DE2845701C2 - Ventileinheit zur Steuerung des Durchsatzes eines Fluids durch eine Wärmequelle - Google Patents

Description

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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Aus der DE-PS 25 31485 ist ein gasbeheizter Durchlaufwasserheizer bekanntgeworden, in dessen Zapfwasserweg strömungsseitig vor dem Wärmetauscher ein Wasserschalter vorgesehen ist, der eine Hoch- und eine Niederdruckmembrankammer aufweist, die über eine Venturidüse miteinander verbunden sind und bei dem die Membrane eine Stellbewegung in Abhängigkeit vom Wasserdurchsatz ausführt.

An der Unterseite der Membran liegt unter der Rückstellwirkung einer Feder ein Ventilverschlußteil an, der einen Bypass zur Venturidüse nach Maßgabe des Stellweges der Membran freigeben kann. Hierbei wird durch die Konizität des Ventilkörpers im Wasserschalter bzw. durch die Konizität des Ventilverschlußteils im Gasweg zur Wärmequelle ein streng proportionaler Verlauf zwischen Wasser- und Gasdurchsatz erreicht, woraus eine Temperaturkonstanz des auslaufenden Wassers bewirkt wird.

Die hier dargestellte Lösung ist jedoch nur für einen gasbeheizten Durchlaufwasserheizer verwendbar, d. h., es kann nur ein Ventil im Zuge eines Gasweges in Relation zum Wasserdurchsatz verstellt werden.

Bei Umlaufwasserheizern, die auch der Bereitung von Brauchwasser dienen, besteht dabei die Aufgabe, den Durchsatz von Wasser durch einen Wasserwärmetauscher zur Bereitung warmen Gebrauchswassers so zu steuern, daß insbesondere bei kleinen Zapfwasserdurchsätzen unterhalb des Nennwasserdurchsatzes eine bestimmte Temperatur des gezapften Wassers nicht überschritten wird.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt, ausgehend vom Stand der Technik, mit den im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen Merkmalen.

Der sich hieraus ergebende technische Fortschritt ist darin zu sehen, daß die Begrenzung der Temperatur des ausfließenden Zapfwassers auch bei kleinen Durchsätzen durch eine technisch extrem einfache und zuverlässige Maßnahme gelingt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfol

gend anhand der F i g. 1 und 2 der Zeichnung ersichtlich.

Es zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt durch einen Wasserschalter und

F i g. 2 eine Ansicht bei abgenommemem Deckel und entfernter Membran.

In beiden Figuren bedeuten gleiche Bezugsneichen jeweils die gleichen Einzelheiten.

Ein. Wasserschalter 1 eines nicht weiter dargestellten gasbeheizten Umlaufwasserheizers weist eine in seinem Gehäuse translatorisch bewegliche Stellstange 2 auf, die ein Wasserventil einer Vorrangweiche ansteuert, wenn von der eigentlichen Wärmequelle im Sinne eines Wasserstromes zum Durchsetzen eines Brauchwasser-Wasserwärmetauschers angefordert wird.

Die Stellstange 2 reicht in ein Membrankammergehäuse 3, in das eine Membran 4 druckdicht eingespannt ist, so daß eine Niederdruckkammer 5 und eine Hochdruckkammer 6 entsteht. Ip. der Niederdruckkammer ist eine Feder 7 eingespannt, die das Bestreben hat, die Membran in die untere, in F i g. 1 dargestellte Stellung zu drücken. An der Membran ist ein Ventilverschlußteil 8 befestigt, der mit einem Sitz 9 im Gehäuse korrespondiert und der einen Kegelbereich 10 aufweist. Zwischen der Membranunterseite und dem Ventilverschlußteil 8 befindet sich eine Druckfeder 11, aufgrund deren Wirkung das Ventilverschlußteil das Bestreben hat, sich weitestgehend von der Membran zu entfernen. Über einen Sprengring 12 kann das Ventilverschlußteil 8 von seinem Sitz 9 abgehoben werden, aber erst, wenn die Stellstange 2 einen gewissen Hub bereits zurückgelegt hat.

Die Unterseite der Membran wird von einem Hebel 13 abgefühlt, der um eine gekröpfte Achse 14 drehbeweglich gelagert ist. Eine Rückstellfeder 15 hält den Hebel, bis fast zum Erreichen des Nennwasserdurchsatzes in Kontakt mit der Membranunterseite, d. h., ab einer gewissen Grenzstellung kann der Hebel der weitergehenden Membranbewegung nicht mehr folgen. Ein Fühlnocken 16 des Hebels 13 tastet die Membran ab. Dem anderen Hebelarm des Hebels 13 ist ein Lagerstift 17 zugeordnet, an dem über ein Langloch 18 ein Ventilverschlußteil 19 aufgehängt ist, der eine Bohrung im Gehäuse 3 durchsetzt. Das Ventilverschlußteil 19 weist im wesentlichen zylinderförmige Gestalt auf, der Zylindermangel ist mit Nuten 20 versehen, die in Längsrichtung des Zylinders angeordnet sind und deren Tiefe vom freien Ende 21 zunimmt bis zur Unterseite einer Schulter 22, die an einem Ventilsitz 23 zur Anlage kommen kann.

In das Gehäuse 3 ist ein Einsatz 24 eingeschraubt, der einem Innenraum 25 aufweist, der von einer Schraube 26 nach außen druckmitteldicht verschlossen ist. Der Einsatz 24 weist Bohrungen 27 auf, durch die ein Ringraum 28 mit dem Innenraum 25 in Verbindung steht. Der Innenraum 25 steht seinerseits über die Querschnittssumme der vier Nuten 20 mit der Hochdruckkammer 6 in Verbindung, sofern nicht die Schulter 22 auf dem Ventilsitz 23 aufliegt und damit die Querschnitte der Nuten abdichtet. Ein Mantel 29 ist im Bereich der Bohrung 30 druckdicht geführt.

Am Gehäuse 3 des Wasserschalters 1 sind Wasseranschlüsse 31, 32, 33 und 34 vorgesehen. Der Anschluß 31 bildet einen Einlaß für kaltes Wasser, das; über einen nicht dargestellten Kanal der Hochdruckkammer 6 zugeführt wird.

Die Hochdruckkammer 6 kann dieses Wasser bei Abheben des Ventilverschlußteils 8 von seinem Sitz 9

über einen Kanal 36 und den Anschluß 34 verlassen. Der Anschluß 34 ist mit einem Brauchwasserwärmetauscher verbunden, den das Wasser dort erwärmt verläßt und dem Anschluß 33 als warmes Zapfwacser zugeführt wird. Der Anschluß 33 ist innerhalb des Gehäuses 3 mit dem Anschluß 32 verbunden, an den das eigentliche Warmwasserzapfventil angeschlossen ist. Nun besteht von der Hochdruckkammer 6 ein Beimischweg für kaltes Zapfwasser über die Summe der Querschnitte der Nuten 20 in den Innenraum 25 des Einsatzes 24 uno von dort über die Bohrung 27, den Ringraum 28 über eine Bohrung 43 im Gehäuse 3 zum Anschluß 32.

Der dargestellte Wasserschalter hat folgende Funktion:

Ausgehend vor: der in den F i g. 1 und 2 dargestellten Schließstellung ist das Ventil 8, 9 geschlossen, das Zapfventil für warmes Gebrauchswasser ist geschlossen, das Ventil 22,23 ist geöffnet.

Wird nunmehr das Zapfventil im Wamwasserzapfweg geöffnet, so wird nicht nur, wie schon vorher, die Hochdruckkammer 6 des Wasserschalters mit Netzwasserdruck beaufschlagt Über eine nicht dargestellte Differenzdruckbohrung wird auch die Niederdruckkammer 5 mit Unterdruck beaufschlagt. Als Folge davon hat die Membran 4 das Bestreben, entgegen der Wirkung der Rückstellfeder 7, sich in die Niederdruckkammer 5 hineinzubewegen und die Stellstange 2 aus dem Gehäuse 3 auszufahren. Solange der Federring 12 noch nicht die Unterseite des Ventilverschlußteils 8 erreicht hat, bleibt das Ventil 8, 9 unter Wirkung der Rückstellfeder 11 geschlossen. Nach Abheben der Membran ist aber ein Ringspalt um die Stellstange 2 frei. Der Fühlnocken 16 des Hebels 13 folgt der Membranbewegung, so daß das Ventilverschlußteil 19 die dargestellte Stellung verläßt und sich nach unten bewegt. Hierbei wird einer Steuerkanto 37 ein größer werdendet Querschnitt der Nuten 20 zugeordnet, so daß der Querschnitt des Bypasskanals vom kalten Zapfwasser der Hochdruckkammer 6 zum Warniwasserauslaß 32 größer wird. Während somit der Hauptteil des Zapfwassers durch den Brauchwasser-Wasserwärmetauscher geleitet wird, wird mit steigendem Durchsatz durch den Brauchwasserbereiter ein größer werdender Bypassanteil von kaltem Wasser direkt auf das Zapfventil gegeben. Die Folge dieses Beimischens ist eine Temperaturermäßigung des Zapfwassers, so daß das Zapfwasser eine gewünschte einstellbare Grenze von beispielsweise 60 Grad bei geringem Zapfwasserdurchsatz unterhalb des Gerätenennwasserdurchsatzes nicht mehr überschreiten kann.

Wird der angeforderte Zapfwasserstrom noch größer, so vergrößert sich der Stellweg der Membran an der Stellstange 2 noch mehr, und das Ventilverschlußteil 19 wird durch den Hebel 13 in Schließstellung gebracht. Damit hört jegliches Beimischen kalten Zapfwassers zur Wärmequelle auf.

Diese Verhältnisse sind aus dem Diagramm der Fig.3 ersichtlich, die den Zapfwasserstrom in Abhängigkeit vom Druck darstellt. Unter dem in der Abszisse aufgetragenen Wasserdruckunterschied zwischen Hoch- und Niederdruckkammer erfolgt ein Durchsatz von Zapfwasser gemäß den Werten der Ordinate. Hieraus ergibt sich ohne die Beimischung eine in Richtung größerer Durchsätze laufende Kurve 38 und eine rücktaufende Kurve 39. Unter Berücksichtigung der Beimischung, die im Einschaltpunkt 40 des Gerätes beginnt, ergeben sich hin- und rücklaufende Kurven 41 und 42. Es ist ersichtlich, daß der Beimischdurchsatz dargestellt als schraffierte Fläche 47 entsprechend dem Abstand beider Kurven von einem Minimum am Einschaltpunkt 40 bis zu einem Maximum verläuft und anschließend nahezu schlagartig auf Null zurückgeht. Die Folge dieser über den Durchsatz veränderbaren Beimischung ist eine Temperaturbegrenzung des unterhalb des Nennwasserdurchsatzes auslaufenden Zapfwassers.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Ventileinheit zur Steuerung des Durchsatzes von Zapfwasser durch eine Wärmequelle mit einer Membrankammer, die durch eine druckdicht eingespannte Membran in eine Hoch- und eine Niederdruckkammer unterteilt ist und wobei die Membran mit einer Stange zur Betätigung der Wärmequelle und mit einem federrückstellbar an der Membran angelenkten Schleppventil versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des Schleppventils (19,22,23,37) von einem Mindestöffnungsquerschnitt in einem maximalen Öffnungsquerschnitt und anschließend in einen Schließzu- stand gleich- bzw. gegenläufig zur Membranbewegung bei laufend ansteigendem Wasserdurchsatz ist, dcß der Mindestöffnungsquerschnitt bei Unterschreiten eines einstellbaren Grenzwertes gegeben ist und daß das Ventil in einem Bypassweg für das zur Wärmequelle geführte kalte Wasser angeordnet ist.