DE2500529C3

DE2500529C3 - Sicherheitsvorrichtung für Gas-Durchlauferhitzer

Info

Publication number: DE2500529C3
Application number: DE2500529A
Authority: DE
Inventors: Jacques Ville D'avray Gouyou-Beauchamps
Original assignee: Saunier Duval Sa Rueil-Malmaison Fr
Current assignee: Saunier Duval Sa Rueil-Malmaison Fr
Priority date: 1974-01-10
Filing date: 1975-01-08
Publication date: 1982-04-15
Also published as: DE2500529B2; DE2500529A1; US3971344A; JPS50117045A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsvorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ί5

Bei Gas-Durchlayferhitzern unterscheidet man zwei Arten, nämlich Durchlauferhitzer mit einem ins Freie führenden Abgasrohr mit oder ohne Abzugsventilator und Durchlauferhitzer ohne ein ins Freie führendes Abgasrohr. Bei der ersten Geräteart können sich in der Regel keine toxischen Gase in dem Raum, in dem sich das Gerät befindet, verbreiten, außer bei schlechtem Zug im Abgasrohr, bei Rückschlag der Abgase im Abgasrohr durch entgegengerichtete Luftströmung, bei einem Defekt am Abzugsventilator, bei einem Bruch des Abgasrohres, bei Schwachstellen im Abgasrohr oder bei Verstopfung des Heizkörpers und dergleichen. Bei dieser Art von Geräten sind Sicherheitsvorrichtungen bekannt, die auf den Rückschlag der heißen Abgase in dem Raum, in dem sich das Gerät befindet, reagieren.

Aus der FR-PS 20 87 355 ist eine derartige Sicherheitsvorrichtung bekannt, bei der ein Thermokontakt den Stromkreis für ein Thermoelement und damit die Zufuhr der Brenngase zum Brenner unterbricht, sobald die Abgase in der Abzugshaube zurückschlagen und sich dadurch eine Temperatur im Bereich der Kaltluftöffnung, oberhalb der der Thermokontakt angeordnet ist, in unzulässiger Weise erhöht.

60 Aus der FR-PS 20 24 094 ist eine ähnliche Vorrichtung bekannt, bei der das temperaturempfindliche Element jedoch an der Außenwandung der Abzugshaube im Bereich der Kaltluftöffnung angeordnet ist und auf einen anormalen Temperaturanstieg der Wand der Abzugshaube reagiert, der durch einen Rückschlag der Abgase in der Abzugshaube verursacht wird.

Aus der DE-OS 21 62 521 ist eine weitere Sicherheitsvorrichtung mit einer in den Abzugskamin führenden Rohrleitung, in der ein thermoempfindliches Element angeordnet ist, bekannt. Bei normalem Abzug der Abgase entsteht in der Rohrleitung ein Unterdruck, so daß von der Fiamme erwärmte Luft in die Rohrleitung angesaugt wird und mit dem temperalurempfindlichen Element in Kontakt kommt. In diesem Zustand hält das temperaturempfindliche Element die Gaszufuhr offen. Sobald im Abzug eine Störung eintritt, hört der Unterdruck in der Rohrleitung auf, und es strömt keine warme Luft mehr durch die Rohrleitung. Das in der Rohrleitung angeordnete thermoempfindliche Element kühlt dadurch ab und bewirkt eine Schließung der Gaszufuhr.

Die erwähnten Sicherheitsvorrichtungen reagieren auf Störungen im Abzug der Abgase. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Sicherheitsvorrichtungen für Geräte ohne einen ins Freie führenden Abzug.

Durchlauferhitzer ohne Abgasrohr werden als Kleingeräte benutzt und haben eine geringe Wärmeleistung. Diese Kleingeräte arbeiten mit Unterbrechungen, d. h., sie sind nur für kurze Wasserentnahmen vorgesehen. Bei diesen kurzen Betriebszeiten erreichen die toxischen Abgase, die sich in dem Raum, in dem sich das Gerät befindet, verbreiten, nicht die gefährliche Konzentration für den Benutzer. Sobald die Betriebszeit bzw. die Gebrauchsdauer überschritten wird, zum Beispiel wenn ein Benutzer vergißt, den geöffneten Wasserhahn wieder zu schließen, können die toxischen Abgase im Raum eine gefährliche Konzentration erreichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sicherheitsvorrichtung zu schaffen, die das Gerät nach einer längeren Betriebszeit automatisch abschaltet und zwar auch dann, wenn das Gerät während dieser Betriebszeit mit kleineren Unterbrechungen benutzt wird. Das Gerät darf also trotz kleiner Gebrauchsunterbrechungen nicht langer als zum Beispiel 5 Minuten in Betrieb sein, da diese kleineren Unterbrechungen im allgemeinen nicht ausreichen, eine gefährliche Konzentration an toxischen Abgasen in dem Raum, in dem sich das Gerät befindet, zu verhindern.

Es sind Sicherheitsvorrichtungen bekannt, die die Atmosphäre des Raumes überwachen. So beschreibt die FR-PS 15 84 324 eine Sicherheitsvorrichtung, bei der die Gasflamme abgetrennt und ausgelöscht wird, sobald der C02—Gehalt in dem Raum, in dem sich das Gerät befindet, einen vorbestimmten Wert überschreitet. Es ist jedoch schwierig, derartige Sicherheitsvorrichtungen an Geräte anzupassen, die mit verschiedenen Gasarten arbeiten können.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die derart ausgebildete Sicherheitsvorrichtung ist sehr einfach und ist in Geräte einbaubar, die mit einer üblichen Zündsicherheitsvorrichtung mit Thermokontakten oder mit einer Gasreguliereinrichtung ausgerü-

stet sind. Die Sicherheitsvorrichtung eignet sich auch zu einem nachträglichen Einbau in ICleinwasserheizer.

Die Sicherheitsvorrichtung arbeitet sehr genau, denn es lassen sich die thermische Leitfähigkeit der Sonde sowie die Wärmekapazität der thermisch isolierten Masse einfach und exakt bestimmen. Daher ist es möglich, durch geeignete Abstimmung zwischen der Sonde und der Masse die maximale ungefährliche Gebrauchsdauer exakt vorherzubestimmen. Diese Vorrichtung ist unabhängig von den Verbrennungseipenschäften des Gerätes, in das sie eingebaut ist. Bei dieser Vorrichtung ist es nicht der C02—Gehalt, sondern die Dauer des Erhitzens der Sonde, die für die Höchstdauer des Gebrauchs maßgebend ist, d. h., die Vorrichtung arbeitet unabhängig von der Art des verwendeten Gases.

Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnungen dargestellt. Die Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 eine schematische Schniltdarsieliung einer ersten Ausführungs/Orm;

Fig. 2 eine Kurve des Temperaturverlaufes bei fortgesetzter Benutzung des Gerätes;

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform; und in

Fig.4 eine Darstellung im Schnitt, wobei das Sicherheitssystem mit dem Gasregelmechanismus des Gerätes zusammengesetzt ist.

Fig. 1 zeigt einen Gasdurchlauferhitzer geringer Leistung mit einem Rippenblock 1, der über eine Abzugshaube 2 in direkter Verbindung mit der Luft des Raumes steht. Die Verbrennungskammer 4 ist in bekannter Weise durch den Mantel 5 des Heizkörpers begrenzt, der oberhalb der Brennarme 6 angeordnet ist. Die Gaszufuhr 7 zum Brenner wird durch die Öffnung der kleinen Zufuhrklappe 8 im Kasten 9 geregelt, der eine Sicherheitsvorrichtung mit einem Thermoelement umschließt. Der Anker 10 des Elektromagneten 11 ist mit der Klappe 8 und einem Druckknopf 12 zum Wiedereinschalten verbunden. Bei erregtem Elektro- ίο magneten 11 haftet der Anker 10 bekanntlich an diesem, und die Klappe 8 ist geöffnet, so daß das aus dem Rohr 7 kommende Gas über die Rohrleitung i3 zum Brenner 6 gelangen kann, wenn die übliche mechanische Gaszuführvorrichtung 14 mit ihrer Klappe bei Wasserentnahme betätigt wird. Der Elektromagnet 11 ist gleichzeitig mit dem Thermoelement 15 in der Zündflamme 16 und einem temperaturempfindlichen Element 17 in Form eines Bimetallstreifens zur plötzlichen Unterbrechung verbunden. Das Thermoelement 15 und das Element 17 sind in Reihe geschaltet.

Das Element 17 ist an einer Masse 18 befestigt, die ihrerseits an eine Sonde 19 angeschlossen ist. Die Sonde 19 ist oberhalb des Rippenblocks 1 im Austrittsbereich der Abgase angeordnet und aus einem Ma'erial mit geringer thermischer Leitfähigkeit hergestellt. Die Masse 18 weist eine beträchtliche Wärmekapazität auf und ist thermisch isoliert in der Weise angeordnet, daß sie einerseits keine Wärmeenergie durch Abstrahlung verliert und andererseits keiner direkten Temperaturerhöhung durch das Gerät ausgesetzt ist. In F i g. 1 ist sie daher außerhalb des Heizkörpers angeordnet.

Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen:

In Betrieb ist die Sonde 19 ohne Einschränkung der Heizung durch Abgase unterworfen, die aus dem Rippenblock 1 entweichen, und ist somit Temperaturen von ungefähr 15O⁰C ausgesetzt. Aufgrund ihrer geringen thermischen Leitfähigkeit überträgt die Sonde 19 ihre Wärme langsam auf d:e Masse 18, deren Temperatur gleichmässig mit der Zeit während einer genügend langen Periode t\ ansteigt, wie die Kurve in F i g. 2 zeigt Da die Masse 18 isoliert angeordnet ist und ihre erhöhte Temperatur erst nach Ablauf einer gewissen Zeit erreicht, kann man davon ausgehen, daß die Umgebungstemperatur ohne Wirkung auf die Wirkungsweise der Vorrichtung ist Sobald die Masse IS die maximale Regeltemperatur Θμ nach Ablauf der Zeit Zi erreicht hat, erfolgt ein plötzliches Abschalten des Thermoelementes 17, das ohne Verzögerung der Temperaturerhöhung folgt. Der Strom der Thermoelement-Sicherheitsvorrichtung ist unterbrochen; der Elektromagnet 11 wird aberregt und die Klappe 8 für die Gaszuführung zum Brenner geschlossen. Wartet der Benutzer eine Zeitlang bis die Temperatur der Anordnung abnimmmt, so kann er nach Wiedereinschalten des Knopfes 12 das Gerät wieder anzünden, jedoch ist die Sonde 19 immer noch auf einer beträchtlichen Temperatur, so daß die Sicherheitsvorrichtung nach Ablauf der Abkühlungszeit I₁ und /2 bei einer Temperatur Θι von neuem in Funktion tritt; nach dem Wiedereinschalten des Gerätes steigt die Temperatur dann wieder zum Punkt C bei der Maximaltemperatur Θμ an. Der Kurvenast CD-DE zeigt den gleichen Vorgang allerdings bei einer längeren Wartezeit ti bis r, vor dem Wiedereinschalten des Gerätes. Wartet man daher eine genügend lange Zeit, die einem fast vollständigen Abkühlen der Masse entspricht, so kann man das Gerät eine der vollen Regelzeit entsprechende Zeit benutzen. Dies ist ganz im Sinne der Sicherheitsvorkehrungen:

Nach dem Eingreifen des Thermoelementes über den Bimetallstreifen muß man das Gerät über eine genügend lange Zeit in Ruhe lassen, um eine Erneuerung der Luft des Raumes zu erreichen; wartet man nur kurze Zeit, so ist die Masse noch nicht abgekühlt, aber auch die Luft ist noch nicht erneuert.

In F i g. 3 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt; Die Sonde 19 ist im Inneren des Mantels 5 des Heizkörpers angeordnet und ragt über die Brenner 6 hinaus. Die an die Sonde angeschlossene Masse 18 befindet sich in einer kalten Zone des Gerätes unterhalb der Brenner. Das temperaturempfindliche Element 17 steuert über ein Gestänge 20 eine kleine Klappe 21, die die Rohrleitung 13 zum Brenner versperrt. Ist das Gerät die vorgegebene Zeit im Betrieb, so daß die Masse 18 die Maximaltempera-tur Θ_Μ erreicht hat, so löst das Element 17 das Schließen der Klappe 21 aus, die den Gasdurchtritt unterbricht. Man erkennt, daß das Schließen der kleinen Klappe 21 vollständig oder partiell sein kann, d. h. es ist ausreichend, eine beträchtliche Verringerung der Gaszufuhr zum Brenner zu erreichen, um eine Reduzierung des Austritts von Verbrennungsgasen in den Raum zu erzielen. Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, daß der Benutzer nicht den Sicherheitsdruckknopf 12 betätigen muß, um das Gerät wieder in Gang zu setzen.

Die vorgeschlagene Sicherheitsvorrichtung läßt sich auch bei verschiedenen anderen Kombinationen als in den Zeichnungen dargestellt verwenden, d. h. unabhängig von der Stellung der Sonde 19 steuert das temperaturempfindliche Unterbrecherelement direkt oder indirekt entweder das Ausschalten der Sicherheilsvorrichtung 9 (vgl. F i g. 1) oder die Schließklappe 21 der Gaszuführung (vgl. Fig.3) oder auch das direkte Schließen der Gaszuführvorrichtung 14, die normalerweise zur Steuerung der Gaszuführung bei Wasserent-

nähme vorgesehen ist.

Die Sonde 19 befindet sich in der heißen Zone des Gerätes, d. h. oberhalb des Brenners vor oder hinter dem Rippenblock 1, während die Masse thermisch isoliert und in einer kühlen Zone angeordnet ist.

In F i g. 4 ist die Anwendung des oben beschriebenen Sicherheitssystems bei einem an sich bekannten Gasregelmechanismus, der üblicherweise bei solchen Geräten vorgesehen ist.

Der Gasdurchlauferhitzer geringer Leistung weist einen Rippenblock 1 mit einer Abzugshaube 2 in direkter Verbindung mit der Luft des Raumes auf. Die Verbrennungskammer 4 ist in bekannter Weise durch den oberhalb der Brennerarme 6 angeordneten Mantel 5 des Heizkörpers begrenzt, Die Gaszufuhr zu den Brennern erfolgt über eine Öffnung der Zuführungsklappe 8, die einen Teil der thermoelektrischen Sicherheitsvorrichtung zur Vermeidung des Erlöschens der Zündflamme bildet. Die temperaturempfindliche Vorrichtung weist eine Sonde 19 auf, die über die Brenner 6 ins Innere des Mantels 5 des Heizkörpers hineinragt.

Die Sonde 19 ist an einer Masse 18 angeschlossen, die unterhalb der Brenner 6 angeordnet und über eine Isolationsverbindung 22 auf einem Träger 23 gehaltert ist. Der Träger 23 ist seinerseits auf der Gasregelvorrichtung 24 befestigt, die oberhalb des Gaszuführungsrohres 13 zum Brenner angeordnet ist. In engem thermischen Kontakt mit der Masse 18 liegt ein mit einem Ausdehnungsfluid gefüllter Federbalg 25 an, der über an eine Platte 26 und an einem Träger 23 angehängte Federn 27 unter Druck steht. Ein um eine horizontale Achse 29 schwenkbarer Arm 28 wird von einer mit der Platte 23 verbundenen Stange 30 betätigt. Am Ende des Armes 28 stützt sich ein von einer Riegelfeder 32 vorgespannter Hebel 31 ab, der seinerseits in bekannter Weise auf die Stange 35 wirkt, welche quer durch den Regelkaslen verläuft und sich auf der mit der Gasregelklappe 34 verbundenen Membran 33 abstützt.

Diese Ausführungsform arbeitet folgendermaßen: Nach Ablauf einer vorgegebenen durchgehenden Benutzungszeit hat die Sonde 19 die Masse 18 auf eine solche Temperatur gebracht, daß das in dem Federbalg 25 enthaltene Fluid sich ausgedehnt hat und die Platte 26 sich von dem Träger 23 gegen die Wirkung der Federn 27 zu entfernen sucht. Diese nach unten gerichtete Bewegung der Platte 26 überträgt sich auf den Schwenkarm, der sich um seine Achse 29 dreht und dessen Ende den Hebel 31 anhebt, der die Stange 35 freigibt. Die Schließbewegung der Gasregelklappe 34 ist nicht mehr durch die Stange 35, die die Membran 33 in ihrer Stellung hält, gehindert, und die Klappe 34 nimmt eine angehobene Stellung ein, so daß eine beträchtliche Verringerung der Gaszufuhr zum Brenner eintritt, was eine Reduzierung des Austritts von Verbrennungsgasen in den Raum zur Folge hat

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Sicherheitsvorrichtung für Gasdurchlauferhitzer zur Begrenzung der fortgeseuuen Benmzungsdauer, dadurch gekennzeichnet, ^ daß eine Sonde geringer thermischer Leitfähigkeit (19) im Durchgangsbereich der heißen Gase des Gerätes oberhalb der Brenner als Meßfühler angeordnet ist, die mit einer außerhalb dieser Sonde thermisch isolierten Masse (18) als Wärmekapazität thermisch verbunden ist, mit einem temperaturempfindlichen Element (17) thermisch verbunden ist, das oberhalb einer vorgegebenen Temperaturschwelle eine Unterbrechung oder Verringerung der Gaszufuhr zum Brenner bewirkt. '5

2.. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das temperaturempfindliche Element (17) ein in Serie mit dem Thermoelement (15) der thermoelektrischen Sicherheitseinrichtung (9) geschalteter Thermokontakt ist. M

3. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das temperaturempfindiiche Element ein Ausdehnungsorgan (25) ist, dessen bewegliches Ende mechanisch auf den Regelhebe] der Membran (33) der Gasregelvorrichtung (24) wirkt.

4., Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausdehnungsorgan (25) ein Federbalg ist, der mittels einer Platte (26) unter Vorspannung der Federn (27) mit dem Regelhebel (31) der Membran (33) mindestens über einen Schwenkarm (28) verbunden ist.

5. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde (19) leicht über die Brenner (6) ins innere des Mantels (5) des Heizkörpers hinausragt, während die Masse (18) sich unterhalb der Brenner (6) im Bereich der Luftzufuhr befindet.