EP3702695A1

EP3702695A1 - Durchlauferhitzer zum erwärmen einer flüssigkeit sowie verfahren zur steuerung des durchlauferhitzers

Info

Publication number: EP3702695A1
Application number: EP19160119.4A
Authority: EP
Inventors: Christian Koch; Klaus Beck
Original assignee: Gerdes Holding GmbH and Co KG
Current assignee: Gerdes Holding GmbH and Co KG
Priority date: 2019-02-28
Filing date: 2019-02-28
Publication date: 2020-09-02
Anticipated expiration: 2039-02-28
Also published as: CN111623523B; CN111623523A; PL3702695T3; EP3702695B1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Durchlauferhitzer zum Erwärmen einer Flüssigkeit (16), umfassend eine Heizkartusche mit mindestens einer fluidgängigen Kanalanordnung (10), wobei die Kanalanordnung (10) durch eine Mehrzahl zum Erwärmen der Flüssigkeit (16) eingerichteter elektrisch beheizter Heizkanäle (12), durch unbeheizte Leerkanäle (14) sowie durch Strömungsumlenkkanäle (15) gebildet ist und sich dadurch auszeichnet, dass mindestens zwischen jeweils zwei der Heizkanäle (12) mittels der Strömungsumlenkkanäle (15) mindestens einer der Leerkanäle (14) angeordnet ist, jeder der Heizkanäle (12) in einer Betriebsmontageposition des Durchlauferhitzers derart ausgerichtet ist, dass die Flüssigkeitsdurchströmungsrichtung (11) jeder der Heizkanäle (12) zumindest im Wesentlichen entgegen der Schwerkraft weist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Steuerung eines solchen Durchlauferhitzers.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Durchlauferhitzer zum Erwärmen einer Flüssigkeit, umfassend eine Heizkartusche mit mindestens einer fluidgängigen Kanalanordnung, wobei die Kanalanordnung durch eine Mehrzahl zum Erwärmen der Flüssigkeit eingerichteter elektrisch beheizter Heizkanäle, durch unbeheizte Leerkanäle sowie durch Strömungsumlenkkanäle gebildet ist.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Steuerung eines Durchlauferhitzers.
Derartige Durchlauferhitzer sind hinlänglich bekannt, beispielsweise geht aus dem Dokument DE 8332914 ein elektrisch beheizter Durchlauferhitzer mit einem aus Kunststoff bestehenden Kanalkörper hervor. Sämtliche Heizkanäle sind vertikal ausgerichtet.
Nachteilig ist, dass insbesondere beim Zapfen geringer Brauchwassermengen sich Luft in der Kanalanordnung ansammeln kann, die sich insbesondere in oben liegenden Bereichen der Kanalordnung und/oder den oben liegenden Strömungsumlenkkanälen ansammelt. Dehnen sich diese Luftansammlungen soweit aus, dass sie bis in den jeweiligen der Heizkanäle hineinreichen, kommt es auf Grund des fehlenden Kontakts mit der Flüssigkeit zu lokalen Überhitzungen der Heizwendel und schließlich zu deren Zerstörung.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Durchlauferhitzer vorzuschlagen, der auch bei dem Vorhandensein von Luftblasen in der zu erwärmenden Flüssigkeit stets einen zuverlässigen Betrieb gewährleistet. Des Weiteren ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Durchlauferhitzer vorzuschlagen, der einen Zapfbetrieb mit nur geringem Durchflussvolumen ermöglicht. Des Weiteren besteht die Aufgabe darin, ein Verfahren zur Steuerung eines Durchlauferhitzers vorzuschlagen.
Die Aufgabe wird durch einen Durchlauferhitzer mit den eingangs genannten Merkmalen dadurch gelöst, dass mindestens zwischen jeweils zwei der Heizkanäle mittels der Strömungsumlenkkanäle mindestens einer der Leerkanäle angeordnet ist und jeder der Heizkanäle in einer Betriebsmontageposition des Durchlauferhitzers derart ausgerichtet ist, dass die Flüssigkeitsdurchströmungsrichtung jedes der Heizkanäle zumindest im Wesentlichen entgegen der Schwerkraft weist.
Der erfindungsgemäße Durchlauferhitzer weist den Vorteil auf, dass stets ein zuverlässiger Betrieb gewährleistet ist, in dem die Heizkanäle - auch bei nur geringem Volumenstrom durch die Kanalanordnung - stets soweit mit Flüssigkeit gefüllt sind, dass es keinesfalls zu einer lokalen Überhitzung der Heizwendel in den Heizkanälen kommt. Durch die Ausrichtung sämtlicher der Heizkanäle derart, dass diese entgegen der Schwerkraft durchströmt werden, also die Flüssigkeitsdurchströmungsrichtung in jedem der Heizkanäle entgegen der Schwerkraft weist, findet auch beim Durchströmen mit nur einem geringen Volumenstrom stets eine vollständige Flüssigkeitsfüllung der Heizkanäle statt. Etwaige in der Flüssigkeit vorhandene Luftblasen steigen aufgrund ihrer geringeren Dichte in der Flüssigkeit entgegen der Schwerkraft nach oben auf und sammeln sich allenfalls in einer oberen Position der Strömungsumlenkkanäle. Vorteilhafterweise sammelt sich Luft ausschließlich im Bereich der Leerkanäle und/oder der Strömungsumlenkkanäle, nicht jedoch in den Heizkanälen.
Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsumlenkkanäle zur Umlenkung der Flüssigkeitsdurchströmungsrichtung um 180° U-förmig ausgebildet sind. Mittels der Strömungsumlenkkanäle wird eine vollständige Umlenkung der Flüssigkeitsströmungsrichtung um 180° erzielt. Auf diese Weise wird erreicht, dass alle Heizkanäle in der zuvor beschriebenen Weise entgegen der Schwerkraft durchströmt werden.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass jeder der Leerkanäle in der Betriebsmontageposition des Durchlauferhitzers derart ausgerichtet ist, dass die Flüssigkeitsdurchströmungsrichtung jedes der Leerkanäle zumindest im Wesentlichen in Schwerkraftrichtung weist. Auf diese Weise wird erreicht, dass die Flüssigkeit in den Leerkanälen mit der Schwerkraft strömt, während die Luftanteile in den Leerkanälen in den nicht mit der Flüssigkeit gefüllten Bereichen verbleiben können und so nicht zu einer Gefährdung der Heizwendel in den Heizkanälen führt. Weiter bevorzugt ist der Durchlauferhitzer als Blankdrahtdurchlauferhitzer ausgebildet, wobei jeder der Heizkanäle zur Anordnung mindestens eine Blankdrahtheizwendel ausgebildet ist. Vorzugsweise ist in jedem der Heizkanäle mindestens eine der Blankdrahtheizwendeln angeordnet. Auch ist es möglich, dass in Abhängigkeit der gewünschten Gerätekonfiguration einige der Heizkanäle unbestückt bleiben, also in diesen keine Blankdrahtheizwendeln angeordnet sind.
Eine weitere zweckmäßige Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Leerlaufkanäle als elektrische Isolationsstrecke zwischen jeweils zwei Blankdrahtheizwendeln verschiedenen elektrischen Potenzials ausgebildet sind. Auf diese Weise ist jeder Heizkanal gegenüber den weiteren Heizkanälen durch den dazwischengeschalteten Leerlaufkanal elektrisch gegeneinander isoliert. Dies bietet den Vorteil, dass die Verschaltung der Blankdrahtheizwendeln wahlfrei erfolgen kann, da auf Grund der gebildeten Isolationsstrecken zwischen den jeweiligen Blankdrahtheizwendeln beliebige Potenzialdifferenzen auftreten dürfen. Mittels des unbeheizten Vorlaufkanals wird die erforderliche Isolationsstrecke zum Wassereinlauf des Durchlauferhitzers bereitgestellt, so dass der über den Vorlaufkanal fließende Ableitstrom einen vorgegebenen Maximalwert nicht überschreitet.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist in Flüssigkeitsdurchströmungsrichtung vor dem ersten der Heizkanäle mindestens ein unbeheizter Vorlaufkanal angeordnet. Der unbeheizte Vorlaufkanal erfüllt die Funktion einer Isolationsstrecke. Der maximale Ableitstrom, der gegen Erdpotenzial fließt, wird auf diese Weise auf einen vorgegebenen Maximalstrom begrenzt.
Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in Flüssigkeitsdurchströmungsrichtung nach dem letzten der Heizkanäle mindestens ein unbeheizter Nachlaufkanal angeordnet ist. Die Funktion des Nachlaufkanals entspricht in analoger Weise der des Vorlaufkanals.
In analoger Weise bildet der ungeheizte Nachlaufkanal die erforderliche Isolationsstrecke zum Wasserauslauf des Durchlauferhitzers. Mittels der Montageeinrichtung ist es möglich, den Durchlauferhitzer in der geforderten Betriebsmontageposition auf besonders einfache Weise auszurichten und zu montieren. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass in jedem Fall eine lagegerechte Montage erfolgt und die zuvor genannte Flüssigkeitsdurchströmungsrichtung in jedem der Heizkanäle entgegen der Schwerkraft oder im Wesentlichen entgegen der Schwerkraft ausgerichtet ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausbildung der Erfindung umfasst der Durchlauferhitzer weiter eine Montageeinrichtung, die zur Montage des Durchlauferhitzers in der Betriebsmontageposition eingerichtet ist.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Montageeinrichtung und/oder der Durchlauferhitzer eine Montagehilfe umfasst, anhand derer die Ausrichtung des Durchlauferhitzers in der Betriebsmontageposition für den Monteur erkennbar ist. Die Montagehilfe kann beispielsweise als Wandträger ausgebildet sein, die eingerichtet ist, zunächst an einer Wand positioniert und befestigt zu werden, um anschließend die Rückwand des Durchlauferhitzergehäuses in dieser einzuhängen. Auch ist es möglich, dass die Montagehilfe aus Markierungen an der Gehäuserückwand oder der Gehäusehaube des Durchlauferhitzers besteht, so dass für den Monteur die korrekte Einbaulage, nämlich in der Betriebsmontageposition, auf einfache Weise erkennbar ist.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfasst die Steuereinrichtung mindestens einen Lagesensor zur Erkennung der Einbaulage des Durchlauferhitzers und ist ausgebildet, die erfasste Einbaulage mit der vorgegebenen Betriebsmontageposition zu vergleichen. Zudem ist die Steuereinrichtung eingerichtet, sofern eine Differenz zwischen erfasster Einbaulage und der Betriebsmontageposition größer als eine vorgegebene maximal zulässige Abweichung ist, ein Mindestdurchflussvolumen auf Basis der Einbaulage anzupassen. Auf diese Weise wird stets sichergestellt, dass entsprechend der tatsächlichen Einbaulage des Durchlauferhitzers eine ausreichende Durchströmung der Heizkanäle gewährleistet ist, um auch bei einer nicht exakten Ausrichtung der Heizkanäle in Schwerkraftrichtung sicherzustellen, dass stets der erforderliche Mindestvolumenstrom durch die Heizkanäle strömt, um eine Ansammlung von Luft bzw. Luftblasen in den Heizkanälen sicher zu verhindern.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausbildung der Erfindung umfasst der Durchlauferhitzer weiter eine Steuereinrichtung, die ausgebildet und eingerichtet ist, eine Erstinbetriebnahme und/oder einen Flüssigkeitsmangel in der Kanalanordnung zu erkennen und im Erkennungsfall ein Einschalten der Beheizung der Heizkanäle für eine vorgegebene Einschaltsperrdauer zu sperren. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass für die Dauer der vorgegebenen Einschaltsperrdauer die Flüssigkeit durch die Kanalanordnung fließt, ohne dass die Heizung der Heizkanäle dabei eingeschaltet ist. Dies bietet den Vorteil, dass die Kanalanordnung hinreichend lange mit der Flüssigkeit durchspült wird, um in der Kanalanordnung vorhandene Luft aus der Kanalanordnung heraus zu spülen.
Eine weitere zweckmäßige Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung einen Durchflusssensor zur Volumenstromerfassung der durch die Kanalanordnung strömenden Flüssigkeit umfasst, und ausgebildet ist, bei erkannter Erstinbetriebnahme das Einschalten der Beheizung der Heizkanäle bis zum Erreichen eines vorgegebenen Mindestdurchflussvolumens zu sperren. Die genannte Volumenstromerfassung und Sperrung der Beheizung der Heizkanäle bis zum Erreichen des vorgegebenen Mindestdurchflussvolumens bietet den Vorteil, dass sichergestellt wird, zunächst ein definiertes Mindestvolumen der Flüssigkeit durch die Kanalanordnung fließen zu lassen. Vorzugsweise beträgt das Mindestdurchflussvolumen das zwei- bis dreifache Volumen der Heizkanäle, der Leerkanäle und der Strömungsumlenkkanäle der Kanalanordnung. So ist sichergestellt, dass ein Großteil der zuvor in der Kanalanordnung befindlichen Luft aus dieser entfernt wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Steuereinrichtung ausgebildet, durch Integration des erfassten Volumenstromes über die Zeit ein Durchflussvolumen des seit der Erstinbetriebnahme oder Wiederinbetriebnahme durch die Kanalanordnung geflossenen Flüssigkeitsvolumens zu ermitteln und dieses mit dem vorgegebenen Mindestdurchflussvolumen zu vergleichen, um bis zum Erreichen des vorgegebenen Mindestvolumens das Einschalten der Beheizung der Heizkanäle zu sperren.
Dies bietet den Vorteil das auf besonders einfache Weise mittels der vorhandenen Volumenstromerfassung rechnerisch das bereits durch die Kanalanordnung geflossene Flüssigkeitsvolumen bestimmt werden kann, um so das Sperren bzw. Einschalten der Beheizung der Heizkanäle nach Durchströmung mit dem Mindestdurchflussvolumen zu gewährleisten.
Des Weiteren wird die Aufgabe durch ein entsprechendes Verfahren mit den eingangs genannten Merkmalen gelöst, durch Erfassen des Volumenstromes der durch die Kanalanordnung strömenden Flüssigkeit mittels eines Durchflusssensors und bei erkannter Erstinbetriebnahme Sperren der Einschaltung der Beheizung der Heizkanäle bis zum Erreichen eines vorgegebenen Mindestdurchflussvolumens mittels einer Steuereinrichtung
Eine weitere zweckmäßige Ausbildung der Erfindung ist gekennzeichnet durch Integrieren des erfassten Volumenstromes über die Zeit zur Ermittlung eines Durchflussvolumens des seit der Erstinbetriebnahme oder Wiederinbetriebnahme durch die Kanalanordnung geflossenen Flüssigkeitsvolumens und Vergleichen des Gesamtdurchflussvolumens mit dem vorgegebenen Mindestdurchflussvolumen, um bis zum Erreichen des vorgegebenen Mindestvolumens das Einschalten der Beheizung der Heizkanäle zu sperren.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die Einbaulage des Durchlauferhitzers mittels eines Lagesensors der Steuereinrichtung erkannt, die erfasste Einbaulage mit der vorgegebenen Betriebsmontageposition verglichen und, sofern eine Differenz zwischen erfasster Einbaulage und der Betriebsmontageposition größer als eine vorgegebene maximal zulässige Abweichung ist, das Mindestdurchflussvolumen auf Basis der Einbaulage angepasst. Wird eine von der vorgegebenen Betriebsmontageposition abweichende Einbaulage erkannt, wird beispielsweise das Mindestvolumen um bis zu 0,5 Liter pro Minute erhöht.
Die sich aus dem erfindungsgemäßen Verfahren ergebenden Vorteile sind bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Durchlauferhitzer im Detail beschrieben worden. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auf die zuvor gemachten Ausführungen verwiesen.
Weitere bevorzugte und/oder zweckmäßige Merkmale und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung. Besonders bevorzugte Ausführungsformen werden anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1: eine schematische Ansicht einer beispielhaften Kanalordnung des erfindungsgemäßen Durchlauferhitzers
und
Fig. 2: eine schematische Ansicht eines Heizkanals mit Strömumgsumlenckanälen und unbeheizten Leerkanälen.

Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht einer beispielhaften Kanalordnung 10 einer - in der Zeichnung nicht gezeigten - Heizkartusche des erfindungsgemäßen Durchlauferhitzers. Der Durchlauferhitzer ist zum Erwärmen einer Flüssigkeit 16 eingerichtet, die die fluidgängige Kanalanordnung 10 in Flüssigkeitsdurchströmungsrichtung 11 passiert. Wie in Fig. 1 gezeigt, umfasst die Kanalanordnung 10 mehrere Heizkanäle 12. In Fig. 1 sind beispielhaft vier Heizkanäle gezeigt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die gezeigte Anzahl an Heizkanälen 12 beschränkt. Vielmehr ist es möglich, praktisch eine beliebige Anzahl der Heizkanäle 12 bedarfsabhängig in Serie anzuordnen. Auch können die Heizkanäle 12 parallel zueinander angeordnet werden. Die Heizkanäle 12 weisen vorzugsweise Heizwendeln 13 auf, mittels derer die Flüssigkeit 16 beim Durchströmen der Heizkanäle 12 elektrisch beheizt wird.
Die erfindungsgemäße Kanalanordnung 10 umfasst weiter unbeheizte Leerkanäle 14 sowie Strömungsumlenkkanäle 15. Zwischen jeweils zwei der Heizkanäle 12 ist jeweils mindestens einer der Leerkanäle 14 angeordnet. Anders ausgedrückt sind die Heizkanäle 12 niemals unmittelbar miteinander in Serie über die Stromumlenkungskanäle aus strömungstechnischer Sicht geschaltet, sondern jeweils durch mindestens einen zwischen zwei der Heizkanäle 12 angeordneten Leerkanal voneinander getrennt.
Die Heizkanäle 12 des erfindungsgemäßen Durchlauferhitzers sind derart in dem Durchlauferhitzer ausgerichtet und angeordnet, dass jeder der Heizkanäle 12 entgegen oder im Wesentlichen entgegen der Schwerkraft von der Flüssigkeit 16 durchströmt wird. Anders ausgedrückt weist die Flüssigkeitsdurchströmungsrichtung 11 in jedem der Heizkanäle 12 entgegen der Schwerkraft.
Die sich daraus ergebenden technischen Vorteile sollen anhand der Fig. 2 im Folgenden näher erläutert werden. In Fig. 2 ist beispielhaft gezeigt, wie sich die Flüssigkeit 16 in dem Heizkanal 12 sowie den Leerkanälen 14 verteilt, wenn nur ein geringer Volumenstrom durch die fluidgängige Kanalanordnung fließt.
Wie im Folgenden erläutert wird, ist es mit dem erfindungsgemäßen Durchlauferhitzer möglich, im Zapfbetrieb auch nur geringe Wassermengen pro Zeit zu entnehmen. Ist der Volumenstrom durch die Kanalanordnung 10 entsprechend gering so reicht in der Regel die Strömungsgeschwindigkeit innerhalb der Kanalanordnung 10 nicht mehr aus, um in der Kanalanordnung 10 vorhandene oder sich auf Grund von in der Flüssigkeit 16 befindlichen Luftblasen ansammelnde Luft mit dem Flüssigkeitsstrom aus der Kanalanordnung 10 zu transportieren. Der erfindungsgemäße Durchlauferhitzer ist also eingerichtet, auch bei nur geringem Durchflussvolumenstrom betrieben zu werden, vorzugsweise bei einem Volumenstrom kleiner 0,8 Liter pro Minute, kleiner 1,5 Liter pro Minute, oder bei einem Volumenstrom kleiner 2,5 Liter pro Minute. Im Fall einer erkannten Einbaulagenabweichung von der vorgegebenen Betriebsmontageposition kann dieses Mindestdurchflussvolumen mittels der Steuereinrichtung erhöht werden, beispielsweise um bis zu 0,5 Liter Pro Minute.
Bekanntermaßen führen Luftansammlungen im Bereich der Heizwendel 13 zu lokaler Überhitzung derselben, was bis zur Zerstörung der Heizwendel 13 führen kann. Vorteilhafterweise ist der erfindungsgemäße Durchlauferhitzer so eingerichtet, dass beim Durchströmen der Kanalanordnung mit der zu erwärmenden Flüssigkeit 16 entgegen der Schwerkraft die Heizkanäle 12 zumindest in dem Bereich, in dem die Heizwendeln 13 angeordnet sind, vollständig mit der zu erwärmenden Flüssigkeit gefüllt sind.
Etwaige in der Flüssigkeit 16 vorhandene Luftblasen steigen auf Grund ihrer geringeren Dichte im Vergleich zu der Flüssigkeit 16 entgegen der Schwerkraft auf und sammeln sich in einem oberen Bereich 18 eines der Strömungsumlenkkanäle 15. In Abhängigkeit der Menge an mit der Flüssigkeit 16 mitgeführter Luft, des Betriebsdrucks sowie der Größe des durch die Zapfleitung bestimmten Volumenstroms bilden sich luftgefüllte Bereiche 17 unterschiedlicher Ausdehnung aus.
Ist der die Kanalanordnung 10 durchfließende Volumenstrom der Flüssigkeit 16 - wie zuvor beschrieben - so gering, dass die Flüssigkeit 16 nur über einen Teilbereich der Querschnittsfläche der Leerkanäle 14 strömt, so fließt die Flüssigkeit 16 jeweils in den Leerkanälen 14 insbesondere an der Innenwandung 19 der Leerkanäle 14 in Richtung der Schwerkraft und sammelt sich in einem unteren Bereich 20 des jeweiligen Strömungsumlenkkanals 15. Erfindungsgemäß wird so erreicht, dass die Heizkanäle 12, und insbesondere diejenigen Bereiche der Heizkanäle 12, die Heizwendeln 13 aufweisen, stets flüssigkeitsgefüllt sind. In den Leerkanälen 14 stellt sich -wie zuvor beschrieben -jeweils in dem unteren Bereich 20 des Strömungsumlenkkanals 15 eine Flüssigkeitssäule ein, während der darüberliegende Bereich 17 mit Luft gefüllt ist.
Vorzugsweise sind die Strömungsumlenkkanäle 15 U-förmig ausgebildet und eingerichtet, die Flüssigkeitsdurchströmungsrichtung 11 um 180° umzulenken. Damit befinden sich die Heizkanaleinläufe 22 jeweils in einer unteren Position 23, während sich die Heizkanalausläufe 21 jeweils in einer oberen Position 24 befinden.
Die Leerkanäle 14 sind folglich in der Betriebsmontageposition des Durchlauferhitzers derart ausgerichtet, dass die Flüssigkeitsdurchströmungsrichtung 11 jedes der Leerkanäle 14 in Schwerkraftrichtung 25 oder im Wesentlichen in Schwerkraftrichtung 25 weist.
Weiter bevorzugt ist der erfindungsgemäße Durchlauferhitzer als Blankdrahtdurchlauferhitzer ausgebildet und eingerichtet. Hierzu ist in jedem der Heizkanäle 12 mindestens eine Heizwendel 13, die als Blankdrahtheizwendel ausgebildet ist, angeordnet. Die Leerkanäle 14 sind vorteilhafterweise als Isolationsstrecken ausgebildet, so dass die Heizwendel 13 sowie deren potenzialführenden elektrischen Anschlüsse 26 voneinander isoliert sind.
Vorteilhafterweise ist es so möglich, die Heizwendel 13 mit ihren elektrischen Anschlüssen 26 wahlfrei an verschiedene elektrische Potenziale anzuschließen. Auf Grund des stets um jeweils einen der Heizkanäle 12 einlauf- und auslaufseitig vorhandenen Leerkanals 14 ist es nicht erforderlich, beispielsweise bei zwei benachbarten Heizkanälen 12 an der unteren Position 23 oder der oberen Position 24 die auf derselben Seite liegenden elektrischen Anschlüsse 26 der beiden Heizwendeln 13 auf dasselbe elektrische Potenzial zu legen. Dies ermöglicht eine Vielzahl von Möglichkeiten, die Heizwendel 13 der Heizkanäle 12 mit elektrischer Energie zu versorgen. Die Leerlaufkanäle 14 sind also als elektrische Isolationstrecke zwischen zwei der Blankdrahtheizwendel verschiedenen elektrischen Potenzials ausgebildet.
Wie in Fig. 1 gezeigt, ist in Flüssigkeitsdurchströmungsrichtung 11 vor dem ersten Heizkanal 12a mindestens ein unbeheizter Vorlaufkanal 27 angeordnet.
Wie in Fig. 1 gezeigt, können beispielsweise fünf Vorlaufkanäle 27 vor dem ersten Heizkanal 12a angeordnet sein. Die Anzahl der Vorlaufkanäle 27 richtet sich insbesondere nach der erforderlichen Länge der Isolationsstrecke, um die Vorgabe eines maximal zulässigen Ableitstromes einzuhalten. Weiter bevorzugt sind in analoger Weise in Flüssigkeitsdurchströmungsrichtung 11 nach dem letzten der Heizkanäle mindestens ein unbeheizter Nachlaufkanal 28 angeordnet. Die Vorlaufkanäle 27 sowie die Nachlaufkanäle 28 können - wie in der Zeichnung gezeigt - mittels der Strömungsumlenkkanäle 15 untereinander verbunden sein.
In der Zeichnung nicht gezeigt ist das Gehäuse des erfindungsgemäßen Durchlauferhitzers, das beispielsweise aus einer Gehäuserückwand und einer zumindest teilweise abnehmbaren Gehäusehaube besteht. Der Durchlauferhitzer umfasst mindestens eine Montageeinrichtung, mittels derer der Durchlauferhitzer in der Betriebsmontageposition montierbar ist. In der Regel wird der erfindungsgemäße Durchlauferhitzer als Wandgerät an einer Wand montiert.
Die Betriebsmontageposition bezeichnet die Position und Ausrichtung des Durchlauferhitzers im montierten Zustand, in der der Durchlauferhitzer ordnungsgemäß betrieben wird. Die Montageeinrichtung kann beispielsweise als Wandträgerelement ausgebildet sein, das an der Wand befestigt wird. Der erfindungsgemäße Durchlauferhitzer wird in einem zweiten Schritt in diese Montageeinrichtung mit seiner Rückseite eingehängt und so in der Betriebsmontageposition fixiert. Weiter bevorzugt umfasst die Montageeinrichtung und/oder der Durchlauferhitzer eine Montagehilfe, die eingerichtet ist, die korrekte Ausrichtung des Durchlauferhitzers in der Betriebsmontageposition für den Monteur erkennbar zu machen.
Der erfindungsgemäße Durchlauferhitzer umfasst weiter eine - in der Zeichnung nicht gezeigte - Steuereinrichtung. Diese Steuereinrichtung ist ausgebildet und eingerichtet, eine Erstinbetriebnahme und/oder einen Flüssigkeitsmangel in der Kanalanordnung 10 zu erkennen. Die Steuereinrichtung umfasst hierzu eingerichtete Speichermittel sowie ein Mikroprozessor, mittels derer die Erstinbetriebnahme des erfindungsgemäßen Durchlauferhitzers erkannt wird. Zum Erkennen eines Flüssigkeitsmangels in der Kanalanordnung 10 weist der erfindungsgemäße Durchlauferhitzer Sensorelemente zur Wassermangelerkennung, beispielsweise in Form eines Volumenstromsensors auf. Die Steuereinrichtung ist weiter ausgebildet, im Erkennungsfall ein Einschalten der Beheizung der Heizkanäle 12 für eine vorgegebene Einschaltsperrdauer zu sperren. Die vorgegebene Einschaltsperrdauer wird vorzugsweise so bemessen, dass die Kanalanordnung 10 zunächst vollständig durchströmt wird, so dass sämtliche der Heizwendeln 13 vollständig von der Flüssigkeit 16 umgeben sind.
Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung weiter ausgebildet, die Einbaulage des Durchlauferhitzers zu erkennen. Hierzu umfasst die Steuereinrichtung mindestens einen Lagesensor, beispielsweise in Form eines Beschleunigungssensors, mittels dessen die Steuereinrichtung die Einbaulage im Schwerkraftfeld der Erde erfasst. Die Steuereinrichtung ist ausgebildet, die erfasste Einbaulage mit der vorgegebenen Betriebsmontageposition zu vergleichen. Ist die Differenz zwischen erfasster Einbaulage und der optimalen Betriebsmontageposition größer als eine vorgegebene maximal zulässige Abweichung, verhindert die Steuereinrichtung eine Inbetriebnahme des Durchlauferhitzers und weist den Anwender optional über eine Anzeige auf die fehlerhafte Ausrichtung des Durchlauferhitzers hin. Alternativ lässt die Steuereinrichtung den Betrieb des Durchlauferhitzers zu, schaltet jedoch die Beheizung der Heizkanäle erst dann ein, wenn der durch die Kanalanordnung 10 fließende Volumenstrom größer als ein vorgegebener Mindestvolumenstrom bei Betrieb in Fehlausrichtung ist. Der vorgegebene Mindestvolumenstrom wird herstellerseitig in jedem Fall so groß gewählt, dass dieser ausreicht, um in der Kanalanordnung 10 befindliche Luft sicher mit dem Flüssigkeitsstrom heraus zu transportieren. Zur Messung des Volumenstromes umfasst die Kanalanordnung 10 eine Durchflussmesseinrichtung, beispielsweise eine Durchflussmessturbine.
Weiter bevorzugt umfasst die Steuereinrichtung einen Durchflusssensor zur Volumenstromerfassung der durch die Kanalanordnung 10 strömenden Flüssigkeit 16. Die Steuereinrichtung ist weiter ausgebildet, bei erkannter Erstinbetriebnahme das Einschalten der Beheizung der Heizkanäle 12 bis zum Erreichen eines vorgegebenen Mindestdurchflussvolumens zu sperren. Auf diese Weise wird exakt erfasst, welche Flüssigkeitsmenge bereits durch die Kanalanordnung 10 geströmt ist. Erst nach Erreichen des vorgegebenen Mindestdurchflussvolumens wird die Beheizung der Heizkanäle 12 freigegeben.
Die Steuereinrichtung ist weiter insbesondere dazu ausgebildet, durch Integration des erfassten Volumenstromes über die Zeit ein Durchflussvolumen des seit der Erstinbetriebnahme oder der Wiederinbetriebnahme durch die Kanalanordnung 10 geflossenen Flüssigkeitsvolumens zu ermitteln. Weiter ist die Steuereinrichtung ausgebildet, dieses ermittelte Flüssigkeitsvolumen mit dem vorgegebenen Mindestdurchflussvolumen zu vergleichen und so bis zum Erreichen dieses vorgegebenen Mindestdurchflussvolumens das Einschalten der Beheizung der Heizkanäle 12 zu sperren.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung des Durchlauferhitzers mit den zuvor genannten Merkmalen umfasst das Detektieren einer Erstinbetriebnahme und/oder eines Flüssigkeitsmangels in der Kanalanordnung 10, Sperren der Beheizung der Heizkanäle 12 für eine vorgegebene Einschaltsperrdauer im Erkennungsfall.
Vorzugsweise wird der Volumenstrom der durch die Kanalanordnung 10 strömenden Flüssigkeit 16 mittels eines Durchflusssensors erfasst und bei erkannter Erstinbetriebnahme der Einschaltung der Beheizung der Heizkanäle 12 bis zum Erreichen eines vorgegebenen Mindestdurchflussvolumens mittels einer Steuereinrichtung gesperrt.
Weiter bevorzugt wird der erfasste Volumenstrom über die Zeit zur Ermittlung eines Durchflussvolumens des seit der Erstinbetriebnahme oder Wiederinbetriebnahme durch die Kanalanordnung 10 geflossenen Flüssigkeitsvolumens und Vergleichen des Durchflussvolumens mit dem vorgegebenen Mindestdurchflussvolumen erfasst, um bis zum Erreichen des vorgegebenen Mindestvolumens das Einschalten der Beheizung der Heizkanäle 12 zu sperren.

Claims

Durchlauferhitzer zum Erwärmen einer Flüssigkeit (16), umfassend
eine Heizkartusche mit mindestens einer fluidgängigen Kanalanordnung (10), wobei die Kanalanordnung (10) durch eine Mehrzahl zum Erwärmen der Flüssigkeit (16) eingerichteter elektrisch beheizter Heizkanäle (12), durch unbeheizte Leerkanäle (14) sowie durch Strömungsumlenkkanäle (15) gebildet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens zwischen jeweils zwei der Heizkanäle (12) mittels der Strömungsumlenkkanäle (15) mindestens einer der Leerkanäle (14) angeordnet ist, jeder der Heizkanäle (12) in einer Betriebsmontageposition des Durchlauferhitzers derart ausgerichtet ist, dass die Flüssigkeitsdurchströmungsrichtung (11) jeder der Heizkanäle (12) zumindest im Wesentlichen entgegen der Schwerkraft weist.
Durchlauferhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsumlenkkanäle (15) zur Umlenkung der Flüssigkeitsdurchströmungsrichtung (11) um 180° U-förmig ausgebildet sind.
Durchlauferhitzer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Leerkanäle (14) in der Betriebsmontageposition des Durchlauferhitzers derart ausgerichtet ist, dass die Flüssigkeitsdurchströmungsrichtung (11) jedes der Leerkanäle (14) zumindest im Wesentlichen in Schwerkraftrichtung (25) weist.
Durchlauferhitzer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchlauferhitzer als Blankdrahtdurchlauferhitzer ausgebildet ist und in jeder der Heizkanäle (12) zum Anordnen mindestens eine Blankdrahtheizwendel ausgebildet ist.
Durchlauferhitzer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Leerlaufkanäle (14) als elektrische Isolationsstrecke zwischen jeweils zwei der Blankdrahtheizwendeln verschiedenen elektrischen Potenzials ausgebildet sind.
Durchlauferhitzer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in Flüssigkeitsdurchströmungsrichtung (11) vor dem ersten der Heizkanäle (12a) mindestens ein unbeheizter Vorlaufkanal (27) angeordnet ist.
Durchlauferhitzer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in Flüssigkeitsdurchströmungsrichtung (11) nach dem letzten der Heizkanäle (12b) mindestens ein unbeheizter Nachlaufkanal (28) angeordnet ist.
Durchlauferhitzer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, weiter umfassend eine Montageeinrichtung, die zur Montage des Durchlauferhitzers in der Betriebsmontageposition eingerichtet ist.
Durchlauferhitzer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Montageeinrichtung und/oder der Durchlauferhitzer eine Montagehilfe umfasst, anhand derer die Ausrichtung des Durchlauferhitzers in der Betriebsmontageposition für den Monteur erkennbar ist.
Durchlauferhitzer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung mindestens einen Lagesensor zur Erkennung der Einbaulage des Durchlauferhitzers umfasst und die Steuereinrichtung ausgebildet ist, die erfasste Einbaulage mit der vorgegebenen Betriebsmontageposition zu vergleichen, und eingerichtet ist, sofern eine Differenz zwischen erfasster Einbaulage und der Betriebsmontageposition größer als eine vorgegebene maximal zulässige Abweichung ist, ein Mindestdurchflussvolumen auf Basis der Einbaulage anzupassen.
Durchlauferhitzer nach einem der Ansprüche 1 bis 10, weiter umfassend eine Steuereinrichtung, die ausgebildet und eingerichtet ist, eine Erstinbetriebnahme und/oder einen Flüssigkeitsmangel in der Kanalanordnung (10) zu erkennen und im Erkennungsfall ein Einschalten der Beheizung der Heizkanäle (12) für eine vorgegebene Einschaltsperrdauer zu sperren.
Durchlauferhitzer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung einen Durchflusssensor zur Volumenstromerfassung der durch die Kanalanordnung (10) strömenden Flüssigkeit (16) umfasst, und ausgebildet ist, bei erkannter Erstinbetriebnahme das Einschalten der Beheizung der Heizkanäle (12) bis zum Erreichen eines vorgegebenen Mindestdurchflussvolumens zu sperren.
Durchlauferhitzer nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung ausgebildet ist, durch Integration des erfassten Volumenstromes über die Zeit ein Durchflussvolumen des seit der Erstinbetriebnahme oder Wiederinbetriebnahme durch die Kanalanordnung (10) geflossenen Flüssigkeitsvolumens zu ermitteln und dieses mit dem vorgegebenen Mindestdurchflussvolumen zu vergleichen, um bis zum Erreichen des vorgegebenen Mindestvolumens das Einschalten der Beheizung der Heizkanäle (12) zu sperren.
Verfahren zur Steuerung eines Durchlauferhitzers nach einem der Ansprüche 1 bis 13, umfassend Detektieren einer Erstinbetriebnahme und/oder eines Flüssigkeitsmangels in der Kanalanordnung (10), Sperren der Beheizung der Heizkanäle (12) für eine vorgegebene Einschaltsperrdauer im Erkennungsfall.
Verfahren nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch Erfassen des Volumenstromes der durch die Kanalanordnung (10) strömenden Flüssigkeit (16) mittels eines Durchflusssensors und bei erkannter Erstinbetriebnahme Sperren der Einschaltung der Beheizung der Heizkanäle (12) bis zum Erreichen eines vorgegebenen Mindestdurchflussvolumens mittels einer Steuereinrichtung.
Verfahren nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch Integrieren des erfassten Volumenstromes über die Zeit zur Ermittlung eines Durchflussvolumens des seit der Erstinbetriebnahme oder Wiederinbetriebnahme durch die Kanalanordnung (10) geflossenen Flüssigkeitsvolumens und Vergleichen des Durchflussvolumens mit dem vorgegebenen Mindestdurchflussvolumen, um bis zum Erreichen des vorgegebenen Mindestvolumens das Einschalten der Beheizung der Heizkanäle (12) zu sperren.
Verfahren nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch Erkennen der Einbaulage des Durchlauferhitzers mittels eines Lagesensors der Steuereinrichtung, Vergleichen der erfassten Einbaulage mit der vorgegebenen Betriebsmontageposition und, sofern eine Differenz zwischen erfasster Einbaulage und der Betriebsmontageposition größer als eine vorgegebene maximal zulässige Abweichung ist, das Mindestdurchflussvolumen auf Basis der Einbaulage anzupassen.