-
Heißwasser-Durchlauferhitzer
-
Die Erfindung bezieht sich auf einen Heißwassser-Durchlauferhitzer
mit einem einen wasserdurchströmten Kanal aufweisenden Gehäuse, bei welchem in einem
Teilstück dieses Kanals ein eine von elektrischem Strom durchflossene Heizspirale
enthaltendes Isolierrohr angeordnet ist.
-
Bei den bekannten Geräten der in Betracht kommenden Art, beispielsweise
einem Gerät nach dem DE-Gbm 79 16 786, erfolgt die Einschaltung des Heizstroms der
Heizspirale mit Hilfe einer Wasserdruck-beaufschlagbaren, unter dem Wasserdruck
verformbaren Membran und eines von dieser gesteuerten Schaltelements.
-
Bei derartigen Heißwasser-Durchlauferhitzern wird der Heizstrom der
Heizspirale aber auch dann eingeschaltet, wenn sich im Wasserstrom Gas- bzw. Luftblasen
befinden, und die Heizspirale nicht oder nicht vollständig im Wasserstrom liegt.
Dies führt zu einer sehr raschen Überhitzung und zu einer Zerstörung der Heizspirale.
Das Entstehen derartiger Gas- bzw. Luftblasen beruht in erster Linie auf dem Absperren
von Wasserleitungssträngen aus Anlaß von Montage- bzw. Reparaturarbeiten am Wasserleitungssystem.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Heißwasser-Durchlauferhitzer
der in Betracht kommenden Art in der Weise zu verbessern und auszubilden, daß selbst
im Falle des Auftretens von Gas- oder Luftblasen innerhalb des Leitungssystems eine
Zerstörung der stromdurchflossenen Heizspirale vermieden und damit ein zuverlässiger
Betrieb des betreffenden Geräts über einen langen Zeitraum hinweg gewährleistet
ist.
-
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Heißwasser-Durchlauferhitzer
mit einer in Abhängigkeit von der elektrischen Leitfähigkeit des im Strömungskanal
enthaltenen
Wassers gesteuerten und den Heizstrom der Heizspirale
steuernden Wassermangel-Sicherungseinrichtung ausgerüstet wird. Mit Hilfe dieser
Sicherungseinrichtung wird die Leitfähigkeit des das Gerät durchströmenden Wassers
gemessen und in Abhängigkeit von dem Meßwert der Heizstrom der Heizspirale nur dann
eingeschaltet, wenn diese vollständig und ständig im Wasserstrom liegt.
-
Weitere Merkmale des erfindungsgemäß ausgebildeten Heißwasser-Durchlauferhitzers
gehen aus den Unteransprüchen und der nachstehenden Beschreibung eines in den Figuren
1 bis 3 der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiels hervor.
-
Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung des Heißwasser-Durchlauferhitzers
gemäß der Erfindung; Fig. 2 ein Blockschaltbild des elektrischen Steuerkreises der
Wassermangel-Sicherungseinrichtung, und Fig. 3 einen Schnitt durch ein Teilstück
des Gehäuses in demjenigen Bereich, wo sich die Elektroden des Fühlers der Wassermangel-Sicherungseinrichtung
befinden.
-
Der erfindungsgemäß ausgebildete Heißwasser-Durchlauferhitzer weist
in an sich bekannter Weise ein Gehäuse 11 auf, in welchem ein wasserdurchströmter
Kanal 12 angeordnet ist. In einem Teilstück 13 dieses Kanals 12 befindet sich ein
Isolierrohr 14, in welchem eine Heizspirale 15 angeordnet ist. Beim Durchströmen
des Isolierrohrs 14 wird das Wasser von der stromdurchflossenen Heizspirale 15 unmittelbar
erwärmt bzw. erhitzt.
-
Am Austrittsende des Isolierrohrs 14 befindet sich in der Nähe der
Heizspirale 15 die eine Elektrode 16 des Fühlers 17 der Wassermangel-Sicherungseinrichtung
18 (Fig. 2), mit welcher die Leitfähigkeit des zwischen der Elektrode 16 und der
von der Heizspirale 15 gebildeten zweiten Elektrode des Fühlers 17 befindlichen
Mediums bestimmt werden kann. Aufgrund der Tatsache, daß das Leitungswasser eine
bestimmte Leitfähigkeit besitzt und die Leitfähigkeit von Gas bzw.
-
Luft praktisch Null ist, kann die Leitfähigkeit der Medien zwischen
den Elektroden 15 und 16 in sehr einfacher Weise als Kriterium für die Ein- bzw.
Abschaltung- des Heizstroms der Heizspirale 15 benutzt werden.
-
Dies geschieht mit Hilfe des in Fig. 2 schematisch dargestellten Steuerkreises
der Wassermangel-Sicherungseinrichtung 18, dessen schaltungsmäßiger Aufbau in Fig.
2 dargestellt ist.
-
Die einzelnen Elemente dieses Steuerkreises sind auf einer mit vorgegebenen
Leiterbahnen versehenen Platine befestigt.
-
Wie aus Fig. 2 hervorgeht, weist der Steuerkreis der Wassermangel-Sicherungseinrichtung
18 vier Anschlußkontakte 21, 22, 23 und 24 auf. Die Anschlußkontakte 21 und 22 sind
unmittelbar mit den beiden Netzklemmen 25 und 26 verbunden. Die Netzklemme 25 ist
vorzugsweise mit dem spannungsführenden Leiter und die Netzklemme 26 mit dem nicht
spannungsführenden Leiter verbunden. Der Kontakt 23 des Steuerkreises ist mit dem
einen Ende der Heizspirale 15 verbunden, deren anderes Ende an die nicht spannungsführende
Netzklemme 26 geführt ist. Der Anschlußkontakt 24 ist schließlich über einen Leiter
27 mit der Elektrode 16 des Fühlers 17 verbunden.
-
Die für den Betrieb erforderliche Betriebsgleichspannung liefert ein
Stromversorgungsteil 28, welches einen Transformator T1 aufweist, der eingangsseitig
mit den Anschlußkontakten 21 und 22
verbunden ist. Dieser Transformator
T1 ist ausgangsseitig mit einem Vierweggleichrichter G1 verbunden, dessen Gleichspannung
über eine Diode D1 einem Ladekondensator C1 zugeführt wird. Im Hinblick auf eine
Stabilisierung gegenüber Netzspannungs schwankungen wird die an dem Ladekondensator
C1 liegende Spannung über einen Spannungsregler U1 einem weiteren Ladekondensator
C2 zugeführt, an welchem eine auf 12 Volt stabilisierte Betriebsgleichspannung abnehmbar
ist.
-
Die Elektrode 16 des Fühlers 17 ist über den Anschlußkontakt 24 mit
dem mittleren Verbindungspunkt eines aus den Widerständen R1 und R3 bestehenden
Spannungsteilers verbunden, welcher über die Anschlußkontakte 21 und 22 an die an
den Netzklemmen 25 und 26 anliegende Netzspannung angelegt ist.
-
Parallel zu dem Widerstand R3 liegt dabei ein imaginärer Widerstand,
welcher durch die Leitfähigkeit des Mediums zwischen der Elektrode 16 und der Heizspirale
15 zustande kommt. Die an dem Verbindungspunkt zwischen den beiden Widerständen
R1 und R3 anliegende Wechselspannung wird über einen Widerstand R4 einem ersten
Spannungskomparator U2 zugeführt, welcher mit der an dem Ladekondensator C2 anliegenden
Spannung gespeist wird. Dieser erste Spannungskomparator U2 ist ausgangsseitig über
einen Widerstand R5 mit dem mittleren Verbindungspunkt eines aus einem Widerstand
R6 und einem Kondensator C3 bestehenden RC-Gliedes verbunden, welches mit seinen
äußeren Kontakten die an dem Ladekondensator C2 anliegende Betriebsspannung erhält.
-
Die Schaltelemente R5, R6 und C3 sind dabei derart dimensioniert,
daß im Anschluß an das Ansprechen des ersten Spannungskomparators U2 eine Einschaltverzögerung
von bestimmter Dauer, beispielsweise etwa 0,5 sec, zustande kommt. Die an dem mittleren
Verbindungspunkt des RC-Gliedes R6, C3 anliegende Spannung wird einem zweiten Spannungskomparator
U3 zugeführt, welchem die an dem Speisekondensator C2 anliegende Betriebsspannung
zugeführt wird.
-
Der Vierweggleichrichter G1 des Stromversorgungsteils 28 ist ausgangsseitig
zusätzlich über einen Widerstand R2 und eine parallel dazu geschaltete Leuchtdiode
D2 mit den Wicklungen der beiden Relais K1 und K2 verbunden, welche mit ihren zweiten
Anschlußkontakten über einen Leiter 29 mit dem zweiten Spannungskomparator U3 verbunden
sind. Der Spannungskomparator U3 ist derart aufgebaut, daß bei seinem Ansprechen
eine niederohmige Verbindung des zu den Wicklungen der Relais K1, K2 führenden Leiters
29 mit dem an dem Anschlußkontakt 22 angeschlossenen, im wesentlichen Erdpotential
aufweisenden Leiters zustande kommt, so daß auf diese Weise die beiden Relais K1
und K2 zum Ansprechen gebracht werden.
-
Parallel zu den Wicklungen der beiden Relais K1 und K2 ist zusätzlich
eine Freilaufdiode D3 vorgesehen, mit welcher eine Unterdrückung der beim Abschalten
der Relaiswicklungen sich ergebenden Spannungsspitzen erfolgt. Die beiden Relais
K1 und K2 sind mit zwei parallel zueinander angeordneten Arbeitskontakten kl und
k2 versehen, mittels welcher die Heizspirale 15 an die Netzklemmen 25 und 26 angelegt
wird, so daß dann die Heizspirale 15 von einem Heizstrom durchflossen wird.
-
Die Funktionsweise der beschriebenen Schaltungsanordnung ist wie folgt:
Wenn der Heißwasser-Durchlauferhitzer in Betrieb genommen wird, was beispielsweise
durch Öffnen eines Absperrorgans geschieht, durchströmt Wasser den Kanal 12 in dem
Durchlauferhitzer. Mit Hilfe eines nicht dargestellten Druckschalters werden zwei
Kontakte geschlossen, wodurch die Netzspannung an den Netzklemmen 25 und 26 anliegt.
Diese Netzspannung wird dann mit Hilfe der aus den Elementen T1, G1, D1, C1, U1
und C2 bestehenden Stromversorgung 28 in eine netzstabilisierte Gleichspannung von
etwa 1 Volt umgesetzt, welche an dem Ladekondensator C2 zur Speisung der beiden
Spannungskomparatoren U2 und U3 sowie des RC-Gliedes R6, C3 zur Verfügung
steht.
Darüber hinaus steht die am Ausgang des Vierweggleichrichters G1 auftretende Gleichspannung
zur Speisung der Wicklungen der beiden Relais K1 und K2 zur Verfügung.
-
Die an den Netzklemmen 25 und 26 anliegende Netzspannung wird ebenfalls
über die Anschlußkontakte 21 und 22 dem aus den beiden Widerständen R1 und R3 bestehenden
Spannungsteiler zugeführt. Die Werte der Widerstände R1 und R3 dieses Spannungsteilers
sind dabei derart gewählt, daß bei Vorhandensein einer Gas- bzw. Luftblase im Bereich
zwischen der Elektrode 16 und der Heizspirale 15 des Fühlersl7, d.h. bei Vorhandensein
eines im wesentlichen unendlichen Widerstands zwischen den beiden Elektroden 15
und 16 die am gemeinsamen Verbindungspunkt der beiden Widerstände Rl, R3 sich ergebende
Wechselspannung derart hoch ist, daß über den Widerstand R4 eine Aktivierung des
ersten Spannungskomparators U2 nicht zustande kommt. Wenn jedoch zwischen der Elektrode
16 und der Heizspirale 15 keine Luftblase vorhanden ist, d.h. der zwischen diesen
befindliche Raum mit Wasser gefüllt ist, ergibt sich aufgrund der Leitfähigkeit
des Wassers ein bestimmter, relativ niedriger Widerstandswert, wodurch die am Verbindungspunkt
zwischen den beiden Widerständen R1 und R3 anliegende Wechselspannung absinkt und
über den Widerstand R4 eine Aktivierung des ersten Spannungskomparators U2 erfolgt.
-
Die dem zweiten Komparator U3 zugeführte Steuerspannung wird durch
die Werte des Widerstandes R6 und des Kondensators C3 des RC-Gliedes R6, C3 festgelegt
und besitzt somit nach dem Einschalten einen hohen Spannungswert. Nach dem Ansprechen
des ersten Spannungskomparators U2 ergibt sich jedoch innerhalb desselben eine niederohmige
Verbindung zwischen seinem Ausgang und der mit dem Anschlußkontakt 22 -verbundenen,
auf
Erdpotential liegenden Leitung, so daß auf diese Weise eine
Entladung des Kondensators C3 über den Widerstand R5 zustande kommt. Dies wiederum
führt dazu, daß die am Verbindungspunkt zwischen den beiden Widerständen R5 und
R6 anliegende Spannung mit einer durch die Kapazität des Kondensators t3 festgelegten
zeitlichen Verzögerung derart absinkt, daß der zweite Spannungskomparator U3 mit
einer zeitlichen Verzögerung von etwa 0,5 sec nach dem Ansprechen des ersten Komparators
U2 ebenfalls zum Ansprechen gelangt.
-
Aufgrund dieser zeitlichen Verzögerung kann sichergestellt werden,
daß die Strömungsverhältnisse innerhalb des Isolierrohres 14 im Anschluß an die
Eliminierung eventuell vorhandener Gas- oder Luftblasen sich so weit stabilisieren
konnten, daß mit dem Auftreten weiterer Gas- oder Luftblasen nicht zu rechnen ist.
-
Durch das Ansprechen des zweiten Spannungskomparators U3 wird zwischen
seinem Ausgang und der mit dem Anschlußkontakt 22 verbundenen, im wesentlichen auf
Erdpotential liegenden Leitung eine niederohmige Verbindung hergestellt, so daß
von dem Vierweggleichrichter G1 über den Widerstand R2 und die parallel geschaltete
Leuchtdiode D2 sowie die parallel geschalteten Wicklungen der beiden Relais K1 und
K2 ein Stromfluß in Richtung der mit dem Anschlußkontakt 22 verbundenen geerdeten
Leitung zustande kommt. Die beiden Relais K1 und K2 gelangen somit zum Ansprechen,
wodurch die Arbeitskontakte kl und k2 geschlossen werden. Auf diese Weise wird der
von der Netzklemme 25, den Anschlußkontakt 21, die beiden Arbeitskontakte kl und
k2, den Anschlußkontakt 23, die Heizspirale 15 und die Netzklemme 26 gebildete Stromkreis
geschlossen, so daß die Heizspirale 15 das das Isolierrohr 14 durchströmende Wasser
erhitzt. Durch das gleichzeitige Aufleuchten der Leuchtdiode D2 wird die Aktivierung
der beiden Relais K1 und K2 und damit der Betrieb des Durchlauferhitzers angezeigt.
-
Befinden sich während des Betriebs des Geräts Gas- bzw. Luftblasen
in dem Isolierrohr 14, so wird mit Hilfe der Fühlerelektrode 16 und des Steuerkreises
der Wassermangel-Sicherungseinrichtung 18 der der Heizspirale 15 zugeführte Heizstrom
sofort unterbrochen, weil sich der Widerstandswert des Mediums zwischen der Fühlerelektrode
16 und der Heizspirale 15 ändert. Der Anstieg der am Verbindungspunkt zwischen den
beiden Widerständen R1 und R3 anliegenden Spannung bewirkt über den Widerstand R4
eine Entaktivierung des Spannungskomparators U2, was durch Spannungsanstieg an dem
Verbindungspunkt der Elemente R6 und C3 eine entsprechende Entaktivierung des zweiten
Spannungskomparators U3 hervorruft. Durch die sich ergebende hochohmige Verbindung
in bezug auf die mit dem Anschlußkontakt 22 verbundene geerdete Leitung werden die
beiden Relais K1 und K2 entaktiviert, was ein Öffnen der entsprechenden Arbeitskontakte
kl und k2 und damit eine Unterbrechung des Stromkreises der Heizspirale 15 zur Folge
hat. Ein erneutes Einschalten der Heizspirale 15 kann in der Folge nur dann erfolgen,
wenn in dem Isolierrohr 14 wieder stabile Strömungsverhältnisse herrschen.
-
Wie aus Fig. 3 hervorgeht, ist die Elektrode 16 in unmittelbarer Nähe
der Heizspirale 15 bzw. deren Anschlußdrähten angeordnet, und zwar so weit von dieser
entfernt, daß eine Berührung unmöglich ist; andererseits aber wiederum so nah, daß
zwischen dem in den Strömungskanal 12 ragenden, am vorderen Ende der Kontaktschraube
31 befindlichen Elektrodenstift 32 und der Heizspirale 15 ein elektrischer Widerstand
gewünschter Größe vorhanden ist.
-
Wenn vorgeschlagen wird, zwei parallel geschaltete Relais K1 und K2
vorzusehen, so geschieht dies aus Gründen größerer Sicherheit. Selbstverständlich
ist die Anordnung auch nur eines einzelnen Relais ausreichend, um das angestrebte
Ziel zu erreichen.
-
Zusammenfassend ergibt sich somit, daß mit Hilfe der gemäß der Erfindung
vorgesehenen Wassermangel-Sicherungseinrichtung ein sehr wirksamer Schutz gegen
eine Zerstörung der Heizspirale des Heißwasser-Durchlauferhitzers erreicht werden
kann, weil immer dann, wenn im Bereich der Heizspirale 15 Gas- bzw. Luftblasen auftreten,
eine sofortige Unterbrechung der Stromzufuhr zu der Heizspirale 15 erfolgt.
-
- Leerseite -