DE3641317A1 - Wasserschalter - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Wasser­ schalter für einen mit Gas, Öl oder elektrischem Strom beheizten Wasserheizer, an dessen Gehäuse eine Wasserein­ und -auslaßleitung angeschlossen sind, wobei in einer der beiden ein von einer Membran gesteuertes Ventil und eine Venturidüse angeordnet sind, deren Einlaß mit einem Druckraum auf der einen Seite der Membran und deren Eng­ stelle mit einem Druckraum auf der anderen Seite der Mem­ bran verbunden sind und wobei die Venturidüse von einem federbelasteten Ventil überbrückt ist, dessen Ventilkör­ per von einem verstellbaren Anschlag beherrscht ist.

Eine solche Konstruktion ist bereits vorgeschlagen wor­ den, wobei der verstellbare Anschlag als Wassertempera­ turwähler ausgestaltet ist, der auf die den Ventilkörper beherrschende Feder einwirkt. Durch Verstellen der Tempe­ raturwählerspindel ist es damit möglich, die auf den Ven­ tilkörper wirkende Federkraft zu beeinflussen. Sowie an der Venturidüse eine Druckdifferenz auftritt, deren zuge­ hörige Kraft größer als die eingestellte Federkraft ist, öffnet das Ventil. Die Folge hiervon ist das Ansprechen des Gerätes und damit die Heizenergiefreigabe, wobei der Ansprechdruck und der Ansprechwasserdurchsatz variabel und verstellbar sind, was aber nicht gewünscht wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt damit die Aufgabe zu­ grunde, das Anspringen des Wasserheizers zu erleichtern und bereits bei niedrigen Durchsätzen erfolgen zu lassen, wobei das Anspringen unabhängig vom schlußendlich ge­ wünschten Zapfwasserdurchsatz sein soll, das heißt, nicht von dem gewünschten Zapfwasserdurchsatz beeinflußt ist.

Die Lösung der Aufgabe liegt darin, daß der Anschlag eine Begrenzung für die maximale Öffnung des Ventils bildet. Durch diese Ausgestaltung ist sichergestellt, daß das Ventil aufgrund der Federwirkung zunächst immer geschlos­ sen ist und erst dann öffnet, wenn sich aufgrund des Durchströmens der Venturidüse eine so große Druckdiffe­ renz bildet, daß diese, die auf das parallelgeschaltete Ventil wirkt, dieses entgegen der Federwirkung zum Öffnen bringt. Da die Feder unbeeinflußt ist, ist die Öffnungs­ druckschwelle für das Bypassventil immer die gleiche. Da der Anschlag lediglich den maximalen Öffnungsgrad des Ventils beeinflußt, ist der Durchsatz im Bypass zur Venturi auf ein einstellbares Maximum begrenzt, ohne daß dies einen Einfluß auf die Anspringcharakteristik hat.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgeschlagen, daß das Anschlagende in einstellbarem Abstand von dem dem Ventil­ sitz abgewandten Ende des Ventilkörpers positioniert ist. Aufgrund dieser Konstruktion kann das eine Anschlagende als nach außen durch das Gehäuse reichende Temperatur­ wählerspindel ausgebildet werden, während das andere Ende unmittelbar dem Ventilkörper im Abstand benachbart ist. Hierdurch ergibt sich ein einfacher konstruktiver Aufbau, der noch einen Austausch zu Servicezwecken ohne weiteres ermöglicht.

Bevorzugt ist die Konstruktion so gehalten, daß bei einem Wasserschalter mit einer Stufenbohrung, in der über eine Gewindeverbindung eine Hülse aufgenommen ist, diese Hülse eine in einem Innengewinde gelagerte Stellwelle aufnimmt, die von einer Handhabe drehbar ist, wobei die Stellwelle einen mit einer Hinterschneidung versehenen Hohlraum auf­ weist, in dem ein Ende eines den Ventilkörper tragenden Stiftes zusammen mit einer Feder gelagert ist, welche sich gegenüber einem auf dem Stift gelagerten Ventilsitz­ element abstützt. Durch diese besonders vorteilhafte Kon­ struktion ergibt sich der Vorteil, daß die bei der bereits vorgeschlagenen Wasserschalterkonstruktion vor­ handene Stufenbohrung, die für einen Temperaturwähler an­ dersartiger Funktion und Ausgestaltung diente, nunmehr für den erfindungsgemäßen Zweck ohne weitere Änderungen am Wasserschaltergehäuse eingesetzt werden kann. Der ge­ samte Anschlag mit Temperaturwähler ist so als Baugruppe einführbar und demontierbar, ohne daß Teile verloren werden. Durch die Hinterschneidung ist übrigens ein ein­ faches einklipsen des Ventilsitzelementes zusammen mit dem Ventilkörper in die Stellwelle möglich, wobei der einstellbare Abstand zwischen dem einen Ende der Stell­ welle und dem anderen Ende der Hinterschneidung gebildet wird.

Weitere Ausgestaltungen und besonders vorteilhafte Wei­ terbildungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen sowie der Beschreibung, die ein Ausführungs­ beispiel der Erfindung anhand der Figuren eins und zwei der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Figur eins eine Prinzipdarstellung der Erfindung und

Figur zwei eine besonders vorteilhafte konstruktive Durchgestaltung.

In beiden Figuren bedeuten gleiche Bezugszeichen jeweils die gleichen Einzelheiten.

Bei dem in der Figur eins dargestellten Wasserheizer handelt es sich um einen Umlaufwasserheizer, bei dem ein nicht dargestellter Primärwärmetauscher von einem Gas­ brenner beheizt ist, wobei dieser Primärwärmetauscher sein Wasser je nach der Stellung eines nicht dargestell­ ten 3-Wege-Umschaltventils entweder auf einen nicht dar­ gestellten Heizungskreis oder auf einen Brauchwasserwärme­ tauscher 1 abgibt, und zwar über Zuführungsleitungen 2 und 3, die im Inneren des Wärmetauschers 1 über eine Wärmetauscher-Rohrschlange 4 miteinander verbunden sind.

Der Wärmetauscher 1 könnte auch bei einem unmittelbar wirkenden Brauchwasserheizer als Primärwärmetauscher aus­ gebildet sein, der unmittelbar von einem Gasbrenner be­ heizt ist. Die Beheizung wäre ebensogut von einem Ölbrenner möglich oder auch von elektrischen Wider­ standswendeln. Zur Einschaltung entweder des Gas- oder Ölbrenners beziehungsweise des elektrischen Stroms bei einem direkt wirkenden Wasserheizer ist eine Stellspindel 5 vorgesehen, die entweder ein Gas- oder Ölventil oder einen elektrischen Schalter betätigt. Die Stellspindel 5 durchragt ein Gehäuse 6 eines Wasserschalters 7, das ei­ nen Zapfwassereinlaß 8 und einen Zapfwasserauslaß 9 auf­ weist. Der Zapfwassereinlaß 8 ist mit dem speisenden Kaltwassernetz verbunden, der Zapfwasserauslaß 9 mit ei­ ner Zapfleitung 10, die den Wärmetauscher 1 durchsetzt und die an ihrem Ende von einem oder mehreren Zapfven­ tilen 11 beherrscht ist. Im Gehäuse 6 des Wasserschalters ist eine Membran 12 druckdicht längs ihres Randes 13 ein­ gespannt, so daß sich eine erste Druckkammer 14 und eine zweite Druckkammer 15 bilden, die von der Membran ge­ trennt sind, wobei die Druckkammer 15 druckmäßig dem Ein­ laß 8 zugeordnet ist. Zwischen Einlaß 8 und Druckkammer 15 ist ein Stellglied eines Wasserdurchsatzreglers in Form eines Kolbens 16 vorgeschaltet, der zusammen mit ei­ ner Bohrung 17 einen Drosselspalt bildet. Der Kolben 16 steht unter der Wirkung einer sich gegenüber dem Gehäuse 6 abstützenden Druckfeder 18, die das Bestreben hat, die Kolben 16 gegen den Rand der Bohrung 17 zu drücken. Zwischen dem Ausgang 9 und der Druckkammer 15 ist eine Venturidüse 19 angeordnet, an deren Engstelle eine Lei­ tung 20 angeschlossen ist, die die Engstelle mit der Druckkammer 14 verbindet. Weiterhin ist ein die Venturi­ düse 19 überbrückendes Ventil vorgesehen, das aus einem Ventilsitz 21 und einem Ventilkörper 22 besteht, wobei letzterer unter der Rückstellwirkung einer Druckfeder 23 steht, die sich gegenüber dem Gehäuse abstützt. Der maxi­ male Öffnungsgrad des Ventils 21/22 ist durch einen ver­ stellbaren Anschlag 24 bestimmt, der von einer Handhabe 25 bewegbar ist und so positioniert ist, daß sein der Handhabe 25 abgewandtes Ende 29 mit der dem Ventilsitz 21 abgewandten Seite des Ventilkörpers 22 zugewandt ist.

In der Druckkammer 14 ist die Membran mit einem Membran­ teller 26 versehen, der seinerseits die Stellspindel 5 gegen die Wirkung einer Rückstellfeder 27 trägt. Die Kraft der Feder 27 ist größer als die der Feder 18, so daß in der in der Figur eins dargestellten Ruhelage der zwischen dem Stellkörper 16 und der Bohrung 17 herrschen­ de Drosselquerschnitt weitgehend geöffnet ist, wenn das Zapfventil 11 geschlossen ist.

Die Funktion der in der Figur eins dargestellten Aus­ führung ist folgende:

Wird das Zapfventil 11 geöffnet, so resultiert ein Was­ serdurchsatz aus der Leitung 8 über den offenen Drosselquerschnitt 16/17 und die Druckkammer 15 durch die Venturi 19, die Leitung 9 den Wärmetauscher 1 und die Zapfleitung 10. Da das Ventil 21/22 geschlossen ist, muß im Moment des Zapfbeginns der gesamte Wasserdurchsatz durch die Venturidüse 19 erfolgen. Das bedingt einen schnellen Druckanstieg in der Druckkammer 15 und einen starken Druckabfall in der Druckkammer 14 über die Saug­ wirkung der Venturi, mit der die Druckkammer 14 über die Leitung 20 entleert wird. Das bedeutet, daß entgegen der Rückstellkraft der Feder 27 die Membran und damit die Stellspindel 5 nach oben angehoben werden. Das Anheben der Stellspindel 5 bewirkt ein Umschalten des 3-Wege-Um­ schaltventils, so daß heißes Wasser aus dem Primärwärme­ tauscher des Umlaufwasserheizers über die Leitungen 2 und 3 zur Rohrschlange 4 geführt wird und dort das fließende Zapfwasser aufheizt. In der alternativen Ausgestaltungs­ form wird durch die Stellspindel 5 Gas oder Öl zu einem Brenner freigegeben, der direkt den Wärmetauscher 1 be­ heizt, beziehungsweise es wird ein Mikroschalter be­ tätigt, der elektrischen Strom in den Heizwendeln des Wärmetauschers 1 fließen läßt.

In dem Augenblick, in dem ein bestimmter Wasserdurchsatz durch die Venturidüse 19 erfolgt, ergibt sich hier ein bestimmter Druckabfall, der auch auf dem Ventilkörper 22 lastet, und zwar in Öffnungsrichtung gegen die Rückstell­ kraft der Feder 23. Nach Maßgabe der Rückstellkraft die­ ser Feder entfernt sich der Ventilkörper 22 vom Sitz 21, so daß ein zur Venturidüse beigepaßter Wasserdurchsatz erfolgt. Dieser Wasserdurchsatz ist auch geregelt, da er ja dem Einfluß des Stellkolbens 16 unterliegt. Der maxi­ male Wasserdurchsatz ist bestimmt durch den Abstand 28, mit dem das Ende 29 vom Ventilkörper 22 steht. Es ist kein größerer Durchlaßquerschnitt möglich, wenn der Ven­ tilkörper an das Ende zur Anlage kommt.

Da die Feder 23 von dem Anschlag 24 nicht beeinflußt wird, öffnet das Ventil 21/22 abhängig vom Öffnungsgrad des Zapfventils immer bei dem gleichen Druckabfall an der Venturidüse. Damit wird die Anspringcharakteristik des Gerätes nicht beeinflußt.

Die Figur zwei zeigt eine mögliche Ausführungsform. Im Gehäuse 6 des Wasserschalters ist eine Stufenbohrung 30 vorgesehen, in die eine Baugruppe 31 insgesamt einge­ schraubt ist. Die Baugruppe weist eine Hülse 32 auf, die ein Außengewinde 33 besitzt, mit dem sie in ein Innenge­ winde der Stufenbohrung eingeschraubt ist. Ein O-Ring 34 besorgt die Dichtung zwischen Stufenbohrung und Hülse. Die Hülse weist einen Innenraum 36 auf, in dem eine Stellwelle 37 über eine Gewindeverbindung 38 axial ver­ schiebbar gelagert ist. Sie ist mit der Handhabe 25 starr verbunden. Die Stellwelle 37 weist auf ihrer der Handhabe 25 abgewandten Seite einen Hohlraum 39 auf, der von einer Hinterschneidung 40 begrenzt ist. Die Hinterschneidung definiert das Ende 29 des Anschlags 24, wobei der An­ schlag von der Stellwelle 37 verkörpert wird. Der Ventil­ körper 22 ist fest mit einer Stange 41 verbunden, die an ihrer dem Ventilkörper 22 abgewandten Seite einen Kopf 42 aufweist, der im Hohlraum 39 gelagert ist. Der Kopf 42 ist so ausgebildet, daß er nach Einschnappen hinter die Hinterschneidung 40 durch Eindrücken von außen unverlier­ bar mit der Stellwelle 37 verbunden ist. Gegen den Kopf 42 stützt sich die Druckfeder 23, die sich auf der ande­ ren Seite gegen den Ventilsitz abstützt, der hier als Ventilsitzeinsatz gestaltet ist. Die Druckfeder 23 ist somit auch innerhalb der Stellwelle teilweise gelagert.

Die Funktion der Baugruppe 31 ist folgende:

Durch Verdrehen der Handhabe 25 wird die Stellwelle 37 entweder in das Gehäuse hinein- oder aus ihm heraus­ bewegt. Damit ändert die Hinterschneidung 40 beziehungs­ weise der Anschlag 21 seinen Platz im Gehäuse, und es ver­ ringert beziehungsweise vergrößert sich mithin der Abstand 28 zwischen dem Kopf 42 und der Hinterschneidung 40. Die Feder 23 bleibt von dieser Stellbewegung unbe­ einflußt, da sie sich ausschließlich zwischen dem Ventil­ sitzeinsatz 21 und dem Kopf 42 abstützt und dieser Abstand nicht beeinflußbar ist. Die Feder 23 hat das Be­ streben, die Ventilkörper 22 gegen den Sitz 21 zu ziehen. Der Druckabfall an der Venturidüse wird über Bohrungen 43 im Innenraum 44 des Ventilsitzeinsatzes 21 wirksam und damit auf der ihm zugewandten Stirnseite des Ventilkör­ pers 22, der in Richtung auf den Stellkolben 16 abheben kann, wobei hier die Rückstellfeder 23 gespannt wird. Im Ruhezustand ist jedenfalls das Ventil 21/22 geschlossen, der Öffnungsdruck ist beeinflußbar durch ein Verdrehen des Ventilkörpers 21 bezüglich der Stange 41, da beide durch ein Gewinde miteinander verbunden sind, das aber nach Justage durch einen Klebstoff ungängig gemacht wird.

Der besondere Vorteil dieser Ausführungsform liegt in der Ausbildung des gesamten Temperaturwählers als einheit­ liche Baugruppe, die als Ganzes gewechselt werden kann, ohne das weitere Eingriffe in den Wasserschalter notwen­ dig sind.

Claims (3)

1. Wasserschalter für einen mit Gas, Öl oder elek­ trischem Strom beheizten Wasserheizer, an dessen Gehäuse eine Wasserein- und -auslaßleitung an­ geschlossen sind, wobei in einer der beiden ein von einer Membran gesteuertes Ventil und eine Venturidüse angeordnet sind, deren Einlaß mit einem Druckraum auf der einen Seite der Membran und deren Engstelle mit einem Druckraum auf der anderen Seite der Membran verbunden sind und wo­ bei die Venturidüse von einem federbelasteten Ventil überbrückt ist, dessen Ventilkörper von einem verstellbaren Anschlag beherrscht ist, da­ durch gekennzeichnet, daß der Anschlag (24) eine Begrenzung für die maximale Öffnung des Ventils (21/22) bildet.

2. Wasserschalter nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Ende (29) des Anschlags (24) im einstellbaren Abstand (28) von dem dem Ven­ tilsitz (21) abgewandten Ende des Ventilkörpers (22) positioniert ist.

3. Wasserschalter mit einer Stufenbohrung, in der über eine Gewindeverbindung eine Hülse aufge­ nommen ist, nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Hülse (32) eine in einem Innengewinde (34) gelagerte Stellwelle (37) auf­ nimmt, die von einer Handhabe (25) drehbar ist, und daß die Stellwelle einen mit einer Hinter­ schneidung (40) versehenen Hohlraum (39) auf­ weist, in dem ein Ende eines den Ventilkörper (22) tragenden Stiftes (41) zusammen mit einer Feder (23) gelagert sind, welche sich gegenüber einem auf dem Stift (41) gelagerten Ventilsitz­ element abstützt.