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Vorrichtung zur veränderbaren Einstellung jeweils konstanter Wasserdurchflußmengen
bei einem elektrisch beheizten Durchlauferhitzer Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zur veränderbaren Einstellung von - dem Einstellwert entsprechend - jeweils konstanten
Wasserdurchflußmengen, und damit konstanten Auslauftemperaturen bei einem elektrischen
Durchlauferhitzer.
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Solche Vorrichtungen sind erforderlich, weil Druckschwankungen im
Wasserversorgungsnetz dazu führen, daß sich die jeweilige Durchflußmenge des Durchlauferhitzers
unbeeinflußbar und unvorhersehbar ändert, wodurch wiederum ebenso plötzliche und
unvorhersehbare Temperaturänderungen des auslaufenden Wassers eintreten, ohne daß
eine Verstellung an der Zapfstelle vorgenommen worden ist. Insbesondere bei Druckschwankungen
nach der Minusseite hin, also wenn dadurch ein nicht vorhergesehener Temperaturanstieg
des Wassers eintritt, kann diese Erscheinung sehr lästig, aber auch gefährlich werden,
weil z.B. die Gefahr von Verbrühungen besteht.
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Es sind Vorrichtungen der eingangs genannten Gattung bekannt, die
als Differenzdruckkonstanthalter arbeiten. Sie weisen unter anderem die bekannte,
vom Differenzdruck beaufschlagte, federbelastete Membran auf, welche einerseits
das Schaltwerk zum Schalten der Heizkörperleistung des Durchlauferhitzers,
andererseits
ein Ventil zur Durchflußmengeneinstellung betätigt. Mittels verstellbarer Düse mit
parallelem Bypass und Bypassventil wird dabei die zu einem bestimmten Differenzdruck
gehörige Durchflußmenge verändert und so eine Veränderung des Einstellwertes einer
jeweils konstanten Durchflußmenge bewirkt.
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Die bekannte Vorrichtung hat verschiedene Nachteile. Z. B. muß vor
allem das Bypassventil, an dem die jeweils konstante Durchflußmenge eingestellt
wird, konstruktiv bedingt an der beschriebenen Vorrichtung, also d.h. am Durchlauferhitzer
liegen. Man kann zwar an der Zapfstelle jede gewünschte Durchlaufmenge einstellen,
die kleiner als die am besagten Ventil vorgewählte ist, jedoch ist dann in solchen
Fällen die Konstanthalteeinrichtung bei dem am Zapfhahn ausfließenden Wasser nicht
mehr wirksam.
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Die beschriebene bekannte Vorrichtung ist aber auch druckabhängig,
d.h., die Durchflußmenge ist von Vordruckschwankungen abhängig, weil der Vordruck
ja eine sich ändernde Kraft auf den der Membran zugeordneten Ventilteller und damit
auf diese Membran selbst hervorruft. Um den Einfluß dieser Kraft klein zu halten,
muß man ein großes Querschnittsverhältnis Membran zu Ventilteller wählen, was wiederum
zu großen Membran- und Gesamtabmessungen der Vorrichtung in der Praxis führt.
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Ein üblicher Druckminderer, wie er für eine Fließdruckkenstanthaltung
im gewissen Umfang auch eingesetzt werden Ikönntr (etwavor normalen SaltwasserzapfJtellen),
verbietet sich in Torrichtungen
der hier in Rede stehenden Art,
weil er zufolge seiner bekannten Konstruktion beim Erreichen seines Nenndruckes
die Verbindung zwischen Wassernetz und Gerät - d.h. Durchlauferhitzer - sperren
und dann wie ein Rückschlagventil wirken würde. Ein einem solchen Druckminderer
nachgeschalteter Durchlauferhitzer würde sehr hohe Behälterinnendrücke aufbauen,
weil ein durch Nachwärme entstehendes Ausdehnungsvolumen sich nicht ungehindert
entfalten kann. Die Gefahr von Schäden durch explosionsartige Vdrgänge würde so
entstehen, oder man müßte den Durchlauferhitzer entsprechend druckfest ausbilden
und ausstatten, was nicht zur Diskussion stehen kann. Übrigens sind auch übliche
Druckminderer druckabhängig im weiter oben bei bekannten Vorrichtungen erwähnten
Sinne.
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Diese und andere Nachteile bekannter Einrichtungen sollen durch die
Erfindung vermieden werden. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs
genannten Gattung ohne die erwähnten Nachteile zu schaffen, welche es ermöglicht,
ohne Schwierigkeiten oder besondere Überlegungen eine Verstellung der jeweils dem
Einstellwert entsprechend konstanten Wasserdurchlaufmenge - und damit auch einer
konstanten Wassertemperatur -direkt am Zapfort vorzunehmen.
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Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe gelöst durch Ausbildung
einer in Rede stehenden Vorrichtung aus einem, dem elektrischen Durchlauferhitzer
vorgeschalteten, den Fließdruck auf eine konstante, vorbestimmte, vom Wassernetzdruck
unabhängige Größe cinregelndes Ventil, welches unabhängig von dem die elektrischc
lleizung des Durchlauferhitzers betätigenden, dem Ventil
nachgeschalteten
Differenzdruckschalter arbeitet und welches auch Mittel zum zwangsläufingen Abbau
von der Durchlauferhitzerseite her entstehender, gegenüber dem Vordruck im Ventil
größerer Nachdrücke durch Ausgleich in das Netz aufweist, und aus der in an sich
bekannter Weise an der dem Durchlauferhitzer nachgeschalteten Zapfstelle vorgeschenen,
einstellbaren Drossel.
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Eine besonders vorteilhafte und bevorzugte Weiterbildung der Erfindung
sieht dabei vor, daß das d<1 Fließdruck einregelnde und konstanthaltende Ventil
eine Druckkammer aufweist, welche einerseits Verbindung zum Zulauf aus dem Netz,
andereseits Verbindung zum Auslauf in Richtung Durchlauferhitzer hat, welche ferner
eine fest eingespannte, gegen di e Druckkammer hin einstellbar federbelastete Neinbran
als einen Teil ihrer Wandung besitzt, sowie in entsprechend placieren Stegen zwei
mit fluchtenden Längsachsen und längsachgleich zur Membran, in besagter Längsachrichtung
mit Abstand zueinander uiid mit Abstand zur druckbeaufschlagten, der Druckkammer
zuge wandten Seite der Membran angeordnete Ventilsitze mit Öffnungen gleichen oder
annähernd gleichen Querschnittes aufweist, dereii zugeordnete, als gleichmäßig sperrende
und öffiiende Drosseln für den Zulauf aus dem Netz in die Druckkammer wirkende Ventilteller
beide auf einer fest mit der Membran verbundenen, die Ventilöffnungen durchsetzenden
Welle - auf den der Membran abgewandten Seiten der Ventilsitzstege - angebracht
sind, wobei der membranferne Ventilteller fest, der membrannabe Ventilteller jedoch,
mit zwei funktionsgerecht dimensionierten Angriffsflächen für einander entgegengerichtete
Drücke versehen, axial verschiebbar - in Membranrichtung bis zu einem auf der Welle
festen, in dieser Richtung den Abstand Ventileller-Membran bestimmendes I3und -
auf der Welle angebracht ist, und wobei ferner jedem
Ventilsitz
in der Druckkammer - jenseits der Absl?errmittel - eine Verbindungsbohrung zum Auslauf
in Richtung Durch lauferhitzer zugeor(lllet ist.
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Durch die Erfindung ist es nun möglich, als Einstellorgan fiir eine
jeweils konstante Durchflußmenge im burchlauferhitzer - und damit als präzise wirkendes
Temperaturwahlorgall - das Zapfventil zu benutzen, denn die jeweils dort gewählte
Menge ist von Netzdruckschwankungen unabhängig.
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Die Gefahr von Schäden durch über Nachwärme entstehende höhere Nachdrücke
ist dabei gleichzeitig ausgeschlatet.
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Dadurch, daß das den Fließdruck konstanthaltende Ventil unabhängig
vom Differenzdruckschalter des Durchlauferhitzers arbeitet, wird die Heizung stets
bei denselben Durchflußmengen ein- bzw. ausgeschaltet. Das Gerät beginnt also in
jedem Fall bei einem bestimmten Mindestdruck zu heizen, die Beeinflussung der Heizung
durch Fließdruckwankungen scheidet aus.
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Durch die erfindungsgemäß beseitigte Einwirkung von über die Ventilteller
zusätzlich auf die Membran wirkenden Vordruck schwankungen kann dns Ventil der Vorrichtung
in räumlich getrenter Bauart ausgeführt werden In den Zeichnungen ist als Kernstück
der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Ausfiihrung sbeispiel des neuartigen Ventils
zur Fließdruckkonstanthaltung - teilweise vereinfacht - dargestellt.
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Figur 1 zeigt einen Querschnitt durch das Ventil und Figur 2 zeigt
einen Schnitt nach A-A der Figur 1.
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Das Ventil ist in seiner voll geöffneten Stellung gezeichnet, die
es einnimmt, wenn die Durchflußmenge zu gering ist, um einen der Federkraft F entsprechenden
Gegendruck aufzubauen. Das Wasser strömt aus dem Netz durch den Kanal 1 an Absperrschraube
2 und Sieb 3 vorbei in einen Vorraum 159 auch Vordruckkammer genannt. Von dort aus
gelangt es an den durch Ventiltelleril und 12 und ihren zugeordneten Ventilsitzen
17, 18 gebildeten Engstellen 5 und 6 vorbei in die Druckkammer 4, die Verbindungsbohrungen
7, 8 und in den Auslauf 9 in Richtung Durchlauferhitzer. Der Durchlauferhitzer selbst
ist in der Zeichnung nicht dargestellt.
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In den Bohrungen 7, 8, dem Auslauf 9, sowie im Durchlauferhitzer stellt
sich bei einer bestimmten Durchflußmenge ein Rückdruck p ein, welcher in der Druckkammer
4 auf die Membran 1o wirkt und damit auch auf die fest mit dieser Membran verbundene
Welle 13. Die Ventilteller 11 und 12 nähern sich also ihrer Dichtstellung auf ihren
Ventilsitzen 17, 18, d.h. sie bewegen sich - in der Figur 2 gesehen -mit der Welle
13 nach rechts, (der auf Welle 13 lose sitzende Ventilteller 12 wird in dieser Richtung
vom Vordruck bewegt, erfährt aber dabei seine Begrenzung durch Bund 14 der Welle
13 oder die Ventilteller bewegen sich nach links und öffnen die Engstellen 5, 6,
je nachdem wie groß p ist.
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Die Membran mißt also mittels ihrer eingestellten Federkraft F jeweils
den Druck p und bewirkt die Öffnung und Schließung
der Eugstellen
5, 6. An diesen Engstellen 5, 6 wird durch Veregung in Abhängigkeit vom Vordruck
solange Druck abgebaut, bis sich der Sollwert von p wieder einstellt. Der nach dem
Ventil vorliegende Fließdruck p wird also auf eine gewünschte, konstante, vom Netzdruck
unabhängige Größe eingeregelt und auf dieser Größe gehalten.
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Beim geschilderten Druckabbau an den Engstellen 5, 6 treten an den
Ventiltellern 11, 12 Kräfte in Richtung des niedrigeren Druckes auf, die den Teller
11 nach links (s.
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figur 2) und den Teller 12 nach rechts zu driicken bemüht sind.
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Diese Kräftc heben sich durch vorliegende Konstruktion nabezu auf,
sie werden von der Welle 13 aufgenommen und beeinflussen a3 so die Membran 10 nicht
zusätzlich in störender Weise.
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Ventilteller 11 ist fest, der Teller 12 aber axial verschiebbar auf
der Welle 13 angebracht. Wie aus allem ersichtlich, wird der Ventilteller 12 bei
normalem Betrieb aber stets gegen den Bund 14 gedrückt. Erreicht der Druck p in
statischem Zustand (bei Zapfpausen) einen bestimmten Wert, so zieht die Membran
10 die Welle 13 mit den Ventil tellern 11 und 12 soweit nach rechts, bis die Verbindung
zwischen Zulauf aus dem Netz bzw. Vordruckkammer 15 und Druckkammer 4 mit ihren
zum Auslauf 9 in Richtung Durchlauferhitzer führenden Bohrungen 7 und 8 unterbrochen
ist.
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Steigt der Druck p durch Nachwärme in Durchauferhitzer über den vor
der Absperung im Ventil liegenden Vordruck hinaus an,
so wirkt er
gegen die Schließrichtung (in Figur 2 nach links) verschiebend auf den Ventilteller
12, der ja axial verschiebbar auf der Welle 13 sitzt, und eiii Zurückströmen des
Wassers ins Netz bei Volumenvergrößerung im Durchlauferhitzer wird so ermögiicilt.
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Der gegenüber dem Vordruck größer gewordene Nachdruck vom Gerät her
wird durch Ausgleich ins Netz hinein zwangsläufig abgebaut. Die Bemessung der Druckangriffsflächen
des Ventiltellers 12 beeiiiflußt dabei den Öffnungspunkt des Tellers 12 nach links.
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Nit 16 ist in der Figur 2 ein Versclilußstopfen1 welcher eine Wandung
der Druckkammer 4 bildet, bezeichnet.
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Hier kann z.B. ein Anschluß für abgehendes, im Ventil durchflußmengenkonstant
geregeltes, Kaltwasser vorgesehen werden (etwa für Zumischung hinter dem Durchlauferhitzer).
Dies erspart zusätzliche Kontanthalteeinrichtungen für solches kaltes Zumischwasser.
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Der Differenzdruckschalter für die Heizungsbetätigung befindet sich
am Durchlauferhitzer und ist - da zur Erläuterung des Erfindungsgedankens nicht
erforderlich -nicht in den Zeichnungen dargestellt. Er ist jedenfalls dem erfindungsgemäßen
Ventil nachgeschaltet.
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Ebenso ist in den Zeichnungen die bekannte, einstellbare Drossel an
der Zapfstelle hinter dem Durchlauferhitzer
nicht dargestcllt,
welche gemäß der Erfindung in der Gesamtvorrichtung als Menge- und Temperaturwahlorgan
wirkt.