DE2364975C2

DE2364975C2 - Sicherheitsschalteinrichtung für die Heizwendeln eines elektrischen Durchlauferhitzers

Info

Publication number: DE2364975C2
Application number: DE2364975A
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: ECKERFELD GEB REIP ELISABETH 4300 ESSEN DE; Eckerfeld Geb Reip Elisabeth 4300 Essen
Current assignee: ECKERFELD ERIKA 5628 HEILIGENHAUS DE
Priority date: 1973-12-28
Filing date: 1973-12-28
Publication date: 1983-05-19
Also published as: DE2364975A1

Description

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Die Erfindung betrifft eine Slcherheitsschaiteinrich- tung für die Heizwendeln eines elektrischen Durchlaufer hitzers, der einen Heizkörper mit einem Durchlaufkanal und unisoliert in diesem Durchlaufkanal liegende und vom DurchlnulVisser gekühlte Helzwendein aufweist. hei welcher ein Fühler vorgesehen ist, der auf einen eine Überlastung der !lelzwendeln hervorrufenden Zustand anspricht und durch den ein Sicherheitsschalter gesteuert ist. durch den die Heizwendeln im Überlastfall abschaltbar sind ^ω

Hine örtliche Überhitzung der Heizwendel kann beispielsweise durch Dampfbildung im Durchlaufkanal entstehen, weil die Hclzwendel im Bereich der Dampfblasen nicht mehr durch Wasser gekühlt wird. Die Hcizwcndel glüht dann auf und brennt durch.

Hs sind verschiedene Sklierheitssch.ilteinrichiungen bekannt, durch welche die llel/u endein geschützt und .::!! Durchbrennen gehindert wer lon sollen

Man hat schon einen elektrischer» Sicherheitsschalter vorgesehen, welcher bei Auftreten eines Druckstoßes im Durchlaufkanal ausgelöst wird und die Heizwendel oder Heizwendeln abschaltet. Diese Art der Sicherung beruht auf der Erkenntnis, daß bei Dampfbildung im Durchlaufkanal ein Druckanstieg stattfindet, der bei geeigneter Anordnung eines Membranschaltsrs an diesem wirksam wird und zum öffnen des Sicherheitsschalters ausgenuut werden kann (DE-PS 10 62 845).

Dabei ist aber keine Sicherheit gegei. eine Überhitzung der Heizwendel gegeben, die z. B. durch Luftblasen im Durchlaufwasser hervorgerufen wird.

Es ist weiterhin bekannt, einen Sicherheitsschalter vorzusehen, der bei Wassermangel eine Abschaltung des Gerätes bewirkt. Der Sicherheitsschalter ist dabei üblicherweise von einer Membran betätigbar, an welcher bei Durchfluß des Wassers durch eine Drosselstelle oder eine Venturidüse eine dynamische Druckdifferenz auftritt. Eine solche »Wassermangelsicherung« vermag aber keine Sicherheit gegen örtliche Überhitzungen durch Luftblasen oder Dampfbildung zu bieten, während andererseits der auf vorerwähnte Druckstöße ansprechende Sicherheitsschalter nicht reagiert, wenn das Gerät z. B. trocken, ohne Wasser eingeschaltet wird. Es müssen daher beide Arten von Sicherheitsschaltern vorgesehen werden, ohne daß sich diese in ihren Funktionen überlappen und somit eine doppelte Sicherheit geben würden.

Durch die DE-OS 14 40 482 Ist eine Schutzeinrichtung für elektrisch beheizte Durchlauferhitzer bekannt, bei der im Stromkreis der Heizwendeln ein ebenfalls Im Wasser liegender, als Überhitzungsschutz dienender Schmelzleiter vorgesehen ist. Ein solcher Schmelzleiter schmilzt durch, wenn z. B. bei Stromdurchgang ohne Wasserdurchfluß das gesamte System überhitzt wird. Er spricht aber nicht auf eine lokale Überhitzung der Heizwendel z. B. durch eine Dampf- oder Luftblase an. Es erfolgt schließlich auch dort ein Durchbrennen, wenn auch nicht der Heizwendel, sondern des Schmelzleiters, so daß das Gerät zunächst funktionsunfähig wird und erst mittels eines Ersatzteils wieder in Betrieb gesetzt werden kann.

Durch die DE-AS 10 60 065 lsi eine Schutzeinrichtung für elektrisch beheizte Durchlauferhitzer mit einem im Wasserweg angeordneten Temperaturfühler bekannt, durch den ein Sicherheitsschalter betätigbar ist. Der Temperaturfühler Ist von einer Heizspirale umgeben, die normalerweise von dem durchfließenden Wasser mit, gekühlt wird. Bei Wassermangel wird die Heizspirale nicht mehr gekühlt. Sie erwärmt sich sehr stark und bringt dadurch den Temperaturfühler zum Ansprechen. Auch der so gebildete Fühler spricht praktisch nur auf Wassermangel Im gesamten System an, nicht auf örtliche Überhitzungen der Heizwendel infolge Luft- oder Dampfbläschen. Auch ist ein Temperaturfühler naturgemäß relativ trüge, so daß er die llcizwendel nicht mit Sicherheit zu schützen vermag.

Durch die DE-AS 11 66 953 ist ein elektrisch beheizter Durchlauferhitzer bekannt, bei dem eine Schutzvorrichtung in der Kaltwasserzuleitung auf die Dichte des strömenden Mediums anspricht und bei Aultreten von l.ufteinschlüssen in der Kaltwjsserzuleitung den die Heizung schaltenden Wasserschalter unwirksam macht Line solche Vorrichtung ist kompliziert. Sie spricht nur global auf das zuströmende Medium an und beispielsweise nicht auf Dampfbläschen, die sich im Bereich eier llei.·- wendeln bilden.

Weiterhin ist durch die DH-US 15 65 13') mic vJ l.utieln.schlüsse ansprechende Sichcrheitsschalteinnchtunt:

fOr die unisolierten Hsizwendeln eines Durchlauferhitzers bekannt, bei welcher ein Tastelektrodenpaar In einem vor der Heizwendel abzweigenden gedrosselten Bypass angeordnet ist. Der Bypass bildet einen von elektrischem Strom durchflossenen Wasserweg, wobei die elektrische Verbindung unterbrochen wird, wenn Lufteinschlüsse In den Bypass gelangen.

Auch diese Anordnung ist Kompliziert und erfordert einen zusätzlichen Bypasskanal In dem Heizkörper. Der Fühler mit den Tastelektroden spricht auf Lufceinschlüsse im Bypass an, nicht auf Lufteinschlüsse im Bereich der Heizwendel. Wie bei der DE-AS 11 66 953 erfolgt daher eine Sicherung nur global gegen Zulaufwasser mit einer Vielzahl von Lufteinschlüssen, nicht gegen einzelne Dampf- oder Luftbläschen an der Heizwendel.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sicherheitsvorrichtung für einen elektrischen Durchlauferhitzer der eingangs erwähnten Art zu schaffen, welche zuverlässig auf eine Überhitzung der Heizwendel unabhängig von deren Ursache anspricht.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dali der Fühler ein die Heizwendein beobachtender phutoelektrischer Empfänger ist, der auf die beim Aufglühen der Heizwendeln im Überlastfall ausgesandte sichtbare Strahlung anspricht.

Die erfindungsgemäße Sicherheitsvorrichtung spricht unmittelbar auf eine Überhitzung der Heizwendel, nämlich auf das infolge dieser Überhitzung auftretende und dem Durchbrennen vorgehende Aufglühen derselben an, und zwar unabhängig davon, wo die Überhitzung stattfindet und welche Ursache sie hat. Sie ist nicht abhängig davon, daß ein Druckstoß entsteht und einen Sicherheitsschalter zum Ansprechen bringt, und sie spricht auch auf Wassermangel an, so daß sich eine wünschenswerte Redundanz zu der Wassermangelsicherung ergibt.

Es sind photoelektrische Empfänger, die auf sichtbares Licht ansprechen, natürlich an sich bekannt (Silicon Controlled Rectifier Manual, herausgegeben von der General Electric Company, 1967, Seite 299 Abs. 13.3.5 und Fig. 13.12). Es wird aber weder durch die eingangs diskutierten Druckschriften noch durch die letztgenannte Druckschrift der Gedanke angesprochen, das Aufglühen der Heizwendel als Kriterium für die Betätigung des Sicherheitsschalters zu wählen.

Eine weitere Ausgestaltung ergibt sich daraus, wenn der Heizkörper mit dem photoelektrischen Empfänger durch eine Abdeckhaube im wesentlichen lichtdicht abgedeckt ist und der photoelektrische Empfänger so angeordnet ist, daß er bei Öffnen oder Abnehmen der Abdeckhaube von Licht beaufschlagt wird und den Sicherheitsschalter zum Ansprechen bringt. Es kann dann dafür gesorgt werden, daß beim Öffnen oder Abnehmen der Abdeckhaube automatisch das Gerät abgeschaltet wird und alle dann freiliegenden und zugänglichen Teile stromlos werden.

Die Erfindung kann in der Weise verwirklicht werden, daß der Heizkörper aus durchscheinendem oder durchsichtigem Material besteht und durch eine Abdeckhaube abgedeckt ist und daß der unter der Abdeckhaube sitzende photoelektrische Empfänger von Strahlung der Heizwendein durch den Heizkörper hindurch beaufschlagt ist. Dabei kann der photoclektrlsche Empfänger vor dem schmaleren Ende eines trichterförmigen Lichtschutztubus angeordnet sein, der mit seinem breiteren Ende dicht vor der Außenseite des Heizkörpers (legt.

Es Ist zwar bekannt, den Heizkörper aus einem durchsichtigen oder durchscheinenden Kunststoff herzustellen. Bei den bekannten Durchlauferhitzern ist die Durchsichtigkeit des Heizkörpers jedoch nur eine zufällige, nicht irgendwie ausgenutzte Materialeigenschaft, Demgegenüber wird diese Eigenschaft bei der Erfindung bewußt ausgenutzt.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß in einen aus undurchsichtigem Ma'erial bestehenden Heizkörper ein Lichtleiter eingesetzt wird, dessen eines Ende eier Heizwende! zugewandt ist und vor dessen anderem Ende der photoelektrische Empfänger sitzt.

Es hat sich gezeigt, daß eine nach der Erfindung aufgebaute Sicherheitsvorrichtung rechtzeitig anspricht, um ein Durchbrennen der Heizwendel zu verhindern.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen nähert erläutert:

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Durchlauferhitzers.

Fig. 2 zeigt vereinfacht eine zugehörige Schaltung.
In Fig. 1 ist mit 1 ein quaderförmiger Heizkörper aus durchsichtigem Kunststoff bezeichnet, der beispielsweise nach Art der DE-AS 12 38 591 aufgebaut sein kann und einen Durchlaufkanal für das zu erhitzende Wasser aufweist. In Teilen des Durchlaufkanals sind unisolierte Heizwendeln in unmittelbarem Kontakt mit dem Wasser angeordnet. Ein photoelektrischer Empfänger, z. B. ein Phototransistor FT_t (Fig. 2) ist vor dem schmaleren Ende eines trichterförmigen Lichtschutzstutzens 3 angeordnet, der mit seinem breiten Ende dicht vor der Außenseite des Heizkörpers 1 liegt. Der Phototransistor FT_x »beobachtet« durch das durchsichtige Material des Heizkörpers 1 hindurch die Heizwendeln und spricht auf die beim Aufglühen der Heizwendein im Überlastungsfall ausgesandte sichtbare Strahlung an. Das Signal des Phototransistors FT_x wird In einer Signalverarbeitungsschaltung 2 verarbeitet und öffnet einen Schalter 4 durch Erregung der Wicklung 5, wodurch die Heizwendeln von den drei Phasen R. S. T des Netzanschlusses 6 abgeschaltet wer Jen.

Die Schaltung 2 ist in Fig. 2 schemalisch dargestellt. An den Netzphasen R, S liegt eine Diode O, In Reihe mit einem Widerstand Rj. Dadurch wird die Netzspannung gleichgerichtet. Ein Kondensator C_x glättet die erhaltene pulsierende Gleichspannung, und mittels eines Spannungsteilers, bestehend aus einem Widerstand R₁ und einer Z-Dlode Z_x, wird eine konstante Gleichspannung erzeugt.

Die stabilisierte Gleichspannung versorgt einen Transistor T₁, in dessen Kollektorkreis eine Serienschaltung zweier ohmscher Widerstände R, und R₄ Hegt. Die Emitter-Kollr'aor-Strecke des Phototransistor FT_x liegt zwisehen Basis und Kollektor des Transistors T₁. Wenn der Phototransistor FT_x Lj-.ht von einer aufglühenden Heizwendel erhält, wird der Transistor T₂ durchgesteuert. Das Potential zwischen den Widerständen R_x und R₄ wird angehoben, und damit wird ein Triac T₁ gezündet, der In Reihe mit der Wicklung 5 (oder M in Fig. 2) zwischen dan Phasen R und S lieg!, Dadurch w|rd der Schalter 4 geöffnet, und die Heizwendeln werden dreipolig abgeschaltet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Sicherheitsschalteinrichtung für die Heizwendeln eines elektrischen Durchlauferhitzers, der einen Heizkörper mit einem Durchlaufkanal und unisoliert in diesem Durchlaufkanal liegende und vom Durchlaufwasser gekühlte Heizwendeln aufweist, bei welcher ein Fühler vorgesehen 1st, der auf einen eine Überlastung der Heizwendeln hervorrufenden Zustand to anspricht und durch den ein Sicherheitsschalter gesteuert ist, durch den die Heizwendeln Im Überlastfall abschaltbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler ein die Heizwendeln beobachtender photoelektrischer Empfänger (FT,) ist, der auf die is beim Aufglühen der Heizwendeln im Überlastfall ausgesandte sichtbare Strahlung anspricht.

2. Sicherheitsschalteinrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkörper aus durchscheinendem oder durchsichtigem Material besteht ji?.d durch eine Abdeckhaube abgedeckt ist und daß üer unter der Abdeckhaube sitzende photoelektrische Empfänger (FT₁) von der Strahlung der Heizwendeln durch den Heizkörper hindurch beaufschlagt Ist.

3. Sicherheitsschalteinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der photoelektrische Empfanger (FTi) vor dem schmaleren Ende eines trichterförmigen Lichtschutztubus (3) angeordnet Ist, der mit seinem breiteren Ende dicht vor der Außen-Seite des Heizkörpers (1) Hegt.

4. Slcheiheitsschaltelnrlchtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß in einen aus undurchsichtigem Material bestehenaen Heizkörper ein Lichtleiter eingesetzt Ist, dessert eines Ende der Heizwendel zugewandt ist und vor dessen jnderem Ende der photoelektrische Empfänger sitzt.

5. Sicherheitsschalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkörper mit dem photoelektrischen Empfänger durch eine Abdeckhaube Im wesentlichen lichtdicht abgedeckt ist und der phqtoelektrisclie Empfänger so angeordnet ist, daß

er bei Öffnen oder Abnehmen der Abdeckhaube von Licht beaufschlagt wird und den Sicherheitsschalter zum Ansprechen bringt, wobei dann alle freiliegenden und zugänglichen Teile stromlos werden.