DE4345295C2 - Steuerapparat einer Heißwasserversorgung - Google Patents
Steuerapparat einer HeißwasserversorgungInfo
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Abstract
Verbesserung eines Überstromkanalmischtyps eines Steuerapparates einer Heißwasserversorgung zum Verhindern, daß ein Wärmeaustauscher Heißwasser überheizt, beruhend auf einer Verknappung eines Wasserdurchflusses in dem Wärmeaustauscher. Ein Wasserventil hält eine konstante Druckdifferenz zwischen einer Ableitung und einer Zuleitung aufrecht. Die Öffnungsgrade der Ventile, welche das Einlaufwasser in einen Hauptwärmekreislauf und einen Überstromkanalkreislauf aufteilen, werden gleichzeitig besteuert. Wenn der Überstromkanalkreislauf geschlossen ist, weist das Ventil für den Hauptwärmekreislauf einen kleineren Öffnungsgrad auf. Wenn der Öffnungsgrad des Überstromkanalkreislaufes zunimmt, wird der Öffnungsgrad des Hauptwärmekreislaufes groß genug gehalten.
Description
Die Erfindung betrifft einen Durchlauferhitzer gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1. Für eine Heißwasserversorgung, welche die Temperatur des
ausströmenden Wassers auf einer vorbestimmten Temperatur halten kann,
wurden viele Verbesserungen vorgeschlagen. Eine kürzlich vorgeschlagene kann
die Temperatur des ausströmenden Wassers bei einer festgesetzten Temperatur
durch Regulieren der Verbrennungsleistung aus der Beziehung zwischen der
Ausgangstemperatur und der festgesetzten Temperatur beibehalten.
Dieser Typ des Steuerapparates kann jedoch noch nicht ein Ausfließen heißen
Wassers infolge eines Nachheiz-Phänomens oder kalten Wassers infolge eines
Kaltwasser-Schichtphänomens behandeln. Ein Nachheiz-Phänomen bedeutet
hierbei, daß zurückbleibende Hitze das stehende Wasser in einem Wärmeaus
tauscher überhitzt, nachdem ein Auslaufventil geschlossen worden ist und der
Wasserausfluß stoppt. Wenn der Hahn wieder geöffnet wird, tritt im
Anfangsmoment heißes Wasser aus. Das Kaltwasser-Schichtphänomen bedeutet
den Umstand, daß kaltes Wasser temporär ausläuft, nachdem heißes Wasser
infolge des Nachkochens ausgetreten ist.
Um das Nachheiz-Phänomen und das Kaltwasser-Schichtphänomen zu
unterdrücken, schlägt die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 3-186 150 A1
einen Überstromkanalmischtyp des Steuerapparates vor, welcher einen
Hauptkreislauf und einen Überstromkanalkreislauf aufweist, deren
Durchflußverhältnis gemäß der Abweichung der Temperatur des auslaufenden
Wassers von einer vorbestimmten Temperatur eingestellt werden kann. Der
Hauptkreislauf beinhaltet die Hauptleitungsdurchgänge durch den Wärmeaus
tauscher, der Überstromkanalkreislauf beinhaltet jedoch keinen Wärme
austauscher. Die Einstellung des Durchflußverhältnisses des Überstromkanals zur
Hauptleitung ermöglicht es einem Steuerapparat vom Überstromkanalmischtyp,
das Nachheiz-Phänomen und das Kaltwasser-Schichtphänomen bis zu einem
gewissen Grad zu beheben. Wenn daher heißes Wasser aufgrund des
Nachheizens von dem Wärmeaustauscher in den Hauptkreislauf zum Auslaß
läuft, vermischt sich das aus dem Überstromkanalkreislauf austretende kalte
Wasser mit dem heißen Wasser, so daß die Temperatur des austretenden
Wassers auf eine vom Anwender gewünschte Temperatur abfällt. Folglich kann
ein Steuerapparat vom Übertromhandtyp die Gefahr, daß heißes Wasser plötzlich
beim Zapfbeginn austritt, vermeiden.
Daneben vermindert sich das stehende kalte Wasser im Hauptkreislauf, da
Einlaufwasser in den Überstromkanalkreislauf fließt. Somit ist es ferner möglich,
das Kaltwasser-Schichtphänomen abzuschwächen.
Als Stand der Technik ist weiters die DE 36 01 551 C2 zu nennen. Dort ist ein
Durchlauferhitzer mit einem Durchflußmengenbegrenzerventil im
Kaltwasserzulauf, Heizkörpern im Wasserweg und einem Temperaturfühler im
Warmwasserablauf beschrieben. Ferner ist auf DE-PS 11 63 518 zu verweisen, in
der ein gasbeheizter Durchlauferhitzer mit einem am Austritt angeordneten
Wasserzapfventil und einer auf den dynamischen Druckunterschied an einer
Drosselstelle ansprechenden Wassermangelsicherung offenbart ist. Weiterhin ist
DE-AS 10 74 842 zu nennen, in welcher ein gasbeheizter Durchlauferhitzer mit
Wassermangelsicherung, die als Wasserschalter über Kanäle einerseits an den
Staudruck vor einer Drosselstelle, andererseits an den Niederdruck hinter der
Drosselstelle angeschlossen ist, und mit einer Zapfvorrichtung auf der
Niederdruckseite offenbart.
Die bekannte Einrichtung ist jedoch nicht in der Lage sicherzustellen, daß auch
dann Warmwasser produziert wird, wenn die Einlauftemperatur des
Einlaufwassers sehr niedrig ist und die mittels der Temperatureinstelleinrichtung
gewünschte Temperatur hoch ist. Auch kann sie nicht verhindern, daß kurzzeitig
beim Wiederöffnen des Zapfventils kaltes Wasser ausströmt. Diese Probleme
treten beispielsweise im Winter auf, wenn nämlich die Temperatur des
Einlaufwassers sehr niedrig wird, das Zapfwasser aber doch angenehm warm
sein soll. Selbst wenn die Brennerleistung maximal ist, kann bei den bekannten
Durchlauferhitzern die Wärme des Auslaufwassers nicht auf der gewünschten
Temperatur gehalten werden.
Ziel dieser Erfindung ist es, einen Durchlauferhitzer anzugeben, der imstande ist,
Warmwasser auch dann bereitzustellen, wenn die Einlauftemperatur des
Einlaufwassers sehr niedrig und die mittels der Temperatureinstelleinrichtung
gewünschte Temperatur zu hoch ist, und mit dem ferner vermieden werden kann,
daß kurzfristig beim Wiederöffnen des Zapfventils kaltes Wasser ausströmt.
Um das Ziel zu verwirklichen, schlägt die Erfindung einen Durchlauferhitzer
gemäß Patentanspruch 1 vor.
Die Funktionen des Steuerapparates werden nun im Detail erklärt. Im Winter ist
die Temperatur des in den Wärmeaustauscher eintretenden Einlaufwassers
manchmal zu niedrig und die vorher bestimmte Temperatur ist oft zu hoch. In
solch einem außerordentlichen Fall würde ein Steuerapparat gemäß Stand der Technik keine
ausreichende Menge an Heißwasser bereitstellen, selbst wenn die
Brennerleistung bei einem Maximalwert festgesetzt wäre. Bei der Erfindung
reduziert die Signalausgabevorrichtung den Öffnungsgrad des ersten
Regelventils, so daß die Temperatur am Auslaß des Wärmetauschers auf einer
Temperatur gehalten wird, die um einen gewissen Wert höher ist, als die des
Einlaufwassers. Diese Erfindung nämlich kann die Temperatur, des ausströ
menden Wassers durch Erniedrigen des Öffnungsgrades des ersten Ventiles,
welches den Durchfluß des Hauptwärmekreislaufes steuert, ungeachtet des kalten
Einlaufwassers auf einer bestimmten Temperatur halten.
Anderenfalls, wenn die Temperatur des Einlaufwassers warm genug ist und die
Wirkungsleistung des Wärmeaustauschers eine Überschußleistung besitzt, wird
der Durchfluß des Hauptwärmekreislaufes konstant gehalten. Weiterhin erlaubt
dieser Steuerapparat, daß eine Heißwasserversorgung das Auftreten des
Kaltwasser-Schichtphänomens vermeidet, wenn das Auslaufventil nach einer
Pause wieder geöffnet wird, da die Temperatur des ausströmenden Heißwassers
auf einem vorher festgesetzten Wert gehalten wird ungeachtet des zu kühlen Ein
laufwassers und der zu hohen vorbestimmten Temperatur im Winter und da der
Durchfluß des Hauptkreislaufes immer bei einer angemessenen Menge gehalten
wird.
Diese Erfindung wird weitergehend erklärt unter Bezugnahme auf die
Zeichnungen, die Ausführungsformen dieser Erfindung offenbaren.
Fig. 1 ist eine schematische Ansicht einer Grundstruktur eines
erfindungsgemäßen Steuerapparates für eine
Heißwasserversorgung.
Fig. 2 ist eine schematische Ansicht einer Ausführungsform dieser
Erfindung.
Fig. 3 ist eine Schnittansicht einer einheitlichen Struktur eines ersten
Regelventiles und eines zweiten Regelventiles.
Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht des ersten Regelventiles.
Fig. 5 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen einem Drehwinkel einer
Ventilwelle und den Durchflüssen eines Hauptkreislaufes und
eines Überstromkanalkreislaufes zeigt, wenn das erste
Regelventil und das zweite Regelventil simultan eingestellt sind.
Fig. 6 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen dem Drehwinkel der
Ventilwelle (Schraubenschaft) und dem Durchflußverhältnis des
Überstromkanalkreislaufes zum Hauptkreislauf zeigt.
Fig. 7 ist ein Blockdiagramm eines Gasmengenverhältnisreglers.
Fig. 8 ist ein Blockdiagramm einer Signalausgabevorrichtung.
Fig. 9 ist eine Schnittansicht eines weiteren Beispiels eines ersten
Regelventiles.
Fig. 10 ist eine Schnittansicht von Fig. 9 entlang der Linie X-X.
Eine Grundstruktur eines Steuerapparates ist in Fig. 1 gezeigt. Ein
Hauptwärmekreislauf (1) und ein Überstromkanalkreislauf (2) sind Rohre zum
Wasser leiten. Das Wasser wird an der Ableitung in den Haupt- und
Überstromkanalkreislauf geteilt. Das Teilungsverhältnis des Hauptkreisflusses
wird von einem Durchflußverhältniseinsteller (3) bestimmt. Ein Wasserventil (4) ist
an einem oberen Wasserlauf der Ableitung installiert. Der Hauptwärmekreislauf (1)
ist mit einem Wärmeaustauscher (10) ausgestattet, welcher von einem Gas
brenner (B) geheizt wird. Die Verbrennungsleistung des Gasbrenners wird mittels
eines Gasmengenverhältnisventiles (G) verändert. Ein erstes Regelventil (31) ist
im Hauptwärmekreislauf (1) installiert. Ein zweites Regelventil (32) ist in dem
Überstromkanalkreislauf (2) installiert. Der Durchflußverhältniseinsteller (3)
beinhaltet eine Signalausgabevorrichtung (30) und eine Antriebseinrichtung (M)
zum Verändern der Öffnungsgrade des ersten Regelventils (31) und des zweiten
Regelventils (32). Ein Gasmengenverhältnisregler (C) steuert die Brennerleistung
über ein Gasmengenverhältnisventil (G) durch Vergleichen der Temperatur des
Heißwassers am Unterlauf einer Einleitung des Haupt- und Über
stromkanalkreislaufes mit einer vorbestimmten Temperatur.
Um die vorgenannten Ziele zu erreichen und in Übereinstimmung mit dem
Erfindungsziel werden die Ausführungsformen hierin grob beschrieben.
Fig. 2 offenbart eine Ausführungsform dieser Erfindung. Ein Wassereinlaufkreislauf
(40) wird an einer Ableitung in einen Hauptwärmekreislauf (1), beinhaltend einen
Wärmeaustauscher (10) und einen Überstromkanalkreislauf (2) ohne einen
Wärmeaustauscher aufgeteilt. Ein Durchflußverhältniseinsteller (3), installiert an
der Ableitung der Kreisläufe, verteilt das Einlaufwasser auf den Hauptwärmekreis
lauf (1) und den Überstromkanalkreislauf (2). Ein Einlaufwassertemperaturfühler
(T0) ist an dem Wassereinlaufkreislauf (40) eingerichtet, um die Temperatur des
Einlaufwassers zu messen. Ein Auslaufwassertemperaturfühler (T2) ist an einem
Unterlauf einer Einleitung der Haupt- und Überstromkanalkreisläufe angeordnet,
um die Temperatur des von der Versorgung aufbereiteten Heißwassers zu
überwachen. Die Verbrennungsleistung des Gasbrenners (B), der den Wärmeaus
tauscher (10) heizt, wird mittels eines Gasmengenverhältnisventils (G) reguliert. In
der Ausführungsform wird ein Rückkoppelungstyp des
Gasmengenverhältnisreglers, wie in Fig. 7 gezeigt, verwendet. Eine
Temperatureingabevorrichtung setzt eine gewünschte Temperatur des
Auslaufheißwassers nach Willkür eines Verwenders fest. Durch Vergleichen der
aktuellen Auslaufwassertemperatur, überwacht von dem Auslasufwas
sertemperaturfühler (T2), mit der vorbestimmten Temperatur in der
Temperatureingabevorrichtung (S) berechnet der Gasmengenverhältnisregler (C)
einen optimalen Öffnungsgrad des Gasmengenverhältnisventiles (G) und gibt dem
Gasmengenverhältnisventil (G) ein Signal entsprechend dem berechneten
Öffnungsrad. Eine detaillierte Beschreibung der Beziehung zwischen dem
Gasmengenverhältnisventil und der Brennerleistung wird übergangen, da sie dem
Kundigen bekannt ist.
Der wichtigste Teil des Ausführungsbeispieles ist der Durchflußverhältniseinsteller
(3). Der Durchflußmengeneinsteller (3) umfaßt eine Antriebseinrichtung (M) und
eine Signalausgabevorrichtung (30). Die Antriebseinrichtung (M) treibt gleichzeitig
ein erstes Regelventil (31), welches den Öffnungsgrad eines Einlasses (11) des
Hauptwärmekreislaufes (1) festsetzt und ein zweites Regelventil (32), das den Öff
nungsgrad eines Einlasses (21) des Überstromkanalkreislaufes (2) bestimmt. Die
Signalausgabevorrichtung (30) versorgt die Antriebseinrichtung (M) mit einem
Antriebssignal durch Einbeziehen der Einlaufwassertemperatur des Fühlers (T0),
der Auslaufwassertemperatur des Fühlers (T2) und der vorbestimmten
Temperatur der Temperatureingabevorrichtung (S). Ein integriertes Ventil (V)
enthält das erste Regelventil (31), das zweite Regelventil (32) und ein Wasserven
til (4). Das Wasserventil (4) besitzt einen ersten Hohlraum (43a), einen zweiten
Hohlraum (43b), eine Membran (42), die die Hohlräume (43a) und (43b) trennt,
eine Feder (44), die die Membran in Richtung des zweiten Hohlraums (43b)
drückt, ein Ventilelement (46), welches an der Membran (42) angeordnet ist und
eine konische Feder (45) zum Auflagern des Ventilelements (46). Der erste
Hohlraum (43a) steht mit dem Überstromkanalkreislauf (2) über einen Durchgang
(43) in Verbindung. Der zweite Hohlraum (43b) steht sowohl mit einem Einlaß (41)
des integrierten Ventils (V), der dem Wassereinlaufkreislauf (40) nachfolgt und
einem zylindrischen Ventilraum (33), der zu dem Haupt- und Überstromkreisläufen
(1) und (2) führt, in Verbindung. Der Ventilraum (33) enthält das erste und zweite
Regelventil (31) und (32). Da die Federkraft der Federn mit der Druckdifferenz
zwischen dem ersten und zweiten Hohlraum (43a) und (43b) im Gleichgewicht ist,
wird die Druckdifferenz zwischen dem Wassereinlaufkreislauf (40) und dem
Überstromkanalkreislauf (2) von dem Wasserventil (4) als konstanter Wert
gehalten. So lange die hydraulische Stauwirkung von dem zweiten Hohlraum
(43b) zu der Einleitung (N) konstant ist, wird der Heißwasserdurchfluß konstant
beibehalten, ungeachtet der Fluktuation des Ausgangsdruckes des
Einlaufkreislaufes (40).
Wie in Fig. 3 gezeigt, werden das erste Regelventil (31) und das zweite Regelventil
(32) von einer Ventilwelle (34), welche sich in dem zylindrischen Ventilraum (33) in
Längsrichtung bewegen kann, gemeinsam angetrieben. Die Ventilwelle (34)
besitzt einen Schraubenteil (35) an einem Ende, welcher in eine Mutterschraube,
gebildet an einer Innenfläche eines Loches (39) des Ventiles (V) eingreift. Die
Antriebseinrichtung (M), die an einem Flansch (38) um das Loch (39) befestigt ist,
besitzt eine Kraftabgabewelle (37), welche an den Schraubenteil (35) der
Ventilwelle (34) gekoppelt ist. Nur eine Drehung kann von der Antriebseinheit auf
die Ventilwelle (34) übertragen werden, jedoch wird keine axiale Verschiebung
gegeneinander übertragen, da die Ventilwelle (34) an der Kraftabgabewelle (37)
nicht befestigt ist. Wenn die Ventilwelle (34) von der Antriebseinrichtung (M)
gedreht wird, bewegt sich die Ventilwelle (34) ebenso in der axialen, länglichen
Richtung durch die Schraubenkupplung, obwohl die Kraftabgabewelle (37) der An
triebseinheit (N) nicht in Längsrichtung verschoben wird. Die Ventilwelle (34)
nämlich dreht und rückt vor oder zurück zur selben Zeit. Das erste Regelventil
(31) ist im wesentlichen ein Ventilelement, das an der Ventilwelle (34) befestigt ist.
Das erste Regelventil (31) bewegt und dreht sich in dem zylindrischen Ventilraum
(33) in Nähe des Einlasses (11) des Hauptwärmekreislaufes (1). Die Drehung und
Verschiebung des ersten Regelventils (31) ändert den Öffnungsgrad des
Hauptwärmekreislaufes (1). Manches Mal ist der Einlaß (11) vollständig
abgedrosselt. Ein anderes Mal ist der Einlaß (11) offen. Der Öffnungsgrad kann
kontinuierlich mit dem ersten Regelventil (31) kontrolliert werden. Das zweite
Regelventil (32) ist ein konisches Ventilelement, das verschiebbar der Ventilwelle
(34) aufgepaßt ist. Das zweite Regelventil (32) dreht und verschiebt sich ebenso
mit der Ventilwelle (34), wenn es von einem Ventilsitz getrennt wird.
Das erste Regelventil (31) besitzt, wie in Fig. 4 gezeigt, eine zylindrische
Mantelfläche, eine äußere ringförmige Grundfläche und eine innere Schrägfläche,
welche in Axialrichtung geneigt ist. Die Weite der Drehung der Kraftabgabewelle
(37) (das ist die Ventilwelle (34)) der Antriebseinrichtung (M) ist innerhalb von
270° beschränkt. Die innere Schrägfläche und die zylindrische Mantelfläche
ändern den Öffnungsgrad des Hauptwärmekreislaufes (1) entsprechend der
Drehung der Ventile (34) durch Änderung der von der zylindrischen Mantelfläche
des ersten Regelventils (31) eingeschlossenen Fläche. Wenn der Drehwinkel der
Ventilwelle (34) von 0° bis 90° zunimmt, nimmt der Fluß am Einlaß (11) zum
Hauptkreislauf (1) von einem definierten Anfangswert zu einem anderen
definierten Wert proportional zu, wie anhand Fig. 5 gezeigt. Wenn der Drehwinkel
der Ventilwelle (34) zwischen 90° und 270° sich ändert, wird der Fluß am Einlaß
(11) als konstanter Wert gehalten. Die gestrichelte Linie 1 stellt den Öffnungsgrad
des ersten Regelventils (31) dar.
Fig. 3 zeigt das erste Regelventil (31) und das zweite Regelventil (32) gemeinsam
in einem Gehäuse in dem Fall, daß der Drehwinkel der Ventilwelle (34) der
Antriebseinrichtung M 90° beträgt. Ein flacher Abschnitt (310) und ein schräger
Abschnitt (314) sind am Ende des ersten Regelventils (31) ausgebildet (vgl. Fig.
4). Der flache Abschnitt (310) ist in drei Teile untergliedert: Einem Anfangsab
schnitt (311), einem Mittelabschnitt (312) und einem Endabschnitt (313). Wenn die
Ventilwelle von 0° auf 90° dreht, steht ein Teil des flachen Abschnitts 310
zwischen dem Anfangsabschnitt (311) und dem Mittelabschnitt (312) dem Einlaß
(11) gegenüber. Und wenn die Ventilwelle der Antriebseinrichtung M von 90° auf
180° dreht, steht ein anderer Teil des flachen Abschnitts (310), nämlich zwischen
dem Mittelabschnitt (312) und dem Endabschnitt (313), dem Einlaß (11)
gegenüber. Wenn der Drehwinkel 180° übersteigt, steht der schräge Abschnitt
(314) dem Einlaß (11) gegenüber, und der Öffnungsgrad des ersten Regelventils
(31) nimmt verhältnismäßig stark zu. Wenn das Auslaufventil (J), das in dem
Auslaßkreislauf installiert ist, vollständig geöffnet ist, ändert sich deshalb der
Durchfluß des Hauptkreislaufes (1) wie die gestrichelte Linie 1, gemäß der
Drehung der Ventilwelle (34).
Auf der anderen Seite besitzt das zweite Regelventil (32), wie in Fig. 3 gezeigt,
eine konische Mantelfläche, welche dicht in einen Ventilsitz, der in dem
Ventilraum (33) ausgebildet ist, einpassen kann. Der Überstromkanalkreislauf (2)
liegt in einem Unterlauf des Ventilsitzes. Der Durchfluß des
Überstromkanalkreislaufes kann durch die Bewegung des zweiten Regelventiles
(32) geändert werden. Das zweite Regelventil (32) ist nicht an der Ventilwelle (34)
befestigt, sondern verschiebbar zusammengesetzt. Der Ventilsitz gibt den Einlaß
(21) des Überstromkanalkreislaufes (2) vor. Der Gesamthub der
Schiebevorrichtung des zweiten Regelventils (32) ist auf ein Drittel der
Gesamtverschiebung der Ventilwelle (34) ausgelegt. Das zweite Regelventil (32)
wird federnd in Richtung des Einlasses (21) von einer Feder (36) gedrückt, deren
anderes Ende von dem ersten Regelventil (31) gehaltert wird. Die Stirn des
zweiten Regelventils (32) ist konisch. Ein scheibenförmiger Flansch folgt der
konischen Stirn. Der Durchmesser des Flansches ist größer als der
Innendurchmesser des Ventilsitzes vor dem Einlaß (21). Wenn der Drehwinkel der
Ventilwelle (34) 0° ist, wird die Feder (36) um ein Drittel des Gesamthubes der
Ventilwelle (34) durch den zwischen dem Ventilsitz und dem zweiten Regelventil
(32) wirkenden Druck verkürzt. Wenn der Drehwinkel der Ventilwelle (34) sich von
0° bis 90° ändert, schließt das zweite Regelventil (32) den Überstromkanal
kreislauf (2) dicht. Wenn der Drehwinkel der Ventilwelle (34) von 90° auf 270°
zunimmt, trennt sich das zweite Regelventil (32) allmählich von dem Ventilsitz und
der Öffnungsgrad des Überstromkanalkreislaufes (2) wird im Verhältnis zu dem
von 90° abweichenden Drehwinkel vergrößert. Der Öffnungsgrad des zweiten
Regelventiles (32) wird durch die zweifach gestrichelte Linie 2 in Fig. 5 dargestellt.
Demzufolge ändert sich der Durchfluß des Überstromkanalkreislaufes (2) ähnlich
der doppelt gestrichelten Linie 2, wenn das Auslaufventil (J) des Auslaßkreislaufes
völlig geöffnet ist.
Das erste Regelventil (31) und das zweite Regelventil (32) weisen die
Öffnungsgrade der gestrichelten Linie 1 und der doppelt gestrichelten Linie 2 dem
Hauptwärmekreislauf (1) und dem Überstromkanalkreislauf (2) in Antwort auf die
Änderung des Drehwinkels der von der Antriebseinrichtung (M) verstellten
Ventilwelle (34) zu. Wenn das Auslaßauslaufventil (J) vollständig geöffnet ist, ist
der Durchfluß jedes Kreislaufes im Verhältnis mit dem Öffnungsgrad dessen.
Demzufolge ändert sich der Gesamtfluß des Heißwassers, wie durch die
durchgezogene Linie 3 dargestellt, gemäß der Drehung der Ventilwelle (34). Die
durchgezogene Linie 3 ist eine Summe der gestrichelten Linie 1 und der doppelt
gestrichelten Linie 2. Die langsamere Zunahme des Gesamtflusses zwischen 0°
und 90° des Drehwinkels resultiert aus einer ähnlichen Zunahme des
Hauptdurchflusses. Die schnellere Zunahme des Gesamtflusses zwischen 90°
und 270° wird im Gegensatz dazu durch die rapide Zunahme des
Überstromkanaldurchflusses verursacht. Demgemäß beträgt durch die Aktionen
des Wasserventils (4), des ersten Regelventils (31) und des zweiten Regelventils
(32) der Gesamtfluß, wie in Fig. 5 gezeigt, 8,5 l/min. wenn der Drehwinkel der
Ventilwellen der Antriebseinrichtung M 0° beträgt. Und wenn der Drehwinkel 270°
beträgt, liegt ein Fluß von 24 l/min vor. Das Durchflußverhältnis des Überstrom
kanalkreislaufes (2) zum Hauptwärmekreislauf (1), das ist das
Überstromkanaldurchflußverhältnis, ändert sich wie die durchgezogene Linie 3 in
Fig. 5, ungeachtet des Öffnungsgrades des Auslaßauslaufventiles (J). Daß die
Stabilität des Überstromkanaldurchflußverhältnisses ungeachtet des Zustandes
des Auslaufventiles (J) ist, wird von der Tatsache verursacht, daß das
Wasserventil (4) die Differenz der Drucke zwischen dem Wassereinlaufkreislauf
(40) und der Einleitung (N) ungeachtet der Fluktuation des Drucks des Wasserein
laufkreislaufes (40) beibehält. Demzufolge wird das Verhältnis des
Überstromkreislaufes (2) zum Hauptwärmekreislauf (1) ausschließlich von der
Antriebseinrichtung (M) bestimmt, welche gleichzeitig das erste Regelventil (31)
und das zweite Regelventil (32) bewegt.
Danach wird nun die Signalausgabevorrichtung (30) erklärt. Wie in Fig. 8
dargestellt, weist die Signalausgabevorrichtung (30) einen ersten Rechner (30a),
einen zweiten Rechner (30b) und einen Drehwinkelbestimmer (30c) auf. Von dem
Einlaufwassertemperaturfühler (T0) die Einlaufwassertemperatur (T01) und von
der Temperatureingabevorrichtung (S) die vorbestimmte Temperatur (S1)
erhaltend, addiert der erste Rechnung (30a) 50°C zu der Einlaufwassertemperatur
(T01) und zieht die vorbestimmte Temperatur (S1) von der Summe (50°C + T01)
ab. Der erste Rechner (30a) erhält demzufolge (T01 + 50°C - S1). Der zweite
Rechner (30b) zieht die Einlaufwassertemperatur (T01) von der vorbestimmten
Temperatur (S1) ab und erhält die Differenz (S1 - T01). Von dem ersten und zwei
ten Rechner (T01 + 50°C - S1) und (S1 - T01) erhaltend, berechnet der
Drehwinkelbestimmer (30c) einen erwünschten Drehwinkel der Ventilwelle (34).
Das Ausgangssignal des Bestimmers (30c) wird an die Antriebseinrichtung (N)
übermittelt, welche die Ventilwelle (34) dreht.
Der Öffnungsgrad des Gasmengenverhältnisses (G) wird eingestellt, um die
Auslaufßwassertemperatur mit der vorbestimmten Temperatur (S1) der
Temperatureingabevorrichtung (S) abzugleichen. Wenn der Wasserdurchfluß die
vorbestimmte Temperatur, die Einlaufwassertemperatur und der thermische Wir
kungsgrad des Wärmeaustauschers bestimmt worden sind, ist die
Verbrennungsleistung des Gasbrenners (B) konstant, ungeachtet des
Durchflußverhältnisses zwischen dem Hauptwärmekreislauf (1) und dem
Überstromkanalkreislauf (2), so lange die Gasart dieselbe ist. Deshalb erlaubt
eine Schwellensenkung des Öffnungsgrades des Gasmengenverhältnisventils
(G), daß das Wasser exakt bis zu der vorbestimmten Temperatur aufgeheizt wird.
Eine Rückkoppelungsregelung mit dem Gasmengenverhältnisregler (C) wird
verwendet, um die Wassertemperatur mit der vorbestimmten Temperatur exakt
abzugleichen.
Die Signalausgabevorrichtung (30) bestimmt, daß die bevorzugte Temperatur des
Wassers an dem Auslaß des Wärmeaustauschers (10) eine Temperatur um 50°C
höher als die Einlaufwassertemperatur (T01) ist und berechnet den erwünschten
Drehwinkel der Ventilwelle (34), um die Auslaufwassertemperatur auf einem
vorbestimmten Wert zu halten. Wenn die gewünschte Temperatur (S1) einmal
festgelegt ist, ist der Wasssereinlauf konstant und die Temperatur des Auslasses
des Wärmeaustausches (10) ist 50°C höher als die Einlaufwassertemperatur
(T01), das Verhältnis des Hauptwärmekreislaufs (1) zum Überstromkanalkreislauf
(2) wird dem Verhältnis (S1 - T01) zu (T01 + 50°C - S1) gleich sein. Bei diesem
Ausführungsbeispiel ist das Verhältnis des Ausganges des zweiten Rechners
(30b) zu dem des ersten Rechners (30a) gleich dem vorher genannten Verhältnis.
Demzufolge erfüllt das Überstromkanalverhältnis, das von dem Drehwinkelbestim
mer (30c) gegeben wird, die obigen Anforderungen. Bei dem geeignet
festgesetzten Überstromkanalverhältnis steuert ein Zusammenbau des
Gasmengenverhältnisreglers (C) und des Gasmengenverhältnisventils (G) die
Verbrennungsleistung des Brenners durch Rückkoppelungsverfahren.
Eine adäquate Steuerung des Durchflusses des Hauptwärmekreislaufes (1)
ermöglicht es, daß der Wärmeaustauscher (10) ein Überhitzen oder Unterhitzen
des Wassers des Hauptwärmekreislaufes (1) vermeidet, da der Hauptdurchfluß
beibehalten wird, um die Auslaufwassertemperatur bei (T01 + 50°C) bei diesem
Ausführungsbeispiel zu halten.
Das Wasserventil (4) hält insbesondere die konstante Druckdifferenz zwischen
der Einleitung (N), die in Verbindung mit dem ersten Hohlraum (43a) steht und
dem Ventilraum (33), der in Verbindung mit dem zweiten Hohlraum (43b) steht.
Der Öffnungsgrad des Einlasses (11) wird entlang der gestrichelten Linie 1 in
Fig. 5 gemäß der Drehung des ersten Regelventils (31) variiert. Eine Verringerung
des Durchflusses des Hauptwärmekreislaufes (1) kann vermieden werden, selbst
wenn das Überstromkanalverhältnis erhöht wird. Andererseits kann der
Hauptdurchfluß als konstant werden, wenn das Überstromkanalverhältnis
verringert wird. Selbst in dem Fall eines zu kühlen Einlaufwassers und einer zu
hohen vorbestimmten Temperatur kann Heißwasser einer vorbestimmten
Temperatur erhalten werden dadurch, daß der Durchfluß des Hauptwärme
kreislaufes (1) auf ein gewisses reduziertes Maß und der
Überstromkanaldurchfluß auf Null gesteuert wird. Eine derartige Steuerung kann
leicht durch Festsetzen des Drehwinkels zwischen 0° bis 90° realisiert werden, wie
in Fig. 5 dargestellt. Demzufolge kann diese Erfindung das Auftreten des
Kaltwasser-Schichtphänomens unterdrücken, selbst in solch schwierigem Fall.
Eine andere Form des ersten Steuerventils ist ebenso erhältlich, da die
Anforderung, die dem ersten Steuerventil (31) auferlegt ist, ein Variieren des
Durchflusses des Hauptwärmekreislaufes (1) gemäß der gestrichelten Linie in
Fig. 5 ist. Fig. 9 und Fig. 10 offenbart ein weiteres Beispiel eines ersten
Regelventiles (31). Das Ventilelement ist ein einfacher säulenartiger Körper,
welcher in axialer Richtung von der Ventilwelle (34) verschoben werden kann. Die
Wand des Einlasses (11), die mit dem Hauptwärmekreislauf (1) in Verbindung
steht, besitzt jedoch zwei spezielle Löcher. Ein rückseitiges Loch (11a) ist ein
Halbkreis. Ein vorderseitiges Loch (11b) ist ein kleiner Kreis. Wenn der Drehwinkel
270° beträgt, weicht das erste Regelventil (31) in den rückwärtigen Hohlraum
zurück und die zwei Löcher sind vollständig freigegeben. Wenn sich der
Drehwinkel verringert, rückt das erste Regelventil (31) in Richtung der Antriebs
einrichtung (M) vor. Das erste Regelventil (31) verdeckt das vorderseitige Loch
(11b) bei einem Drehwinkel von 0° teilweise ab. Zwischen dem Drehwinkel von
90° und 0° öffnet das Ventil das vorderseitige Loch (11b) allmählich. Zwischen 90°
und 270° steigt das erste Regelventil über einen Grenzabschnitt (11c) an und
öffnet das Loch (11a) allmählich. Das Loch (11b) ist immer geöffnet. Deshalb
25 ändert sich der Durchfluß des Hauptwärmekreislaufes gemäß der gestrichelten
Linie in Fig. 5. Die Größen und Formen der Löcher (11a) und (11b) werden
bestimmt, um den Hauptwärmekreislauffluß für einen Gleichgewichtszustand des
Maximalwerts der gestrichelten Linie 1 aus Fig. 5 abzugleichen, wenn das Aus
laufventil (J) völlig geöffnet ist.
Claims (3)
1. Durchlauferhitzer, umfassend:
einen brennerbeheizten Wärmetauscher in einem Hauptwärmekreislauf, eine zum Wärmetauscher parallel liegende Bypassleitung, eine Eingabe vorrichtung zum Vorbestimmen einer gewünschten Temperatur des aus fließenden Wassers und einen Regler zum Halten der Temperatur des auslaufenden Wassers auf der vorbestimmten Temperatur durch Anpassen der Brennerleistung, dadurch gekennzeichnet, daß ein Durchflußverhältni seinsteller (3) gleichzeitig den Öffnungsgrad eines ersten Regelventils (31), das im Hauptwärmekreislauf angeordnet ist, und eines zweiten Regelventils (32), das in der Bypassleitung angeordnet ist, mittels einer Antriebseinrich tung (M) ändert, wobei der Durchflußverhältniseinsteller (3) für eine derarti ge Einstellung der Öffnungsgrade der Regelventile (31, 32) ausgebildet ist, daß bei einer Verstellung der Antriebseinrichtung (M) zwischen Null und ei nem vorbestimmten Wert lediglich das erste Regelventil (31) zunehmend geöffnet wird, und erst bei einer den vorbestimmten Wert übersteigenden Verstellung das zweite Regelventil (32) zunehmend unter Beibehaltung des Öffnungsgrads des ersten Regelventils (31) geöffnet wird, und daß ein Ventil (4) im Durchflußverhältniseinsteller (3) installiert ist zum Aufrechthal ten einer konstanten Druckdifferenz zwischen dem Wassereinlauf (43b) und dem Auslauf zur Bypassleitung (2).
einen brennerbeheizten Wärmetauscher in einem Hauptwärmekreislauf, eine zum Wärmetauscher parallel liegende Bypassleitung, eine Eingabe vorrichtung zum Vorbestimmen einer gewünschten Temperatur des aus fließenden Wassers und einen Regler zum Halten der Temperatur des auslaufenden Wassers auf der vorbestimmten Temperatur durch Anpassen der Brennerleistung, dadurch gekennzeichnet, daß ein Durchflußverhältni seinsteller (3) gleichzeitig den Öffnungsgrad eines ersten Regelventils (31), das im Hauptwärmekreislauf angeordnet ist, und eines zweiten Regelventils (32), das in der Bypassleitung angeordnet ist, mittels einer Antriebseinrich tung (M) ändert, wobei der Durchflußverhältniseinsteller (3) für eine derarti ge Einstellung der Öffnungsgrade der Regelventile (31, 32) ausgebildet ist, daß bei einer Verstellung der Antriebseinrichtung (M) zwischen Null und ei nem vorbestimmten Wert lediglich das erste Regelventil (31) zunehmend geöffnet wird, und erst bei einer den vorbestimmten Wert übersteigenden Verstellung das zweite Regelventil (32) zunehmend unter Beibehaltung des Öffnungsgrads des ersten Regelventils (31) geöffnet wird, und daß ein Ventil (4) im Durchflußverhältniseinsteller (3) installiert ist zum Aufrechthal ten einer konstanten Druckdifferenz zwischen dem Wassereinlauf (43b) und dem Auslauf zur Bypassleitung (2).
2. Durchlauferhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die An
triebseinrichtung (M) eine Ventilwelle aufweist, deren Drehwinkel ein Maß
für die Verstellung ist, wobei der Drehwinkel zwischen 0° und 270° begrenzt
ist, und der vorbestimmte Wert 90° ist.
3. Durchlauferhitzer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste
und das zweite Regelventil (31, 32) durch die Drehung der Ventilwelle zu
sammen in Axialrichtung bewegt werden, wobei das zweite Regelventil (32)
federnd in Richtung einer Verschließeinrichtung gedrückt wird und den
Überstromkanalkreislauf (2) im Drehwinkelbereich zwischen 0° und 90°
durch die Federkraft schließt, und das zweite Regelventil (32) im Verhältnis
der Zunahme des Drehwinkels geöffnet wird, wenn der Drehwinkel 90°
überschreitet.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4067481A JPH05272805A (ja) | 1992-03-25 | 1992-03-25 | 給湯制御装置 |
DE4308770A DE4308770C2 (de) | 1992-03-25 | 1993-03-19 | Steuerapparat einer Heißwasserversorgung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4345295C2 true DE4345295C2 (de) | 2000-10-12 |
Family
ID=25924089
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE4345295A Expired - Fee Related DE4345295C2 (de) | 1992-03-25 | 1993-03-19 | Steuerapparat einer Heißwasserversorgung |
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Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4345295C2 (de) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1074842B (de) * | 1960-02-04 | Joh. Vaillant K.G., Remscheid | Gasbeheizter Durchlauferhitzer mit Wassermangelsicherung | |
JPH03186150A (ja) * | 1990-11-08 | 1991-08-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 給湯制御装置 |
DE3601551C2 (de) * | 1986-01-21 | 1992-01-09 | Stiebel Eltron Gmbh & Co Kg, 3450 Holzminden, De |
-
1993
- 1993-03-19 DE DE4345295A patent/DE4345295C2/de not_active Expired - Fee Related
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