DE1905172A1 - Gasdurchlauferhitzer fuer Wasser - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE

. H. LEINWEBER dipl-ing. H. ZIMMERMANN

8 München 2, Rosental 7, 2.Aufg.

T.i.-Adr. Lelnpat Manchen τ·ι.(οη (M11)2<1fS9

den 3. Februar 1969

Unser Zeichen

We/Wy/ho POS-16561

MATSUSHITA ELECTHIG INDUSTRIAL CO.,LTD., Osaka, Japan Gasdurchlauferhitzer für Wasser

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gasdurchlauferhitzer für Wasser, mit einem Eegler, der in Abhängigkeit von der sich ändernden Wassermenge, die einen auf hydraulischen Druck ansprechenden Teil zum Öffnen oder Schließen eines Gasventisl durchfließt, selbsttätig arbeitet und mit dem lediglich durch Einstellen der Warmwassermenge an der Wärmwasser-Zapfstelle in einem großen Temperaturbereich Warmwasser erzielbar ist.

Bei den bekannten Gasdurchlauferhitzern für Wasser wird die Gaszufuhr zum Gasbrenner gewöhnlich durch den Wasserzufluß des Wärmetauschers eingestellt.

In Haushalten wird aber im allgemeinen das in einen Gasdurchlauferhitzer einfließende Wasser in weitere Wasserversorgungsanlagen, wie Wasserzapfstellen für Wasch- und Spülbecken in Küchen bzw. Badezimmern abgezweigt) und durch die dort verbrauchte Menge Wasser schwankt die in den Gasdurchlauferhitzer einfließende Wassermenge. Wenn also, wie dies bei den herkömmlichen Gasdurch-

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lauferhitzern der Fall ist, der Durchflußquerschnitt im Venturi-Rohr von Hand eingestellt werden muß, ändert sich notwendigerweis« die Menge an zufließendem Warmwasser in Abhängigkeit vom Wasserverbrauch an den anderen Zapfstellen, selbst wenn die Öffnung dieses Warmwasserablaufs einen konstanten Quer4 schnitt hat. Manchmal kommt es vor, daß sich der Druckunterschied am auf die Hydraulik ansprechenden Teil in Abhängigkeit » von der sich ändernden Zuflußmenge ändert und nicht wahrnehmbar ist, oder daß sich der Druckunterschied im Venturi-Rohr zu sehr verringert und das Gasventil nicht richtig geschlossen oder derart eingestellt ist, daß sich die Gasflamme im Gasbrenner verkleinert und die Verbrennung so unbeständig wird, daß die Flamme durch Luftzug verlöscht werden kann. In extremen Fällen ist die Gefahr, daß unverbranntes Gas ausströmt, sehr groß.

Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile der herkömmlichen Gasdurchlauferhitzer dadurch auszuschalten, daß in die zum Wärmetauscher führende Wasserleitung ein Venturi-Rohr eingeschaltet wird, daß weiter in den verengten Abschnitt des Venturi-Rohres ein Regler eingesetzt ist, der sich entsprechend der sich ändernden Wasserdurchflußmenge automatisch vorwärts oder rückwärts bewegt und durch den Druckunterschied zwischen dem Venturi-Rohrabschnitt mit großem Durchmesser und dem mit verengtem Durchmesser ein Gasventil öffnet oder schließt, und daß der auf die Hydraulik ansprechende Teil derart ausgebildet ist, daß sich der Regler vorwärts oder rückwärts bewegt und den Öffnungsquerschnitt des Venturi-Rohres in Abhängigkeit von der Durchflußmenge ändert, so daß Warmwasser in einem großen Temperaturbereich erhalten wird und die Verbrennung im Gas-

brenner durch bloßes Einstellen der Warmwasser-Zapfstelle sehr stabilisiert und ein leicht bedienbarer, äußerst zuverlässiger Gasdurchlauferhitzer erhalten ist.

Der Durchlauferhitzer soll in einem weiten Bereich von Durchlaufmengen des Wassers, also von geringen bis zu großen Durchlaufmengen verwendbar sein, was einem weiten, von niedrigen bis zu hohen Temperaturen reichenden Temperaturbereich entspricht. Das wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß eine große Durchflußmenge dadurch geglättet wird, daß der Öffnungsdurchmesser des verengten Abschnitts vergrößert wird, indem sich der Regler vom verengten Abschnitt des Venturi-Rohres zurückzieht, wenn eine große Wassermenge durchfliegt und die Strömungsgeschwindigkeit ausreichend hoch ist oder daß sich die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers im Venturi-Rohr aufgrund einer Verringerung des Offnungsdurchmessers erhöht, weil sich der Regler nach vorne zum verengten Abschnitt des Venturi-Rohres bewegt, falls die Durchflußmenge und die Strömungsgeschwindigkeit klein sind, wodurch man einen. Druck-, unterschied erhält, der für das Öffnen und Schließen des Gasventils ausreicht.

Weiterhin kann gemäß der Erfindung Warmwasser jeder gewünschten Temperatur durch bloßes Einstellen der aus der Wasserzapfstelle ausfließenden Warmwassermenge ohne jeden weiteren Arbeitsgang erhalten werden, weil der Regler in Abhängigkeit von der sich ändernden Durchflußmenge automatisch arbeitet. Dabei werden die Verbrennungsvoraussetzungen im Brenner sicher aufrechterhalten und ein ungenaues Schließen des Gasventils oder ein Ausströmen von unverbranntem Gas verhindert, selbst wenn der Wasserzulauf in den Gasdurchlauferhitzer

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in andere Wasserversorgungsanlagen abgezweigt wird und sich die Menge des in den Gasdurchlauferhitzer fließenden Wassers in Abhängigkeit ändert, wenn diese in Betrieb sind.

Weiterhin ist erfindungsgemäß eine sehr gute Stabilisierung der Gasverbrennung im Gasbrenner dadurch gewährleistet, daß der Regler sicher um eine bestimmte Länge verschoben wird, die ursprünglich durch den bei Eintritt geringer Wassermengen in den verengten Abschnitt des Venturi-Eohres eingreifenden parallelzylindrischen Abschnitt des Reglers bestimmt ist.

Desgleichen.sind durch die Erfindung bei Ausführungsformen, bei denen der Regler unmittelbar mit einer Membran verbunden ist, Wirbelströmungen im Venturi-Rohr dadurch ausgeschaltet, daß das Ende des zylindrischen Abschnitts des Reglers eine Verjüngung einer bestimmten Länge erhält, wodurch außerdem die Wasserströmung geglättet wird und der im Venturi-Rohr erzeugte Druckunterschied gewahrt bleibt.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung, bei der der Regler von der Membran unabhängig ist, kann ein Abfall der !Druckdifferenz oder eine Beschädigung des Wassererhitzers bei einfacher Konstruktion dadurch verhindert werden, daß der Wasserzufluß bei Vorhandensein eines anormalen Wasserdrucks · durch den Regler eingestellt wird, der zugleich als Wasserventil wirkt.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung. Auf der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise dargestellt, und zwar zeigen

Fig. 1 schematisch einen Querschnitt durch einen mit einer Hydraulik gemäß der Erfindung versehenen Gasdurchlauferhitzer für Wasser,
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Fig. 2a und 2b Schnitte durch einen in einer Hydraulik sitzenjden Regler von Fig. 1 zur Erläuterung seiner Wirkungsweise,

Fig. 3 eine graphische Darstellung der Wirkungsweise eines Gasventils,

Fig. 4 einen (Querschnitt durch eine Hydraulik gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 5 einen Querschnitt durch einen wesentlichen Bestandteil der Ausführungsform von Fig. 4,

Fig. 6 einen Querschnitt durch eine Hydraulik gemäß einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 7 einen Querschnitt durch einen wesentlichen Bestandteil der Ausführungsform von Fig. 6, und

Fig. 8 und 9 Querschnitte durch eine Hydraulik eines bekannten Gasdurchlauferhitzers.

Zunächst soll anhand der Fig. 8 und 9 das Grundprinzip .einer bekannten Gasregulierung beschrieben werden. Eine Membran-Arbeitskammer 1 ist durch eine Membran 2 in eine Hochdruckkammer 3 und eine Niederdruckkammer 4 unterteilt. Die Mederdruckkammer 4 der Membran-Arbeitskammer ist von einem Ende einer Ventilstange 5 durchsetzt, deren Ende eine Seite der Membran 2 berührt. Durch die Axialbewegung der Ventilstange 5 wird ein (nicht dargestelltes) Gasventil geöffnet oder geschlossen. Ein Wasserzulauf 6 mit einem Venturi-Rohr führt zu einem Wärmetauscher. Verbindungsrohre 8 und 9 verbinden einen Abschnitt 10 großen Durchmessers des Venturi-Rohres 7 und einen Abschnitt 11 verminderten Durchmessers mit der Hochdruckkammer 3 bzw. mit der Niederdruckkammer 4 der Membran-Arbeitskammer.

Fließt Wasser in Pfeilrichtung, so ergibt sich nach der

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Bernoulli'sehen Gleichung zwischen dem Venturi-Abschnitt 10 mit großem Durchmesser und dem Abschnitt mit verringertem Durchmesser ein Druckunterschied, der als Druckunterschied zwischen der Hochdruckkammer und der Niederdruckkammer auf die Membran-Arbeitskammer über die Verbindungsrohre 8 und 9 übertragen wird. Aufgrund dieses Druckunterschieds biegt sich die Membran 2 - auf der Zeichnung - nach unten durch und beaufschlagt die Ventilstange 5, die das Gasventil öffnet. In diesem Fall ist ziemlich viel Kraft notwendig, um das Gasventil entgegen der Rückstellkraft der Membran 2 oder !Rückstellkraft nach dem Schließen des Gasventils zu bewegen. Ist die Durchflußmenge am Venturi-Rohr 7 klein, braucht nur der Durchmesser des Abschnitts 11 mit verengtem Durchmesser verkleinert zu werden, um den erforderlichen Druckunterschied zu erzielen. In. diesem Fall nimmt dann der Strömungswiderstand zu, und die ein bestimmtes Maß übersteigende Durchflußmenge ist vom Gasdurchlauferhitzer nicht mehr zu entnehmen. Nimmt andererseits der Durchmesser des Abschnitts 11 mit verengtem Durchmesser zu und wird eine große Menge Wasser zugeführt, nimmt der Druckunterschied zwischen Hochdruckkammer und Niederdruckkammer sehr ab, und die Kraft reicht nicht aus, um das Gasventil zu öffnen. Um diesen Nachteil auszuschalten, ist es bekannt, den Durchmesser des verengten Abschnitts 11 durch Einsetzen eines Teils 12 zu verändern mit dem das Venturi-Rohr am verengten Abschnitt 11 mittels einer Schraubenstange 13 gemäß Fig. 9 veränderbar ist und das mit Hilfe einer Scheibe 14 von außen her verstellbar ist.

Durch einen derartigen Aufbau ist der Durchflussquerschnitt des verengten Abschnitts 11 veränderlich und kann für eine geringe Durchflußmenge erhöht und für eine große Durchflußmenge

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verkleinert werden. Die in den Gasdurchlauferhitzer einfließende Wasiermenge ist jedoch im allgemeinen sehr unterschiedlich, und der Durchflußquerschnitt des verengten Abschnitts 11 muß bei jeder Warmwasserentnahme von außen eingestellt werden, was sehr schwierig ist. Manchmal wird der Durchmesser des verengten Abschnitts 11 zu stark vergrößert, und das Gas zündet nicht oder der Durchflußquerschnitt wird zu stark verkleinert und die Durchflußmenge extrem verringert. Diese Art der Betätigung ist folglich sehr schwierig.

Fig. 1 bis 3 zeigen eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gasdurchlauferhitzers für Wasser.

Eine Membran-Arbeitskammer 15 besteht aus einem Unterteil und einer Abdeckung, die durch Nieten fest mit dem Umfang einer dazwischen angeordneten Membran 16 verbunden sind. Oberhalb der Membran 16 befindet sich eine Niederdruckkammer 20 und unterhalb eine Hochdruckkammer 21. Mit der Hochdruckkammer 21 stehen ein Wasserzulauf 22 und ein Wasserablauf 23 in Verbindung, die in den Unterteil 18 eingeformt sind. Zwischen dem Wasserzulauf und der Hochdruckkammer ist eine Regler-Arbeitskammer 24 vorgesehen, die von der Hochdruckkammer 21 durch eine Trennwand 26 mit einer Wasserdurchtrittsöffnung 25 getrennt ist. Das andere Ende der Regler-Arbeitskammer 24 ist gewöhnlich durch einen Stöpsel 27 verschlossen. Eine Führungsstange 28 ist mit ihrem einen Ende mit dem Stöpsel 27 befestigt und liegt mit ihrem anderen Ende gegenüber der Wasserdurchlaßöffnung 25 der Trennwand 26, Ein Regler 29 ist auf der Führungsstange 28 verschiebbar und wird normalerweise durch eine Feder 30 gegen die Wasserdurchlaßöffnung 25 gepßßt. Ein Vorsprung 31 der Feder 30 gmft mit Spiel in die Wasserdurch-

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laßöffnung 25 der Trennwand 26 ein und berührt mit seinem Ende eine untere Aufnahmeplatte 32 der Membran 16. Nimmt der Wasserdruck anormal zu, wird der Regler 29, da sich die"Membran 16 nach oben durchbiegt und aufgrund der Wirkung der Feder 30 in Fig. 1 - nach oben verstellt. Dadurch ist die Wasserdurchlaßöffnung 25 der Trennwand 26 verschlossen und verhindert, daß die Membran 16 und andere Zubehörgeräte oder -apparaturen beschädigt werden oder nicht richtig funktionieren. In den Verbindungsteil zwischen Hochdruckkammer 21 und Wasserablauf ist ein Venturi-Rohr 33 eingesetzt. Ein Abschnitt 34 mit verengtem Durchmesser liegt dem Mittelteil der Membran 16 gegenüber-und steht mit der Niederdruckkammer 20 über eine kommunizierende Leitung 35 in Verbindung. Ein Regler 36 besteht aus einem parallelzylindrischen Abschnitt 37_f der an seinem Ende eine Verjüngung 38 hat. Das Basisende des Abschnitts 37 ist am Mittelteil der unteren Aufnahmeplatte 32 an der Membran 16 befestigt, und sein anderes Ende und die Verjüngung bilden ein Reglerorgan, das lose in den verengten Abschnitt 34 des Venturi-Rohres 33 eingreift. Aschen dem zylindrischen Abschnitt 37 und dem vereng ten Abschnitt 34 ist normalerweise ein kleiner Spalt vorhanden.

Die Anordnung umfaßt weiterhin einen Gasregler 39. Ein Ventilgehäuse 40 hat einen Gasauslaß 43, der zu einem Gasbrennei 42 führt; zwischen einem Gaseinlaß 41 und dem Gasauslaß 43" ist ein Ventilsitz 45* vorgesehen. Ein Gasventil 45 ist ständig von einer Feder 46 beaufschlagt und schließt eine Gasöffnung 44. Eine Betätigungsstange 47 ist im Ventilgehäuse 40 und der Abdeckung 19 der Membran-Arbeitskammer 15 verschiebbar und wirkt mit dem einen Ende mit einer oberen Aufnahmeplatte 48 der Membran 16 und mit dem anderen Ende mit dem Gasventil 45 zusammen. Ein Wärmetauscher 49 wird durch die Verbrennungshitze

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des Gasbrenners 42 erhitzt. Auf den Wärmetauscher 49 ist ein Warmwasserrohr 50 mit einer Vielzahl (nicht dargestellter) Warmwasserhähne montiert. Das Warmwasserrohr 50 ist mit dem Wasserablauf 23 in dem einen Teil der Membran-Arbeitskammer bildenden Unterteil 18 und der Wasserzulauf 22 im Unterteil 18 mit dem Wasserrohr über ein Rückschlagventil od. dgl. verbunden.

Wenn in der Vorrichtung gemäß der Erfindung mit dem oben beschriebenen Aufbau aus dem Wasserzulauf 22 der Membran-Arbeitskammer 15 über den Regler 29 Wasser in die Hochdruckkammer 21 und anschließend über das Venturi-Rohr 33 zum Wärmetauscher 49 und in den Wasserablauf 23 fließt, wird der Regler 36 in den verengten Abschnitt 34 des Venturi-Rohres 33 eingezogen. Da der Öffnungsdurchmesser dieses verengten Abschnitts 34 klein ist, fällt entsprechend der Bernoulli'sehen Gleichung der dort herrschende Druck und auch der Druck in der Niederdruckkammer 20 über die kommunizierende Leitung 35 ab. Folglich wird die Membran 16 aufgrund des Druckunterschieds zwischen Hochdruckkammer 21 und Niederdruckkammer 20 der Membran-Arbeitskammer nach oben gebogen und dadurch der Regler 36 im verengten Abschnitt 34 angehoben.

Die Bedingung für das Durchbiegen der Membran 16 ist erfüllt, wenn der Druckunterschied A zwischen Hochdruckkammer 21 und Niederdruckkammer 20 durch die Summe B aus Federkraft der Feder 46 und Rückstellkraft der Membran selbst ausgeglichen ist. Wenn sich die Membran 16 auf beschriebene Weise verbiegt und den Regler derart bewegt, daß die Verjüngung 38 im verengten Abschnitt 34 des Venturi-Rohres 33 zu liegen kommt (Fig. 2b) wird der verengte Abschnitt stärker geöffnet, die

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Strömungsgeschwindigkeit des Wassers nimmt also ab und dadurch auch der Druckunterschied A zwischen Hochdruckkammer 21 und Wiederdruckkammer 20.

Wenn die Öffnung des verengten Abschnitts einen bestimmten Wert erreicht hat, befindet sich die Membran im Gleichgewichtzustand.

Die Betätigungsstange 47 hebt aufgrund des Verbiegens der Membran 16 das Gasventil 45 der Gasöffnung 44 vom Ventilsitz 45 * ab, indem sie die Kraft der Feder 46 über winde t,s,o daß Gas in den Gasbrenner strömt. Durch Verbrennung des Gases im Gasbrenner 42 wird der Wärmetauscher 49 erhitzt, und man kann am Hahn des Warmwasserrohres 50 Warmwasser entnehmen.

Durch Betätigen des Warmwasserhahns zum Verändern der Warmwassermenge, d.h. bei Einstellen der Warmwassertemperatur, wird aber der Wasserdurchfluß verändert.

In diesem Fall ist die Voraussetzung für das Öffnen des Gasventils 45 durch Verbiegen der Membran 16 selbsttätig und äußerst genau gewahrt, weil sich der Regler 36 im Venturi-Rohr entsprechend der Durchflußmenge vorwärts oder rückwärts bewegt.

Ändert sich beispielsweise die Durchflußmenge von einer kleinen auf eine große Menge, nimmt der Druck am verengten Abschnitt 34 des Venturi-Rohres 33 ab, und der Druckunterschied A wird erhöht, weil die Durchflußgeschwindigkeit zunimmt, so daß die Membran 16 stärker nach oben durchgebogen wird. Dadurch kommt der kleinere Abschnitt der Verjüngung 3ö des Reglers 36 gegenüber dem verengten Abschnitt 34 zu liegen, und wenn der Druckunterschied A durch die Summe aus Rückstellkraft

Al· der Membran 16 und Federkraft der Feder'ausgeglichen ist, ist

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die Durchbiegung der Membran 16 stabilisiert.

Bei Temperatureinstellung durch Regulieren der Wassermenge erreicht die Membran 16 die stabilisierte Durchbiegestellung aber nicht auf einmal. Wenn sich durch Zunahme oder Abnahme der Durchflußmenge der Druck am verengten Abschnitt des Venturi-Rohres 33 ändert und zwischen Hochdruckkammer 21 und Niederdruckkammer 20 ein Druckunterschied vorhanden ist, spricht die Membran 16 auf diesen Druckunterschied an, und der Regler 36 wird in den verengten Abschnitt 34 gezogen. Dementsprechend ändert sich der Druck im verengten Abschnitt 34 um einen kleineren Wert als zuvor, und die Membran 16 vibriert sozusagen in diesem Bereich und wird schließlich in einem bestimmten Verbiegezustand stabilisiert.

Weitgehend unabhängig von der Wassermenge muß aber das Gasventil 45 immer weit genug geöffnet sein.

Zu diesem Zweck ist eine Vorkehung getroffen, um den Regler 36 an den verengten Abschnitt 34 anzupassen, wenn der Wasserfluß unterbrochen wird. Wenn bei Unterbrechung der Was-r serzufuhr, wie in Fig. 2a dargestellt, der zylindrische Abschnitt 37 des Reglers 36 um die Länge 1 in den verengten Abschnitt 34 eingreift, ändert sich der Durchmesser des Abschnittjs 34 so lange nicht, wie dieser zylindrische Abschnitt dem verengten Abschnitt gegenüberliegt. Selbst wenn wenig Wasser fließt, nimmt die Yerbiegung der Membran 16 umso mehr zu als die Bewegung des Reglers 36 die Länge 1 überschreitet. Es sei angenommen, der ganze Regler sei konisch ausgebildet. Die Öffnung des verengten Abschnitts ändert sich dann sogar durch eine geringfügige Bewegung des Reglers, und durch eine Heine Wassermenge wird keine große Amplitude der Membranbewegung erzielt.

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Greift folglich der zylindrische Abschnitt 37 des Reglers 36 um die Länge 1 in den verengten Abschnitt des Venturi-Rohres ein, so wird die Membran 16 um mehr als die Länge 1 verbogen, und das Gas,ventil 45 kann durch diesen veränderlichen Wert 1 sofort abgehoben werden.

Fig. 3 zeigt die Beziehung zwischen der Wassermenge Q um der Öffnung G. Greift der zylindrische Abschnitt 37 des Reglers 36 um eine bestimmte Länge in den verengten Abschnitt 34 des Venturi-Rohres 33 ein, erhält man eine Kennlinie C, und durch eine kleine Wassermenge wird das Gasventil 45 sofort geöffnet. Falls der Regler ganz konisch geformt ist, öffnet sich das Gasventil erst dann vollständig, wenn die Wassermenge den Wert D übersteigt, und bis dieser Wert erreicht ist, öffnet sich das Ventil allmählich.

Ist die Gaszufuhr im Vergleich zur Verbrennungskapazität klein, wird bekanntlich im Gasbrenner das Feuer leicht durch Luftzug usw. ausgelöscht, und es ist keine stetige Verbrennung erzielbar.

In Fig. 3 ist der für die Gaszufuhr zum Erzielen einer einwandfreien Verbrennung erforderliche Mindestqutrschnitt eines Gasventils als G. bezeichnet. Der Gasventilquerschnitt für eine vollständige Verbrennung ist dann nach der Kennlinie C mit einer sehr kleinen Wassermenge (L· erhalten. Bei der Kennlinie D des insgesamt konisch geformten Reglers ist dafür eine erheblich größere Wassermenge Q₂ notwendig.

Gemäß der Erfindung ist also die Gasverbrennung auch dann sehr stabil, wenn die Durchflußmenge klein ist. Sie ist nicht nur sehr zuverlässig, sondern erlaubt auch eine größere Änderung der Wassermenge, d.h. des einstellbaren Warmwasser-Temperaturbereiches . -,

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Fig. 1 und 2 zeigen eine erfindungsgemäße Ausführungsform, bei der der Regler 36 zum Ändern des Durchmessers des verengten Abschnitts 34 des Venturi-Rohres 33 gänzlich als Zylinder geformt sein kann, ohne daß am Ende eine Verjüngung 38 vorgesehen ist. Auch ein so geformter Regler ist arbeitsfähig. In diesem Fall ist der Querschnitt des verengten Abschnitts 34 dadurch bestimmt, wie groß der Abstand zwischen dem Ende des zylindrischen Abschnitts 37 des Reglers 36 und dem verengten Abschnitt 34 ist.

In diesem Fall erzeugt jedoch das zwischen dem verengten Abschnitt 34 und dem zylindrischen Abschnitt 37 fließende Wasser Wirbelungen, weil das Ende des zylindrischen Abschnitts 37 eine ebene Fläche ist. Wird der Druck am verengten Abschnitt 34 vermindert, treten folglich Schwierigkeiten auf.

Hat der zylindrische Abschnitt 37 eine Verjüngung 38, wird die durch den verengten Abschnitt 34 fließende Wasserströmung geglättet, und ·8 entstehen keine Wirbelungen, so daß der Druckunterschied gewahrt bleibt.

Mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung kann folglich di< Temperatur dei Warmwassers durch bloßes Einstellen der aus des Warmwasserablauf ausfließenden Wasaermtnge geändert werden und sie ist sehr leicht bttätigbar. Der Wasβerzulauf au dieser Vorrichtung kann an andere Apparaturen angeschlossen sein, und selbst wenn sich das in die Vorrichtung fließende Wasser entsprechend der in diesen Apparaturen verwendeten Wassermenge ändert, kann es nicht vorkommen, daß sieh da· Gasventil aus irgendeinem Grund· schließt oder daß der Gasbrenner vtrlöioht und unverbrannt·· 6a· ausströmt. Si· ist dadurch außerordentlich betrieblicher.

Fig. 4 Migt ein· abgevandäU Aueführungiform der Hj-

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draulik. Üiese Ausführung unterscheidet sich von der oben beschriebenen insofern, als die Membran und der Begier nicht unmittelbar miteinander verbunden, sondern voneinander unab~ hängig sind.

In Fig. 4 dient die Hochdruckkammer 21 der Membran-Arbeitskammer 13 auch als Mittelteil eines Wasserzulaufs, und zwischen die Hochdruckkammer 21 und den Wasserablauf 23 ist ein Venturi-ßohr 51 eingesetzt. Ein verengter Abschnitt 52 des Venturi-Rohres 51 steht mit der Niederdruckkammer 20 der Membran-Arbeitskammer 15 über eine kommunizierende Leitung 53 in Verbindung. Eine Achsöffnung des Venturi-Bohres 51 ist durch einen Stöpsel 54 verschlossen. Das Basisende einer Führungsstange 55, die dem mittleren Abschnitt des Venturi-Bohres 51 gegenüberliegt, ist am Stöpsel 54 befestigt, und ihr anderes Ende reicht bis in die Nähe des verengten Abschnitts 52. Ein Steuerorgan 56 ist lose in das Venturi-Bohr 51 eingepaßt und auf der Führungsstange 55 verschiebbar geführt. Es hat an dem einen Ende eine Verjüngung 57 und am anderen Ende einen nach außen vorstehenden Flansch 58. Eine Feder 59 beaufschlagt das Steuerorgan 56 derart, daß dieses in den verengten Abschnitt eingreift. Die Stellung des Steutrorgans 56 ist durch einen Anschlag 60 bestimmt.* Wton kein Wasser fließt, berührt das Steuerorgan 56 das Ende des Anschlags 60 und nimmt diejenige Stellung ein, in der der Abschnitt mit dem größten Durchmesser in Abschnitt 52 nit verringerten Durchmesser liegt»

Bei der beschriebenen Vorrichtung fließt das Wasaer vom Wasser zulauf 22 über den Begier 29 zur Membran-Arbeitskammer und wird dann durch da· Venturi-Bohr 51 und den Wasserablauf 23 sum Wärmetauscher geleitet. In diesem Fall trifft ein Teil

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des das Ventüri-Rohr^durchfließenden Wassers auf den Flansch 58 des Steuerorgans 56 auf, das der Feder 59 aufgrund dieses Wasserdrucks entgegenarbeitet. Dadurch wird die Verjüngung 57 aus dem verengten Abschnitt 52 herausgeschoben. Diese Verschiebebewegung endet an demjenigen Punkt, an dem die Federkraft der Feder 59 und der den Flansch 58 beaufschlagende, in entgegengesetzter Richtung wirkende hydraulische Druck einander das Gleichgewicht halten, wodurch das Steuerorgan 56 stabilisiert wird. Folglich wird der Durchmesser des verengten Abschnitts 52 des Venturi-Rohres 51 selbsttätig auf den optimalen Wert entsprechend der Menge Wasser zu diesem Zeitpunkt eingestellt, so daß mit Sicherheit ein Druckabfall am verengten Abschnitt 52 erzielt ist. Aufgrund dessen fällt der Druck in der Niederdruckkammer 20 der Membran-Arbeitskammer 15 über die kommunizierende Leitung 53 ab, und die Membran 16 wird aufgrund des Druckunterschiedes zwischen Niederdruckkammer 20 und Hochdruckkammer 21 nach oben gebogen, so daß durch die Betätigungsstange 47 das Gasventil geöffent wird, Falls die Durchflußmenge durch Betätigen des Warmwasserablaufs geändert wird, ändert sich der Ausgleichszustand zwischen dem auf den Flansch 58 des Steuerorgans 56 einwirkenden hydraulischen Druck und der Federkraft der Feder 59, und das Steuerorgan 56 bewegt sich in eine solche Stellung, in der diese zwei Kräfte einander wieder das Gleichgewicht halten, so daß das Öffnen des verengten Abschnitts 52 entsprechend der Wassermenge zu diesem Zeitpunkt gewährleistet ist. Wird beispielsweise die Warmwassermenge auf Heißwasser eingestellt, dann wird durch Verringerung der Durchflußmenge und durch die Rückstellkraft der Feder 59 zu diesem Zeitpunkt der auf den Flansch 58 des Steuerorgans 56 einwirkende hydraulische Druck vermindert. Das Steuerorgan 56 bewegt sich folglich

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derart, daß seine Verjüngung in den verengten Abschnitt 52 eingreift. Wenn das Steuerorgan nach erneutem Ausgleich der Rückstellkraft der Feder gegenüber dem hydraulischen Druck seine Bewegung einstellt, liegt die Verjüngung mit dem größeren Durchmesser der Innenseite des Abschnitts mit verringertem Durchmesser gegenüber. Der Durchmesser dieses Abschnitts mit verringertem Durchmesser ist folglich kleiner als vorher, und die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers bleibt darin hoch, und ungeachtet der Abnahme der Wassermenge ist ein ausreichender Druckabfall erzielt.

Der wichtigste Punkt bei der beschriebenen Vorrichtung ist die gegenseitige Beziehung der Kräfte zwischen dem den Flansch 58 des Steuerorgans 56 beaufschlagenden hydraulischen Druck und der in entgegengesetzter Richtung wirkenden Rückstellkraft der Feder. Ist die Rückstellkraft zu groß, wird das Organ durch die zunehmende Durchflußmtnge und somit durch den höheren hydraulischen Druck, mit dem der Flansch 58 des Steuerorgans 56 beaufschlagt wird, nicht verstellt, so daß der Durchmesser des verengten Abschnitts 52 in bezug auf die Durchflußmenge klein wird und der Wasserdurchflußwiderstand folglich bedeutend zunimmt. Ist andererseits die Rückstellkraft der Fe-' der 59 zu klein, wird der den Flansch 58 beaufschlagende, hydraulische Druck selbst bei sehr geringer Wassermenge größer als die Rückstellkraft der Feder 59, so daß sich das Steuerorgan 56 derart bewegt, daß es außer Eingriff mit dem verengten Abschnitt 52 gelangt. Folglich ist der Querschnitt 52 für eine kleine Wassermenge groß, und der Druck reicht nicht mehr aus. Bei Wahl der Druckbeaufschlagungsfläche des Flansches 58 und der Rückstellkraft der Feder 59 müssen also in diesem

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Zusammenhang der Änderungsbereich der Wasserströmung und der des Durchmessers des verengten Abschnitts 52 berücksichtigt werden. Ist die Rückstellkraft der Feder einstellbar, ist dies sehr vorteilhaft für die genaue Einstellung des Gleichgewichts.

Fig. 5 zeigt beispielsweise die Einstellung der Rückstellkraft der Feder 59. Hier ist ein Gewinde 61 auf der Führungsstange 55 ausgebildet, die im Stöpsel 54 verschraubt ist. An einem Ende des nach außen vorspringenden Gewindeteils ist eine Scheibe 62 montiert. Ein Ende der Feder 59 wird durch ein an der Führungsstange 55 vorgesehenes Federwiderlanger 63 abgestützt, und ihr anderes Ende liegt an der Endseite des Flansches 53 des Steuerorgans 56 an.

Bei diesem Aufbau wird, wenn die Führungsstange 55 mit Hilfe der Scheibe 62 vorwärtsgedreht wird, die Feder 59 komprimiert und ihre Federkraft erhöht. Bewegt man die Führungsstange wieder rückwärts, nimmt die Rückstellkraft der Feder ab. Der Ausgleich der Rückstellkraft der Feder 59 in bezug auf den den Flansch 53 des Steuerorgans 56 beaufschlagenden, hydraulischen Druck kann also durch den Änderungsbereich der Wassermenge und den für das Öffnen des verengten Abschnitts 52 auf einem optimalen Wert gehalten werden. Durch Verstellen der Scheibe 62 können darüber hinaus Schwankungen der Kennelastizität der Feder 59 und der Größe des Steuerorgans 56 ausgeglichen werden.

Die Scheibe 62 dient also nur der Einstellung der Rückstellkraft der Feder 59 und unterscheidet sich grundsätzlich von der bekannten Scheibe 14 sum Bewegen des Steuerorgans selbe Wenn sich die Warmwassermenge oder Warmwasaertemperatur geändert hat, bewegt sich das Steuerorgan 56 gemäß Fig. 5 ganx von

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selbst, ohne daß die Scheibe 62 betätigt zu werden braucht.

Fig. 6 und 7 zeigen die Wirkungsweise eines Steuerorgans auch als Wasserventil. Zwischen den Wasserzulauf 22 und den Wasserablauf 25 ist ein Venturi-Rohr 64 eingebracht. Ein Abschnitt 65 mit großem Durchmesser ist über eine kommunizierende Leitung 66 mit der Hochdruckkammer 21 der Membran-Arbeitskammer 15 und ein Abschnitt 67 mit verringertem Durchmesser mit der Niederdruckkammer 20 über eine kommunizierfinde leitung 68 verbunden. Ein Ventilsitz 69 ist in den Kanal 68 des Abschnitts 67 mit verengtem Durchmesser geformt, der mit dem Wasserauslaß 23 kommuniziert. Durch Nachaußenführen eines Flansches mit einem auf hydraulischen Druck ansprechenden Abschnitt 71a und einem Ventil 71b zum Öffnen oder Schließen ist ein Steuerorgan 70 erzielt.

Die Arbeitsweise der beschriebenen Vorrichtung entspricht derjenigen gemäß Fig. 4, da das Steuerorgan 70 in Abhängigkeit von der sich ändernden Wassermenge wirkt und das öffnen des verengten Abschnitts 67 auf einen der Wassermenge entsprechenden Wert eingestellt wird, so daß sich die Membran 16 entsprechend durchbiegt. In der Vorrichtung gemäß Fig. 6 und 7 wird jedoch, wenn der hydraulische Druck allzu hoch wird, der auf hydraulischen Druck ansprechende Teil 71a des Flansches 71 des Steuerorgans 70 mit einem hohen hydraulischen Druck beaufschlagt, wodurch letzteres extrem vorwärts bewegt wird. In diesem Fall bewegt sich das Ventil 71b des Flansches 71 zum Ventilsitz 69 und steuert die Wasserströmung, so daß dez hydraulische Druck abnimmt. Diese Vorrichtung ist folglich in dem Bereich, in dem der Wasserdruck nicht stabil ist, sehr wirksam. Ss ist keine besondere Abdeckung nötig, .ab ist mechanisch einfach konstruiert, und gleichzeitig kann eine allzu

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große Verformung der Membran usw. aufgrund eines überaus hohen hydraulischen Drucks oder eine Beschädigung der Kupferrohre usw., die auf den Wärmetauscher montiert sind und stellenweise eine geringe Festigkeit haben, verhindert werden.

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Claims (8)

1. - 20 Patentansprüche :

   Γΐ) Gasdurchlauferhitzer für Wasser, gekennzeichnet durch eine Membran-Arbeitskammer (15), die in eine Hochdruckkammer (21) und eine Niederdruckkammer (20) durch eine mit einer Gassteuerung (47) verbundene Membran (16) unterteilt ist, durch einen Wasserzulauf (22), der mit einem Wärmetauscher (49) verbunden ist und bei Wasserdurchlauf auf mit der Hochdruckkammer (21) kommuniziert, durch ein Venturi-Rohr (33) im Bereich des Wasserzulaufs, dessen Abschnitt (34) mit verringertem Durchmesser mit der Niederdruckkammer (20) kommuniziert, und durch einen Regler (36), der sich bei Änderung der Durchflußmenge vorwärts und rückwärts bewegt und in Abhängigkeit von der Durchflußmenge den Durchmesser des Venturi-Rohres (33) selbsttätig reguliert.
2. 2. Gasdurchlauferhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Basisende des Reglers (36) unmittelbar mit der Membran (16) verbunden ist und daß sein anderes Ende in den verengten Abschnitt (34) des Venturi-Rohres (33) eingreift (Fig. 1).
3. 3. Gasdurchlauferhitzer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (36) einen parallelzylindrischen Abschnitt (37) umfaßt, der mit geringem Spiel um eine bestimmte Länge (1) in den verengten Abschnitt (34) einführbar ist_o
4. 4» Gasdurchlauferhitzer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,, daß der parallelzylindrische Abschnitt (37) am anderen Ende eine Verjüngung (38) hat.

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5. 5. Gasdurchlauferhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt großen Durchmessers des Venturi-Rohres (51) mit der Hochdruckkammer (21) in Verbindung steht, daß der Regler (56) lose in das Venturi-Rohr eingesetzt ist und an einem Ende eine Verjüngung (57) aufweist, die in den verengten Abschnitt (52) des Venturi-Rohres eingreift, und am anderen Ende einen Abschnitt (58), der auf den hydraulischen Druck der Durchflußmenge anspricht, und daß eine Feder (59) zum Beaufschlagen des Reglers entgegengesetzt zur Strömungsrichtung des Wassers vorgesehen ist (Fig. 4 und 5).
6. 6. Gasdurchlauferhitzer nach Anspruch 5_f gekennzeichnet durch einen Einstellteil (61 bis 63) zum Einstellen der Rückstellkraft der Feder (59).
7. 7. Gasdurchlauferhitzer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Wasserzulauf (23) am Venturi-Rohr (64) ein Ventilsitz (69) gebildet ist, und daß das mit dem Ventilsitz (69) zusammenwirkende Ventil (71) und das Steuerorgan (70) aus einem Stück gebildet sind (Fig. 6).
8. 8. Gasdurchlauferhitzer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran-Arbeitskammer aus einer Basis (18) und einer Abdeckung (19) besteht, die miteinander verbunden sind und eine Membran (16) zwischen sich einschließen, die sie .in eine Niederdruckkammer (20) und eine Hochdruckkammer (21) unterteilt, daß die Hochdruckkammer im Zulauf des Waseeriulaufs (22) in der Basis (18) ausgebildet ist, daß das Venturi-Rohr in die Verbindung des Wasserablaufs (23) mit der Hochdruckkammer (21) eingesetzt ist und an ihrem verengten Abschnitt (34) mit der Niederdruckkammer (20) über eine kommuni-

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   zierende leitung (35) in Verbindung steht, daß der Regler mit Basisende seines zylindrischen Abschnitts (37) an der Seite der Membran (16) befestigt ist, die der Hochdruckkammer (21) zugewandt ist, und mit seinem anderen Ende mit einer Verjüngung (38) lose in den verengten Abschnitt des Venturi-Rohres (33) eingepaßt ist, daß ein Gasventil (45) zum Öffnen und Schließen einer Gasdurchtrittsöffnung (44) vorgesehen ist, die im Bereich des Gaseinlasses (41) im Gasbrenner (42) sitzt, daß eine verschiebbare Betätigungsstange (47) vorgesehen ist, deren eines Ende an dem Gasventil (45) und deren anderes Ende an der der Niederdruckkammer (20) zugekehrten Seite an der Membran (16) angreift, und daß ein Wärmetauscher (49) vorgesehen ist, der durch die Verbrennungshitze des Gasbrenners (42) erwärmt wird (Fig. 1).

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