DE2038937A1 - Einrichtung zur Erzeugung unterschiedlicher Waermegrade von Hiessendem Wasser mittels eines vom Wasser durchflossenen Heizblockes,der einen Wassergang hat - Google Patents

Description

• Einrichtung zur erzeugung unterschiedlicher Wärmegrade von fließendem Wassor Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Erbeugung unterschiedlicher Wärmegrade von fließendem Wasser mittels eines vom Wasser durchflossenen Heizblockes, der einen Wassergang mit in diesem angeordneten alektrischen Heizmittoln hat, Es sind Heißwassergeräte bekannt* bei denen in das Wassergefdß ein schlangenförmiger Wassergang eingélassen ist, wobei im Wasserstrom Heizwendeln angeordnet sind, die an ein Drehstromanschluß geschaltet werden. Diese Heißwassergeräte arbeiten mit einem Mengenwächter zusammen. Im Wasserkreislauf ist ein Fühler angeordnet, der auf die Wassergeschwindigkeit anspricht, so daß ein Schalter oder ein Schütz betätigt wird. Hierbei muß eine bestimmte minimale Geschwindigkeit überschritten werden, wodurch dann der Schalter oder das Schütz anspricht und die Heizwendeln dadurch an das Netz geschaltet werden, so daß eine Aufheizung des durchfließenden Wassers erfolgt. Die Wassertemperatur hängt in dieaem Fall von der Strömungsgeschwindigkeit , der Wassereinlaufstemperatur und von der Netzspannung ab.
• Ändert sich bei diesen Heißwassergeräten (Durchlauferhitzer) die Wasserdurchlaufmenge, so ändert sich auch die Wassertemperatur und es kann für einen bestimmten Fall dem Auslauf zu heißes Wasser entströmen, was unerwünscht sein kann (Verbrennungen der Benutzungsperson).
• Um eine gewünschte Wassertemperatur zu erhalten, muß bei den bekannten Heißwassergeräten das heiße Wasser erst einer Mischkammer zugeführt werden, welcher kaltes Wasser zugesetzt wird,wobei eine entsprechende Dosierung von Hand vorgenommen werden muß.
• Der Erfindung liegt ?ie Aufgabe zugrund*, ein Heißwassergerät zu schaffen, welcher unabhängig von der dem Was serauslauf entnommenen Wassermenge eine vorgswählte Wassertemperatur konstant hält. Die bisherige Mischkammer soll entfallen, ebenso eine Dosierung der Wassertemperatur durch Zusatz von kaltem Wasser von Hand.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Quellpunkt des Kaltwassers und die Wassernutzstelle allein durch den Wassergang verbunden sind, der einen einzigen Wasserhahn für die Kalt- und Heißwasserentnahme hat und daß im Inneren des Wasserganges ein Temperaturfühler als Istwertgeber angeordnet ist, welcher ein auf die Heizmittel einwirkendes elektronisches Stellglied beeinflußt, das in Wärmekontakt mit dem Kaltwassereinlauf des Wassereinganges steht.
• Zweckdienliche Weiterbildungen des Erfindungsgegenstan des sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
• Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausfü.hrungsb ei spieles näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen konstruktiven Aufbau des Erfindungsgegenstandes, Fig. 2 die Ausbildung eines verwendeten Heizblockes, Fig. 3 eine elektronische Steuerschaltung für den Erfindungsgegenstand, Fig. 4 ein Signaldiagramm der elektronischen Schaltung, Fig* 5 Anwendungen des Erfindungsgegenstandes* Die Fig. 1 zeigt ein Aggregat, vwelches mit Vorteil bei Waschtischen und Duschen verwendbar ist, wie dies der Fig. 5 zu entnehmen ist.
• In einem Gehäuse 1 befinden sich ein Heizblock 2, als Stellglieder wirkende steuerbare Halbleiterelemente 3, 3', 3", ein Sollwertpotentiometer 4, welches von außen durch einen Knopf 5 einstellbar ist, ein drehbarer Wasseraustritt 6 mit einem Wasserllahn 7, der von außen durch einen Bedienungsgriff 8 einstellbar ist und ein Träger 9 fur verschiedene elektronische Bauelemente Das Rohrende 10 ist mit einer nicht weiter dargestellten Wasserquelle verbunden und auf diesem Wassereinlaufrohr ist ein gut wärmeleitender Metallkörper 11 angeordnet, durch den das Wasser fließt. Auf diesem Metallkörper 11 sind die Halbleiterelemente 3, 3', 3" angeordnet. Durch diese Ausbildung ergibt sich eine sehr einfache und wirkungsvolle Wasserkühlung der Stellglieder, da sie ständig unter der Einwirkung des Xaltwasserzulaufes stehen.
• Wie aus der Fig. 2 ersichtlich, befindet sich innerhalb des Heizblockes 2 ein Wasserführungskanal 12 mit einem Wassereinlauf 13 und einem Wasserauslauf 14. Im Kanal 12 sind drei Heizwendeln 15, 16 und 17 angeordnet, die an Anschlüsse 18, 19, 20 und n,S,T geführt sind, wobei die Anschlüsse 18 bis 20 mit den Halbleiterelementen 3, 3', 3" und die Anschlüsse R,S,T mit den drei Adern eines Netzkabels 21 ( siehe Fig. 1 ) verbunden sind. Im Kanal 12 ist ferner ein Temperaturfühler 22 angeordnet, dessen Anschlüsse an Klemmen 23, 24 geführt sind.
• Wie aus der Fig; 3 ersichtlich, sid die Heizwendeln 15 16, 17 über die als Triacs ausgebildeten Halbleiterelemente 3, 3', 3" an die Phasen R S T eines Drehstromnetzes geschaltet. Der im Wasserführungskanal 12 angeordnete Temperaturfühler 22 ist ein Zweig einer Brückenschaltung 23 mit den weiteren Zweigen 24, 4, 25, wobei der veränderbare Widerstand 4 ein von Hand einstellbarer Sollwertgeber für die Wassertemperatur ist. Die Vorwahl erfolgt mit Hilfe des in der Fig. i dargestellten Knopfes 5.
• Die Brückenschaltung 23 wird über einen Gleichrichter 27 und Vorwiderstand 28 von einer Gleichspannung gespeist, die durch eine Zener-Diode 29 stabilisiert und durch einen Kondensator 30 geglättet wird. An die Meßdiagonalpunkte 31,32 ist ein Differenzenverstärker 33 geschaltet, der aus zwei Transistoren 34, 35 besteht, die über einen Widerstand 36 rückgekoppelt sind, so daß der Verstärker ein Verhalten wie ein Schmitt-Trigger hat. Das Potential am Kollektorwiderstand 37 des Transistors 34 steuert drei gleichartige, an sich bekannte: Nullspannungsschalter 38, 39, 40 (beispielsweise typ CA 3059 von RCA), die die Halbleiterelemente 3, 3', 3 ansteuern.
• Die beschriebene Schaltung hat Zweipunktverhalten. Sobald er Diagonalpunkt 31 durch den Temperaturfühler 22 negativer wird als das Potential des Diagonalpunktes 32, werden die Nullspannungsschalter 38 bis 40 durch die größer werdende Kollektorspannung des Transistors 34 geöffnet, wodurch die Halbl.elterelemente 3, 3', 3" solange gezündet werden1 bis durch die Änderung des Widerstandes des Temperaturfühlers 22 das Potential des Diagonalpunk /tes 31 wieder positiver wird als das des Diagonalptzktes 32.
• Um ein stetiges Verhalten zu erdreich, ist ein Sägezahn generator 41 vorgesehen, dessen Ausgang 42 mit dem Diagonalpunkt 32 verbunden ist. Dieser Diagonalpunkt schwankt damit entsprechend der Sägezahnspanrnrng des Generators 41.
• Die Arbeitsweise sei am Diagramm nach der Fig. 4 erläutert. Die sägezahnförmige Kurve 32 gibt das am Diagonalpunkt 32 wirkende Potential wieder. Mit 31a bis 31g sind verschiedene sich aus der Soll-Istwertdifferenz ergebende Potentiale des Diagonalpunktes 31 bezeichnet. Eine Ein- und Ausschaltung der Nullspannungsschalter 38 bis 40 und damit eine Ein- und Ausschaltung der Halbl.eiterelemente 3, 3', 3" erfolgt stets an den Schnittpunkten der Potentiale von 31 und 32. Liegen beispielsweise am Diagonalpunkt 31 der Brückenschaltung 23 Potentiale 31a und 31b vor, so haben diese Potentiale auf die Nullspannungsschalter 38 bis 40 noch keinen Einfluß. Erniedrigt sich das Potential am Diagonalpunkt 31 beispielsweise auf das Potential 31e, so werden im Punkt 43 alle Nullspannungsschalter 38 bis 40 ausgeschaltet und im Punkt 44 wieder eingeschaltet. Im Punkt 45 erfolgt wieder eine Ausschaltung und im Punkt 46 eine Einschaltung, während im Punkt 47 wieder eine Ausschaltung und im Punkt 48 eine Einschaltung erfolgt usw. Wie aus dem Diagramm er sichtlich, werden mit weiterer Verkleinerung des Potentials am Diagonalpunkt 31 die Einschaltzeiten der Nullspannungsschalter 38 bis 40 entsprechend größer und die Ausschaltzeiten entsprechend kürzer. Werden die Potentiale 31f und 31g erreicht, so sind die Nullspannungsschalter 38 bis 40 ständig freigegeben.
• Die Netzperiodendauer ist gegenüber der Periodendauert der Sägezahnspannung 32 sehr klein.
• Es liegt also ein quasi-stetiger Regler vor, bei welchem je nach der Soll-Istwertdifferenz das Ein-Ausschaltverhältnis der Lasten 15 bis 17 eingestellt wird.
• Die Nullspannungsschalter 38 bis 40 werden bei Auftreten eines Signals an ihrem Eingang 50 freigegeben und erzeugen in jedem Nulldurchgang der entsprechenden Phasenspannung einen Triggerimpuls für das zugeordnete Halbleiterelement, so daß Funkstörungen vermieden sind. Jeder Nullspannungsschalter liegt an der gleichen Phase wie die zugehörige Last.
• Wie aus der Fig. 3 ersichtlich, werden mit einem einzigen Istwertfühler 22 und einem zugeordneten Sollwertgeber 4 alle drei Stellglieder 3 3', , 3" im Nulldurchgang der Dreiphasenspannung gezündet Dabei erfolgt gleichspannungsmäßig (über die Brückenschaltung 23) eine Vorbereitung zur Öffnung der Steliglieder 3, 3', 3", während die Öffnung selbst durch aus der eigens Phase hergeleitete Zündimpulse (Nullspannungsschalter) erfolgt.
• Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die bisher notwendige Mi.schbatterie durch den Temperaturwähler 4,5 ersetzt ist. Bei Heißwassergeräten mit einer Mischbatterie ist die gewünschte Wassertemperatur nicht vorher einstellbar; vielmehr muß die Wassertemperatur empirisch ermittelt werden, d.h. die erwünschte Temperatur muß durch Mischen von zwei Wasserströmen verschiedener Temperatur, die durch nichtgeeichte Drehknöpfe eingestellt werden, hergestellt werden. Diese Einstellung ist nicht reproduzierbar, so daß bei zeitlich unterschiedlichen Wasserentnahmen stets eine neue Einstellung der Wasserströme erfolgen muß.
• Beim Erfindungsgegenstand erfolgt die Einstellung der Wassertemperatur durch den Handknopf 5, der beispielsweise auf bestimmte Punkte einer nicht weiter dargestellten Skala eingestellt wird. Beim Erfindungsgegenstand wird unabhängig von der Strömungsgeschwindigkeit des Wassers die mit Handknopf 5 vorgewählte Temperatur stets konstant gehalten. Der Erfindungsgegenstand ist besonders für Duschen geeignet, da die Temperatur des abgegebenen Wassers unmittelbar der Vorwahl folgt, wobei die vorgewählte Temperatur dann auch unabhängig von der Einstellung des Hahns 7 konstant gehalten wird.
• Pa ton tanprüche

Claims (2)

1. Patentansprüche 1. Einrichtung zur Erzeugung unterschiedlicher Wärmegrade von fließendem Wasser mittels eines vom Wasser durchflossenen Heizblockes, der einen Wassergang mit in diesem angeordneten elektrischen Heizmitteln hat, dadurch gekennzeichnet, daß der Quellpunkt (10) des Kaltwassers und die Wassernutzstelle (6) allein durch den Wassergang (12) verbunden sind, der einen einzigen Wasserhahn (7) für die Kalt- und Heißwasserentnahme hat und daß im Inneren des Wassergenges (12) ein Temperaturfühler (22) als Istwertgeber angeordnet ist, dem ein von Hand einstellbarer Sollw@@tge- - (Patentanspruch) ber (4, 5) zugeordnet ist und daß die Soll-Istwert-- differenz auf die Heizmittel (15 bis 17) einwirkende elektronische Stellglieder (3,3',3") beeinflußt, die in Wärmekontakt (11) mit dem Kaltwassereinlauf (13) des Wasserganges (123 -stehen.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellglieder (3, 3', 3") steuerbare Halbleiterelemente sind, die sich auf einem Metallkörper (11) befinden, welcher an den Kaltwassereinlauf (13) angebaut ist.