DE3902400A1

DE3902400A1 - Elektrischer warmwasserbereiter

Info

Publication number: DE3902400A1
Application number: DE3902400A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Hoextermann
Original assignee: Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Current assignee: Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Priority date: 1989-01-27
Filing date: 1989-01-27
Publication date: 1990-08-02

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Warmwasserbereiter mit einer Opferanode in einem innen emaillierten Stahl- Wasserbehälter und mit mindestens einem Rohrheizkörper, zwischen dessen Mantel und den Wasserbehälter ein elektrisches Widerstandselement geschaltet ist.

Ein derartiger Warmwasserbereiter ist in der US-PS 27 23 340 beschrieben. Das Widerstandselement gewährleistet einen begrenzten Schutzstrom zwischen der Magnesium-Schutzanode und dem Kupfer- Rohrheizkörpermantel.

Tritt ein Defekt des Rohrheizkörpers in der Weise auf, daß die elektrische Spannung des Netzes an den Mantel gelangt, dann steht diese Fehlerspannung auch an einer den Rohrheizkörper tragenden Flanschplatte und über das Widerstandselement an dem Wasserbehälter an. Es kann dann ein für den Benutzer gefährlicher Fehlerstrom fließen, der nur dann unschädlich ist, wenn der Warmwasserbereiter in einem Hausnetz installiert ist, das einen Fehlerstromschutzschalter aufweist. Denn der im Schadensfall über das Widerstandselement fließende Fehlerstrom reicht nicht aus, die Sicherung des Netzes auszulösen.

In der US-PS 30 56 879 ist ein ähnlicher Warmwasserbereiter beschrieben. Bei diesem ist zwischen den Mantel des Rohrheizkörpers und den Wasserbehälter als Widerstandselement ein Varistor geschaltet. Auch hier können die oben genannten Schwierigkeiten auftreten.

In der DE-AS 13 00 224 sind verschiedene Möglichkeiten zur Gestaltung einer hochohmigen Brücke zwischen dem Rohrheizkörpermantel und dem Wasserbehälter gezeigt. Im einen Fall ist in die Brücke ein Fehlerspannungsschalter geschaltet. Im andern Fall ist in der Brücke ein Fehlerstromschalter vorgesehen. Diese Schaltungen sind als Zusatzschaltungen aufwendig. Im dritten Fall liegt in der Brücke ein Kondensator. Dieser sperrt den galvanischen Gleichstrom, so daß die Wirkung des oben genannten Widerstandselements nicht erreichtbar ist. Über den Kondensator können jedoch bei einem Isolationsfehler des Rohrheizkörpermantels auftretende Fehler- Wechselströme zum Schutzleiter abfließen.

In der DE-OS 19 53 009 ist zwischen die elektrisch mit dem Rohrheizkörpermantel in Verbindung stehende Flanschplatte und den Wasserbehälter eine Brücke geschaltet, in der außer einem Kondensator ein Schmelzdraht liegt. Bei einem Fehler-Wechselstrom gibt der Schmelzdraht eine Kontakteinrichtung frei, die dann den Heizkörper abschaltet. Die Funktionen des oben genannten Widerstandselements ist auch hier nicht erreicht.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen elektrischen Warmwasserbereiter der eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei dem die den Schutzstrom schwächende Wirkung des Widerstandselements bei einer im Schadensfall am Heizkörpermantel anliegenden Netzwechselspannung aufgehoben ist, indem der Heizkörpermantel dann geerdet wird.

Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe bei einem Warmwasserbereiter der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß elektrisch zwischen dem Mantel und dem geerdeten Wasserbehälter Kontakte liegen, die durch das Widerstandselement beabstandet gehalten sind, bis das Widerstandselement von einem durch Netzwechselspannung am Mantel verursachten Fehlerstrom durchflossen ist.

Im Normalbetrieb stellt das ohmsche Widerstandselement einen begrenzten galvanischen Schutzstrom zwischen dem Mantel des Rohrheizkörpers und der Opferanode ein. Dadurch ist gewährleistet, daß auch der Stahl-Wasserbehälter durch den galvanischen Schutzstrom geschützt bleibt. Die Kontakte sind dabei wirkungslos, weil sie voneinander beabstandet gehalten sind.

Wenn jedoch in einem Schadensfall die Netzwechselspannung am Mantel des Rohrheizkörpers liegt, fließt über das Widerstandselement ein Fehlerstrom auf den geerdeten Wasserbehälter. Dieser Fehlerstrom ist wesentlich höher als der Schutzstrom. Durch die Wirkung dieses Fehlerstroms gibt das Widerstandselement die Kontakte frei, so daß sie sich berühren. Über die sich berührenden Kontakte, die elektrisch parallel zum Widerstandselement geschaltet sind, entsteht dann ein Strom vom Heizkörpermantel auf den geerdeten Wasserbehälter. Dieser Fehlerstrom führt zum Ansprechen der Sicherung des Haushaltsnetzes, an das der Warmwasserbereiter angeschlossen ist, auch wenn dieses Netz keinen Fehlerstromschutzschalter aufweist.

Durch die Erfindung ist erreicht, daß der Rohrheizkörpermantel in einem Netz ohne Fehlerstromschutzschalter aus Sicherheitsgründen nicht direkt geerdet werden muß, sondern im Normalbetrieb in den von der Opferanode hervorgerufenen Schutzstromkreis elektrisch integriert sein kann.

Unter dem Begriff der Erdung des Wasserbehälters wird bei der Erfindung auch der Fall verstanden, in dem der Wasserbehälter nicht direkt geerdet ist, sondern mit einem Schutzleiter oder dem Nulleiter des Netzes verbunden ist.

Günstig ist bei der Erfindung auch, daß die beiden Funktionen hinsichtlich des Schutzstromes und des Fehlerstromes auf einfache Weise in den Warmwasserbereiter integrierbar sind. Es bedarf keines Fehlerspannungsschalters oder Fehlerstromschalters. Auch ein Kondensator erübrigt sich.

In Weiterbildung der Erfindung ist das Widerstandselement räumlich zwischen den Kontakten angeordnet und verformt sich beim Fehlerstrom so, daß sich die Kontakte berühren. Es ist damit ein baulich einfacher und wenig Bauraum beanspruchender Aufbau erreicht.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist wenigstens einer der Kontakte einer der Anschlußpole des Widerstandselements. Dadurch erübrigt es sich, die Kontakte und die Anschlußpole jeweils separat mit dem Mantel und/oder dem Wasserbehälter elektrisch zu verbinden.

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

Die Figur zeigt einen Warmwasserbereiter im Schnitt.

Ein elektrischer Warmwasserbereiter, dessen Wasseranschlüsse sowie Regelungen nicht näher gezeigt sind, weist einen Wasserbehälter (1) aus Stahl auf, der innen emailliert ist. An dem Wasserbehälter (1) ist eine Magnesium- Opferanode (2) befestigt. An eine Öffnung (3) des Wasserbehälters (1) ist ein Haltering (4) angeschweißt. Auf den Haltering (4) ist ein Ring (5) aus elektrisch isolierendem Material aufgelegt. Auf diesen ist eine Flanschplatte (6) aus elektrisch leitendem Material aufgesetzt, mit welcher ein Kupfermantel (7) eines elektrischen Heizkörpers (8) verlötet ist.

Die den Heizkörper (8) tragende Flanschplatte (6) ist mittels einer Druckplatte (9) aus elektrisch leitendem Material mittels Schraubbolzen (10) mit dem Haltering (4) bzw. dem Ring (5) dicht verspannt. Dabei ist zwischen sich Druckplatte (9) und die Flanschplatte (6) eine elektrisch isolierende Scheibe (11) eingelegt. Der Heizkörper (8) durchragt die Druckplatte (9). Er weist elektrische Anschlußstifte (12, 13) auf, die mit Polen (L, N) des elektrischen Netzes verbindbar sind.

An der Druckplatte (9) ist ein Dom (14) ausgebildet. In diesem ist eine elektrisch isolierende Hülse (15) angeordnet. Innerhalb der Hülse (15) ist eine elektrisch leitende Buchse (16) angeordnet, die einen Hals (17) aufweist, welcher durch eine Öffnung (18) der Scheibe (11) mit der Flanschplatte (6) in Kontakt steht.

In der Buchse (16) ist als Kontakt eine elektrisch leitende Kappe (19) verschieblich gelagert. Die Kappe (19) ist mittels einer sich in der Buchse (16) abstützenden Druckfeder (20) belastet. Die Kappe (19) steht in jeder ihrer Verschiebestellungen in elektrischem Kontakt mit der Buchse (16).

In der Kappe (19) ist ein elektrisches Widerstandselement (21) angeordnet, wobei dessen einer Pol (22) elektrisch mit der Kappe (19) verbunden ist und seine Stirnseite (23) von dieser über die Druckfeder (20) druckbelastet ist.

Die andere Stirnseite (24) des zylindrischen Widerstandselements (21) stützt sich in einem als Kontakt vorgesehenen Hut (25) aus elektrische leitendem Material ab, dessen Rand (28) an der Hülse (15) gehalten ist und der elektrisch leitend mit dem Dom (14) in Verbindung steht. An der Stirnseite (24) ist der andere Pol (26) des Widerstandselements (21) vorgesehen. Dieser ist über ein Drahtstück (27) elektrisch leitend direkt mit der Druckplatte (9) bzw. dem Wasserbehälter (1) verbunden. Es kann auch vorgesehen sein, daß der andere Pol (26) über den Hut (25) mit der Druckplatte (9) bzw. dem Wasserbehälter (1) elektrisch verbunden ist. Das Drahtstück (27) kann dann entfallen.

Der Wasserbehälter (1) oder die Druckplatte (9) sind bei "29" geerdet oder an einen Schutzleiter des Wechselspannungsnetzes angeschlossen.

Das elektrische Widerstandselement (21) ist so aufgebaut, daß es sich bei einem Fließen eines Fehlerstroms so erweicht, daß unter der Wirkung der Druckfeder (20) die Kappe (19) gegen den Rand (28) des Hutes (25) gedrückt wird, so daß eine das Widerstandselement (21) überbrückende im Vergleich zu diesem gut leitende Verbindung entsteht. Das Widerstandselement (21) kann hierfür an seinen Stirnseiten (23 und/oder 24) mit einer thermoplastischen Schicht versehen sein, die bei einer Erwärmung des Widerstandselements (21) infolge eines dieses durchfließenden Fehlerstroms so weit verschmilzt, daß die Druckfeder (20) die Kappe (19) elektrisch kontaktierend auf den Rand (28) des Hutes (25) drückt.

Die Funktionsweise der beschriebenen Einrichtung ist etwa folgende:

Im normalen Betriebsfall fließt über das Widerstandselement (21), das beispielsweise einen Widerstandswert in der Größenordnung von 390 Ohm aufweist, ein galvanischer Strom im Kreis: Opferanode (2), Wasser, Kupfermantel (7), Buchse (16), Kappe (19), Pol (22), Widerstandselement (21), Pol (26), Drahtstück (27), Dom (14) der Druckplatte (9), Schraubbolzen (10), Wasserbehälter (1).

Tritt am Heizkörper (8) ein Schadensfall in der Weise auf, daß die Netzwechselspannung (N, L) an dem Heizkörpermantel (7) liegt, dann fließt über den Heizkörpermantel (7), die Flanschplatte (6), die Buchse (16), die Kappe (19), den Pol (22), das Widerstandselement (21), das Drahtstück (27), den Dom (14), die Druckplatte (9), die Schraubbolzen (10) und den Ring (5) ein Fehlerstrom auf den mit dem Haltering (4) bzw. dem Wasserbehälter (1) verbundenen Erdanschluß (29). Dieser Fehlerstrom ist erheblich größer als der im Normalfall fließende Schutzstrom. Durch den Fehlerstrom wird das Widerstandselement (21) so stark erwärmt, daß dessen thermoplastische Schicht erweicht. Dadurch kann dann die Druckfeder (20) die Kappe (19) direkt in elektrisch leitenden Kontakt mit dem Rand (28) des Hutes (25) bringen. Es fließt nun vom Heizkörpermantel (7) über die Flanschplatte (6), die Buchse (16), die Kappe (19), den Hut (25), den Dom (14), die Druckplatte (9) ein so hoher Strom zum Erdanschluß (29), daß eine in einem im Anschlußnetz ohne Fehlerstromschutzschalter vorgesehene Sicherung anspricht.

Claims

1. Elektrischer Warmwasserbereiter mit einer Opferanode in einem innen emaillierten Stahl-Wasserbehälter und mit mindestens einem Rohrheizkörper, zwischen dessen Mantel und den Wasserbehälter ein elektrisches Widerstandselement geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß elektrisch zwischen dem Mantel (7) des Rohrheizkörpers (8) und dem geerdeten Wasserbehälter (1) Kontakte (19, 25) liegen, die durch das Widerstandselement (21) beabstandet gehalten sind, bis das Widerstandselement (21) von einem durch eine Netzwechselspannung (L, N) am Mantel (7) verursachten Fehlerstrom durchflossen ist.

2. Warmwasserbereiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandselement (21) räumlich zwischen den Kontakten (19, 25) angeordnet ist und sich bei dem Fehlerstrom so verformt, daß sich die Kontakte (19, 25) berühren.

3. Warmwasserbereiter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandselement (21) eine thermoplastische Schicht aufweist, die sich durch den das Widerstandselement (21) durchfließenden Fehlerstrom so erweicht, daß mittels einer Feder (20) die Kontakte (19, 25) in elektrische Verbindung treten.

4. Warmwasserbereiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Kontakte (19) einer der Anschlußpole (22) des Widerstandselements (21) ist.

5. Warmwasserbereiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandselement (21) in wenigstens einem der Kontakte (19, 25) gehalten ist.

6. Warmwasserbereiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Kontakt von einer Kappe (19) gebildet ist, die in einer mit einer den Heizkörper (8) tragenden Flanschplatte (6) elektrisch leitend verbundenen Buchse (16) mittels einer Druckfeder (20) verschieblich gelagert ist.