DE2339099A1 - Differential pressure switch - for controlling heating of fluids, measures pressure drop of flowing fluid - Google Patents
Differential pressure switch - for controlling heating of fluids, measures pressure drop of flowing fluidInfo
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Abstract
Description
STfEBEL ELTRON GmbH & Co. KG
3450 Holzminden / WeserSTfEBEL ELTRON GmbH & Co. KG
3450 Holzminden / Weser
ZE 6 - Akte 9iH ZE 6 - file 9iH
Differenzdruckschalter für elektrisch beheizte DurchlauferhitzerDifferential pressure switch for electrically heated instantaneous water heaters
Die Erfindung betrifft einen Differenzdruckschalter zur Schaltung der Energiezufuhr in Abhängigkeit von der Flüssigkeitsdurchflußmenge bei elektrisch beheizten Durchlauferhitzern mit einem Gehäuse, in dem unter Verwendung u.a. einer in der Flüssigkeitsleitung dem Erhitzer vor- oder nachgeschalteten Venturidüse sowie einer im Gehäuse festgehaltenen und dieses trennenden, mit dem Schaltgestänge fest verbundenen Hubmembran bei Flüssigkeitsdurchlauf (Zapfbetrieb) je eine Kammer niederen und höheren Druckes besteht. The invention relates to a differential pressure switch for switching the energy supply as a function of the liquid flow rate in the case of electrically heated instantaneous water heaters with a housing in which, using a.o. one in the liquid line upstream or downstream of the heater and one held in the housing and this separating lifting diaphragm firmly connected to the switching linkage when the liquid flows through (tapping operation) there is one chamber each with lower and higher pressure.
Solche Differenzdruckschalter weisen Ableitungen vom engsten Düsenquerschnitt sowie von dem der Düse vorgeschalteten Leistungsbereich auf. Je eine der Ableitungen führt in eine Kammer des erwähnten Gehäuses, so daß der mittels der Venturidüse in bekannter Weise in Abhängigkeit von der Durchflußmenge erzeugte, relativ niedere statische Druck dem ursprünglichen, höheren Druck (vor der Düse) im Gehäuse gegenüberwirkt und der jeweilige Differenzdruck sich in kontinuierlicher Bewegung der Membran mitsamt dem Schaltgestänge auswirkt und somit einer jeweiligen elektrischen Leistungszuschaltung dient, die der entsprechenden Durchflußmenge gerecht wird.Such differential pressure switches have derivatives from the narrowest nozzle cross-section as well as from the one upstream of the nozzle Performance range. One of the discharge lines leads into a chamber of the mentioned housing, so that the venturi nozzle Relatively low static pressure generated in a known manner as a function of the flow rate compared to the original, higher pressure (in front of the nozzle) in the housing and the respective differential pressure is in continuous motion affects the membrane together with the shift linkage and thus serves a respective electrical power connection that of the corresponding one Flow rate is fair.
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Es sind als Flüssigkeitsmangel-Sicherungen wirkende Differenzdruckschalter bekannt, die eine druckabfallbewirkende Querschnittsveränderung im Strömungsbereich, in Form eines Ringspaltes, in einer von zwei Kammern eines Gehäuses verwenden, um einen Differenzdruck auf eine das Gehäuse in besagte zwei Kammern trennende Membran zu erhalten. So gibt es eine derartige Ausführung mit gelochter Membran, wobei Wasserzu- und -ablauf in der einen Kammer liegen und die Strömung über besagte Ringspaltausführung geleitet wird, deren Druckabfall bewirkender Widerstand größer ist als bei der Wasserdurchführung durch die gelochte Membran in die andere somit zum Raum relativ höheren Druckes werdende Kammer. Die Membran kommt dadurch mitsamt ihrem Schaltgestänge - gegen Federkraft - zur Bewegung, wobei sie, da mit einem Teil der Ringspaltkonstruktion fest verbunden, auch regelnd auf die Flüssigkeitsmenge einwirkt.They are differential pressure switches that act as low-liquid safeguards known that a pressure drop causing cross-sectional change in the flow area, in the form of an annular gap, in one of two chambers of a housing to use a differential pressure on one of the housing in said two Membrane separating chambers. So there is such a design with a perforated membrane, with water supply and -Discharge lie in one chamber and the flow is passed through said annular gap design, causing the pressure drop Resistance is greater than when water is passed through the perforated membrane into the other, thus relatively higher to the room Pressurizing chamber. As a result, the membrane, together with its shift linkage, moves against spring force, whereby it, there firmly connected to part of the annular gap construction, also has a regulating effect on the amount of liquid.
Differenzdruckschalter der zuletzt beschriebenen Art arbeiten nun allerdings ziemlich träge. Sie sind besonders empfindlich gegen den Betrieb sehr störender Druckschläge und arbeiten bei höheren auftretenden Fließdrücken nicht mehr exakt, da sich die konstruktionsbedingte Prallwirkung dann stark bemerkbar macht. Sie bringen nicht die Schaltmöglichkeiten, die elektrische Durchlauferhitzer mit den dort erforderlichen größeren mechanischen Schaltkräften bedingen. Deshalb verwendet man auch allgemein für '■ solche elektrischen Durchlauferhitzer die eingangs genannten Differenzdruckschalter.Differential pressure switches of the type just described now work rather sluggishly. They are particularly sensitive to the operation of very disruptive pressure surges and no longer work precisely at higher flow pressures, since the impact effect caused by the construction is then strongly noticeable. They do not provide the switching options that electrical water heaters require with the greater mechanical switching forces required there. Therefore one used generally for '■ such electric water heater at the outset differential pressure switch mentioned.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Gattung der mit Venturidüse oder dergleichen ausgestatteten Differenzdruckschalter baulich zu verbessern in der Weise, daß ihr - wie schon aus den ersten beiden Absätzen dieser Beschreibung hervorgeht - ziemlich aufwendiger und damit teurer Aufbau vereinfacht wird. Der neue Schalter soll aus weniger und einfacheren Teilen bestehen und wesentliche Montageerleichterungen und Raumersparnis bringen bei Einhaltung oder sogar Verbesserung seines Schaltverhaltens.The invention is based on the object of the type mentioned at the outset, which is equipped with a Venturi nozzle or the like Differential pressure switch to improve structurally in such a way that you - as from the first two paragraphs this description is apparent - rather complex and thus more expensive structure is simplified. The new switch should consist of fewer and simpler parts and bring considerable ease of assembly and space savings while maintaining or even improving its switching behavior.
Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe dadurch zufriedenstellend gelöst, daß die Venturidüse längsachsgleich an der entsprechend zentral gelochten Hubmembran-mit dieser zusammen frei beweglich - befestigt und dabei so angeordnet ist, daß zwischen ihrer Außenwandung und der Innenwandung des Gehäuses konzentrisch die Niederdruckkammer ausgebildet ist, in welche eine im Bereich engsten Düsenquerschnittes in der Düse angebrachte Querbohrung mündet, während die jenseits der Membran liegende, ihrerseits konzentrisch zur Niederdruckkammer angebrachte andere Kammer direkt mit dem Flussigkeitszulauf verbunden ist und die Düsenaustrittsöffnung direkt und konzentrisch in den Flüssigkeitsablauf mündet.According to the invention, the object set is thereby satisfactory solved that the Venturi nozzle along the axis of the corresponding centrally perforated lifting membrane-together with this freely movable - attached and arranged so that between its outer wall and the inner wall of the housing The low-pressure chamber is designed concentrically, in which a nozzle cross-section which is narrowest in the region is attached in the nozzle The transverse bore opens out, while the one on the other side of the membrane is attached concentrically to the low-pressure chamber other chamber connected directly to the liquid inlet and the nozzle outlet opening opens directly and concentrically into the liquid drain.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß anstelle der Hubmembran eine unter Einfluß des Differenzdruckes im Gehäuse ·A further development of the invention provides that, instead of the lifting diaphragm, an under the influence of the differential pressure in the housing
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gegen dieses flüssigkeitsdicht abgedichtet - gleitendesealed against this liquid-tight - sliding
Kolbenscheibe, mit in gleicher Weise darin angebrachterPiston disk, with attached in the same way
zentralerLochung und daran befestigter und angeordneter Venturidüse vorgesehen ist.central hole and attached and arranged thereon Venturi nozzle is provided.
Dadurch kann zum Beispiel billiger Kunststoff Verwendung finden und die wegen ihrer ständigen Biegebeanspruchung erhöht verschleißanfällige Membran entfallen. Solange nicht gezapft wird, und damit kein Flüssigkeitsdurchlauf erfolgt, wird die Kolbenscheibe in ihrer oberen Stellung gehalten durch die Rückholfeder des Schaltgestänges, oder, nach einem vorteilhaften Erfindungsgedanken, durch eine an der, der Niederdruckkammer zugewandten Seite der Kolbenscheibe angreifende als Schraubdruckfeder ausgeführte Rückholfeder in der Niederdruckkammer.This means that, for example, cheaper plastic can be used because of its constant bending stress increased wear-prone membrane omitted. As long as there is no tapping, and thus no liquid flow occurs, the piston disc is held in its upper position by the return spring of the shift linkage, or, after a advantageous inventive idea, by acting on the side of the piston disk facing the low-pressure chamber Return spring designed as a helical compression spring in the low pressure chamber.
Kolbenscheibe und Venturidüse können zusammen ein einheitliches Kunststoffbauteil bilden, wobei in sehr einfacher Weise die Abdichtung gegen das Gehäuse mittels sich unter Wasserdruck an dieses anlegenden, an die Kolbenscheibe angeformten Dichtlippen erfolgen kann.Piston disk and Venturi nozzle can together form a single plastic component, with the Sealing against the housing by means of sealing lips which are in contact with the housing under water pressure and are molded onto the piston disk can be done.
Erfindungsgemäß kann die Abdichtung gegen das Gehäuse aber auch in an sich bekannter Weise mittels O-Ring erfolgen, oder aber auch in günstiger Weise mittels eines flexiblen, in Längsachsrichtung der Kolbenscheibe und der Venturidüse dehnbaren Wellrohres zwischen Kolbenscheibe und Gehäuse.According to the invention, however, the seal against the housing can can also be carried out in a manner known per se by means of an O-ring, or also advantageously by means of a flexible, in the longitudinal axis direction of the piston disk and the venturi nozzle expandable corrugated tube between the piston disk and housing.
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Nach einer erfindungsgemäßen Ausbildung ist schließlich vorgesehen,According to a training according to the invention, it is finally provided
daß die Außenwandung der mit Hubmembran bzw. Kolbenscheibe zusammen sich bewegenden und dabei in einer öffnung des Gehäuses der Kammer zum Flüssigkeitsablauf gleitenden Venturidüse in dieser öffnung flüssigkeitsdicht - etwa mittels O-Ring oder Dichtlappen - abgedichtet ist.that the outer wall with the lifting diaphragm or piston disk together moving and thereby in an opening of the housing of the chamber to Liquid outlet sliding Venturi nozzle in this opening liquid-tight - for example by means of an O-ring or sealing tab - is sealed.
Diese Dichtung ist in vielen Fällen geeignet, die Entstehung des Differenzdruckes zu begünstigen, obzwar eine Funktion des Schalters auch gewährleistet ist, wenn der - natürlich nicht zu große - Spalt zwischen der Außenwandung der Düse und der Wandung der Kammergehäuseöffnung nicht regulär gegen Flüssigkeit abgedichtet ist.In many cases, this seal is suitable for promoting the development of the differential pressure, although it is a function of the switch This is also ensured when the gap - of course not too large - between the outer wall of the nozzle and the wall of the chamber housing opening is not properly sealed against liquid.
In den vereinfachten, teilweise schematischen Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, wobei besonders die raumsparende und einfache Konstruktion des Erfindungsgegenstandes sichtbar wird.In the simplified, partially schematic drawings are exemplary embodiments of the invention, especially the space-saving and simple construction of the subject matter of the invention becomes visible.
Figur 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Differenzdruckschalter im Längsschnitt.Figure 1 shows a differential pressure switch according to the invention in longitudinal section.
Figur 2 zeigt eine Variante des erfindungsgemäßenFigure 2 shows a variant of the invention
Differenzdruckschalters, ebenfalls im (schematischen) Längsschnitt.Differential pressure switch, also in (schematic) longitudinal section.
Figur 3Figure 3
und stellen Einzelheiten der Abdichtung dar.and show details of the seal.
Figur 4Figure 4
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Die Venturidüse 1 ist in Figur 1 längsachsgleich an der zentral gelochten Hubmembran 2 - mit dieser zusammen somit beweglich befestigt. Zwischen ihrer Außenwandung und der Gehäuseinnenwandung entsteht konzentrisch die Niederdruckkammer 3. Das komplette Gehäuase mit Anschlußstutzen 4 (Zulauf) und 5 (Ablauf) ist zum Beispiel in die Kaltwasserleitung eines elektrisch beheizten Durchlauferhitzers eingesetzt.In FIG. 1, the Venturi nozzle 1 is axially aligned on the centrally perforated lifting diaphragm 2 - and thus movably attached together with it. The low-pressure chamber 3 is created concentrically between its outer wall and the inner wall of the housing. The complete housing with connection piece 4 (inlet) and 5 (outlet) is, for example, in the cold water line of an electrically heated instantaneous water heater used.
Wird Wasser gezapft, so setzt der Durchlauf des Wassers über Stutzen 4, Kammer 6, Lochung 7 und Düse 1 (PFEILRICHTUNG A) ein. Stutzen 5 führt zum Durchlauferhitzer. Die ursprünglich im Ruhezustand - in beiden Kammern 3,6 des Gehäsues gleichen statischen Druckverhältnisse des Wassers verändern sich nun im Durchiaufzustand. Der statische Druck des Wassers wird (in bekannter Weise durch die Düse 1 bewirkt) in und hinter der Düse wesentlich kleiner und teilt sich so über die Querbohrung 8 der Düse der besagten unteren, deshalb sogenannten Niederdruckkammer 3 mit, wo er nunmehr über die Membran 2 dem relativ größeren statischen Druck in der oberen Kammer (Hochdruckkammer 6) - etwa Zuleitungsdruck minus dortigem Fließdruck - entgegensteht, so daß Membran 2 mitsamt Schaltstange 9 (und Düse 1) ebenfalls in Pfeilrichtung A nach unten sich bewegen muß. Es findet daher in dem in Fortsetzung der Schaltstange 9 angeordneten elektromechanischen Schaltwerk (nicht gezeichnet) die Zuschaltung von Heizenergie statt. Figur 1 zeigt übrigens die unterste mögliche Stellung der Membran, welche der größtengeplantenDurchflußmenge und der höchsten zugeschaltete Heizleistung entspricht. Verringerung bzw. VerschliessUng des Zapfquerschnittes mittels Zapfventil hinter dem Durchlauferhitzer bewirken analog Verringerung bzw. Ausgleich der statischen Drücke in beiden Kammern 3, 6 und Bewegung der Membran 2 nach oben mit Ausschaltwirkung.If water is drawn off, the water flows through nozzle 4, chamber 6, perforation 7 and nozzle 1 (ARROW DIRECTION A) a. Connection 5 leads to the water heater. The same in both chambers 3,6 of the housing originally in the idle state Static pressure conditions of the water now change in the flow state. The static pressure of the water is known (in Way caused by the nozzle 1) in and behind the nozzle is much smaller and thus divides over the transverse bore 8 the nozzle of said lower, therefore so-called low-pressure chamber 3 with, where it is now over the membrane 2 to the relative higher static pressure in the upper chamber (high pressure chamber 6) - about supply pressure minus the flow pressure there - opposes, so that membrane 2 together with switching rod 9 (and nozzle 1) must also move in the direction of arrow A downwards. It is therefore found in the electromechanical switching mechanism (not shown) arranged in continuation of the switching rod 9, the connection of heating energy instead of. By the way, FIG. 1 shows the lowest possible position of the membrane, which is the largest planned flow rate and the highest switched on heating output corresponds. Reduction or closure of the tap cross-section by means of the tap valve behind the flow heater cause an analogous reduction or equalization of the static Press in both chambers 3, 6 and move the membrane 2 upwards with a switch-off effect.
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In gänzlich analoger Weise funktioniert der Schalter nach Figur 2, der allerdings im Gegensatz zu Figur 1 in 11AUS"-Stellung des Durchlauferhitzers (die anstelle der Membran 2 hier vorgesehene Kolbenscheibe 10 oben) gezeigt ist. Es wird also momentan kein Wasser gezapft. Kolbenscheibe 10 und Venturidüse 1 bilden hier ein einheitliches Teil aus Kunststoff. Sie bewegen sich bei Durchlaufbetrieb wiederum in Pfeilrichtung A.The switch according to FIG. 2 functions in a completely analogous manner, but in contrast to FIG. 1 it is shown in the 11 OFF "position of the flow heater (the piston disk 10 provided here instead of the membrane 2 at the top) 10 and Venturi nozzle 1 here form a single part made of plastic.
In Figur 2 sind alternativ Rückholfedern 11, 12 sowohl an der Schaltkammer 9 als auch in der,Niederdruckkammer gezeigt. Die Schaltstange ist hier über eine gelochte Haube 13 mit der Kolbenscheibe 10 fest verbunden. Mit 14 ist die unbedingt erforderliche, die beiden Kammern 3a, 6a trennende O-Ringdichtung bezeichnet. Diese Dichtung kann auch, wie in Figur 3, mittels angeformter Dichtlippen 10a, dichtend unter Wasserdruck P, oder mittels dehnbarem Wellrohr 15 (Figur 4) erfolgen.In Figure 2, return springs 11, 12 are shown both on the switching chamber 9 and in the, low-pressure chamber. the The shift rod is firmly connected to the piston disk 10 via a perforated cover 13. At 14, the absolutely necessary the O-ring seal separating the two chambers 3a, 6a. This seal can also, as in Figure 3, by means of molded Sealing lips 10a, sealing under water pressure P, or by means of an expandable corrugated pipe 15 (FIG. 4).
In Figur 2 ist übrigens - im Gegensatz zu allen anderen Figuren auch eine reguläre Dichtung 16 des Spaltes 17 zwischen der Düsen-Außenwandung und der Wandung der Kammergehäuseöffnung für die Düse vorgesehen.In Figure 2 is by the way - in contrast to all other figures too a regular seal 16 of the gap 17 between the nozzle outer wall and the wall of the chamber housing opening for the Nozzle provided.
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