DE3840210A1 - Durchlauferhitzereinrichtung zur erfassung und einstellung der wassermenge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erfassung und Einstellung der jeweils fließenden Wassermenge pro Zeiteinheit in einem Durchlauferhitzer mit einem Stellventil und einem mehrere Flügelflächen aufweisenden Flügelrad, das über eine Eintrittsöffnung von der Wasserströmung beaufschlagt ist.

Eine derartige Einrichtung ist in der DE-OS 38 05 441 beschrieben. Bei dieser ist erreicht, daß ein dem Durchlauferhitzer zugeordnetes Zapfventil zum Erreichen der Solltemperatur nicht zurückgestellt werden muß, wenn trotz eingeschalteter Volleistung die Solltemperatur nicht erreicht wird und die jeweilige Durchflußmenge als Steuergröße erfaßt ist. Außerdem ist angestrebt, daß Änderungen des Wassernetzdrucks nicht zu Schwankungen der Warmwassertremperatur führen. Hierfür steuert eine Steuereinrichtung das Stellventil in Abhängigkeit von der jeweiligen Kaltwasserdurchflußmenge so, daß das Stellventil bei für die eingeschaltete Heizleistung zum Erreichen der Solltemperatur zu geringem Durchfluß weiter öffnet und bei für die eingeschaltete Heizleistung zum Erreichen der Solltemperatur zu hohem Wasserdurchfluß weiter schließt. Das Flügelrad erfaßt dabei die jeweils pro Zeiteinheit durchfließende Kaltwassermenge und gibt ein entsprechendes Signal an die Steuereinrichtung.

Es hat sich gezeigt, daß bei einem solchen Durchlauferhitzer Abweichungen der Warmwassertemperatur vom Sollwert auftreten können. Diese lassen sich darauf zurückführen, daß die Erfassung der jeweils fließenden Wassermenge durch das Flügelrad von hydraulischen Störgrößen beeinträchtigt ist.

In der Praxis hat sich ergeben, daß Änderungen der Wasserdurchflußmenge unter besonders ungünstigen Umständen nicht zu einer gleichmäßigen Änderung der Umdrehungszahlen des Flügelrades führen. Dadurch können der Steuereinrichtung abweichende Durchflußmengen vorgetäuscht werden. Dies kann für den Benutzer zu Abweichungen der Warmwasseristtemperatur von der Solltemperatur führen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß die Umdrehungszahl ihres Flügelrades jeder momentan fließenden Wassermenge möglichst störungsfrei proportional ist.

Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß an der Einströmöffnung eine Düse angeordnet ist, die die gesamte Wasserströmung im wesentlichen ausschließlich auf jeweils eine der Flügelflächen richtet.

Dadurch ist gewährleistet, daß die jeweils durchströmende Wassermenge durch die Düse gezielt auf die jeweils ihr gegenüberstehende Flügelfläche des Flügelrades einwirkt, so daß unkontrollierbare Wasserverwirbelungen im Bereich des Flügelrades kaum auftreten. Die Umdrehungszahl des Flügelrades folgt Änderungen der durchfließenden Wassermenge linear proportional, so daß der Steuereinrichtung nicht Schwankungen der Durchflußmenge vorgetäuscht werden. Durch die Düse wird bei gleicher Wasserdurchflußmenge auch die Umdrehungszahl des Flügelrades gegenüber dem Stand der Technik erhöht. Auch dies begünstigt die störungsfreie Abhängigkeit der Umdrehungszahl des Flügelrades von der jeweils durchfließenden Wassermenge.

Durch die Einrichtung ist auch erreicht, daß die Umdrehungszahl des Flügelrades durch ein vorgeschaltetes Wassersieb verhältnismäßig weniger beeinflußt wird als beim Stand der Technik.

Die beschriebene Einrichtung führt zu einer verbesserten Laufruhe des Flügelrades. Damit ist auch eine verminderte Geräuschentwicklung verbunden.

Die gezielte Beaufschlagung jeweils einer der Flügelflächen ist in Ausgestaltung der Erfindung dadurch weiter verbessert, daß sich die Flügelflächen tangential zur Nabe des Flügelrades erstrecken.

In Weiterbildung der Erfndung ist die Düse auf einen am Umfang des Flügelrades weit außenliegenden Bereich der jeweiligen Flügelfläche gerichtet. Dadurch übt der Wasserstrahl aus der Düse einen hohe Drehimpuls auf die jeweilige Flügelfläche und damit das Flügelrad aus.

Vorzugsweise ist die Düse möglichst nahe beim Umfang des Flügelrades angeordnet. Dem Entstehen von Wasserwirbeln zwischen der Düse und der jeweils von ihr beaufschlagten Flügelfläche ist dadurch entgegengewirkt.

Das Stellventil kann in der Wasserstrecke vor oder hinter dem Flügelrad angeordnet sein. Das Stellventil wird auch in Abhängigkeit von der vom Flügelrad erfaßten Wasserdurchflußmenge verstellt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen elektrischen Durchlauferhitzer schematisch,

Fig. 2 einen Schnitt eines Durchflußmengenmessers des Durchlauferhitzers längs der Linie II-II nach Fig. 3,

Fig. 3 einen Schnitt des Durchflußmengenmessers längs der Linie III-III nach Fig. 2.

Ein Durchlauferhitzer weist eine Wasserstrecke (1) auf, die bei einem Kaltwasserzulauf (2) beginnt und bei einem Warmwasserablauf (3) endet, an den ein Zapfventil (4) angeschlossen ist. Die Wasserstrecke (1) umfaßt einen Kaltwasserbereich (5) und einen Heizbereich (6).

Im Kaltwasserbereich (5) sind dem Kaltwasserzulauf (2) ein Sieb (7), ein Durchflußmesser (8) und ein Stellventil (9) in Reihe geschaltet. Im Heizbereich (6) liegen in der Wasserstrecke (1) elektrische Heizkörper (10), deren Leistung von einer elektronischen Steuereinrichtung (11) gesteuert ist. Nach dem Stellventil (9) zweigt eine Bypaßleitung (12) ab, die über ein Bypaßventil (13) an einer Stelle (14) in den Warmwasserablauf (3) mündet, die zwischen dem Warmwasserablauf (3) und den Heizkörpern (10) liegt. Zwischen der Stelle (14) und dem Warmwasserablauf (3) ist ein Temperaturfühler (15) angeordnet, der mit der Steuereinrichtung (11) verbunden ist. Die Steuereinrichtung (11) erhält auch ein Steuersignal von dem Durchflußmesser (8). Sie steuert das Stellventil (9). An die Steuereinrichtung (11) ist ein Temperatur-Sollwertgeber (16) angeschlossen.

Das Stellventil (9) hat beispielsweise einen Einstellbereich zwischen 2 l/min bis 15 l/min. Durch den Strömungswiderstand des Heizbereichs (6) stellt sich die zum Durchlauferhitzer fließende Wassermenge (V 1) auf einen entsprechenden Wert, beispielsweise 10 l/min, ein; und zwar durch die Anpassung des Öffnungsdruckes des Bypaßventils (13) einerseits und des Differenzdrucks des Heizbereichs (6) andererseits. Der Durchflußmesser (8) führt bei einer Mindestdurchflußmenge, beispielsweise 2 l/min, zum Einschalten der Steuereinrichtung (11) und damit der Heizkörper (10).

Solange das Stellventil (9) auf eine Durchflußmenge eingestellt ist, bei der kein hinreichend hoher Differenzdruck zwischen dem Kaltwasserbereich (5) und dem Heizbereich (6) entsteht, bleibt das Bypaßventil (13) geschlossen. Steigt die vom Stellventil (9) durchgelassene Wasserdurchflußmenge, dann steigt auch der Differenzdruck. Erreicht dieser beispielsweise 0,5 bar, dann beginnt das Bypaßventil (13) zu öffnen. Dadurch ergibt sich über die Bypaßleitung (12) ein zusätzlicher, kalter Wasserstrom (V 2) zum Warmwasserablauf (3). Mit zunehmendem Öffnen des Stellventils (9) steigt der vom Heizbereich (6) hervorgerufene Staudruck. Dementsprechend erhöht sich der Differenzdruck am Bypaßventil (13) weiter und der Wasserstrom (V 2) verstärkt sich.

Ist das Zapfventil (4) ganz geöffnet und nur eine mittlere Solltemperatur eingestellt, dann wird nicht die Heizleistung der Heizkörper (10) entsprechend verringert; es wird vielmehr das Stellventil (9) so weit geöffnet, daß durch Zumischen des Kaltwasser-Wasserstroms (V 2) am Wasserablauf (3) die gewünschte Temperatur auftritt. Wird die Solltemperatur erhöht, dann schließt sich das Stellventil (9) entsprechend. Dementsprechend schließt dann auch das Bypaßventil (13).

Ist das Stellventil (9) so weit geschlossen, daß seine Durchflußmenge amHeizbereich (6) einen Staudruck erzeugt, der einen Differenzdruck am Bypaßventil (13) entstehen läßt, welcher kleiner ist als dessen Öffnungsdruck, dann bleibt das Bypaßventil (13) geschlossen.

Der Durchflußmesser (8) erfaßt die momentan durchfließende Wassermenge (V 1 + V 2). Er gibt ein entsprechendes Signal an die Steuereinrichtung (11). Sinkt der Wassernetzdruck ab, wird über die Steuereinrichtung (11) das Stellventil (9) weiter geöffnet. Steigt der Wassernetzdruck an, wird über die Steuereinrichtung (11) das Stellventil (9) weiter geschlossen.

Der Durchflußmesser (8) ist mit dem Stellventil (9) baulich integriert (vgl. Fig. 2, Fig. 3). Der Durchflußmesser (8) weist ein Flügelrad (17) auf, das in einem Gehäuse (18) an einer Nabe (19) drehbar gelagert ist. Am Flügelrad (17) ist eine Mehrzahl von Flügelflächen (20) ausgebildet. Die Flügelflächen (20) erstrecken sich tangential zur Nabe (19).

Die Nabe (19) ist an einer Schubachse (21) gelagert, an deren einem Ende ein Ventilkörper (22) vorgesehen ist.

In einer Kaltwasser-Einströmöffnung (23) des Gehäuses (18) ist eine Düse (24) angeordnet. Diese ist tangential zum Durchmesser des Flügelrades (17) so angeordnet, daß sie einen Wasserstrahl direkt auf die ihr jeweils gegenüberliegende Flügelfläche (20) richtet (vgl. Fig. 2). Diese Düse (24) ist dabei so ausgerichtet, daß der aus ihr austretende Wasserstrahl in einem am Flügelrad (17) weit außenliegenden Bereich auf die Flügelfläche (20) trifft und nicht auf die Nabe (19) gerichtet ist.

Die Düse (24) ist möglichst nahe beim Umfang des Flügelrades (17) angeordnet (vgl. Fig. 2).

Die Abströmung des Wassers erfolgt senkrecht zur Drehachse des Flügelrades (17) in Richtung des Ventilkörpers (22). Der Ventilkörper (22) ist einem Ventilsitz (25) zugeordnet (vgl. Fig. 3). Dieser und der Ventilkörper (22) sind so geformt, daß sich eine möglichst laminare Abströmung des das Flügelrad (17) verlassenden Wassers ergibt. Der Ventilsitz (25) weist hierfür einen Wölbungstrichter (26) auf. Öffnungen (27) im Austrittsbereich der Düse (24) führen zu einer deutlichen Geräuschminderung.

Die Umdrehungen des Flügelrades (20) werden berührungslos an die Steuereinrichtung (11) weitergegeben. Die Steuereinrichtung (11) ihrerseits steuert auch in Abhängigkeit von der Umdrehungszahl des Flügelrades (17) die Schließ- bzw. Öffnungsstellung des Ventilkörpers (22).

Claims (6)

1. Einrichtung zur Erfassung und Einstellung der jeweils fließenden Wassermenge pro Zeiteinheit in einem Durchlauferhitzer mit einem Stellventil und einem mehrere Flügelflächen aufweisenden Flügelrad, das über eine Eintrittsöffnung von der Wasserströmung beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, daß an der Eintrittsöffnung eine Düse (24) angeordnet ist, die die gesamte Wasserströmung im wesentlichen ausschließlich auf eine der Flügelflächen (20) richtet.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Flügelflächen (20) tangential zur Nabe (19) des Flügelrades (17) erstrecken.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (24) auf einen am Umfang des Flügelrades (17) weit außenliegenden Bereich der jeweiligen Flügelfläche (20) gerichtet ist.

4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (24) möglichst nahe beim Umfang des Flügelrades (17) angeordnet ist.

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Flügelrad (17) an einer Schubachse (21) geführt ist, die einen Ventilkörper (22) trägt, welcher axial zu einem Ventilsitz (25) beweglich ist.

6. Düse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese im Bereich ihres Wasseraustritts Öffnungen (27) enthält.