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Regelvorrichtung für Durchlauf-Gas-Wassererhitzer Bei der vorliegenden
Erfindung handelt es sich um eine Regelvorrichtung für Durchlauf-Gas-Wassererhitzer
mit einem federbelasteten, die Gaszufuhr in Abhängigkeit von der Auslauftemperatur
steuernden Thermostaten und mft einer Wassermangelsicherung, die nach Vollöffnung
des Gasventils als federbelasteter Wassermengenregler arbeitet, dessen Regelwert
durch den Thermostaten erst kurz vor Erreichung der Solltemperatur auf den Sollwert
erhöht wird. Die Regelvorrichtung dient zur Regelung der Wasserauslauftemperatur
des Gerätes unter Berücksichtigung von möglichen Schwankungen der Anschlußwerte
von Druck und Temperatur des Wassers sowie Druck, Heizwert und spezifisches Gewicht
des Gases und gleichzeitig zur Verkürzung der Anheizzeit des Gerätes bei Entnahme
von heißem Wasser.
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Diese Regelvorrichtung bedingt besonders hinsichtlich der Herstellung
in Serienfertigung einen großen Aufwand. Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde,
den Aufbau der Regelvorrichtung der eingangs erwähnten Gattung zu vereinfachen.
Die Erfindung besteht darin, daß die Federbelastung des Thermostaten mit der Federbelastung
des Wassermengenreglers vereinigt ist und kurz vor Erreichung der Wassersolltemperatur
durch den Thermostaten so weit verstärkt wird, daß der Regelwert des Wassermengenreglers
auf den Sollwert erhöht wird. Durch die Einwirkung des Thermostaten auf die Federbelastung
des Wassermengenreglers wird dessen Regelwert in einfacher Weise erhöht, was bei
bekannten Einrichtungen zur Verkürzung der Anheizzeit durch Freigabe eines Nebenkanals
im Wassermengenregler erreicht wird.
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Die Federbelastung des Wassermengenreglers kann durch zwei Federn
bewirkt werden, von denen die eine, die unter geringer Vorspannung steht, bei Wassermangel
das Gasventil schließt und die andere, die unter höherer Vorspannung steht, durch
den Thermostaten erst kurz vor Erreichung der Wassersolltemperatur zusammengedrückt
wird, wobei die Gaszufuhr durch ein mit dem Thermostaten in Verbindung stehendes
Regelventil entsprechend der Wassersolltemperatur gesteuert wird. Wenn nur eine
Feder verwendet wird, muß die Kennlinie der Feder auf die vom Wassermengenregler
und vom Thermostaten in ihren Regelbereichen auftretenden Kräfte abgestimmt sein.
Dabei ist nur eine geringe Herabsetzung der vom Wassermengenregler geregelten Wassermenge
unter den Sollwert zu Beginn der Inbetriebsetzung des Gerätes möglich. Werden dagegen
zwei Federn verwendet, so besteht die Möglichkeit, das Gasventil bei einer geringen
Kraft der einen Feder und einer entsprechend geringen Wassermenge zu öffnen und
der anderen Feder eine solche Vorspannung zu geben, daß sie erst kurz vor Erreichung
der Wassersolltemperatur durch den Thermostaten zusammengedrückt und dabei die Gaszufuhr
durch ein mit dem Thermostaten in Verbindung stehendes Regelventil entsprechend
der Wassersolltemperatur gesteuert wird, so daß zu Beginn der Inbetriebnahme des
Gerätes eine wesentlich größere Unterschreitung der Sollwassermenge und damit eine
kürzere Anheizzeit als bei nur einer Feder möglich ist.
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Ferner kann der Dehnungskörper des als Dampfdruckthermostat ausgeführten
Thermostaten gleichachsig mit der Wassermangelsicherung, und zwar innerhalb der
übereinanderliegenden Federn angeordnet sein. Außerdem kann das Gasventil gleichzeitig
als Regelventil für die Steuerung der Gaszufuhr durch den Thermostaten dienen. Des
weiteren kann die Feder der Wassermangelsicherung auf einem getrennt vom Gasventil
ausgeführten Federteller lasten, der fest mit der Spindel der Wassermangelsicherung
verbunden ist, wobei das Gasventil, das auf der Spindel verschiebbar angeordnet
ist, mit dem Thermostaten während der Temperaturregelung durch Stifte, die durch
Bohrungen im Teller hindurchgreifen, kraftschlüssig in Verbindung steht. Dadurch
lassen sich kleine Abmessungen der Regelvorrichtung erreichen.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch
im senkrechten Längsschnitt dargestellt.
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Die Regelvorrichtung besteht aus einem Gasteil 1, in das Gas bei
A eintritt und bei B zu dem nicht dargestellten Brenner des Durchlauf-Gas-Wassererhitzers
weitergeleitet wird, und einem Wasserteil 2, in das Wasser bei C eintritt und bei
D zum Erhitzer weitergeführt wird.
Am Boden des Gasteils 1 ist ein
Gasventil 3 mit einem parabolisch geformten Ansatz 3 a angeordnet. Das Gasventil
3 ist auf einer Spindel 4 verschiebbar, die fest mit einem Federteller 5 verbunden
ist, an dem sich ein Kegel 6 befindet. Dieser Kegel wird unter der Wirkung einer
vorgespannten Feder 7 auf das Gasventil 3 gedrückt. Der Hub des Gasventils 3 ist
durch eine Hülse 8 begrenzt, die sich an den Zwischenring 9 anlegt. Oberhalb dieses
Ringes ist eine Feder 10 angeordnet, deren Vorspannung so groß ist, daß sie
unter der Wirkung der Feder 7 auch beim größten Hub des Ventils 3 nicht zusammengedrückt
wird.
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Die Feder 10 dient als Belastungsfeder für den Dehnungskörper
11 des Thermostaten 12, dessen Wärmefühler 13 vom heißen Wasser umspült wird, das
bei E aus dem nicht dargestellten Erhitzer zufließt und bei F zur Zapfstelle weitergeleitet
wird. Der Fühler 13 steht durch ein Kapillarrohr 14 und Bohrungen
15 im Teil 16 mit dem nach außen dichten Raum zwischen der Hülse 17 und dem Dehnungskörper
11 in Verbindung, der mit einer tief siedenden Flüssigkeit teilweise gefüllt ist.
Der Dampf dieser Flüssigkeit kann wegen der dicht mit dem druckfesten Dehnungskörper
11 verbundenen Abdeckplatten 42/43 nicht in den von dem Dehnungskörper 11
und den Abdeckplatten 42/43 gebildeten Raum gelangen, in dem ein Bolzen 18 angeordnet
ist. Die vom Dampfdruck der Füllflüssigkeit ausgeübte Kraft wird über die obere
Abdeckplatte 42 durch den Bolzen 18 auf eine Hülse 19 übertragen,
die bei nicht erwärmtem Thermostaten unter der Wirkung der vorgespannten Feder 10
am umgebördelten Rand einer Hülse 20 anliegt. Diese Hülse ist fest mit dem
umgebördelten Rand am Zwischenring 9 verbunden, wodurch die Feder 10 die
erforderliche Vorspannung erhält.
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Am Boden der Hülse 19 sind Stifte 21 befestigt, die durch Bohrungen
22 im Teller 5 hindurchgreifen und bei voll geöffnetem Ventil 3 und nicht erwärmtem
Thermostaten am Ventil 3 anliegen. Nach Erreichen einer bestimmten Wasserauslauftemperatur
und eines entsprechenden Dampfdruckes der Flüssigkeit im Thermostaten wird das Ventil
3, das vorher durch eine Feder 23 an den Teller 5 gedrückt wurde, durch die Stifte
21 nach unten bewegt, wobei der Gasstrom durch den Ansatz 3 a so bemessen wird,
daß sich die Solltemperatur des auslaufenden Wassers einstellt.
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In gleicher Achse mit dem Thermostaten 12 ist die im Gasstrom
schwebende Scheibe 24 angeordnet, die durch eine Spindel 25 geführt ist.
In der Ruhestellung liegt die Scheibe 24 mit einer Führungsbuchse 26 durch ihr Eigengewicht
lose auf einem kleinen Hebel 27 auf, der durch einen an der Hülse 20 befestigten
Blechstreifen 28 so gehalten wird, daß sich die Scheibe 24 innerhalb der Eintrittsöffnung
einer Buchse 29 befindet. Diese Buchse ist innen nach oben hin verjüngt und die
obere Austrittsöffnung so ausgeführt, daß zwischen der Öffnung und der Scheibe in
ihrer höchsten Stellung nur noch ein schmaler Ringspalt frei bleibt. Die Buchse
ist innen so geformt, daß in jeder Stellung der Scheibe 24 die vom jeweiligen Gasdruck
ausgeübte Kraft mit der Kraft einer Feder 30 im Gleichgewicht steht und dabei der
Gasstrom unverändert bleibt.
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Das Wasserteil 2 ist durch seitliche Schrauben am Stutzen 31 des Gasteils
1, der auf einen am Wasserteil angebrachten Stutzen 32 gesteckt ist, mit dem Gasteil
1 verbunden. Zwischen den Gehäusehälften des Wasserteils ist eine Gummimembran
33 eingespannt. Auf der Membran ruht ein Teller 34, der die vom Wasser ausgeübte
Hubkraft durch einen am Teller 34 befestigten Stift 35 auf die mit dem Teller 5
verbundene Spindel 4 überträgt. Gegen die Membran 33 legt sich unter der Wirkung
der Feder 36 ein Regelkörper 37 an, der nach einem bestimmten Hub
der Membran
den Wasserstrom durch die Öffnung 38
regelt. Im Austrittsstutzen D ist eine
Venturidüse 39
eingesetzt, deren engste Stelle mit dem abgeschlossenen Raum
40 und weiter durch den Kanal 41 mit dem Raum oberhalb der Membran 33 in Verbindung
steht.
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Die Wirkungsweise der Regelvorrichtung ist folgende: Beim Öffnen eines
Zapfhahnes in der am Stutzen F angeschlossenen Heißwasserleitung entsteht durch
den Wasserstrom zwischen dem Eintrittsstutzen C und der engsten Stelle der Venturidüse
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ein Druckunterschied, der auf die Membranräume übertragen wird. Unter der
Wirkung dieses Druckunterschiedes hebt sich die Membran 33, und das Gasventil 3
wird unter tlberwindung der Vorspannung der Feder 7 geöffnet. Dabei kommt der durch
die Feder 36 an die Membran 33 gedrückte Regelkörper 37 in eine bestimmte Lage,
bei der eine Wassermenge durch den Wassererhitzer fließt, die etwa nur die Hälfte
der Sollwassermenge beträgt, die dem Wassererhitzer im Beharrungszustand mindestens
zugeführt werden muß, damit keine überhitzung eintritt.
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Durch den beim Öffnen des Gasventils auftretenden Gasstrom wird die
Scheibe 24 mitgerissen, wobei sie sich gegen die Feder 30 anlegt und diese
so weit zusammendrückt, bis Gleichgewicht zwischen der vom Gasstrom ausgeübten Kraft
und der Federkraft einschließlich Gewicht der Scheibe 24 besteht.
Die
dabei zum Brenner strömende Gasmenge richtet sich nach dem Ringspalt,
der zwischen der Scheibe 24
und der Buchse 29 in der Schwebestellung der Scheibe
24 vorhanden ist.
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Der vom Wassermengenregler anfänglich geregelte Wasserdurchgang und
die von der Scheibe 24 eingestellte Gaszufuhr sind während der Anheizzeit des Gerätes
so aufeinander abgestimmt, daß das Wasser nach kurzer Anheizzeit über die Wassersolltemperatur
hinaus erwärmt wird. Dabei wird die Feder 10
unter der Wirkung des Dampfdruckes
im Thermostaten zusammengedrückt und die Gaszufuhr durch das Gasventil 3, das durch
die Stifte 21 nach unten bewegt wird, unter den Wert gedrosselt, der notwendig ist,
um die Scheibe 24 innerhalb der Buchse 29
in Schwebestellung zu halten. Die
Scheibe 24 fällt daher durch ihr Eigengewicht aus dem Drosselbereich der
Buchse heraus, und zwar fällt sie bis auf den Hebel 27 herunter, dessen Endpunkt
bei der Dehnung des Thermostaten und der dadurch erfolgten Abwärtsbewegung von Hülse
19 und daran befestigtem Blechstreifen 28 eine tiefere Lage als in
der Ruhestellung des Gerätes einnimmt. Für den Gasstrom steht daher der unterhalb
der Buchse 29 zwischen innerem Gehäusedurchmesser und Scheibe 24 vorhandene
Ringquerschnitt zur Verfügung, der so groß ist, daß die Scheibe auch bei größtem
Gasdurchgang, der für die Einstellung des Gerätes auf Nennleistung erforderlich
sein kann, nicht mehr in den Drosselbereich der Buchse 29 hochgerissen wird. Wenn
daher im nächsten Augenblick die Wasserauslauftemperatur
infolge
der anfänglich durch die Scheibe zu niedrig eingestellten Gaszufuhr unter die Wassersolltemperatur
absinkt, so kann der Thermostat die Gaszufuhr groß genug einstellen, daß auch bei
niedrigstem Heizwert, höchstem spezifischem Gewicht und il!2dr1°s-=eii3 Y@rkO@%:i1Cf?!@@?%1
P.nschlußdruck des Gases die Wassersolltemperatur geregelt wird. Während der Anheizzeit
nimmt der Dampfdruck im Thermostaten durch die Erwärmung-Jes ausfließenden Wassers
anfangs langsam, gegen Ende der Aufheizuna schneller zu. Im gleichen Maße wächst
der Regelwert des Wassermengenreglers. Dadurch wird die Nacheilung der Wassererwärmung
gegenüber der Wärmezufuhr teilweise ausgeglichen, so daß am Schlusse der Aufhetzung
nur für kurze Zeit eine geringe übertemperatur eintritt.
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Nach Außerbetriebsetzung des Wassererhitzers und genügender Abkühlung
des Thermostaten wird die Scheibe 24 durch den Blechstreifen 28 und den Hebel
27 wieder in den Drosselbereich der Buchse 29 hinaufgehoben.