EP3859228A1

EP3859228A1 - Durchlauferhitzer zur warmwasserbereitung

Info

Publication number: EP3859228A1
Application number: EP20154818.7A
Authority: EP
Inventors: Christian Barlag; Christian Koch
Original assignee: Gerdes Holding GmbH and Co KG
Current assignee: Gerdes Holding GmbH and Co KG
Priority date: 2020-01-31
Filing date: 2020-01-31
Publication date: 2021-08-04
Anticipated expiration: 2040-01-31
Also published as: EP3859228B1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Durchlauferhitzer zur Warmwasserbereitung, umfassend eine Kanalanordnung mit einem Wasserzulauf, der zum Anschluss an eine Wasser zuführende Wasserleitung eingerichtet ist und mit einem Wasserablauf, der zum Anschluss an eine Wasser abführende Wasserleitung eingerichtet ist, eine zum Erwärmen von durch die Kanalanordnung in Durchflussrichtung (15) fließendem Wasser eingerichtete elektrische Heizeinrichtung, eine zum Steuern der Heizleistung der Heizeinrichtung ausgebildete elektronische Steuereinrichtung sowie ein in dem Wasserzulauf angeordnetes und zur Begrenzung der Wasserdurchflussmenge eingerichtetes, mittels der Steuereinrichtung ansteuerbares Motorventil (10), wobei das Motorventil (10) einen einen Strömungsweg (12) bildenden Ventilkörper (11), einen Elektromotor (13) und ein mittels des Elektromotors (13) zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung positionsverstellbares und zur Einstellung des Volumenstroms eingerichtetes Drosselorgan (14) umfasst, und wobei das Motorventil (10) derart ausgebildet ist, dass die Positionsverstellung des Drosselorgans (14) in Richtung der Schließstellung mit der Durchflussrichtung (15) des Wassers erfolgt.

Description

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Durchlauferhitzer zur Warmwasserbereitung.
Durchlauferhitzer mit Schutzeinrichtungen, mittels derer der Kaltwasserzulauf beim Auftreten einer Leckage des Leitungssystems selbsttätig abgesperrt wird, sind hinlänglich bekannt. Die dabei zum Einsatz kommenden Schutzeinrichtungen sind in der Regel rein mechanisch aufgebaut und gewährleisten auf im stromlosen Zustand eine zuverlässige Absperrfunktion.
Eine solche Schutzeinrichtung ist beispielsweise aus dem Dokument EP 3 018 390 A1 bekannt. Ein vorgespanntes Schließelement wird mittels eines Sperrbolzens solange gehalten, bis dieser beim Aufschwimmen eines Schwimmers den Sperrbolzen freigibt und sich das Schließelement selbsttätig in eine Sperrstellung bewegt, um den Kaltwasserzulauf abzusperren. Eine Schutzeinrichtung ähnlicher Funktion geht beispielsweise auch aus dem Dokument EP 3 018 427 A1 hervor.
Das Dokument DE 10 2018 001 314 A1 zeigt einen Warmwassererzeuger mit einer Steuerung, die eingerichtet ist, eine Leckage zu detektieren und den Wasserfluss bei erkannter Leckage mittels eines Magnetventils abzusperren. Zur Erkennung einer Leckage wird der ohnehin im Gerät befindliche Durchflusssensor genutzt. Der Durchflusssensor dient dazu, die Heizung einzuschalten, sofern die Größe des Volumenstroms einen vorbestimmten Schwellenwert, beispielsweise fünf Liter pro Minute, übersteigt.
Nachteilig ist, dass der Durchflusssensor und die jeweilige Auswerteschaltung einerseits für die Erfassung relativ großer Durchflussmengen zur Bestimmung des Einschaltzeitpunkts der Heizung und andererseits zur Erfassung relativ kleiner Durchflussmengen, insbesondere von Durchflussmengen kleiner 0,5 oder 0,1 Liter pro Minute, ausgelegt sein müssen. Zudem ist eine Erkennung von Leckagen nur geringen Ausmaßes erst nach Beobachtung über einen längeren Zeitraum möglich. So ist es beispielsweise erforderlich, eine Stunde lang den Durchfluss oder Volumenstrom zu überwachen, während sich der Durchlauferhitzer nicht im Zapfbetrieb befindet. Wird in diesem Beobachtungszeitraum trotz nicht erfolgter Wasserentnahme ein geringer Volumenstrom festgestellt, so wird dies als Indiz für eine Leckage gewertet. Leckagen werden auf diese Weise nur mit großer Zeitverzögerung erkannt bzw., wenn die Leckagemenge die Empfindlichkeitsschwelle des Durchflusssensors unterschreitet, überhaupt nicht registriert. Während des Zapfbetriebs auftretende Leckagen können auf diese Weise überhaupt nicht detektiert und erfasst werden. Zudem ist es nicht möglich, zu unterscheiden, ob es sich um eine Leckage oder um eine Wasserentnahme im Rahmen eines regulären Zapfbetriebs mit nur geringem Wasser-Volumenstrom handelt.
Ein weiterer Nachteil des bekannten Wassererwärmers besteht darin, dass das eingesetzte Magnetventil ausschließlich zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung umschaltbar ist. Das eingesetzte Magnetventil dient ausschließlich dazu, im Fehler- und/oder Leckagefall die Wasserzufuhr zum Warmwassererzeuger abzusperren. Die Wasserdurchflussmenge im geöffneten Zustand des Magnetventils bestimmt sich daher ausschließlich über den vorhandenen Wasserdruck im Wasserzulauf sowie dem durch die Geometrie des Strömungswegs induzierten Strömungswiderstand. Eine Einstellung der maximalen Durchflussmenge ist hingegen nicht möglich.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Durchlauferhitzer der eingangs genannten Art bereitzustellen, der mit möglichst wenigen hydraulischen Komponenten sowohl eine Regulierung der Wasserdurchflussmenge als auch ein vollständiges Absperren des Wasserzulaufs erlaubt.
Die Aufgabe wird durch den eingangs genannten Durchlauferhitzer zur Warmwasserbereitung gelöst, umfassend eine Kanalanordnung mit einem Wasserzulauf, der zum Anschluss an eine Wasser zuführende Wasserleitung eingerichtet ist und mit einem Wasserablauf, der zum Anschluss an eine Wasser abführende Wasserleitung eingerichtet ist, eine zum Erwärmen von durch die Kanalanordnung in Durchflussrichtung fließendem Wasser eingerichtete elektrische Heizeinrichtung, eine zum Steuern der Heizleistung der Heizeinrichtung ausgebildete elektronische Steuereinrichtung sowie ein in dem Wasserzulauf angeordnetes und zur Begrenzung der Wasserdurchflussmenge eingerichtetes, mittels der Steuereinrichtung ansteuerbares Motorventil, also einem motorgetriebenen Ventil, wobei das Motorventil einen einen Strömungsweg bildenden Ventilkörper, einen Elektromotor und ein mittels des Elektromotors zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung positionsverstellbares und zur Einstellung des Volumenstroms eingerichtetes Drosselorgan umfasst, und wobei das Motorventil derart ausgebildet ist, dass die Positionsverstellung des Drosselorgans in Richtung der Schließstellung mit der Durchflussrichtung des Wassers erfolgt.
Der erfindungsgemäße Durchlauferhitzer bietet gleich eine Reihe von Vorteilen. Mittels des erfindungsgemäßen Motorventils ist es möglich, sowohl die Wasserdurchflussmenge zu regulieren als auch den Zulauf von Wasser vollständig abzusperren. So wird auf überraschend einfache Weise mit nur einem hydraulischen Bauelement sowohl die Möglichkeit einer Volumenstromregulierung als auch der Wasserzulaufsperrung im Bedarfsfall erreicht. Das erfindungsgemäße Motorventil erfüllt so eine Doppelfunktion. Mittels der Steuereinrichtung ist es möglich, das Drosselorgan in eine gewünschte Stellung zu bringen, so dass die maximale Durchflussmenge auf einen vorgegebenen oberen Wert begrenzt wird. So kann der Durchlauferhitzer über die Steuereinrichtung an verschiedene Einbausituationen hinsichtlich hydraulischer und/oder elektrischer Anschlussgegebenheiten angepasst werden.
Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass im Strömungsweg ein Dichtungssitz angeordnet ist und das Drosselorgan bezüglich des Dichtungssitzes wasserzulaufseitig angeordnet ist. Aufgrund der wasserzulaufseitigen Anordnung des Drosselorgans wirkt das in der Durchflussrichtung fließende Wasser auf das Drosselorgan in Richtung der Schließstellung ein. Diese in Richtung der Schließstellung wirkende Kraft unterstützt zusätzlich die Positionsverstellung des Drosselorgans in Richtung der Schließstellung. So wird beim Bewegen des Drosselorgans in Richtung der Schließstellung weniger elektrische Leistung zum Betrieb des Elektromotors benötigt, als dies der Fall ist, wenn das Drosselorgan in die entgegengesetzte Richtung zur Offenstellung hinbewegt wird. Bei gleicher Stromaufnahme des Elektromotors wird so zudem der Schließvorgang zusätzlich durch den Wasserdruck unterstützt und damit beschleunigt.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Drosselorgan linear positionsverstellbar ausgebildet ist. Auf diese Weise kann die maximale Durchflussmenge des Wassers fein abgestuft variabel eingestellt werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausbildung der Erfindung umfasst der Elektromotor einen Spindelantrieb, mittels dessen das Drosselorgan linear positionsverstellbar ist. Der Spindelantrieb bietet den Vorteil, dass dieser selbsthemmend ausgebildet ist. Eine einmal mittels des Elektromotors eingestellte Position des Drosselorgans wird so auch bei nicht vorhandener Versorgungsspannung des Elektromotors aufgrund der genannten Selbsthemmung stets unverändert beibehalten. Um die jeweilige Position des Drosselorgans beizubehalten ist daher keine Bereitstellung elektrischer Energie erforderlich.
Eine weitere zweckmäßige Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor als Schrittmotor ausgeführt ist. Die Ausführung des Elektromotors als Schrittmotor bietet den Vorteil, dass die Positionsverstellung des Drosselorgans besonders einfach und preiswert, insbesondere ohne zusätzliche Erfassung der Winkelstellung der Motorachse, möglich wird. Alternativ kann anstelle des Schrittmotors auch ein Servomotor zum Einsatz kommen, dessen jeweilige Winkelstellung über einen Winkelpositionsgeber erfasst und entsprechend rückgeregelt wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Drosselorgan kegelförmig ausgebildet. Durch die kegelförmige Geometrie des Drosselorgans wird eine möglichst fein abgestufte Regulierung der maximalen Durchflussmenge erreicht. Insbesondere ist hierzu das Drosselorgan in der Durchflussrichtung des Wassers sich verjüngend ausgebildet. Weiter bevorzugt ist das Drosselorgan in der Durchflussrichtung des Wassers sich linear verjüngend ausgebildet. Das Drosselorgan ist auf diese Weise kegel- oder kegelstumpfförmig ausgebildet.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass an dem Drosselorgan ein Dichtmittel umlaufend angeordnet ist, wobei das Dichtmittel eingerichtet ist, in der Schließstellung mit dem Dichtungssitz in Dichtanlage zu gelangen. Das umlaufend an dem Drosselorgan angeordnete Dichtmittel bietet den Vorteil einer vollständigen Absperrung des Wasserdurchflusses in der Schließstellung. Zudem bietet das Dichtmittel den Vorteil, dass in der Schließstellung der einwirkende Wasserdruck das Dichtmittel gegen den Dichtungssitz presst und so selbsttätig mit steigendem Wasserdruck für eine höhere Anpressung des Dichtmittels gegen den Dichtungssitz sorgt. Damit wird eine besonders zuverlässige Dichtwirkung erzielt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausbildung der Erfindung umfasst der Durchlauferhitzer weiter mindestens einen zur Aufnahme von Leck- und/oder Kondenswasser eingerichteten wannenartigen Aufnahmebereich mit einem Sensormittel zur Erkennung einer Wasseransammlung in dem Aufnahmebereich, wobei die Steuereinrichtung ausgebildet ist, im Fall einer mittels des Sensormittels erkannten Wasseransammlung das Motorventil derart anzusteuern, dass das Drosselorgan in die Schließstellung bewegt wird. Der wannenartige Aufnahmebereich bietet in Verbindung mit dem Sensormittel den Vorteil, dass bereits geringe Wasseransammlung erkannt und so das Auftreten kleinster Mengen von Leck- und/oder Kondenswasser festgestellt werden kann. Durch die mechanische Positionierung des Sensormittels und/oder durch entsprechende Auswertung eines Sensorsignals des Sensormittels durch die hierzu eingerichtete Steuereinheit kann erreicht werden, dass kleine Wasseransammlungen, beispielsweise durch den Anfall von Kondenswasser, nicht unmittelbar dazu führe, dass das Drosselorgan in die Schließstellung bewegt wird. Auch größere Leckagen werden unmittelbar durch die dann erfolgende rasche Wasseransammlung in dem Aufnahmebereich erkannt, so dass das Drosselorgan unverzüglich in die Schließstellung bewegt wird. Auf diese Weise ist mit nur einem hydraulischen Bauteil in Form des erfindungsgemäßen Motorventils sowohl die Regulierung der maximalen Durchflussmenge als auch die zuvor beschriebene Absperrfunktion garantiert.
Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung eine Unterspannungserkennungseinrichtung aufweist, die eingerichtet ist, eine Unterspannung oder den Ausfall einer oder mehrere Phasen der Netzspannung als Unterspannungsereignis zu detektieren und im Fall eines detektierten Unterspannungsereignisses das Motorventil derart anzusteuern, dass das Drosselorgan in die Schließstellung bewegt wird. Die Unterspannungserkennungseinrichtung der Steuereinrichtung bietet den Vorteil, dass nicht nur im Fall hydraulischer Leckagen oder Fehler eine Absperrung des Wasserzulaufs erfolgt, sondern auch bei Netzspannungsausfall oder beim Auftreten von Unterspannungsereignissen der Wasserzulauf hydraulisch verriegelt wird. Auf diese Weise wird immer dann, wenn der erfindungsgemäße Durchlauferhitzer einer elektrischen Versorgungsumgebung ausgesetzt ist, die zu Störungen der Steuerelektronik bzw. Steuereinrichtung führen könnte, der Wasserzulauf zu dem Gerät abgesperrt. Ein Austreten von Leckagewasser ist damit in derartigen Situationen praktisch ausgeschlossen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausbildung der Erfindung umfasst die Steuereinrichtung mindestens einen elektrischen Energiespeicher, der eingerichtet ist, zumindest die Menge an elektrische Energie bereitzustellen, die erforderlich ist, um das Drosselorgan mittels des Elektromotors aus der Offenstellung in die Schließstellung zu verbringen. Mittels des elektrischen Energiespeichers wird sichergestellt, dass das Drosselorgan mittels des Elektromotors aus jeder Position sicher in die Schließstellung gefahren wird, auch dann, wenn die netzspannungsseitige Versorgung nicht mehr sichergestellt ist. Anders ausgedrückt, ist der elektrische Energiespeicher als Puffer ausgebildet, der für die Zeitdauer des Schließvorgangs des Drosselorgans die zum Betrieb des Elektromotors erforderliche elektrische Energie bereitstellt.
Eine weitere zweckmäßige Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung ausgebildet ist, im Fall eines detektierten Unterspannungsereignisses ihre Versorgungsspannung zumindest für die Dauer des Verbringens des Drosselorgans aus der Offenstellung in die Schließstellung von dem elektrischen Energiespeicher zu beziehen. Vorteilhafterweise ist die Größe des elektrischen Energiespeichers so ausgelegt, dass die darin gespeicherte elektrische Energie mindestens ausreichend ist, um ein sicheres Verbringen des Drosselorgans in die Schließstellung zu garantieren. Der weiteste zurückzulegende Weg des Drosselorgans ist derjenige aus der Offenstellung in die Schließstellung, so dass es vorteilhaft ist, dass der Energiespeicher so ausgelegt ist, dass für ein Verstellen des Drosselorgans aus der Offenstellung in die Schließstellung ausreichend elektrische Energie zur Verfügung steht. Weiter bevorzugt ist die Kapazität des elektrischen Energiespeichers so ausgelegt, dass zusätzlich zu der genannten elektrischen Energiemenge ein Sicherheitszuschlag vorgesehen ist, um im Fall einer erhöhten Stromaufnahme, beispielsweise durch Druck- und/oder Strömungsverhältnisse oder erhöhten mechanischen Widerstand, in jedem Fall ausreichend Energiereserve vorhanden ist, um stets das Drosselorgan in die Schließstellung zu verbringen.
Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper ein zur mechanischen Wegbegrenzung des Drosselorgans in der Offenstellung eingerichtetes Gegenlageelement umfasst, und dass die Steuereinrichtung weiter ausgebildet ist, die Stromaufnahme des Elektromotors zu erfassen und im Anschluss an ein vorangegangenes Unterspannungsereignis den Elektromotor anzusteuern und das Drosselorgan in die Offenstellung zu fahren, wobei das Erreichen der Offenstellung mittels der Steuereinrichtung beim Überschreiten eines vorgegebenen ersten Referenzwertes der erfassten Stromaufnahme des Elektromotors ermittelt wird. Die mechanische Wegbegrenzung des Drosselorgans in der Offenstellung bietet eine mechanisch robuste und zugleich kostengünstige Lösung, um sicherzustellen, dass das Drosselorgan sich in der Offenstellung befindet. Über den Vergleich der Stromaufnahme des Motors mit dem vorgegebenen ersten Referenzwert lässt sich bei Überschreiten der Motorstromaufnahme unmittelbar feststellen, ob sich das Drosselorgan in mechanischer Wegbegrenzung an dem Gegenlageelement befindet. Auf diese Weise kann die Offenstellung als Referenzposition genutzt werden, die nach einmaligem Anfahren als Bezugspunkt für die weitere Positionsverstellung des Drosselorgans dient. Weitere Sensorik zur Bestimmung der Position des Drosselorgans ist somit nicht erforderlich.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Steuereinrichtung ausgebildet, das Erreichen der Schließstellung durch Vergleich der Stromaufnahme des Elektromotors mit einem vorgegebenen zweiten Referenzwert zu ermitteln. In analoger Weise zur Verstellung der Position des Drosselorgans in der Offenstellung erfolgt das Erkennen des Erreichens der Schließstellung durch Messung der Stromaufnahme des Elektromotors und Vergleich mit einem zweiten Referenzwert. Eine Wegbegrenzung in der Schließstellung erfolgt durch den Dichtungssitz, so dass auch hier über einen signifikanten Anstieg der Motorstromaufnahme die Position des Drosselorgans in der Schließstellung ermittelt wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausbildung der Erfindung ist die Steuereinrichtung weiter ausgebildet ist, im Anschluss an ein vorangegangenes Unterspannungsereignis den Elektromotor anzusteuern und das Drosselorgan in eine Position zu verfahren, in der das Drosselorgan mit dem Gegenlageelement in mechanischen Begrenzungskontakt gelangt. Dies bietet den Vorteil, dass nach jedem aufgetretenen Unterspannungsereignis das Drosselorgan zunächst in eine definierte und reproduzierbare Position, nämlich in die Offenstellung unter Kontakt mit dem Gegenlageelement, verfahren wird. Diese Position stellt, wie zuvor bereits beschrieben, eine Referenzposition dar, aus der jede andere Position zwischen der Offen- und der Schließstellung des Drosselorgans exakt bestimmbar ist.
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 Seitenansicht eines in dem erfindungsgemäßen Durchlauferhitzer vorhandenen Motorventils,
Fig. 2: eine Schnittdarstellung des in Fig. 1 gezeigten Motorventils entlang der Schnittlinie A-A und
Fig. 3: eine perspektivische Ansicht des in den Fig. 1 und 2 gezeigten Motorventils.

Durchlauferhitzer zur Warmwasserbereitung, insbesondere elektrisch betriebene Blankdrahtdurchlauferhitzer, umfassen regelmäßig die nachfolgend beschriebenen, jedoch in der Zeichnung nicht gezeigten, Komponenten und/oder Bauteile.
So weisen derartige Durchlauferhitzer eine Kanalanordnung mit einem Wasserzulauf sowie einem Wasserablauf auf. Der Wasserzulauf ist eingerichtet, um an eine wasserzuführende Wasserleitung angeschlossen zu werden, während der Wasserablauf eingerichtet ist, an eine wasserabführende Wasserleitung angeschlossen zu werden. Zum Erwärmen des durch die Kanalanordnung in Durchflussrichtung 15 fließenden Wassers umfassen derartige Durchlauferhitzer regelmäßig eine elektrische Heizeinrichtung, beispielsweise in Form von Heizwendeln, die in Heizkanälen der Heizkanalanordnung angeordnet sind und von dem zu erwärmenden Wasser umspült werden. Zum Steuern bzw. Regeln der Heizleistung der Heizeinrichtung umfassend derartige Durchlauferhitzer eine entsprechend eingerichtete elektronische Steuereinrichtung.
In dem Wasserzulauf ist das in der Zeichnung gezeigte Motorventil 10, das zur Begrenzung der Wasserdurchflussmenge eingerichtet und mittels Steuereinrichtung ansteuerbar ist, angeordnet. Das Motorventil 10 weist einen Ventilkörper 11 auf, der einen Strömungsweg 12 für das Wasser bildet.
Das Motorventil 10 umfasst ferner einen Elektromotor 13 sowie ein Drosselorgan 14, wobei das Drosselorgan 14 positionsverstellbar zur Einstellung des Volumenstroms eingerichtet ist und mittels des Elektromotors 13 zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung bewegbar ist. In Fig. 2 ist beispielhaft die Offenstellung gezeigt.
Zudem ist das Motorventil 10 derart ausgebildet, dass die Positionsverstellung des Drosselorgans 14 in Richtung der Schließstellung mit der Durchflussrichtung 15 erfolgt. Mit anderen Worten findet die Verstellung der Position des Drosselorgans 14 in Richtung der Schließstellung in der Durchflussrichtung 15 des Wassers statt, während eine Positionsverstellung des Drosselorgans 14 in die Offenstellung entgegen der Durchflussrichtung 15 des Wassers erfolgt.
Wie in Fig. 2 gezeigt, ist in dem Strömungsweg 12 ein Dichtungssitz16 angeordnet. Das Drosselorgan 14 ist bezüglich des Dichtungssitzes 16 wasserzulaufseitig angeordnet. Durch diese Anordnung von Dichtungssitz 16 und Drosselorgan 14 wird das Drosselorgan 14 bei Wasserdurchfluss in Durchflussrichtung 15 des Wassers in Richtung des Dichtungssitzes 16 gepresst. Auf diese Weise wird die Positionsverstellung des Drosselorgans 14 in Richtung der Schließstellung durch den Wasserfluss unterstützt. Die mittels des Elektromotors 13 aufzubringende Verstellleistung ist damit bei einer Bewegung des Drosselorgans 14 in Richtung der Schließstellung geringer als bei einer Positionsverstellung in entgegengesetzter Richtung. Zudem wird das Drosselorgan 14 in der Schließstellung aufgrund des Wasservordrucks zusätzlich gegen den Dichtungssitz 16 gedrückt. So ist das Drosselorgan 14 zusammen mit dem Dichtungssitz 16 in der Schließstellung bei Druckbeaufschlagung selbstdichtend ausgebildet.
Vorzugsweise ist das Drosselorgan 14 linear positionsverstellbar ausgebildet. Das Drosselorgan 14 ist auf diese Weise in den Verstellrichtungen 17, wie in Fig. 2 gezeigt, positionsveränderbar eingerichtet. Die Durchflussmenge ergibt sich aus dem zwischen dem Drosselorgan 14 und dem Dichtungssitz 16 vorhandenen Spalt, dessen Öffnungsweite in Abhängigkeit der jeweiligen Position des Drosselorgans 14 relativ zu dem Dichtungssitz 16 variiert. Zudem wird die Durchflussmenge von der jeweiligen Geometrie von Drosselorgan 14 und Dichtungssitz 16 bestimmt.
Weiter bevorzugt umfasst der Elektromotor 13 einen - in der Zeichnung nicht gezeigten - Spindelantrieb. Der Spindelantrieb bietet den Vorteil, dass dieser selbsthemmend ausgebildet ist. Durch den Wasserfluss auf das Drosselorgan 14 einwirkende Kräfte führen so nicht zu einer ungewollten Verstellung der Position des Drosselorgans 14. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass zur Positionshaltung des Drosselorgans 14 durch den Elektromotor 13 kein Drehmoment auf den Spindelantrieb ausgeübt werden muss, die Position des Drosselorgans 14 also auch ohne Aufnahme elektrischer Leistung durch den Elektromotor 13 gehalten wird.
Vorzugsweise ist der Elektromotor 13 als Schrittmotor ausgeführt. Alternativ ist es möglich, den Elektromotor 13 als Servomotor auszubilden, so dass die jeweilige Winkelposition des Antriebs überwacht und gegebenenfalls ausgeregelt wird. Die Verwendung eines Schrittmotors bietet den Vorteil, dass jeder Winkelschritt exakt einem sich in die jeweiligen Verstellrichtungen 17 des Drosselorgans 14 erstreckenden Wegstück zugeordnet ist. Auf diese Weise ist es möglich, die Position des Drosselorgans 14 präzise anhand einer vorgegebenen Schrittanzahl linear zu verstellen.
Wie in Fig. 2 gezeigt, ist das Drosselorgan 14 bevorzugt kegelförmig ausgebildet. Zwischen der Kegelmantelfläche 18 des Drosselorgans 14 und dem Dichtungssitz 16 wird so ein Zwischenraum 19 gebildet, der in Abhängigkeit der jeweiligen Position des Drosselorgans 14 eine Durchtrittsöffnung einstellbaren Querschnitts für den Wasserstrom bildet. Wie in Fig. 2 gezeigt, ist das Drosselorgan 14 vorteilhafterweise in der Durchflussrichtung 15 des Wassers sich verjüngend ausgebildet.
Vorzugsweise ist an dem Drosselorgan 14 ein Dichtmittel 20 umlaufend angeordnet. Das Dichtmittel 20 ist vorzugsweise als O-Ring ausgebildet. Zudem ist das Dichtmittel 20 eingerichtet, in der Schließstellung mit dem Dichtungssitz 16 in Dichtanlage zu gelangen. Das Dichtmittel 20 bewirkt so in der Schließstellung eine vollständige Absperrung des Wasserlaufs. Das Motorventil 10 ist also eingerichtet, in der Schließstellung den Wasserdurchfluss vollständig zu unterbrechen. Insbesondere ist es von Vorteil, wenn das Dichtmittel 20 - wie in der Fig. 2 gezeigt - vollständig außerhalb der Kegelmantelfläche 18 angeordnet ist. Auf diese Weise bildet das Dichtmittel 20 einen mechanischen Anschlag, indem dieses erst in der Schließstellung mit dem Dichtungssitz 16 in Anlagekontakt kommt. Dies setzt voraus, dass der Dichtungssitz 16 eine entsprechend große lichte Weite aufweist, um die Kegelmantelfläche 18 in der Schließstellung anlagekontaktfrei aufzunehmen.
Der erfindungsgemäße Durchlauferhitzer umfasst weiter einen - in der Zeichnung nicht gezeigten - wannenartigen Aufnahmebereich, der zur Aufnahme von Leck- und/oder Kondenswasser eingerichtet ist. Zudem umfasst der Aufnahmebereich mindestens ein Sensormittel zur Erkennung einer Wasseransammlung in demselben. Das Sensormittel steht in Verbindung mit der Steuereinrichtung, die ausgebildet ist, im Fall einer mittels des Sensormittels erkannten Wasseransammlung das Motorventil 10 derart anzusteuern, dass das Drosselorgan 14 in die Schließstellung bewegt wird. Als Sensormittel kann beispielsweise ein Schwimmerschalter oder eine Elektrodenanordnung zur Leitfähigkeitsmessung zum Einsatz kommen. Im Fall einer Ansammlung von Wasser in dem Aufnahmebereich wird so mittels der dazu eingerichteten Steuereinrichtung das Drosselorgan 14 des Motorventils 10 in die Schließstellung bewegt und ein weiterer Zulauf von Wasser in das Gerät unterbunden.
Vorzugsweise umfasst die Steuereinrichtung weiter eine Unterspannungserkennungseinrichtung, die ausgebildet ist, eine Unterspannung der Netzspannung oder den Ausfall einer oder mehrerer Phasen der Netzspannung als Unterspannungsereignis zu detektieren. Ferner ist die Steuereinrichtung ausgebildet, im Fall eines detektierten Unterspannungsereignisses das Motorventil 10 derart anzusteuern, dass das Drosselorgan 14 in die Schließstellung bewegt wird. Auf diese Weise wird nicht nur im Leckagefall, sondern auch bei möglichen Störungen des Durchlauferhitzerbetriebs durch auftretende Störungen der Netzspannung ein Zulauf von Wasser zum Gerät unterbunden.
Vorteilhafterweise umfasst die Steuereinrichtung mindestens einen elektrischen Energiespeicher, der eingerichtet ist, zumindest die Menge an elektrischer Energie bereitzustellen, die erforderlich ist, um das Drosselorgan 14 mittels des Elektromotors 13 aus der Offenstellung in die Schließstellung zu verbringen. Als elektrischer Energiespeicher kommen beispielsweise Elektrolytkondensatoren, Superkondensatoren oder Akkumulatoren zum Einsatz. Die Dimensionierung erfolgt in Abhängigkeit von dem Energiebedarf des Elektromotors 13 sowie der maximal erforderlichen Zeit, um das Drosselorgan 14 aus der Offenstellung in die Schließstellung zu verbringen.
Vorteilhafterweise umfasst der Ventilkörper 11 ein Gegenlageelement 21. Das Gegenlageelement 21 ist zur mechanischen Wegbegrenzung des Drosselorgans 14 in der Offenstellung eingerichtet und ausgebildet. Bei Erreichen der Offenstellung gelangt der dem Gegenlageelement 21 zugewandte Teil des Drosselorgans 14 mit diesem in mechanischen Kontakt und definiert so die Endposition des Drosselorgans 14 in der Offenstellung. Die Steuereinrichtung ist weiter ausgebildet, die Stromaufnahme des Elektromotors 13 zu erfassen und im Anschluss an ein vorangegangenes Unterspannungsereignis den Elektromotor 13 derart anzusteuern, dass das Drosselorgan 14 in die Offenstellung gefahren wird. Die Steuereinrichtung ist ausgebildet, das Erreichen der Offenstellung zu ermitteln, indem ein Überschreiten eines vorgegebenen ersten Referenzwerts der erfassten Stromaufnahme des Elektromotors 13 festgestellt wird. Bedingt durch die Wegbegrenzung mittels des Gegenlageelements 21 steigt die Stromaufnahme des Elektromotors 13 bei Erreichen der Offenstellung signifikant an und kann daher als Kriterium für das Erreichen derselben Stellung herangezogen werden. So ist es möglich, das Drosselorgan 14 in die immer gleiche, wohldefinierte Position in der Offenstellung zu fahren, die als Referenzposition für jegliche folgende Positionsverstellung des Drosselorgans 14 herangezogen wird. Bei der Verwendung eines Schrittmotors als Elektromotor 13 ist es so auf besonders einfach Weise möglich, die jeweilige Verstellposition des Drosselorgans 14 allein anhand der Schrittanzahl exakt einzustellen.
Weiter bevorzugt ist die Steuereinrichtung ausgebildet, das Erreichen der Schließstellung durch Vergleich der Stromaufnahme des Elektromotors 13 mit einem vorgegebenen zweiten Referenzwert zu ermitteln. Das Drosselorgan 14 wird in der Schließstellung mechanisch durch den Dichtungssitz 16 begrenzt, der vorzugsweise mit dem Dichtmittel 20 in Anlagekontakt gelangt. Durch diese mechanische Wegbegrenzung erhöht sich die zur Positionsverstellung erforderliche Kraft bzw. das erforderliche Drehmoment, was zu einem deutlichen Anstieg der Stromaufnahme des Elektromotors 13 führt.
Vorteilhafterweise ist die Steuereinrichtung weiter ausgebildet, den Elektromotor 13 im Anschluss an ein vorangegangenes Unterspannungsereignis derart anzusteuern, dass das Drosselorgan 14 in eine Position verfahren wird, in der dieses mit dem Gegenlageelement 21 in mechanischen Begrenzungskontakt gelangt. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass nach dem Auftreten eines Unterspannungsereignisses das Drosselorgan 14 zunächst in eine definierte, vorbekannte Position verfahren wird, in diesem Fall in eine definierte Position der Offenstellung. Auf dieser einmal angefahrenen bekannten Position sind dann im Folgenden verschiedene Positionen zwischen Offen- und Schließstellung exakt anfahrbar.

Claims

Durchlauferhitzer zur Warmwasserbereitung, umfassend
eine Kanalanordnung mit einem Wasserzulauf, der zum Anschluss an eine Wasser zuführende Wasserleitung eingerichtet ist, und mit einem Wasserablauf, der zum Anschluss an eine Wasser abführende Wasserleitung eingerichtet ist,
eine zum Erwärmen von durch die Kanalanordnung in Durchflussrichtung (15) fließendem Wasser eingerichtete elektrische Heizeinrichtung,
eine zum Steuern der Heizleistung der Heizeinrichtung ausgebildete elektronische Steuereinrichtung sowie
ein in dem Wasserzulauf angeordnetes und zur Begrenzung der Wasserdurchflussmenge eingerichtetes, mittels der Steuereinrichtung ansteuerbares Motorventil (10), wobei das Motorventil (10) einen einen Strömungsweg (12) bildenden Ventilkörper (11), einen Elektromotor (13) und ein mittels des Elektromotors (13) zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung positionsverstellbares und zur Einstellung des Volumenstroms eingerichtetes Drosselorgan (14) umfasst, und wobei das Motorventil (10) derart ausgebildet ist, dass die Positionsverstellung des Drosselorgans (14) in Richtung der Schließstellung mit der Durchflussrichtung (15) des Wassers erfolgt.
Durchlauferhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Strömungsweg (12) ein Dichtungssitz (16) angeordnet ist und das Drosselorgan (14) bezüglich des Dichtungssitzes (16) wasserzulaufseitig angeordnet ist.
Durchlauferhitzer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselorgan (14) linear positionsverstellbar ausgebildet ist.
Durchlauferhitzer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (13) einen Spindelantrieb umfasst, mittels dessen das Drosselorgan (14) linear positionsverstellbar ist.
Durchlauferhitzer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (13) als Schrittmotor ausgeführt ist.
Durchlauferhitzer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselorgan (14) kegelförmig ausgebildet ist.
Durchlauferhitzer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselorgan (14) in der Durchflussrichtung (15) des Wassers sich verjüngend, vorzugsweise linear verjüngend, ausgebildet ist.
Durchlauferhitzer nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Drosselorgan (14) ein Dichtmittel (20) umlaufend angeordnet ist, wobei das Dichtmittel (20) eingerichtet ist, in der Schließstellung mit dem Dichtungssitz (16) in Dichtanlage zu gelangen.
Durchlauferhitzer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, weiter umfassend mindestens einen zur Aufnahme von Leck- und/oder Kondenswasser eingerichteten wannenartigen Aufnahmebereich mit einem Sensormittel zur Erkennung einer Wasseransammlung in dem Aufnahmebereich, wobei die Steuereinrichtung ausgebildet ist, im Fall einer mittels des Sensormittels erkannten Wasseransammlung das Motorventil (10) derart anzusteuern, dass das Drosselorgan (14) in die Schließstellung bewegt wird.
Durchlauferhitzer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung eine Unterspannungserkennungseinrichtung aufweist, die eingerichtet ist, eine Unterspannung oder den Ausfall einer oder mehrere Phasen der Netzspannung als Unterspannungsereignis zu detektieren und im Fall eines detektierten Unterspannungsereignisses das Motorventil (10) derart anzusteuern, dass das Drosselorgan (14) in die Schließstellung bewegt wird.
Durchlauferhitzer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung mindestens einen elektrischen Energiespeicher umfasst, der eingerichtet ist, zumindest die Menge an elektrische Energie bereitzustellen, die erforderlich ist, um das Drosselorgan (14) mittels des Elektromotors (13) aus der Offenstellung in die Schließstellung zu verbringen.
Durchlauferhitzer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung ausgebildet ist, im Fall eines detektierten Unterspannungsereignisses ihre Versorgungsspannung zumindest für die Dauer des Verbringens des Drosselorgans (14) aus der Offenstellung in die Schließstellung von dem elektrischen Energiespeicher zu beziehen.
Durchlauferhitzer nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (11) ein zur mechanischen Wegbegrenzung des Drosselorgans (14) in der Offenstellung eingerichtetes Gegenlageelement (21) umfasst, und dass die Steuereinrichtung weiter ausgebildet ist, die Stromaufnahme des Elektromotors (13) zu erfassen und im Anschluss an ein vorangegangenes Unterspannungsereignis den Elektromotor (13) anzusteuern und das Drosselorgan (14) in die Offenstellung zu fahren, wobei das Erreichen der Offenstellung mittels der Steuereinrichtung beim Überschreiten eines vorgegebenen ersten Referenzwertes der erfassten Stromaufnahme des Elektromotors (13) ermittelt wird.
Durchlauferhitzer nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung ausgebildet ist, das Erreichen der Schließstellung durch Vergleich der Stromaufnahme des Elektromotors (13) mit einem vorgegebenen zweiten Referenzwert zu ermitteln.
Durchlauferhitzer nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung weiter ausgebildet ist, im Anschluss an ein vorangegangenes Unterspannungsereignis den Elektromotor (13) anzusteuern und das Drosselorgan (14) in eine Position zu verfahren, in der das Drosselorgan (14) mit dem Gegenlageelement (21) in mechanischen Begrenzungskontakt gelangt.