DE2155515A1

DE2155515A1 - FLOW HEATER

Info

Publication number: DE2155515A1
Application number: DE2155515A
Authority: DE
Inventors: Guenther Wittauer
Original assignee: Siemens Elektrogaerate GmbH
Current assignee: SEG Hausgeraete GmbH
Priority date: 1971-11-09
Filing date: 1971-11-09
Publication date: 1973-05-17

Description

Durchlauferhitzer Die Erfindung betrifft einen Durchlauferhitzer mit einem Wassermengenregler, der ein Stellorgan zur Veränderung des Sollwertes aufweist.Water heater The invention relates to a water heater with a water volume regulator, which has an actuator for changing the setpoint.

Bei bekannten Durchlauferhitzern läßt sich mit dem erwähnten Stellorgan die gewünschte Durchflußmenge unddamit - bei konstanter Heizleistung - auch die gewUnschte Temperatur des ausfließenden Wassers einstellen; diese Temperatur ist dann von Druckschwankungen in dem speisenden Wassernetz unabhängig.In known instantaneous water heaters, the aforementioned actuator can be used the desired flow rate and thus - with constant heating power - also the Set the desired temperature of the outflowing water; this temperature is then independent of pressure fluctuations in the feeding water network.

Dagegen weist die Temperatur des ausfließenden Wassers die gleichen Teinperaturschwankungen wie das zufließende Wasser auf, dessen Temperatur sich z.B. zwischen 200 C und 50 C ändern kann.In contrast, the temperature of the water flowing out is the same Temperature fluctuations such as the inflowing water, the temperature of which is e.g. can change between 200 C and 50 C.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Durchlauf erhitzer der eingangs genannten Art so weiter zu bilden, daß die Temperatur des auslaufenden Wassers auch von Schwankungen der Temperatur des zufließenden Wassers unabhängig ist; besonders wichtig ist dabei, daß die Regelung keine wesentliche Totzeit hat, da andernfalls ein beträchtliches ber-bzw. Unterschwingen der Temperatur des auslaufenden Wassers auftreten wurde, was insbesondere beim Duschbetrieb außerordentlich unangenehm, ja sogar gefährlich ist.The invention is based on the object of a water heater of the type mentioned so further to form that the temperature of the expiring Water also independent of fluctuations in the temperature of the inflowing water is; It is particularly important that the control has no significant dead time, otherwise a considerable over or. Undershoot the temperature of the expiring Water would occur, which is extremely unpleasant, especially when showering, yes, it is even dangerous.

Die Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Durchlauferhitzer der eingangs genannten Art erfindungsgemäß gekennzeichnet durch einen das Stellorgan antreibenden Hilfsmotor, der in solcher Steuerabhängigkeit von der Temperatur des zufliessenden Wassers steht, daß der Sollwert für die Durchflußmenge mit sinkender Temperatur des zufließenden Wassers ebenfalls vermindert wird und umgekehrt.The solution to this problem is the one at the beginning in the case of a water heater mentioned type according to the invention characterized by one driving the actuator Auxiliary engine, which in such control dependence on the temperature of the inflowing Water indicates that the setpoint for the flow rate with falling temperature of the inflowing water is also reduced and vice versa.

Zur Steuerung des Hilfsmotors dient zweckmäßig- ein Meßwertumformer, dem eingangsseitig ein Signal zugeführt wird, das von der Temperatur des zufließenden Wassers abhängig und von einem Temperaturftthler am Wasserzulauf geliefert uird und der ausgangsseitig ein Steuersignal fur den Hilfsmotor liefert, durch das die Stellung des Abtriebsgliedes des Hilfsmotors - z.B. der Drehwinkel einer Welle eines dem Hilfsmotor nachgeschalteten Getriebes - bestimmt ist. Als Hilfsmotor kann dabei ein Gleichstromnebenschlußmotor dienen, dessen Erregerstrom von dem Meßwertumformer geliefert wird. Die Kennlinien des Temperaturfühlers, des Meßwertumformers,-des Hilfsmotors und de s des Wassermengenreglers mit Stellorgan werden zweckmäßig so aufeinander abgestimmt, daß die Temperatur deæ ausfließenden Wassers bei konstanter Heizleistung von Schwankungen der Temperatur des zufließenden Wassers unabhängig ist.To control the auxiliary motor it is advisable to use a measuring transducer, to which a signal is fed on the input side, which depends on the temperature of the incoming Water dependent and supplied by a temperature sensor at the water inlet and the output side supplies a control signal for the auxiliary motor through which the Position of the output link of the auxiliary motor - e.g. the angle of rotation of a shaft of a the auxiliary motor downstream gearbox - is determined. As an auxiliary engine can a direct current shunt motor serve, whose excitation current from the transducer is delivered. The characteristics of the temperature sensor, the transducer, -des Auxiliary motor and de s of the water volume regulator with actuator are expediently so coordinated that the temperature deæ outflowing water at constant Heating output independent of fluctuations in the temperature of the inflowing water is.

Zur Einstellung der gewdnschten Temperatur TA des ausfliessenden Wassers kann ein Bedienungsknopf vorgesehen sein, der mit einem Potentiometer gekuppelt ist, dem ein in Temperaturwerten geteilte Skala zugeordnet ist. Das Potentiometer ist so in einen Stromkreis einzuschalten, daß sich ein variables Stellsignal einstellen läßt. Dieses Stellsignal kann dann zusammen mit dem vom Temperaturftihler gelieferten Signal dem Meßwertumformer so zugeführt werden, daß die Stellung des Stellorganes auch von der Größe des Stellsignales abhängig ist. Abweichend hiervon kann man das Stellsignal aber auch direkt auf den Hilfsmotor einwirken lassen, beispielsweise -bei Verwendung eines Gleichstromnebenschlußmotors - einen Teil der Erregung oder die Größe der Ankerspannung von diesem Stellsignal abhängig machen. In all diesen Fällen kann das Stellorgan direkt mit der Abtriebswelle des llilfsmotors fest verbunden sein.To set the desired temperature TA of the outflowing water A control button can be provided which is coupled to a potentiometer to which a scale divided into temperature values is assigned. The potentiometer must be switched into a circuit in such a way that a variable control signal is set leaves. This control signal can then be used together with that supplied by the temperature sensor Signal are fed to the transducer so that the position of the actuator also depends on the size of the control signal. Deviating from this, one can do that But also let the control signal act directly on the auxiliary motor, for example - when using a DC shunt motor - part of the excitation or make the size of the armature voltage dependent on this control signal. In all of these In cases, the actuator can be firmly connected directly to the output shaft of the auxiliary motor be.

Wenn bei dieser Ausführungsform das Stellsignal additiv zu dem vom Temperaturfühler gelieferten Signal wirkt, dann müßte die den Bedienungsknopf zugeordnete Skala so bezeichnet sein, daß der Bedienungsknopf bei zunehmender Größe des Stellsignales abnehmende Werte für die Temperatur TA des ausfließenden Wassers anzeigt. Legt man die Darstellung nach Fig. 2 zugrunde, so wllrde einer Erhöhung des Stellsignales eine Verschiebung der gennlinien.nach oben und umgekehrt entsprechen.If in this embodiment the control signal is additive to to the The signal supplied by the temperature sensor is effective, then the control button would have to be used assigned scale be designated so that the control knob with increasing size of the control signal decreasing values for the temperature TA of the outflowing water indicates. If the illustration according to FIG. 2 is taken as a basis, then an increase would occur of the actuating signal correspond to a shift in the characteristic lines upwards and vice versa.

Gemäß einer anderen Ausführungsform kann man zwischen das Stellorgan, einen'Bedienungsknopf für das Stellorgan und den llilfsmotor eine derartige Kupplung legen, daß der Sollwert für Durchflußmenge bzw. Temperatur des auslaufenden Wassers mit dem Bedienungsknopf bei abgetrenntem Hilfsmotor einstellbar ist. Hierzu kann zwischen dem Getriebeausgang des Hilfsmotors und dem Stellorgan eine Rutschkupplung vorgesehen sein, die bei einer Verstellung des Stellorganes durch den Bedienungsknopf eine Mitnahme des Hilfsmotors verhindert. Der Bedienungsknopf ist vorzugsweise über eine solche Kupplung mit dein Stellorgan kuppelbar, daß der Bedienungsknopf nur durch Druck gegen eine Federkraft in jeder Stellung mit dem Stellorgan in Eingriff gebracht werden kann. Die Einstellung des Bedienungsknopfes bleibt dann bei Verstellungendes Stellorganes durch den Hilismotor unverändert, so daß ihm eine Temperaturskala zugeordnet werden kann.According to another embodiment, you can between the actuator, ein'Bedienungsknopf for the actuator and the llilfsmotor such a coupling set that the setpoint for the flow rate or temperature of the outflowing water can be set with the control button with the auxiliary motor disconnected. Can do this a slip clutch between the gearbox output of the auxiliary motor and the actuator be provided when the actuator is adjusted by the control button prevent entrainment of the auxiliary engine. The control button is preferably above Such a coupling with your actuator can be coupled that the control button only by pressure against a spring force in each position with the actuator in engagement can be brought. The setting of the control button then remains at the end of the adjustment Actuator unchanged by the Hilismotor, so that it is assigned a temperature scale can be.

Ein Ausführungsbeispiel dieser Art wird anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen Fig. l einen Schnitt durch ein schematisches Ausführungsbeispiel und Fig. 2 einige Kennlinien zur Erläuterung der Funktion.An embodiment of this type is explained with reference to the drawings. FIG. 1 shows a section through a schematic exemplary embodiment and FIG. 2 some characteristic curves to explain the function.

In Fig. l ist mit i ein Wassermengenregler bekannter Bauart bezeichnet, der im wesentlichen äus einem zwischen Zulauf in und Auslauf 12 liegenden Ventil 111/135 und einer in Reihe dazu liegenden Venturidüse 121 besteht. Das bewegliche Yentilglied 135 wird durch eine Feder 136 gegen den- Ventilsitz iii und von einem Stellmotor 13 von diesem Ventilsitz weggedrückt; der Stellmotor besteht dabei im wesentlichen aus einer zwei Kammern 133, 134 voneinander trennenden Membran 131, die durch eine Feder 132 vorgespannt ist. Die beiden Kammern 133 und 134 kommunizieren über entsprechende Kanäle mit dem Hochdruck- bzw. dem Niederbereich der Venturidüse 121.In Fig. L, i denotes a known type of water flow regulator, which is essentially äus an between inlet in and outlet 12 lying valve 111/135 and a Venturi nozzle 121 lying in series with it. The movable valve member 135 is by a spring 136 against the valve seat iii and pushed away from this valve seat by a servomotor 13; the servomotor exists essentially consisting of a membrane separating two chambers 133, 134 from one another 131 which is biased by a spring 132. The two chambers 133 and 134 communicate Via corresponding channels with the high pressure or the low area of the Venturi nozzle 121.

Parallel zu der Venturidüse 121 liegt ein Nebenschlußkanal 143-, in dem ein Stellorgan 14, bestehend aus einem Ventilsitz 142 und einem Ventil 141, angeordnet ist. Durch Verändern des Querschnittes des Nebenschlußkanales 143 mit Hilfe des Ventiles 141 läßt sich in bekannter Weise die von dem Wasser mengenregler i konstant gehaltene Wassermenge am Auslauf 12 einstellen.Parallel to the Venturi nozzle 121 is a bypass channel 143-, in an actuator 14, consisting of a valve seat 142 and a valve 141, is arranged. By changing the cross section of the bypass channel 143 with The valve 141 can be used in a known manner to control the flow rate of the water i Set the amount of water kept constant at the outlet 12.

Das Ventil 141 weist eine Antriebswelle 144 auf, die über eine Kupplung 7 mit der Antriebswelle 81 eines Bedienungsknopfes 8 kuppelbar ist.The valve 141 has a drive shaft 144 via a coupling 7 can be coupled to the drive shaft 81 of a control button 8.

Die Antriebswelle 144 ist ferner über die Kupplung 7 auch mit dem Antriebsglied 61 eines Hilfsmotors 6 kuppelbar, der mit dem Ausgangssignal eines Meßwertumformers 5 gesteuert wird, derart, daß eine definierte Zuordnung zwischen der Stellung des Antriebsgliedes 61 und dem Ausgangssignal des Meßwertumformers 5 besteht. Dem Eingang ds Meßwertumformers 5 wird ein der Temperatur des zufließenden Wassers proportionales Eingangssignal zugeführt, das von einem Temperaturfühler 4 am Zulaufrohr 11 geliefert wird.The drive shaft 144 is also via the coupling 7 with the Drive member 61 of an auxiliary motor 6 can be coupled with the output signal of a Measuring transducer 5 is controlled in such a way that a defined assignment between the position of the drive member 61 and the output signal of the transducer 5 exists. The input of the transducer 5 is the temperature of the incoming Water proportional input signal supplied by a temperature sensor 4 is supplied to the inlet pipe 11.

An den Auslauf 12 schließt sich noch der hier nur schematisch angedeutete Wärmetauscher 2 und ein Zapfventil 3 an.The outlet 12, which is only indicated schematically here, is connected to the outlet 12 Heat exchanger 2 and a nozzle 3 on.

Zur Erläuterung der Funktion des beschriebenen Ausführungsbeispieles wird auf Fig. 2 Bezug genommen, wo der Sollwert für die Durchflußmenge in 1/min. in Abhängigkeit von der Temperatur Tz des zulaufenden Wassers in oC dargestellt ist. Die Lage der Kennlinien ist dabei abhängig von der Voreinstellung des Stellorganes 14 mittels des Bedienungsknopfes 8. In Fig. 2 sind drei Kennlinien für drei verschiedene Einstellungen des Bedienungsknopfes 8, namlich für 340C, 37-OC und für 400C des auslaufenden Wassers eingetragen.To explain the function of the exemplary embodiment described reference is made to FIG. 2, where the nominal value for the flow rate in 1 / min. shown in oC as a function of the temperature Tz of the incoming water is. The position of the characteristics depends on the pre-setting of the final control element 14 by means of the operating button 8. In FIG. 2, three characteristic curves are shown for three different ones Settings of control button 8, namely for 340C, 37-OC and for 400C des leaking water entered.

Es sei angenommen, daß die Lage des Stellorganes 14 relativ zu dem Antriebsglied 61 des llilfsmotors 6 durch vorübergehendes Ankuppeln des Bedienungsknopfes 8 an das Stellorgan 14 so eingestellt ist, daß die mittlere Kennlinie für eine Wassertemperatur TA von 37 oC für das auslaufende Wasser gilt; nach dieser Einstellung und dem Loslassen des Bedienungsknopies 8 springt dieser wieder in eine entkuppelte Lage und zeigt beispielsweise auf einer zugeordneten Skala 370C an. Diese Wassertemperatur wird nun unabhängig von der Temperatur Tz des zufließenden Wassers dadurch konstant gehalten, daß der Sollwert Xw für die Durchflußmenge bei steigender Temperatur Tz ebenfalls steigt bzw. bei abnehmender Temperatur Tz ebenfalls sinkt; bei konstanter Ileizleistung und entsprechender Neigung der Kennlinien bedeutet dies eine Konstanthaltung der Temperatur TA.It is assumed that the position of the actuator 14 relative to the Drive member 61 of the llilfsmotors 6 by temporarily coupling the control button 8 is set to the actuator 14 so that the mean characteristic curve for a water temperature TA of 37 oC applies to the leaking water; after this setting and letting go of the operating button 8, it jumps back into a decoupled position and shows for example on an assigned scale 370C. This water temperature will now kept constant regardless of the temperature Tz of the inflowing water, that the setpoint Xw for the flow rate with increasing temperature Tz also increases or decreases with decreasing temperature Tz; with constant idle performance and a corresponding inclination of the characteristic curves, this means that the Temperature TA.

Will man nun bei einer Temperatur des zufließenden Wassers von 13°C das ausfließende Wasser bei gleicher Leistung von beispielsweise 14 kW auf 40°C erhitzen, so wird bei unveränderter und durch Tz bestimmter Stellung des Antriebsgliedes 61 des lIilfsmotors 6 der Öffnungsquerschnitt des Nebenschlußkanales durch das Stellorgan 14 so weit verringert, daß nunmehr 7,5 1/min. konstant gehalten werden. Diese Durchflußmenge entspricht einer Temperatur von 400C, die mit hilfe des Bedienungsknopfes 8 angezeigt werden kann. Nach dieser Einstellung wird diese Temperatur auch bei sinkender Temperatur des zufließenden Wassers durch Reduzierung der Durchflußmenge konstant gehalten, ohne daß hierbei die Stellung des Bedienungsknopfes 8 und damit die Anzeige "40°C" verändert wird, wenn dieser Bedienungsknopf - wie vorausgesetzt -nur während des Einstellvorganges mit dem Stellorgan 14 vorübergehend gekuppelt ist.If you want to have a temperature of the incoming water of 13 ° C the outflowing water with the same power of, for example, 14 kW at 40 ° C heat, so with unchanged and by Tz determined position of the drive member 61 of the auxiliary motor 6 is the opening cross-section of the bypass channel through the actuator 14 reduced so far that now 7.5 1 / min. be kept constant. This flow rate corresponds to a temperature of 400C, which with the help of the control button 8 can be displayed. After this setting, this temperature will also be at decreasing temperature of the inflowing water by reducing the flow rate held constant, without the position of the control button 8 and thus the display "40 ° C" is changed when this control button - as assumed - temporarily coupled to the actuator 14 only during the setting process is.

Die erwähnte'Kupplung zwischen dem Bedienungsknopf 8 und dem Stellorgan 14 ist nicht erforderlich, wenn man auf eine eindeutige Zuordnung von Temperaturwerten zur Stellung des Bedienungsknopfes 8 verzichtet und sich beispielsweise mit einer allgemeinen Beschriftung "wArmer" und "kälter" begnügt.The mentioned'Kupplung between the control button 8 and the actuator 14 is not necessary if one is based on a clear assignment of temperature values dispensed with the position of the control button 8 and, for example, with a general inscription "warmer" and "colder" contented.

Als Meßwertumformer 5 kann beispielsweise ein Transistor im Regelkreis des als Nebenschlußmotor ausgebildeten Hilfsmotors 6 dienen, wobei der Steuerstrecke des Transistors die Spannung des als Thermoelement ausgebildeten Temperaturfühlers 4 zugeführt wird.A transistor in the control loop, for example, can be used as the transducer 5 of the auxiliary motor 6 designed as a shunt motor are used, the control path of the transistor, the voltage of the temperature sensor designed as a thermocouple 4 is fed.

6 Patentansprüche 2 Figuren6 claims 2 figures

Claims

Patent application for the 1st instantaneous water heater with a water flow regulator, which identifies an actuator for changing the sword g e -ke n n ~ z e i o h n e t by an actuator (i4) driving Hilis motor (6), which in soloher Control dependence on the temperature of the inflowing water is that the setpoint for the flow rate as the temperature of the inflowing water falls is decreased and vice versa.

2. Water heater according to claim 1, characterized by a transducer (5) + to which a signal is fed on the input side, which depends on the temperature of the incoming Water dependent and supplied by a temperature sensor (4) on the inlet pipe (11) and which supplies a control signal for the auxiliary motor (6) on the output side that the position of the drive member (61) of the auxiliary motor (6) is determined.

3. Water heater according to claim 2, characterized in that a potentiometer is coupled to the control button (8), through which a variable Control signal is adjustable, around that this control signal together with that of the Temperature sensor (4) supplied signal determines the position of the actuator (14).

4. instantaneous water heater according to claim 2 or 3, characterized in that that the characteristics of the temperature sensor (4), the transducer (5), the auxiliary motor (6) and the water flow regulator (i) with control element (14) are matched to one another are that the temperature of the ausfließenw the water at constant heating power is independent of fluctuations in the temperature of the inflowing water.

5. Water heater according to claim 1, characterized by such Coupling (7) between the actuator (14), a control button (8) and the auxiliary motor (6) that the setpoint for the flow rate or temperature of the outflowing water can be set with the control button (8) with the auxiliary motor (6) disconnected.

6. Instantaneous water heater according to one of claims i to 5, characterized in that that the water flow regulator (1) has a servomotor that responds to pressure differences (13) and a venturi nozzle (121) which detects the flow rate, and that the actuator (14) as a valve in a bypass channel (143 parallel to the Venturi nozzle (121) is formed.