-
Gasbeheizter Umlauf-Wassererhitzer für Sammelheizungsanlagen Die Erfindung
bezieht sich auf einen gasbeheizten Umlauf-Wassererhitzer für Sammelheizungsanlagen
mit einer Umwälzpumpe und einer Wassermangelsicherung sowie einer Langsamzündeinrichtung
und einem Gas-Sicherheitsventil, wobei zwei durch eine Membran voneinander getrennte
Druckkammern der Wassermangelsicherung je für sich an den Umlaufwasserweg angeschlossen
sind.
-
Gasbeheizte Durchlauf- oder Umlauf-Wassererhitzer sind mit einer Wassermangelsicherung
versehen, welche auf ein Gas-Sicherheitsventil in einer zum Brenner des Wassererhitzers
führenden Hauptgasleitung einwirkt und bei einer Unterbrechung des Wasserdurchflusses
durch den gasbeheizten Wassererhitzer eine Unterbrechung der Gaszufuhr zum Brenner
des Wassererhitzers gewährleisten muss. Bei gasbeheizten Wassererhitzern wird die
zusätzliche Forderüng gestellt, dass bei der Inbetriebnahme der Geräte die Gaszufuhr
zum
Brenner nicht sofort voll freigegeben wird, sondern allmäh-:_ich damit vor dem Zünden
des Brenners keine grössere Gasmenge in den Verbrennungsraum ausströmen kann, welche
beim Zünden des Brenners unter Knallbildung verpuffen würde. Zu diesem Zweck werden
die bisher bekannten 'dassererhitzer neben der im allgemeinen als hydraulischer
Druckschalter wirkenden Y:assermangelsicherung mit einer ebenfalls auf hydraulischem
'Weg wirkenden Langsamzündeinrichtung versehen, welche in der Segel aus einem Einweg-Drosselventil
mit einer Mindestöffnung besteht, welches in den zur Niederdruckkammer der Wassermangelsicherung
führenden Niederdruckkanal gelegt ist. Um trotz der Langsamzündeinrichtung ein sofortiges
Schliessen des Gas-Sicherheitsventils bei einer Unterbrechung des Wasserdurehflusses
durch den gasbeheizten Wassererhitzer zu erreichen, ist vorgeschlagen worden, zwischen
den beiden Druckkammern der Wassermangelsicherung einen Verbindungskanal vorzusehen,
welcher durch ein Elektromagnetventil normalerweise verschlossen ist, bei einem
Abschalten der Umwälzpumpe im_Umlaüfwasserweg aber durch Betätigung dieses Ventils
geöffnet wird (Gbm 1 931 303).
-
Die bekannten Einrichtungen haben aber alle den. Nachteil, dass sie
einen relativ komplizierten Aufbau der Armatur des gasbeheizten Wassererhitzers
bedingen und wegen der vorwiegend hydraulischen Steuerorgane eine genaue Vorbestimmung
und Einstellung der Ansprechempfindlichkeit, insbesondere der Betriebsdauer der
Zangsamzündeinrichtung, sehr erschweren.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe'zugrunde, die genannten Nachteile
zu vermeiden und an einem gasbeheizten Umlauf-Wassererhitzer eine Wassermangelsicherung
in konstruktiv einfacher Verbindung mit einer-T,angsamzündeinrichtung zu schaffen
und dabei ein genau einstellbares Arbeiten der langsamzündeinrichtung sowie ein
schnelles Schliessen des Gas-Sicherheitsventils bei Wassermangel zu gewährleisten..
| Erfi ndünösgemäss wird diese Aufgabe an einem gasbeheizten
Umlauf- |
| y;s.ssererhitzer der eingangs angeführten Art dadurch gelöst,
dass |
| die :-ie-..sbran der blassermangelsicherung mit einem zugleich
als Lang- |
| dienenden und auf das Schliessglied des Gas- |
| Sicheyheitsvenzils einwirkenden elektromotorisch betätigten
Stell- |
| ' e koppelbar ist. |
| Das S.ellglied kann unterschiedlich ausgebildet sein. Eine
Mög- |
| lichkeit besteht darin, dass das auf das Schliessglied des
Gas- |
| Sicherheitsventils 'einwirkende Stellglied als zweiarmiger
Hebel |
| ausgebildet ist, dessen Schwenkpunkt durch die Membran der
Wasser- |
| ;angclsicherung lageveränderlich ist und dessen einer Hebelarm |
| ;..iz dem elektrischen Stellmotor in Wirkverbindung gebracht
ist, |
| währe.-.d dessen zweiter Hebelarm mit dem Schliessglied des
Gas- |
| Sichereitsven'ils kraftschlüssig gekoppelt ist. |
| Dabei ist die Anordnung so getroffen, dass die Wirkverbindung |
| zwischen dem, Stellmotor und dem ersten Hebelarm über eine
Gewinde- |
| spindel und eine zugeordnete Gewindebuchse gebildet ist. |
| Eine andere Ausführungsform kann darin bestehen, dass das auf |
| das Schliessglied des-Gas-Sicherheitsventils einwirkende Stellglied |
| eine Kurvenscheibe ist, welche sowohl mittels eines Elektromotors |
| verdrehbar als auch vorzugsweise mittels eines Elektromagneten
in |
| Abhängigkeit von der Stellung der Membran der Wassermangelsicherung |
| in Wirkverbindung zum Schliessglied des Gas-Sicherheitsventils |
| verschiebbar ist oder umgekehrt. |
| Zabei kann die Anordnung so getroffen sein, dass durch
die Membran |
| der klassermangelsicherung ein elektrischer Schalter steuerbar
ist, |
| welcher im Betriebs- oder Steuerstromkreis des Elektromagneten |
| angeordnet ist. |
| Ferner.kann bei beiden Ausführungsformen vorgesehen sein, dass
der |
| elektrische Stellmotor in Abhängigkeit von einer Messgrösse,
z.B. |
von der Temperatur des Umlaufwassers und/oder von der Temperatur
eines zu beheizenden Raumes mittels eines Thermostaten steuerbar ist.
-
Schliesslich isu es auch möglich, dass durch das durch die Membran
der Wassermangelsicherung betätigte Stellglied zusätzlich mindestens ein elektrischer
Schalter steuerbar ist, von denen einer in den Betr-::bs- oder Steuerstromkreis
des elektrischen Stellmotors gelegt ist.
-
in beiden Fällen lässt sich durch eine Einstellung der Kippbewegung
des zweiarmigen Hebels oder eine entsprechende Formung der Kurvenscheibe die Langsamzünddauer
und der zeitliche Verlauf der Freigabe der Gaszufuhr zum Brenner des gasbeheizten
Wassererhitzers sehr genau einstellen. Mit einer Langsamzündeinrichtung gekoppelte
Wassermangelsicherungen gemäss der Erfindung lassen sich konstruktiv sehr gut an
unterschiedliche Wassererhitzer und Platzverhältnisse an deren Armaturen anpassen,
sodass deren Aufbau vereinfacht werden kann. Sie haben ausserdem einen sehr grossen
Sicherheitsfaktor und lassen sich in Umlaufwassersystemen verwenden, bei denen ein
intermittierender Betrieb der Umwälzpumpe, ein Dauerbetrieb der Umwälzpumpe bei
konstanter Drehzahl oder ein Dauerbetrieb der Um1-jälzpurpe mit unterschiedlicher
Drehzahl vorgesehen ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass sich eine Sicherheitseinrichtung
gemäss der Erfindung leicht durch zusätzliche Kombinationen r.it elektrischen Schaltern
erweitern lässt.
-
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung, auf der zwei Ausführungsbeispiele
des Erfindungsgegenstandes mehr oder weniger schematisch dargestellt sind.
Ir
einzelnen zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform
eines gasbeheizten Umlauf-Wassererhitzers .:.it einer Wassermangelsicherung und
langsamzündeinrichtung gemäss der Erfindung; Fig. 2 eine Teildarstellung der Wassermangelsicherung
in gegenüber Figur 1 abgewandelter Ausführungsform; ?ig. 3 eine schematische Darstellung
einer zweiten Ausführungsform eines gasbeheizten Umlauf-Wassererhitzers mit einer
Wassermangelsicherung und Langsamzündeinrichtung gemäss der Erfindung; Fig. 4 eine
Schrägbilddarstellung des Stellglieds gemäss Figur 3.
-
den schematischen Figuren 1 und 3 ist mit der Bezugsziffer 10 der
als Lamellenblock ausgebildete Wärmetauscher eines gasbeheizten Umlauf-Wassererhitzers
bezeichnet, in welchem das Umlaufwasser mittels eines Brenners 11 erwärmt wird.
Dem Brenner 11 wird Gas über eine Gaszufuhrleitung 12 und über ein Gas-Sicherheitsventil
13 mit einem. Schliessglied 131 zugeführt. Von dem Lamellenblock 10 aus gelangt
das erwärmte Umlaufwasser über eine Vorlaufleitung 14 zu den symbolisch durch zwei
konzentrische Kreise dargestellten Heizkörpern 15. Von den Heizkörpern 15 gelangt
das Umlaufwasser über eine Rücklaufleitung 16, in@weleher eine Umwälzpumpe 17 angeordnet
ist, zurück zum Lamellenblock 10 des gasbeheizten Umlauf-Wassererhitzers.
-
Der gasbeheizte Umlauf-Wassererhitzer ist mit einer zugleich als Zangsamzündeinrichtung
dienenden Wassermangelsicherung 18 versehen, welche in@an sich bekannter Weise eine
Hochdruckkammer 181
und eine Niederdruckkammer 182 aufweist, welche durch
eine
Membran 183 voneinander getrennt sind. Die Hochdruckkammer
181 ist über-einen Hochdruckkanal 19 mit der Rücklaufleitung 16 und die Niederdruckkammer
182 über einen Niederdruckkanal 20 mit der Vorlaufleitung.14 des Umlaufwasserweges
verbunden. Dabei mündet der Hochdruckkanal 19 in Durehflusarichtung stromab der
ümwälzpumpe 17, so dass in der Hochdruckkammer 181 bei laufender Umwälzpumpe 17
der Pumpendruck wirksam wird, während der über den Niederdruckkanal 20 in der Niederdruckkammer
182 wirksam werdende Druck um den im lamellenblock 10 auftretenden Druckabfall
geringer ist. Die Verstellbewegungen der Membran 183 der Waseermangelsicherung 18
werden über einen Membranatössel 21 nach aussen übertragen, dessen freies äusseres
Ende den Schwenkpunkt 22 eines zweiarmigen Hebels 23 mit den Hebelarmen 231 und
232 trägt. Der zweite Hebelarm 232 wirkt auf einen mit dem Schliessglied 131 verbundenen
und aus dem Gas-Sicherheitsventil 13 nach aussen geführten Stift 132 ein,
während der erste Hebelarm 231 an eine Gewindebuchse 24 angelenkt ist, welche mit
einer Gewindespindel 25 zusammenwirkt, welche mittels eines als Stellmotor dienenden
Elektromotors 26 mit umschaltbarer Drehrichtung angetrieben werden kann und
zusammen mit der Gewindebuchse 24 ein Stellglied bildet. Der Stellmotor 26 ist über
ein Relais 27 in einen Stromkreis geschaltet. Das Relais 27 wird beispielsweise
in Abhängigkeit von einem von der Temperatur eines zu beheizenden Raumes oder von
einem von der Temperatur des Umlaufwassers beeinflussten Thermostaten bestätigt.
In den Stromkreis des Stellmotors 26 kann ausserdem ein in der Veratellrichtung
des Membranatössels 21 der Wassermangel®icherung 18 angeordneter elektrischer Endschalter
28 gelegt sein.
-
Die Wirkungsweise der in Figur 1 gezeigten kombinierten Wassermangelsicherung
und Langsamzündvorrichtung ist folgende: Wenn die Umwälzpumpe 17 im Umlaufwaseerweg
eingeschaltet wird, entsteht zwischen der Hochdruckkammer
181 und der Niederdruckkam«' mer 182-der Waseermangelsicherung
18 eine l#ruchdifforens, welche die Membran 183 und mit ihr
den Nembranatössel 21 genäse iFigur 1
nach oben bewegt,
wodurch der zweiarmige Hebel 23 in eine Bereitschaftsstellung in die Nähe
des unteren Endes des Stiftes 132 am Schliessglied 131 den zunächst noch geschlossenen
Gas-Sicherheitsventils 13 gebracht wird. Sobald nun das thermostatgesteuerte
Relais 27 betätigt wird, wird der elektrische Stellmotor 26 eingeschaltet
und dreht die Gewindespindel 25 dergestalt, dass die Gewindebuchse 24 und mit ihr
der angelenkte erste Hebelarm 231 gemäss der Figur 1 nach unten bewegt werden. Der
zweiarmige Hebel 23 führt also um seinen Schwenkpunkt 22 eine Schwenkbewegung im
Gegenuhrzeigersinne aus, wobei das Ende des zweiten Hebelarmes 232 gegen den Stift
132 am Schliessglied 131 des Gas-Sicherheitsventiles 13 stösst und entsprechend
der Stärke der Verschwenkbewegung des zweiarmigen Hebels 23 das Schliessglied 131
des Gas-Sicherheitsventils 13 allmählich und immer stärker von seinem Sitz abhebt.
Dadurch wird im Sinne einer Langsamzündeinriehtung die Gaszufuhr zum Brenner
11 des gasbeheizten Wassererhitzers allmählich und nicht schlagartig freigegeben.
Durch eine entsprechende Auslegung des Stellmotors 26 oder eines vorgeschalteten
Getriebes, durch das Hebelverhältnis zwischen den beiden Hebelarmen 231 und 232
und/oder durch die Wahl der Steigung der Gewindespindel 25 kann die Dauer
des Langsamzündvorganges genau eingestellt werden.
-
Wird keine weitere Wärme in den zu beheizenden Räumen benötigt,
kann durch eine thermostatgesteuerte Abschaltung des Relais 27 die Drehrichtung
des Stellmotors 26 umgekehrt werden, so dass nun in umgekehrter Richtung
ein langsamen Schliessen des Gas-Sicherheitsventils 13 durch eine Verschwenkbewegung
des zweiarmigen Hebels 23 im Uhrseigersinne eintritt.
-
Wird der Durehfluss des Umlaufwassers durch den Lamellenbloek
10 des gasbeheizten Wassererhitzers unterbrochen, beispielsweise durch ein
Stilleetgen der Umwäl$pumpe 17, hört der Druckunterschied
zwischen der Hochdruckkammer 181 und der Niederdruckkam-
mer
182 der Waeeermsngelsicherung 18 auf und die Membran 183
geht rasch
in ihre aus Figur 1 ersichtliche Mittelstellung zurück. Damit wird auch der zweiarmige
Hebel 23 nach unten bewegt, wodurch das Schliessglied 131 des Gas-Sicherheitsventils
13 unter der Wirkung seiner Schliessfeder 29 rasch auf seinen Ventilsitz gebracht
wird, so dass der Gaszufluss zum Brenner 11 praktisch schlagartig unterbrochen wird.
Die Einrichtung wirkt so als Wassermangelsicherung.
-
Der Endschalter 28 kann beim beispielsweise thermostatgesteuerten
Einschalten der Umwälzpumpe 17 und der dadurch bewirkten Bewegung des Membranstössels
21 der Wassermangelsicherung 18 nach oben betätigt werden und dadurch zum Einschalten
des Stellmotors 26 verwendet werden. Umgekehrt kann der Endschalter 28 beim Ansprechen
der Wassermangelsicherung 18 den Stellmotor 26 abschalten. Der Endschalter 28 könnte
aber auch zur Umsteuerung des Drehsinns des Stellmotors 26 verwendet werden. Bei
weiterlaufender Umwälzpumpe 17 wird das Einschalten und Umschalten des Stellmotors
26 - wie beschrieben - über das thermostatgesteuerte Relais 27 erreicht. Die in
Figur 1 dargestellte Wassermangelsicherung und Langsamzündeinrichtung hat den Vorteil,
dass sie in ihrer Ausführungsform in weiten Grenzen abgewandelt werden kann, wodurch
sich die vorhandenen Platzverhältnisse an einer Armatur sehr günstig ausnutzen lassen.
In Figur 2 ist eine abgewandelte Ausführungsform der Einrichtung dargestellt, bei
welcher der zweiarmige Hebel als Winkelhebel 30 mit einem ersten Hebelarm 301 und
einem zweiten Hebelarm 302 ausgebildet ist, so dass der nicht dargestellte Stellmotor
26 und das Stellglied 24/25 seitlich angeordnet werden und von der linken Seite
der Vorrichtung her auf den zweiarmigen Winkelhebel 30 einwirken können.
-
Bei der Ausführungsform nach Figur 3 wirkt die Membran 183 der Wassermangelsicherung
18 nicht auf einen zweiarmigen Hebel ein, sondern auf einen Endschalter 31, welcher
in den Betriebs- oder Steuerstromkreis eines nicht dargestellten Elektromagneten
gelegt
ist, dessen Funktion noch erläutert wird. Bei laufender
Umwälzpumpe 17 entsteht zwischen den beiden Druckkammern 181 und 182 der Wassermangelsicherung
18 eine Druckdifferenz, welche die Membran 183 gemäss der Zeichnung nach oben bewegt.
Diese Bewegung wird über den Membranstössel 21 auf den Endschalter 31 übertragen,
welcher dadurch eingeschaltet wird.
-
Das Schliessglied 131 des Gas-Sicherheitsventils 13 wird mittels eines
durch einen Elektromotor 32 betriebenen Stellgliedes 33 beeinflusst, welches in
Figur 4 einzeln dargestellt ist.-Der Stellmotor 32 wird wieder mittels eines thermostatgesteuerten
Schalters 34 betätigt. Das Stellglied 33 hat die Form einer Kurvenscheibe 331, welche
als Führungsbahn für den Stift 132 am Schliessglied 131 des Gas-Sicherheitsventiles
13 ausgebildet ist. Die Kurvenscheibe 331 ist auf einem Wellenstumpf 332 befestigt,
welcher mit der Welle des Stellmotors 32 in nicht dargestellter Weise drehfest aber
in Längsrichtung verschiebbar gekoppelt ist. Diese Koppelung ist durch die beiden
Pfeile-333 und 334 in Figur 4 angedeutet. Die Längsverschiebung in Richtung des
Pfeiles 334 wird mittels des bereits erwähnten, aber in der Zeichnung nicht dargestellten
Elektromagneten erzielt, der mittels des Schalters 34 in Abhängigkeit von der Stellung
der Membran 183 der Wassermangelsicherung 18 betätigt wird.
-
Die Wirkungsweise der in den Figuren 3 und 4 dargestellten Einrichtung
ist folgende: Sobald die Umwälzpumpe 17 im Umlaufwasserweg eingeschaltet wird und
Umlaufwasser durch den Lamellenblock 10 des gasbeheizten Wassererhitzers hindurchfördert,
spricht die Wassermangelsicherung 18 an, ihre Membran 183 wird. durch den in den
Druckkammern 181 und 182 entstehenden Druckunterschied gemäss Figur 3 nach oben
bewegt und betätigt über den Membranstössel 31 den Endschalter 31. Damit wird der
nicht dargestellte Elektromagnet eingeschaltet, welcher@das Stellglied 33 auf der
Welle des Stellmotors 32
| in eine Stellung verschiebt, in welcher sich die Kurvenacheibe |
| 331 unterhalb des Stiftes 132 am Schliesaglied 131 des Gas- |
| Sicherheitsventils 13 befindet. Wird von einem auf die Temperatur |
| des Vorlaufwassers oder auf eine Raumtemperatur ansprechenden |
| Thermostaten das Relais 34 eingeschaltet, wird der Stellmotor
32 |
| mit Strom versorgt. Der Stift 132 läuft auf die in Drehung
ver- |
| setzte Kurvenscheibe 331 des Stellgliedea 33 auf und das Schlieae- |
| glied 131 des Gas-Sicherheitsventils 13 wird langsam
von seinem |
| Sitz abgehoben und dadurch der Gaszufluss aus der Gas$ufuhrleiturg_ |
| 12 zum Brenner 11 im Sinne einer Langsam$ündeIarichtung
lange |
| gesteigert. |
| Wird beispielsweise durch einen Ausfall der Umwälzpumpe 1'7
der |
| Wasserfluss durch den Lamellenblock 10 des gasbeheizten
Wasserer- |
| hitzers unterbrochen, hört der Druckunterschied zwischen den |
| Druckkammern 181 und 182 der Wassermangelsicherung 18 auf und
die |
| Membran 183 geht in ihre aus Figur 3 ersichtliche Mittellage
zu- |
| rück. Dadurch wird der Endschalter 31 geöffnet und die Erregung |
| des nicht dargestellten Elektromagneten unterbrochen,'wodürch |
| das Stellglied 33 mittels einer ebenfalls nicht dargestellten |
| Rückstellfeder aus dem Beeinflussungsbereich des Stiftes 132 |
| am Schliessglied 131 des Gas-Sicherheitsventile 13 zurückgesogen |
| wird. Dadurch rutscht der Stift 132 seitlich von der Steuerkuzve |
| 331 ab, so dass das mit ihm verbundene Sehlleeeglled 131 t,er |
| der Wirkung seiner Schliessfeder 29 sehlmgartig auf
eejoxen yeutil- |
| sitz zurückspringt und damit auch schlagartig die @f-e |
| Brenner 11 des gasbeheizten Wassererhit$ere unterbricht. »ei
auf- |
| tretendem Wassermangel erfolgt also ein sclgelles Sehlieeaen
des; |
| Gas-Sicherheitsventils 13. |
| Die in den Figuren .3 und 4 dargestellte AumrgbnmgeXobat
dien |
| zusätzlichen Vorteil, dass. die i@asaermange,ei.oter 18 setz
Xleia |
| ausgebildet werden kann, da eia nur geringe Kräfte zur Betätig |
des Endschalters 31 aufbringen muss. Der Langsamzündvorgang lässt
sich durch eine entsprechende Gestaltung der Kurvenscheibe 331 des Stellgliedes
33 genau einstellen, beispielsweise auch stufenweise einstellen. Der elektrische
Teil der Wassermangelsicherung und Langsamzündeinrichtung ist äusserst einfach aus
Ein/Aus-Schaltern aufgebaut. Der Stellmotor braucht nur einen Drehsinn zu haben
und die Einrichtung arbeitet sicher und unabhängig davon, ob die Umwälzpumpe 17
intermittierend oder dauernd läuft. Der Stüllmotor 32 kann dabei so ausgebildet
sein, dass er zusammen mit dem mit ihm drehfest gekuppelten Stellglied 33 in eine
bestimmte Ausgangslage mittels einer Feder zurückgestellt wird, sobald die Stromzufuhr
zum Stellmotor unterbrochen wird. Bei den Ausführungsformen könnte die Wassermangelsicherung
18 in an sich bekannter Weise mit ihren beiden Druckkammern auch an einem Venturirohr
in der Rücklaufleitung 16 angeschlossen sein.