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i Durchlaufwasserheizer Die vorlienendP Erfindung bezieht sich auf
einen Durchlaufwasserheizer gemäß dem Oberbegriff des ersten Patentansnrjchs.
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Bei einem solchen gas- oder ölbeheizten Durchlauferhitzer zur direkten
Zapfung warmen Gebrauchswassers kann es beim Drosseln des Wasserdurchflusses aus
der Vollelstung des Gerätes vorkommen, daß das Brennstoffventil eine Uffnungsstellung
- bedingt durch die Stellung der Wassermangelsicheruhng - einnimmt, aus der ein
Gasfluß zum Hauptbrenner resultiert, der liter dem Oberzündnasstrom liegt. Als Folge
davon treten sogenannte Perl -flammen am Brenner auf, die ihrerseits eine unzureichende
Ahgas temperatur des Durchl aufwasserhei zers zur Folge haben, was seinerseits zu
einer Versottung der Abgaszilge führen kann. Es besteht aber noch die Möglichkeit,
daß der Hauptbrenner bei zu kleinem Gasstrom nicht durchzündet.und unverbrannter
Brennstoff ausströmen kann.
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Es ist somit Aufgabe der Erfindung, einen Durchlauferhitzer zu schaffen,
der ein Unterschreiten des Oberzündgasstroms verhindert und bei dem bei Erreichen
des Minimumgrenzwertes des Gasstroms das Brennstoffventil möglichst schnell schliett.
ohne daß danach beim Wiederanzapfen ein Anspringen des Durchlauferhitzers behindert
wird.
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Die Lösung dieser Aufgabe besteht in den Merkmalen d kennzeichnenden
Teils des Hauptanspruchs. Hierdurch tritt der Vorteil auf, daß bei eingeleiteter
Drosselbewegung des Hauptbrennstoffventlls bzw. der Wassermangelsicherung bevor
der Oberzündqasstrom unterschritten wird, durch n; ne Überbrückung der Hochdruck-
zur Niederdruckkammer dnr -1,5-sermangelsicherung, der Schließvorgang unverzögert
abläuf.
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Da die beiden Ausqangsstellungen des Ventils, das die Wasser mangelsicherunq
überbrückt, Schließstellungen sind. wird das Anspringen des Gerätes nicht behindert.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen,
der nachfolgenden Beschreibung sowie den figuren 1 - 4 der Zeichnungen hervor, die
Ausführungsbeispiele der Erfindung in Schnitten darstellen.
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Es zeigen Fio. 1 eine Prinzipdarstellung eines gasheheizten Wasserheizers
mit den wesentlichen Teilen im Querschnitt, Fig. 2 eine Variante der Erfindung im
vergrößerten tiaRstah, Fiq. 3 die Erfindung gemäß Fig. 2 in einem anderen Bnzsegunqspunkt
und Fig. 4 die Erfindung gemäß Fig. 2 und 3 in einen anderen Zeitpunkt des Bewegungsablaufs.
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In allen vier Figuren bedeuten gleiche Bezugszeichen jeweils die gleichen
Einzelheiten.
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Ein gasbeheizter Durchlauferhitzer 1 weist einen von einen Brenner
2 beaufschlagten Wärmetauscher 3 auf, dem Waserr von einer Zulaufleitung 4 zugeführt
ist und dem das Wasser einer eine mit einem Zapfventil 5 versehene Zapfleitung 6
abnenommen wird. Der Brenner wird von einem Gaszufuhrrohr 7 in Richtunn
des
Pfeiles 8 gespeist, wobei das Gaszufuhrrohr 7 ein.n Ventilsitzeinsatz 9 aufweist,
der mit einem Ventilkörpor 10 korrespondiert, der über die Rückstel l kraft einer
Feder 11 in Schließrichtung Vorbel astet ist. Der Ventilkörper 10 weist einen zylindrischen
Teil 12 und einen konischen Teil 13 auf.
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Der Ventilkörper ist an einer Betätigungsstanoe 14 angelenkt, die
durch ei ne Stopfbuchse 15 geführt ist.
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An ein Wassernetz ist eine Wasserleitung 16 angeschlossen, die zu
einem GehAlJse 17 einer Wassermangelsicherunn 1 führt.
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Die i!assermanqelsicherung 18 weist eine Hochdruckkarnmer 19 und eine
Ni ederdruckkammer 20 auf, die durch eine druckdicht einqespannte Membran 21 getrennt
sind, die einen Membranteller 22 aufweist. Die Hochdruckkammer 19 ist über eine
Venturi 23 mit der Zulaufleitung 4 verbunden. An der engsten Stelle 24 der Venturi
zweigt ein Kanal 25 zur Niederdruckkammor 20 ab.
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Tm Gehäuse 17 der Wassermangel sicherung ist eine Ausnehmung 26 vorgesehen,
in deren unterem Ende 27 eine Justierschraube 62 angeordnet ist. In der Ausnehmung
26 ist ein Fortsatz 28 des Membrantellers 22 aufgenommen, der ein Außengewinde 29
aufweist und auf den eine Hiilse 30 aufgeschraubt ist. Die Hülse 30 stützt sich
über eine Druckfeder 31 gegenüber einem Ventilkörper 32 ab, der seinerseits auf
einem Ansatz 33 bzw. alwf dem Boden der Ausnehmung 26 aufliegt. Den Boden 33 kann
man gemilR Fig. 1 als Ansatz auffassen, auf dem der als Scheibe ausgebildete Ventilkörper
32 im Ruhezustand anliegt. Der Ventilkörper 32 besteht aus einer Ringscheibe 34,
in die eine Dichtplatte 35 eingelassen ist. In dem die Ausnehmung 26 aufweisenden
Fortsatz des Gehäuses 17 ist im Bereich der Ausnehmunq eine Nut 36 ausgefräst, in
die ein Sprenoring 37 eingelassen ist, der als zweiter Anschlag fiir den Ventilkörper
3? dient. Der Abstand 40 zwischen dem Boden 33 bzw. dem Sprengring 37 und der zugehörigen
Seite des Ventilkörpers 32 ist gleich oder kleiner bemessen als der Abstand 38 zwischen
der Betätigungsstange 14 und einem Stellstift 39, der an deP
Oberseite
des Ventiltellers 22 starr befestigt ist. Zwischen dem Fortsatz 28 und der HUlse
30 ist ein Distanzring 41 befestigt, so daß ein Ansatz 42 der Hülse in einem definierten
Abstand vom Axialende 43 des Fortsatzes 28 steht. Die HUlse 30 weist eine mit Innengewinde
44 versehene Ausnehmung 45 auf - das Gewinde 44 korrespondiert mit dem Außengewinde
29 - und die Ausnehmung 45 ist durch den Ansatz 42 begrenzt.
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An den Ansatz 42 schließt sich eine Bohrung 46 kleineren Durchmessers
an, die in einer kegeligen Mündung 47 endet. Der Rand 48 des Kegels bildet einen
Ventilsitz, der mit der Dichtplatte 35 als Ventilkörper korrespondiert Durch die
Bohrung 46 ragt ein Stift 49, der mit einem Ventilkörper 50 ein Teil bildet. Der
Ventilkörper steht unter der RUckstellwirkung einer Feder 51, die sich am Membranteller
22 abstützt. Der Ventilkörper 50 korrespondiert mit dem Ansatz 42 als Ventilsitz.
Die Abmessungen im Bereich der Wassermangel sicherung 18 sind so gehalten, daß bei
auf dem Ringsitz 48 aufsitzender Dichtplatte 35 das Ventil,bestehend aus Ventil
körper 50 und Ventilsitz 42 geöffnet ist. Der Membranteller 22 ist von einer Belastungsfeder
52 nach unten gedrückt.
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Das Ausführungsbeispiel der Fig. 2 weicht insoweit von dem der Fig.
1 ab, als daß der Sprengring 37 als GewindehUlse 53 ausgebildet ist, die in einem
Innengewinde 54 der Ausnehmung 26 des Gehäuses 17 eingeschraubt ist. Seine Unterseite
55 dient als Abstreifstelle für den Ventilkörper 32.
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Es sei noch erwähnt, daß die Hülse 30 in Axialrichtung angeordnete
Schlitze 56 aufweist, durch die der Raum 57 druckmittelmäßig mit der Hochdruckkammer
19 verbunden ist. Die eben beschriebene Einrichtung hat folgende Funktion: Es wird
ausgegangen vom kalten Gerät und geschlossenem Zapfventil. Dieser Zustand ist in
der Figur 1 dargestellt. Somit ist das Ventil, bestehend aus Dichtplatte 35 und
Ring 48 der HUlse 30 geschlossen. Die Dichtplatte 35 liegt zudem auf dem Ansatz
33 auf. Hierdurch ist der Stift 49 samt Ventilkörper
50 entgegen
der Riickstelikraft er - schwächeren - Feder 51 nach oben qedrickt, so daß der Ventilkörper
50 von dem Sitzring 42 abgehoben ist. Die Federkonstante der Feder 52 ist stärker
als die Federkonstante der Feder 31. Somit sind die Membranhochdruckkammer 19 und
die Membranniederdruckkarmer 20 nicht miteinander verbunden, da der Bypasskanal
zu bei den Kammern, bestehend aus Bohrung 46, Innenausnehmting 58 und Kanal 59 durch
das Ventil 35, 48 verschlossen ist.
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Wird nun das 7apfventil geöffnet, so fließt Wasser vom Netz 16 durch
die Venturi 23, die Zulaufleitung 4, den Wärmetauscher 3 zur Zapfleitunq 6. Als
Folge davon entsteht an der Venturi ein Differenzdruck, der von der Membran mit
einer entsprechenden Stellbewegung gegen die Rückstellkraft der Feder 52 beantwortet
wird. Als Folge davon hebt sich die Membran nach oben, wobei sie den Membranteller
22 mitnimmt.
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Mit dem Membranteller 22 wird auch die starr mit ihm verbundene Hilse
30 mitgenommen. Dieser Stellbewegung nach ohen folgt auch die Dichtplatte 35, da
der Raum 57 Uber die Schlitze 56 und den Raum, in dem die Feder 31 gelagert ist,
mit der Hochdruckkammer 19 druckmittelmäßig verbunden ist.
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Der Druck, der vom Wasser auf die Unterseite der Dichtplatte 35 ausgibt
wird, ist größer als die Rückstellkraft der Feder 31. Somit bleibt das Ventil 48,
35 geschlossen nd das Ventil 50, 42 geöffnet. In dem Moment, in dem die Dichtplatte
35 mit ihrer Ringscheibe 34 gegen die Stirnseite 55 der HUlse 53 fährt, wird die
Dichtplatte abgestreift. Nach der Figur 1 wird die Dichtplatte bei ihrem Aufwärtsfahren
durch den Sprengring 37 abgestreift. Durch das Abstreifen wird das Ventil 35, 48
geöffnet, unmittelbar darauf jedoch infolge Rückstellens der Feder 51 das Ventil
50, 42 geschlossen. Die Uffnungs-bzw. Schließbewegungen erfolgen so schnell hintereinander,
daR der Druckabbau über den Kanal 59, den Innenraum 58, die Bohrung 46 zwischen
Hoch- und Niederdruckkammer der Wassermangelsicherung für die Membran kaum meßbar
ist. Gleichzeitig ist durch Einstellen der Justierschraube 62
sichergestellt,
daß das Umschalten der beiden eben erwähnten Ventile bei einem solchen Uffnungsgrad
des Gasventils 9, 10 vonstatten geht, der gerade dem Oberzündgasstrom für den Rrenner
entspricht. Durch das Umschalten der Ventile ist dieser Uffnungszustand des Gasventils
instabil, kann also nicht durch Einstellen eines bestimmten Wasserstroms durch das
Zapfventil 5 stabil gehalten werden. Somit besteht nur die Möglichkeit, daß vor
Umschalten der beiden Ventile das Gasventil noch nicht geöffnet ist oder daß nach
dem Umschalten der Ventil das C-asventil einen zwischen Oberzündgasstrom und Nenngasstrnm
liegenden Gasstrom zum Trenner 2 freigibt. Ober den Kegelteil 13 des Ventilkörpers
10 kann dieser Gasstrom in einem Drosselbereich des Zapfventils noch proportional
zum eingestellten Wasserstrom gesteuert werden.
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Der Moment des Abstreifens des Ventilkörpers 32, bestehend aus Ringscheibe
34 mit der Dichtplatte 35 ist in der Figur 2 dargestellt. Es soll noch erwähnt werden,
daß der erste Teil des Stellwege der Wassermangelsicherung über den Stellstift 39
fiir das Gasventil 9, 10 wirkungslos ist, da zunächst der Abstand 38 als Leerhub
überbrückt werden muß. Der Zustand, in dem dem Brenner 2 ein über dem Oberzündgasstrom
liegender Gasstrom zugeführt wird, mit dem entsprechenden Zustand dar Wassermangelsicherung,
ist in der Figur 3 dargestellt. Der Ventil körper 32 ist abgestreift, so daß der
Ventilsitz d frei zugänglich ist. Die Hochdruckkammer 19 der Wassermangel sicherung
ist über die Schlitze 56, den Raum 60, in dem die Feder 31 gelagert ist, den Raum
57, die Bohrung 46, den Innenraum 58 und den Kanal 59 nicht mit der Niederdruckseite
20 der Wassermangelsicherung verbunden, da das Ventil 50, 42 geschlossen ist.
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Dieses Ventil kann erst geöffnet werden, wenn das Gerät aus einer
Nennbel astung bzw. eine etwas unterhalb der Nennbelastung liegenden Belastung wieder
geschlossen wird. Beim Drosseln des Zapfwasserstroms über das Zapfventil 5 wird
der Differenzdruck zwischen den Kammern 19 und 20 wieder verringert. Somit resultiert
aus der Rückstellwirkung der Feder 52 eine RUckstellbewegung des Membrantellers
22. Diese RUckstellbewegung macht auch die Hülse 30 proportional mit. Im Verlauf
dieser Rückstellbewegung
stößt die Spitze des Stiftes 49 auf die
Oberseite des VEntilkörpers 32 auf, worauf das Ventil 50, 42 gegen die RUckstellkraft
der Feder 51 geöffnet wird. Somit besteht ein Bypasskanal von der Hochdruckkammer
19 zur Niederdruckkammer 20 über den eben beschriebenen Weg. Hierdurch bricht der
Druckunterschied zusammen und die Membran geht in ihre Ausqanqsstellunq gemäß Fig.
1 zurück. Das heißt, die Rückstellbewegung des Gasventils 9, 10 bei Androsseln des
Zapfstroms wird durch das Zusammenbrechen des Differenzdrucks an der Wassermangelsicherung
im positiven Sinne mitgekoppelt.
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Hieraus resultiert eine äußerst schnelle Schließbewegung des Gasventils,
insbesondere ein schnelles überfahren des Uffnungsbereiches unterhalb des Uberzündgasstroms.
Das Gerät erlischt also relativ schnell. Ein Nachbrennen ist damit ausgeschaltet.
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Die Rückstellbewegung der Wassermangelsicherung wird beendet, indem
der Ventilsitz 48 der Hülse 30 auf den Ventilkörper 32, der am Boden 33 des Raumes
60 liegt, aufsetzt, worauf der Bypasskanal für die Entlastung der Wassermangelsicherung
wieder verschlossen ist.
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Der Zustand, in dem die Ventile 48, 32 und 50, 42 geöffnet sind, ist
in der Figur 4 dargestellt. Der entstehende Bypasskanal von der Hochdruckkammer
19 zur Niederdruckkammer 20 ist durch den Pfeil 61 verdeutlicht.
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Ansprüche: