschiedene Nachteile, z. B. Alterungserscheinungen. Zur Erzeugung eines ausreichenden Kontaktdruckes sind meist beträchtliche Schaltkräfte erforderlich, die vom Fließdruck aufzubringen sind. Man ist daher dazu übergegangen, die mechanischen Federkontakte durch kippbare Quecksilberschaltröhren zu ersetzen und diese vom Membranhub zu steuern. Das führt jedoch zu einer erheblichen Verteuerung des Gerätes und zu einem relativ komplizierten Aufbau.Electric water heater with flow pressure switch The invention relates to an electric water heater with one that is used to switch on the heating power Flow pressure switch. In known flow pressure switches, a membrane is on one side the flow pressure of the water, e.g. B. the back pressure occurring in front of a throttle point, exposed so that the diaphragm performs a stroke. This diaphragm stroke is used in known Flow pressure switches for operating a mechanical switch, e.g. B. for lifting a contact spring. Mechanical spring contacts have several disadvantages, e.g. B. Signs of aging. In order to generate sufficient contact pressure, there are usually considerable switching forces are required, which are to be applied by the flow pressure. Man has therefore switched to the mechanical spring contacts using tiltable mercury interrupter tubes to replace and to control them from the diaphragm stroke. However, this leads to a significant Increased cost of the device and a relatively complicated structure.

Die Erfindung besteht darin, daß die Membran eine Druckkammer abschließt, in der ein dem Fließdruck entsprechender, eine kontaktschließende Quecksilbersäule verdrängender über- oder Unterdruck entsteht. Der Membranhub wird also nicht zum Kippen einer Schaltröhre benutzt, sondern zur Erzeugung eines Unter- oder überdruckes in einer Druckkammer, durch den eine Quecksilbersäule verdrängt und an die Kontakte herangeführt wird. Am einfachsten läßt sich die Erfindung in der Weise verwirklichen, daß an die Membrandruckkammer ein Schenkel einer U-förmigen, die Quecksilbersäule enthaltenden Schaltröhre angeschlossen ist. Der Schalter ist demnach als kontaktgebender Quecksilberdruckmesser ausgebildet.The invention consists in that the membrane closes a pressure chamber, in the one contact-closing mercury column corresponding to the flow pressure displacing overpressure or underpressure arises. The diaphragm stroke does not become the Tilting an interrupter used, but to generate a negative or positive pressure in a pressure chamber through which a column of mercury is displaced and attached to the contacts is introduced. The simplest way to implement the invention is as follows: that to the diaphragm pressure chamber a leg of a U-shaped, the mercury column containing interrupter is connected. The switch is therefore as a contact-making Formed mercury pressure meter.

Ein besonderer Vorteil einer solchen Schalterausbildung ist darin zu sehen, daß der Hub der Quecksilbersäule sich mit dem Fließdruck vergrößert. Man kann daher in weiterer Ausbildung der Erfindung im Hubbereich der Quecksilbersäule mehrere, verschiedenen Leistungsstufen zugeordnete Kontakte anordnen, die nacheinander von der Quecksilbersäule schaltbar sind. Auf diese Weise wird bei größerer Durchflußmenge und dementsprechend größerem Fließdruck eine vergrößerte Heizleistung selbsttätig eingeschaltet.A particular advantage of such a switch training is therein to see that the stroke of the mercury column increases with the flow pressure. Man can therefore in a further embodiment of the invention in the stroke range of the mercury column Arrange several contacts assigned to different power levels, one after the other are switchable by the mercury column. In this way, with a larger flow rate and a correspondingly higher flow pressure an increased heating power automatically switched on.

In manchen Fällen ist es vorteilhaft, eine schleichende Kontaktgabe zu vermeiden. Das kann zweckmäßigerweise dadurch erreicht werden, daß die Membran als vorgeprägte Sprungmembran ausgebildet ist, die beim überschreiten einer vorgegebenen Belastung von einer Endlage in die andere springt. Dann ändert sich der die Quecksilbersäule verdrängende Druck sprunghaft, wodurch eine Momentschaltung erzielt wird.In some cases it is advantageous to have a creeping contact to avoid. This can expediently be achieved in that the membrane is designed as a pre-embossed jump membrane, which when a predetermined Load jumps from one end position to the other. Then the mercury column changes displacing pressure by leaps and bounds, as a result of which a momentary switching is achieved.

Unter Fließdruck kann natürlich auch ein beim Durchfließen des Wassers an einer Staustelle oder einer Venturidüse entstehender, dynamischer Druckunterschied verstanden werden. Die Erfindung läßt sich daher sowohl bei drucklosen als auch bei druckfesten Durchlauferhitzern anwenden.Under flow pressure, of course, can also occur when the water flows through Dynamic pressure difference arising at a stagnation point or a Venturi nozzle be understood. The invention can therefore be used with both pressureless and Use with pressure-resistant instantaneous water heaters.

Die Erfindung und ihre weitere Ausbildung ist an drei schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention and its further development is schematic at three illustrated embodiments explained in more detail.

In Fig. 1 ist ein elektrischer Durchlauferhitzer dargestellt, bei dem in hintereinandergeschalteten Heizkanälen 1, 2 eines blockartigen Isolierstoffkörpers 3 unmittelbar vom Wasser umspülte Heizwendel 4, 5 angeordnet sind. Das durch den Einlaßstutzen 6 eintretende Wasser passiert vor dem Einlaufen in den Heizkanal 1 eine einstellbare Drosselstelle 7, so daß in dem vorgeschalteten Kanal 8 ein Staudruck entsteht. An den Kanal 8 ist eine von einer vorgeprägten Sprungmembran 9 abgeschlossene Kammer 10 angeschlossen, in welcher der Staudruck zur Wirkung kommt. Eine auf der anderen Seite der Sprungmembran 9 liegende Druckkammer 11 steht mit einem Schenkel 12 a eines U-förmigen Schaltrohres 12 in Verbindung. Der andere Schenkel 12b kann offen oder geschlossen sein und gegebenenfalls ein Schutzgaspolster enthalten. In dem Schaltrohr 12 befindet sich Quecksilber 13, das mit dem unteren Schaltkontakt 14 in ständiger Verbindung ist. Sobald der vor dem Einlaßstutzen 6 liegende Zapfhahn geöffnet wird und Wasser durch das Gerät fließt, wird die Membran 9 unter Staudruck gesetzt und springt in ihre andere Endlage. Dadurch entsteht ein plötzlicher Überdruck in der Druckkammer 11, durch den das Quecksilber 13 verdrängt: wird, so daß der Quecksilberspiegel im Schenkel 12b ansteigt und einen dort angebrachten Gegenkontakt 14' erreicht. Dadurch wird der Stromkreis der Heizwendel 4, 5 geschlossen, so daß das durchfließende Wasser erwärmt wird. Beim Aufhören des Staudruckes in der Kammer 10 springt die Membran 9 in ihre Ausgangslage zurück, so daß das Quecksilber 13 wieder die dargestellte Lage einnehmen kann und den Gegenkontakt 14' freigibt.In Fig. 1, an electric water heater is shown at that in heating channels 1, 2 connected in series of a block-like insulating body 3 heating coil 4, 5 immediately surrounded by water. That through the Water entering the inlet connection 6 passes before it enters the heating channel 1 an adjustable throttle point 7, so that in the upstream channel 8 a back pressure arises. At the channel 8 a membrane 9 is closed off by a pre-embossed spring membrane Chamber 10 connected, in which the back pressure comes into effect. One on the on the other side of the spring membrane 9 lying pressure chamber 11 stands with one leg 12 a of a U-shaped switching tube 12 in connection. The other leg 12b can be open or closed and possibly contain a protective gas cushion. In the switching tube 12 is mercury 13, which is connected to the lower switching contact 14 is in constant contact. As soon as the front of the inlet port 6 lying tap is opened and water flows through the device, the membrane becomes 9 is set under dynamic pressure and jumps into its other end position. This creates a Sudden overpressure in the pressure chamber 11, through which the mercury 13 is displaced: so that the mercury level rises in the leg 12b and one attached there Counter contact 14 'reached. This closes the circuit of the heating coil 4, 5, so that the water flowing through is heated. When the back pressure in the chamber 10, the membrane 9 springs back into its starting position, so that the mercury 13 can again assume the position shown and the mating contact 14 'releases.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Wassererhitzer der Einfachheit halber weggelassen und davon nur die Zulaufleitung 15 dargestellt. In diese Zulaufleitung 15 ist eine Venturidüse 16 eingebaut. Im Staudruckbereich der Venturidüse 16 ist ein zu einer Staudruckkammer 17 führender Kanal 18 und im Sogbereich der Venturidüse 16 ist ein zu einer Sogkammer 19 führender Kanal 20 abgezweigt. Die Staudruckkammer 17 ist von einer nach innen durchgewölbten Sprungmembran 21 abgeschlossen. Die Sogkammer 19 dagegen ist von einer nach außen durchgewölbten Sprungmembran 22 abgeschlossen. Die beiden anderen Kammern 23, 24 der Membranen 21, 22 sind durch eine U-förmige Schaltröhre 25 miteinander verbunden, in der sich Quecksilber 26 befindet. Das Quecksilber 26 ist in ständiger Verbindung mit einem Schaltkontakt 27. Im Schenkel 25 b der Schaltröhre 25 sind zwei übereinanderliegende Gegenkontakte 28, 28' angebracht, durch die zwei verschiedene Leistungsstufen eingeschaltet werden können.In the embodiment shown in Fig. 2, the water heater is for the sake of simplicity, only the feed line 15 is shown. A Venturi nozzle 16 is built into this feed line 15. In the dynamic pressure area the venturi 16 is a channel 18 leading to a back pressure chamber 17 and in the In the suction area of the Venturi nozzle 16, a channel 20 leading to a suction chamber 19 is branched off. The dynamic pressure chamber 17 is formed by an inwardly arched spring membrane 21 closed. The suction chamber 19, on the other hand, is arched outward Jump membrane 22 completed. The other two chambers 23, 24 of the membranes 21, 22 are connected to one another by a U-shaped interrupter 25, in which Mercury 26 is located. The mercury 26 is in constant contact with one Switching contact 27. In the leg 25 b of the switching tube 25 are two superimposed Mating contacts 28, 28 'attached, switched on by the two different power levels can be.

Beim Durchflug von Wasser durch die Venturidüse 16 entsteht in der Kammer 17 Staudruck und in der Kammer 19 Sog. Man kann die Membranen 21, 22 so bemessen, daß eine von ihnen schon bei einer durch die Venturidüse 16 strömende Mindestwassermenge anspricht, während die andere erst bei größerer Wassermenge in ihre andere Endlage springt. Springt die erste Membran 21, so wird durch den Überdruck in der Kammer 23 das Quecksilber 26 so weit verdrängt, daß der Kontakt 28 vom Quecksilberspiegel erreicht und die niedrige Leistungsstufe eingeschaltet wird. Bei einer Vergrößerung der durch die Venturidüse 16 strömenden Wassermenge wird auch die zweite Membran 22 ansprechen, wodurch in der Kammer 24 ein das Quecksilber 26 mit dem Gegenkontakt 28' in Verbindung bringender Sog entsteht. Dadurch wird selbsttätig eine der größeren Wassermenge entsprechende höhere Leistungsstufe eingeschaltet.When water flies through the Venturi nozzle 16 arises in the Chamber 17 dynamic pressure and suction in chamber 19. The membranes 21, 22 can be dimensioned so that that one of them already with a minimum amount of water flowing through the Venturi nozzle 16 responds, while the other only moves to its other end position when there is a larger amount of water jumps. If the first membrane 21 jumps, the overpressure in the chamber 23 the mercury 26 displaced so far that the contact 28 from the mercury level reached and the low power level is switched on. At an enlargement the amount of water flowing through the Venturi nozzle 16 also becomes the second membrane 22 respond, whereby in the chamber 24 a mercury 26 with the mating contact 28 'connecting suction arises. This automatically becomes one of the larger ones Water volume corresponding higher power level switched on.

Man kann das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel auch in der Weise abwandeln, daß man an Stelle der vorgeprägten Sprungmembranen 21, 22 schlappe Gununimembranen verwendet. Dann ist die Anordnung auch für druckfeste Geräte verwendbar, da das Quecksilber 26 keine Schaltbewegung ausführt, wenn auf beiden Membranen 21, 22 der gleiche statische Wasserdruck steht.The embodiment shown in FIG. 2 can also be used in the Modify in a way that instead of the pre-embossed jump membranes 21, 22 one slackens Gununi membranes used. Then the arrangement can also be used for pressure-resistant devices, since the mercury 26 does not perform any switching movement when on both membranes 21, 22 there is the same static water pressure.

In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem in einem Wasserbehälter 29 ein abgeschlossener, mit einer Heizwendel 30 versehener rohrförmiger Heizkörper 31 hineinragt. Der Wasserzufluß zum Behälter 29 erfolgt über einen von einer Gummimembran 32 abgeschlossenen Staudruckraum 33 und eine Drosselvorrichtung 34. Die untere Membrankammer 35 ist durch einen Kanal 36 mit dem Innenraum des Heizkörpers 31 verbunden. Die Kammer 35, der Kanal 36 und der untere Teil des Heizkörpers 31 sind mit Quecksilber gefüllt. Sobald in der Membrankammer 33 Staudruck auftritt, wird die Membran 32 gegen die Wirkung einer Rückholfeder 37 nach unten gedrückt. Dadurch wird das Quecksilber nach dem Heizkörper 31 zu verdrängt und überbrückt zunächst zwei Kontakte 38, 38', wodurch der Stromkreis der Heizwendel 31 geschlossen wird. Beim Anwachsen des Staudruckes in der Kaituner 33, d. h. mit zunehmender Wasser steigt das Quecksilber im Heizkörper 31 hoch und schließt die unteren Windungen der Heizwendel 30 kurz, so daß sich die Leistungsaufnahme der Heizwendel 30 kontinuierlich vergrößert, je höher das Quecksilber im Heizkörper 31 ansteigt.In FIG. 3, an exemplary embodiment is shown in which a closed tubular heating element 31 provided with a heating coil 30 protrudes into a water container 29. The water inflow to the container 29 takes place via a back pressure chamber 33 closed off by a rubber membrane 32 and a throttle device 34. The lower membrane chamber 35 is connected to the interior of the heating element 31 by a channel 36. The chamber 35, the channel 36 and the lower part of the heater 31 are filled with mercury. As soon as dynamic pressure occurs in the diaphragm chamber 33, the diaphragm 32 is pressed downward against the action of a return spring 37. As a result, the mercury is displaced towards the heating element 31 and initially bridges two contacts 38, 38 ', as a result of which the circuit of the heating coil 31 is closed. When the back pressure in the Kaituner 33 increases, ie with increasing water, the mercury rises in the heating element 31 and short-circuits the lower turns of the heating coil 30 so that the power consumption of the heating coil 30 increases continuously the higher the mercury in the heating body 31 rises.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Electric water heater with a switch on the heating power serving flow pressure switch, in which a membrane on one side the Is exposed to the flow pressure of the water, characterized in that the membrane (9) a pressure chamber (11) closes, in which a corresponding to the flow pressure, a Contact-closing mercury column (13) displacing overpressure or underpressure arises.

2. Electric water heater according to claim 1, characterized in that the Membrane pressure chamber (11) a leg (12a) of a U-shaped, the mercury column (13) containing interrupter (12) is connected.

3. Electric water heater with a Venturi nozzle in the water flow, according to Claim 1 or 2, characterized in that that a U-shaped, the mercury column (26) containing switching tube (25) two through each a membrane (21, 22) connects closed chambers (23, 24) and that the one Diaphragm (21) from the back pressure in front of the Venturi nozzle (16) and the other diaphragm (22) is acted upon by the suction of the Venturi nozzle (16).

4. Electric water heater after one of claims 1 to 3, characterized in that in the stroke range of the mercury column (13, 26) a plurality of contacts (28, 28 ') assigned to different power levels are arranged and are switchable one after the other from the mercury column (13, 26).

5. Electric Water heater according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the Membrane (9, 21, 22) is designed as a pre-embossed jump membrane that is exceeded when a given load jumps from one end position to the other.

6. Electric Water heater according to claims 3, 4 and 5, characterized in that the two designed as jump membranes membranes (21, 22) are dimensioned so that the one (21) with a smaller one and the other (22) only with a larger one through the Venturi nozzle (16) responding to the amount of water flowing, and the power stage contacts (28, 28 ') so arranged are that when responding to a membrane (21) a lower (28) and when both membranes respond (21, 22) a higher power level (28 ') can be switched on.

7. Electric water heater according to claim 1, with a in a closed heating coil that is surrounded by water, characterized in that the mercury column rises in the radiator tube (31) and depending on the strength of the flow pressure, a more or less large part of the heating coil (30) shorts.