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Die Erfindung bezieht sich auf eine Wassermangelsicherung zur Steuerung
der Gaszufuhr zu einem gasbeheizten Wassererhitzer, deren Membran mindestens einen
die Hochdruckkammer und die Niederdruckkammer der Wassermangelsicherung miteinander
verbindenden Durchbruch aufweist, wobei die Hochdruckkammer über einen Hochdruckkanal
und die Niederdruckkammer über einen Niederdruckkanal mit dem Wasserweg in Verbindung
stehen.
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Diese Vorrichtung hat die Aufgabe, beim Abschalten des Wassererhitzers
die Gaszufuhr zum Brenner des Wassererhitzers sofort zu unterbrechen, damit ein
Nachsieden des im Lamellenblock des Erhitzers verbleibenden, nicht mehr strömenden
Wassers und die dabei auftretenden unangenehmen Siedegeräusche verhindert werden.
Nachsiedegeräusche werden durch die im Lamellenblock nach dem Erlöschen des Brenners
vorhandene Restwärme allein nicht hervorgerufen, sondern insbesondere durch ein
Nachbrennen der Flammen, wenn der Wasserdurchlauf bereits gestoppt ist.
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Es sind bereits flüssigkeitsgesteuerte Schaltorgane bekannt, z. B.
durch die österreichische Patentschrift 140 340, bei denen zur Erzielung eines allmählichen
Öffnens und eines schnellen Schließens des Gasventils die Membran der dabei verwendeten
Wassermangelsicherung mit die Hochdruckkammer mit der Niederdruckkammer der Wassermangelsicherung
verbindenden Dämpfungsbohrungen versehen ist. Dabei sind auch starr mit der Gehäusewand
der Wassermangelsicherung verbundene Ansätze od. dgl. vorgeschlagen worden, die
mit den Dämpfungsbohrungen in der Membran oder einem Membraneinsatz im Sinne einer
Änderung des Drosselquerschnitts zusammenwirken.
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Diese bekannten Vorrichtungen haben den Nachteil, daß die Gefahr besteht,
daß sich die Membran mit den Rändern dieser Bohrungen auf den kegelförmig ausgebildeten
Gehäuseansätzen verklemmen. Außerdem läßt die Schaltempfindlichkeit zu wünschen
übrig, da beim Einschalten zunächst ein ungehinderter Teildruckausgleich durch die
Dämpfungsbohrungen in der Membran stattfinden kann, der erst vermindert oder ganz
unterbrochen wird, wenn die Membran eine stärkere Auswölbung erfahren hat.
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Diese Nachteile werden an einer Wassermangelsicherung der eingangs
genannten Art gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß ein entweder am Ende des
Hochdruckkanals an der Hochdruckkammer oder am Anfang des Niederdruckkanals an der
Niederdruckkammer infolge der an der Wassermangelsicherung auftretenden Steuerdruckdifferenz
verschiebbar angeordnetes Ventilglied zum Schließen des Membrandurchbruch$ vorgesehen
ist.
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Dabei kann-' eine bevorzugte Ausführungsform darin bestehen, daß das
Ventilglied als Kolben ausgebildet ist, dessen Stirnseite die Abdichtung des Membrandurchbruchs
bewirkt, und der in einer am Gehäuse der Wassermangelsicherung angebrachten Zylinderkammer
geführt ist, an welche der Hochdruckkanal angeschlossen ist.
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Diese Schnellschaltvorrichtung hat den Vorteil, daß beim Einschalten
des Wassererhitzers zunächst unter der zwischen den beiden Druckkammern der Wassermangelsicherung
auftretenden Steuerdruckdifferenz der Durchbruch in der Membran völlig verschlossen
wird, so daß die Wassermangelsicherung anschließend unter der vollen auftretenden
Steuerdruckdifferenz arbeitet. Auf diese Weise kann der Querschnitt des Durchbruchs
oder der Durchbrüche in der Membran größer gehalten werden als der Querschnitt der
Dämpfungsbohrungen der eingangs erwähnten bekannten Vorrichtung, was für die Schnelligkeit
des Schließvorganges der Wassermangelsicherung beim Abschalten des Wassererhitzers
von großer Bedeutung ist.
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Dabei kann die Ausbildung gemäß der Erfindung so vorgenommen sein,
daß der Kolben gegen die Kraft einer Rückstellfeder oder vertikal gegen sein eigenes
Gewicht verschiebbar gelagert ist und daß Federkraft oder Gewicht und seine wirksamen
Flächen so bemessen sind, daß er aus seiner Schließstellung beim Nachlassen der
Steuerdruckdifferenz unter Freigabe des Membrandurchbruchs bereits bei einem Wert
abfällt, bei dem noch keine Schließbewegung der Membran unter der nachlassenden
Steuerdruckdifferenz einsetzt. Auf diese Weise wird gewährleistet, daß eine praktisch
schlagartige Schließbewegung der Wassermangelsicherung beim Unterbrechen des Wasserdurchlaufs
durch den Wassererhitzer eintritt.
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Bei einer anderen Ausführungsform ist die Anordnung so getroffen,
daß zusätzlich im Bereich der Niederdruckkammer ein Ventilsitz vorgesehen ist, der
bei ausgewölbter Membran bei Offenstellung des zugeordneten Gasventils den Membrandurchbruch
niederdruckseitig verschließt.
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Bei der bevorzugten Ausführungsform ist zugleich sichergestellt, daß
eine an sich bekannte Langsam-Zündeinrichtung in Form einer Drosselstelle durch
den Ringspalt zwischen dem Kolben und der Zylinderkammer gebildet ist. Es kann aber
auch zusätzlich zu dem als Langsam-Zünddrosselstelle dienenden Ringspalt ein zur
Hochdruckkammer führender und einstellbarer Umgehungskanal vorgesehen sein.
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Alles Nähere über die Erfindung ergibt sich aus der nachfolgenden
Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung,- auf der zwei Ausführungsbeispiele
einer Wassermangelsicherung mehr oder weniger schematisch dargestellt sind. Im einzelnen
zeigt= F i g. 1 einen schematischen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform
des Erfindungsgegenstandes, F i g: 2 einen der F i g. 1, entsprechenden Querschnitt
durch eine zweite Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes.
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In den Figuren ist ein in einer zu dem nicht dargestellten Brenner
eines. Wassererhitzers fühlenden Gaszufuhrleitürig:.;1 . angeordnetes Gasventil"I
mit einem Schließglied 3 dargestellt, das in an sich bekannter Weise gegen die Kraft
einer Rückstellfeder 4 aus seiner in der Zeichnung dargestellten Schließstellung
nach oben bewegt werden kann und üag,über eiricn Stößel 5 in an sich bekannter':Weise
mit einem Membxanteller 7 einer Wassermangelsicherung 6 gekoppelt ist. Die Wassermangelsicherung
6 weist eine Niederdruckkammer 8 und eine Hochdruckkammer 9 auf, von denen die Niederdruckkammer
8 über einen Niederdruckkanal 10 mit der Rücklaufleitung 11 und die Hochdruckkammer
9 über einen Hochdruckkanal 12 mit der Vorlaufleitung 13 des nicht dargestellten
Wassererhitzers verbunden ist.
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Die beiden Kammern der Wassermangelsicherung 6 sind durch eine Membran
14 voneinander getrennt, die in ihrem mittleren Bereich 14 a kegelstumpfförmig in
die Hochdruckkammer 9 hinein aufgebogen
und mit einem zentralen
Durchbruch 15 versehen ist. Der den Stößel 5 tragende Membranteller 7 ist im Bereich
der kegelstumpfförmigen Ausbuchtung der Membran mit Öffnungen 16 versehen, die durch
Stützwände oder Stege 17 nach unten abgeschirmt sind, gegen die sich der in die
Hochdruckkammer 9 ragende kegelstumpfmantelförmige mittlere Bereich 14 a der Membran
abstützen kann. An dem Gehäuse der Wassermangelsicherung 6 ist hochdruckseitig und
koaxial zu dem Durchbruch 15 in der Membran 14 eine Zylinderkammer 18 angeordnet,
in der ein Kolben 19 in Richtung auf den Durchbruch 15 der Membran 14 verschiebbar
angeordnet ist. Der Hochdruckkanal 12 mündet in die Zylinderkammer 18. Der Kolben
19 ist mit einem Ringflansch 20 versehen, der mit der Wand der Zylinderkammer
18 einen schmalen Ringspalt 21 begrenzt, der eine Drosselstelle im Sinne einer an
sich bekannten Langsam-Zündeinrichtung bildet, indem diese Drosselstelle den Aufbau
des Hochdrucks in der Hochdruckkammer 9 verlangsamt und damit einen flachen Anstieg
der Kennlinie der sich zwischen den beiden Kammern 8 und 9 aufbauenden Druckdifferenz
und ein entsprechend langsames Öffnen des Schließgliedes 3 des Gasventils 2 bewirkt.
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Beim Betrieb des Wassererhitzers wird also in der Hochdruckkammer
9 der in dem Hochdruckkanal 12 auftretende Druck relativ langsam aufgebaut. Der
in dem Hochdruckkanal 12 auftretende Druck bewirkt jedoch ein praktisch sofortiges
Anheben des Kolbens 19, bis dieser Kolben mit seiner Stirnfläche 19 a gegen den
Rand des Membrandurchbruches 15 anliegt und damit den eine direkte Verbindung
zwischen der Niederdruckkammer 9 bildenden Membrandurchbruch 15 verschließt. Unter
der beim Betrieb des Wassererhitzers auftretenden Druckdifferenz an der Wassermangelsicherung
wird also in bekannter Weise die Membran 14 mit ihrem durch den Kolben 19 verschlossenen
Durchbruch 15 in der Zeichnung nach oben ausgewölbt und dabei das Schließglied 3
des Gasventils 2 gegen die Kraft der Rückstellfeder 4
geöffnet.
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Beim Abschalten des Wassererhitzers durch Unterbrechen der Wasserzufuhr
sinkt die Druckdifferenz zwischen der Hochdruckkammer 9 und der Niederdruckkammer
8 der Wassermangelsicherung 6 ab. Das Gewicht des Kolbens 19 ist nun
so bemessen, daß er beim Abfallen der Druckdifferenz bereits bei einem Druckdifferenzwert
unter Freigabe des Membrandurchbruchs 15 in die Zylinderkammer 18 abfällt, bei welcher
die durch die Kraft der Rückstellfeder 4 des Gasventils 2 eingeleitete Rückstellbewegung
der Membran 14 noch nicht einsetzt. Mit der Freigabe des Membrandurchbruchs
15 kann aber sofort Flüssigkeit aus der Hochdruckkammer 9 in die Niederdruckkammer
8 strömen und einen Druckausgleich zwischen den beiden Kammern bewirken,
was eine sofortige schlagartige Rückstellung der Membran 14 in ihre in der
Zeichnung dargestellte Ruhelage und damit ein schlagartiges Schließen des Gasventils
2 zur Folge hat. Dadurch wird ein Nachbrennen des Brenners des Wassererhitzers verhindert,
und damit werden Nachsiedegeräusche im Wassererhitzer vermieden.
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Der konstruktive Aufbau einer Schnellschaltvorrichtung läßt sich auf
verschiedene Weise abwandeln. So könnte der Kolben 19 auch gegen die Kraft einer
Rückstellfeder in Richtung auf den Membrandurch-Bruch 15 verschiebbar angeordnet
werden, falls die gewünschte Verstelleharakteristik des Kolbens bei bestimmten Ausführungsformen
der Wassermangelsicherung nicht allein durch eine entsprechende Bemessung des Gewichts
und der wirksamen Kolbenflächen erzielbar sein sollte. Auch könnte der Kolben oder
ein sonstiges Ventilglied mit Hilfe einer Hilfsmembran verstellt werden.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 ist im Gegensatz zu dem
Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 das Gehäuse der Wassermangelsicherung 6 im Bereich
der Niederdruckkammer 8 an seiner Innenwand mit einem zusätzlichen Ventilsitz
22 in Form eines ringförmigen Vorsprunges versehen, gegen den sich bei ausgewölbter
Membran 14 der Membranteller 7 anlegt, der zu diesem Zweck mit einer ringförmigen
Anlagefläche 23 versehen sein kann. Beim Anlegen des Membrantellers 7 gegen den
Ventilsitz 22 wird jedoch die Verbindung zwischen den Öffnungen 16 im zentralen
Teil des Membrantellers 7 und der Niederdruckkammer 8 unterbrochen, was bedeutet,
daß an der Stirnfläche 19 a des den Durchbruch 15 in der Membran
14 verschließenden Kolbens nicht mehr der zwischen den beiden Kammern 8 und
9 herrschende Differenzdruck wirksam ist. Der Kolben 19 fällt also in seine
in der Zeichnung dargestellte Ruhelage in der Zylinderkammer 18 ab. Die Membran
14 mit dem Membranteller 7 bleibt jedoch in der oberen Betriebslage, da durch
den Ventilsitz 22 auch eine Verbindung der beiden Kammern der Wassermangelsicherung
über den Membrandurchbruch 15 unterbrochen ist. Sobald nun beim Abschalten
des Wasserdurchflusses durch den Wassererhitzer die Druckdifferenz zwischen den
beiden Kammern bis auf einen Wert absinkt, bei welchem die Rückstellfeder 4 eine
Rückbewegung des Schließgliedes 3 des Gasventils 2 und damit des Membrantellers
7 mit der Membran 14 einleitet, wird der Membranteller 7 von dem Ventilsitz
22 abgehoben. Dadurch wird die direkte Verbindung zwischen der Hochdruckkammer 9
und der Niederdruckkammer 8 über den Membrandurchbruch 15 und die Öffnungen
16 im Membranteller 7 freigegeben, und die weitere Rückstellung der Membran
14 in ihre dargestellte Ruhelage und damit das weitere Schließen des Gasventils
2 erfolgt schlagartig.
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Die gemäß dem geschilderten Ausführungsbeispiel auf der Hochdruckseite
der Wassermangelsicherung angeordnete Vorrichtung kann in äquivalenter Weise auch
auf der Niederdruckseite der Wassermangelsicherung vorgesehen werden, wenn beispielsweise
ein Wassermengenregler bekannter Bauart auf der Hochdruckseite der Wassermangelsicherung
vorhanden ist. In einem solchen Fall wäre auch die Langsam-Zündeinrichtung niederdruckseitig
anzuordnen.