DE2154523B2 - Elektrisch beheizter durchlauferhitzer - Google Patents
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Description
60
Die Erfindung betrifft einen elektrisch beheizten Durchlauferhitzer mit mehreren, in 3 Phasen liegenden,
in Sternschaltung angeordneten, nicht mit dem Nulleiter des Versorgungsnetzes verbundenen Heizwiderständen,
die in Abhängigkeit vom Leistungsbedarf zwangläufig zu- bzw. abgeschaltet werden, wobei einer
der Heizwiderstände zusätzlich temperaturabhängig zu- bzw. abgeschaltet wird.
Derartige drehstrombetriebene Durchlauferhitzer weisen in der Regel in Stern- bzw. Dreieckschaiiung
angeordnete Heizwiderstände auf. Es ist bekannt, bei solchen Geräten die Zu- bzw. Abschaltung von Phasen
und damit der in ihnen Hegenden Heizwiderständc in Abhängigkeit von der Wasserdurchflußmenge als Maßstab des Leistungsbedarfes vorzunehmen. Dadurch
weist die Temperatur des entnommenen Wassers beim Einschalten einer Phase den Sollwert auf, bei steigender
Wasserentnahme sinkt sie aber dann bis zum Erreichen der nächsten Schaltstufe ab. Ähnliche Temperaturschwankungen
im umgekehrten Sinne treten natürlich bei einer Verringerung der Durchflußmenge auf.
Zur Beseitigung dieses Nachteiles ist bereits vorgeschlagen worden, die Heizwiderstände temperaturabhängig
zu steuern. Dabei sind jedem Heizwiderstand zwei antiparallelgeschaltete Thyristoren zugeordnet,
deren Zündwinkel in Abhängigkeit von der Sollwertabweichung der Wassertemperatur gesteuert wird. Durch
eine derartige Schaltung wird zwar eine von der Durchflußmenge unabhängige konstante Wassertemperatur
erzielt, jedoch werden die Geräte durch eine derartige Schaltung sehr erheblich verteuert Außerdem
treten bei den zu schaltenden Leistungen erhebliche Funkstörungen auf, die nur mit einem nicht geringen
zusätzlichen Aufwand an Entstörmitteln unterdrückt werden können. Diese Störungen entstehen
durch die hierbei verwendete sogenannte Phasenanschnittsteuerung der Halbleiterelemente. Eine Verwendung
der in dieser Hinsicht günstigeren Impulspaketsteuerung an Stelle der Phasenanschnittsteuerung vergrößert
aber den Bauaufwand bei dieser Konstruktion noch weiter.
Bei der geschilderten Bauart wird im übrigen ein temperaturabhängig seinen Wert ändernder, dem Wasserauslauf
zugeordneter Widerstand verwendet, der dann die elektronische Steuerung beeinflußt.
Es ist weiter bekanntgeworden, um die Nachteile der eben beschriebenen Konstruktion zu vermeiden, in
einem Durchlauferhitzer der eingangs erwähnten Gattung einem der Heizwiderstände an Stelle eines in Abhängigkeit
von der Durchflußmenge gesteuerten Schalters einen fühlergesteuerten Temperaturregler zuzuordnen.
Der Regler weist einen mittels den Temperaturfühler enthaltenden ÄC-Glied über Diac gesteuerten
Thyristor als Schaltelement auf. Die Zündung des Thyristors erfolgt im Nulldurchgang der Phasenspannung,
um Funkstörungen weitgehend zu vermeiden (OE-PS 2 87 130).
Auch die zulet/t erwähnte Lösung weist beträchtliche
Nachteile auf. Die Wassertemperatur ist nur innerhalb eines gewissen Bereiches regelbar, d. h., eine stufenlose
Wahl konstanter Wassertemperatur über den gesamten Bereich der zur Verfügung stehenden Leistung
ist nicht gewährleistet. Außerdem erfordert die zuletzt geschilderte Bauart neben dem Thyristor weiter
baulich und räumlich aufwendige Schalter, da deren Schaltkontakte hoch belastbar sein müssen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die erwähnten Nachteile der bekannten Bauarten zu vermeiden.
Es soll ein gut funktionierender Durchlauferhitzer geschaffen werden, der die stufenlose Wahl einer konstanten
Wassertemperatur über den gesamten Leistungsbereich des Gerätes ermöglicht und dabei —
nicht zuletzt durch Ermöglichung einer Vereinfachung seiner Schalteinrichturgen — baulich weniger aufwendig
als die bekannten Geräte ist, insbesondere auch räumlich günstiger als diese gebaut ist, was ja für einen
Durchlauferhitzer besonders wichtig ist
Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Phase über einen elektronischen Leistungsschalter
geführt ist, wobei eine — mit einem in Abhängigkeit von der Wasserdurchflußmenge übet
Differenzdruckschalter betätigten, schließpunktmäßig auf die erforderliche Mindestdurchflußmenge eingestellten,
mechanischen Schaltkontakt In ihrer Spannungszuleitung versehene — von der Wasserauslauftemperatur
und einem eingestellten Temperatursollwert abhängig wirkende, mit an sich bekannten Mitteln
arbeitende ejiktronische Steuerung vorgesehen ist welche sowohl den elektronischen Leistungsschalter als
auch ein Hilfsschütz, über welches eine andere Phase geführt ist, zur Zu- bzw. Abschaltung dieser anderen
Phase, und zwar derart steuert, daß bei deren Zuschaltung der elektronische Leistungsschalter vorübergehend
ausgetastet und nach dem Ende der Austastzeit allmählich bis zum Erreichen der Wassersolltemperatur
seine jeweilige Einschaltdauer gesteigert wr-d, während
die 3. Phase des Gerätes so ausgesialiet ist, daß sie
jedenfalls Spannung führt, bevor der obenerwähnte Schaltkontalct in der Zuleitung für die elektronische
Steuerung schließt. Mit Vorteil wird dabei der elektronische Leistungsschalter als ein Triac oder zwei antiparallelgeschaltete
Thyristoren ausgeführt.
Die Vorrichtung nach der Erfindung kommt also nut nur einem Triac und einem mechanischen Leistungsschaltkontakt
aus. Die übrigen Schaltkontakte und Schaltmittel beanspruchen sehr wenig Bau- und Raumaufwand.
Eine Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich aut durch eine Schaltungsausbildung zur jeweiligen Zündung
des elektronischen Leistungsschalters im Nulldurchgang der Phasenspannung. Dadurch werden die
sonst bei der Phasenanschnittsteuerung entstehenden Funkstörungen vermieden bzw. Mittel zu deren Beseitigung
eingespart.
Ferner geht man in vorteilhafter Weise erfindungsgemäß so vor, daß die dritte Phase über einen vom
Differenzdruckschalter betätigten mechanischen Kontakt geführt ist. welcher — diese Phase zuschaltend —
bei einer Wasserdurchflußmenge anspricht, die kleiner ist als die über dsn Differenzdruckschalter den Schaltk
< lakt in der Spannungszuleitung der elektronischen Steuerung betätigende Durchflußmenge.
Diese Ausführung ermöglicht zur Erzielung einer möglichst kleinen Zeitkonstante der Regelfi recke die
Verwendung von Blankdrahtheizkörpern, ohne daß aber ein aufwendiger Schalter eingebaut werden muß,
denn der hier erwähnte mechanische Schaltkontakt befindet sich ja in Einschaltstellung, bevor eine der beiden
anderen Phasen zugeschaltet werden kann. Baulich günstig ist hierbei die Ausbildung des in Rede stehenden
Kontaktes als schleichender Kontakt.
An Hand der Zeichnung wird im folgenden ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert.
Die einzige Figur der Zeichnung stellt den vereinfachten Schaltplan eines erfindungsgemäßen Durchlauferhitzers
dar. Mit 1,2 und 3 sind die drei Heizwiderstände — hier in Blankdrahtausführung — bezeichnet,
die im Stern mit den drei Phasen R, S, Γ geschaltet sind.
Der Mittelpunktleiter 4 ist jedoch nicht mit dem Nullleiternetz verbunden. Das Gerät weist einen nicht in
der Zeichnung dargestellten Differenzdruckschalter bekannter Art auf, welcher in Abhängigkeit von der
Durchflußmenge die beiden mechanischen Schaltkontakte 5 und 6 zum Ansprechen bringt. Die Auslegung
erfolgt so, daß der Kontakt 5 bei einer kleineren Wasserdurchlaufmenge
anspricht als sie zur Betätigung des Kontaktes 6 erforderlich ist Zum Beispie! spricht also
der Kontakt 5 bei einer Durchlaufmenge von 33 l/min
S an und der Kontakt 6 bei einer Durchlaufmenge von 3,7 oder 3,8 l/min.
Bei Schließung des Kontaktes 6 erhält die elektronische Steuerung 7 Strom. Diese mit an sich bekannten
Mitteln arbeitende elektronische Steuerung 7 wirkt von der Wasserauslauftemperatur und einem eingestellten
Temperatursollwert abhängig. Sie steuert einen als Triac ausgeführten elektronischen Leistungsschalter 8,
über den die Phase 5 geführt ist Der Triac 8, im Nuildurchgang
der Phasenspannung angesteuert schaltet also die Phase 5 zu, nachdem der Kontakt 6 — wie
schon beschrieben — die Stromzufuhr zur Elektronik 7 ermöglicht hat Der mechanische Kontakt 5, über den
die Phase R geführt ist hatte bereits vorher geschlossen, so daß nun die Heizkörper 1 und 2, in Reihe geschaltet
an den zwei Phasen R und S liegen. Das symmetrische Drehstromheizsystem hat damit 50% seiner
Leistung, wenn der Triac zeitlich voll eingeschaltet ist. Darüber hinaus ist es möglich, eine Temperaturwahl
des auslaufenden Wassers vorzunehmen.
Infolge der beschriebenen Auslegung und Anordnung muß der Kontakt 5 den Strom nur führen, nicht
jedoch schalten, so daß er klein und einfach, z. B. mit schleichender Kontaktgabe, ausgeführt sein kann. Auch
der Kontakt 6 kann, wie aus dem Gesagten sich ergibt, klein gehalten werden. Wenn in dem Gerät Rohrheizkörper
verwendet werden, kann infolge des fehlenden Spannungspotentials im Wasserkanal der Schaltkontakt
5 überhaupt entfallen, weil im durch den Triac ausgeschalteten Zustand der Phase S ja kein Strom fließen
kann, vorausgesetzt, das Hilfsschütz 9 ist geöffnet.
Bei einem Bedarf von mehr als 50% der Heizleistung des Gerätes wird über das Hilfsschütz 9 die Phase T
zugeschaltet. Die Steuerung des Hilfschützes 9 erfolgt durch die elektronische Schaltung 7, in welcher Vergleich
von Meßwerten und eingestellten Sollwerten der Wassertemperatur und die korrigierende Schaltung
automatisch vorgenommen werden. In bekannter Weise ist dabei zur Messung ein temperaturabhängiger
Widerstand dem Wasserauslauf zugeordnet. Es liegen nun alle drei Phasen mit den drei Heizkörpern im
Stern, der jetzt bei gleichgroßen Heizwiderständen 1, 2, 3 in seinem zur Vermeidung größerer Belastungen des
Nulleiterneizes (Netzschwankungen) bei Abschaltung einer Phase nicht an das Nulleiternetz angeschlossenen
Mittelpunktleiter 4 einen echten Nullpunkt aufweist. Damit ist die Möglichkeit geschaffen, eine weitere
Heizleistungswahl von 50 bis 100% vorzunehmen, die eine Heizleistung im Bereich zwischen 0 und 50% erfordert.
Um zu vermeiden, daß nach dem Anziehen des Hilfsschützes die Leistung des Gerätes momentan von
50 auf 100% ansteigt (Temperatursprung), wird vorübergehend der elektronische Leistungsschalter 8 ausgetastet,
wodurch wieder ein zweiphasiger Betrieb entsteht, mit Zuführung der Spannung einmal über den
Kontakt 5, zum anderen über den Arbeitskontakt des Hilfschützes 9. Die von der Wasserauslauftemperatur
und dem eingestellten Sollwert der Temperatur abhängig wirkende elektronische Steuerung 7 steigert nach
dem Ende der Austastzeit allmählich die jeweilige Einschaltdauer des elektronischen Leistungsschalters 8 bis
zum Erreichen der Solltemperatur des auslaufenden Wassers.
Praktisch werden die Heizwiderstände toleranzmä-
Praktisch werden die Heizwiderstände toleranzmä-
Big so angeordnet und ausgelegt, daß in der ersten Leistungsslufe
— also vor dem Schließen des Hilfschützes — eine etwas größere Leistung verfügbar ist als unmittelbar
nach dem Schließen des Hilfschützes und damit erfolgtem Zuschalten der zweiten Leistungsstufe, bei
ausgetastetem Triac. Damit wird vermieden, daß bei einem Leistungsbedarf von genau 50% ein dauerndes
Umschalten des Hilfschützes erfolgt.
In der beschriebenen Vorrichtung kann also — wie
sich aus dem vorher Gesagten ergibt — mit nur einem Triac und vergleichsweise räumlich beschränkten und
baulich einfachen mechanischen Schaltmitteln eine stufenlose Wahl der Wassertemperatur über den gesamten
Leistungsbereich des Gerätes, nämlich in der ersten Leistungsstufe bis 50% und in der zweiten Leistungsstufe von 50 bis 100% vorgenommen werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Elektrisch beheizter Durchlauferhitzer mit mehreren, in drei Phasen liegenden, in Sternschal- s
tung angeordneten, nicht mit dem Nulleiter des
Versorgungsnetzes verbundenen Heizwiderständen. die in Abhängigkeit vom Leistungsbedarf zwangläufig
zu- bzw. abgeschaltet werden, wobei einer der Heizwiderstände zusätzlich temperaturabhängig
zu- bzw. abgeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Phase (S) über einen elektronischen Leistungsschalter (8) geführt ist, wobei eine
— mit einem in Abhängigkeit von der Wasserdurchflußmenge über Differenzdruckschalter betätagten,
schHeßpunktmäßig auf die erforderliche Mindestdurchflußmenge
eingestellten, mechanischen Schaltkontakt (6) in ihrer Spannungszuleitung versehene
— von der Wasserauslauftemperatur und einem eingestellten Temperatursollwert abhängig
wirkende, mit an sich bekannten Mitteln arbeitende elektronische Steuerung (7) vorgesehen ist, welche
Sowohl den elektronischen Leistungsschalter (8) als auch ein Hilfsschütz (9), über welches eine andere
Phase (T) geführt ist, zur Zu- bzw. Abschaltung dieser anderen Phase, und zwar derart steuert, daß bei
deren Zuschaltung der elektronische Leistungsschalter (8) vorübergehend ausgetastet und nach
dem Ende der Austastzeit allmählich bis zum Erreichen der Wassersolltemperatur seine jeweilige Einschaltdauer
gesteigert wird, während die 3. Phase (R) des Gerätes so ausgestattet ist, daß sie jedenfalls
Spannung führt, bevor der obenerwähnte Schaltkontakt (6) in der Zuleitung für die elektronische
Steuerung schließt.
2. Durchlauferhitzer nach Anspruch 1, gekennzeichnet
durch Ausbildung des elektronischen Leistungsschalters (8) als ein Triac oder zwei antiparallelgeschaltete
Thyristoren.
3. Durchlauferhitzer nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Schaltungsausbildung zur
jeweiligen Zündung des elektronischen Leistungsschalters (8) im Nulldurchgang der Phasenspan
nung.
4. Durchlauferhitzer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Phase
(R) über einen vom Differenzdruckschalter betätigten, mechanischen Kontakt (5) geführt ist, welcher
— diese Phase zuschaltend — bei einer Wasserdurchflußmenge
anspricht, die kleiner ist als die über den Differenzdruckschalter den Schaltkontakt
(6) in der Spannungszuleitung der elektronischen Steuerung betätigende Durchflußmenge.
5. Durchlauferhitzer nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch Ausbildung des Kontaktes (5) als sogenannter
schleichender Kontakt.
Priority Applications (1)
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DE2154523A DE2154523C3 (de) | 1971-11-03 | 1971-11-03 | Elektrisch beheizter Durchlauferhitzer |
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DE2154523A DE2154523C3 (de) | 1971-11-03 | 1971-11-03 | Elektrisch beheizter Durchlauferhitzer |
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ID=5824027
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3415542A1 (de) * | 1984-04-26 | 1985-10-31 | Stiebel Eltron Gmbh & Co Kg, 3450 Holzminden | Steuerung eines elektrischen durchlauferhitzers |
DE3601555A1 (de) * | 1986-01-21 | 1987-07-23 | Stiebel Eltron Gmbh & Co Kg | Steuereinrichtung eines elektrischen durchlauferhitzers |
DE3601551A1 (de) * | 1986-01-21 | 1987-07-23 | Stiebel Eltron Gmbh & Co Kg | Durchlauferhitzer |
DE3805441A1 (de) * | 1987-03-02 | 1988-09-15 | Stiebel Eltron Gmbh & Co Kg | Durchlauferhitzer |
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-
1971
- 1971-11-03 DE DE2154523A patent/DE2154523C3/de not_active Expired
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3415542A1 (de) * | 1984-04-26 | 1985-10-31 | Stiebel Eltron Gmbh & Co Kg, 3450 Holzminden | Steuerung eines elektrischen durchlauferhitzers |
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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