DE1283981B

DE1283981B - Electric instantaneous water heater with membrane switch

Info

Publication number: DE1283981B
Application number: DEE20724A
Authority: DE
Inventors: Eckerfeld Alfred; Halanke Josef
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1961-03-09
Filing date: 1961-03-09
Publication date: 1968-11-28

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Durchlauferhitzer, bei dem durch einen unter dem Einfluß des Wasserdruckes stehenden Membranschalter eine Heizleistung einschaltbar ist. Der zum Schalten erforderliche Wasserdruck wird bei derartigen Geräten aus dem Staudruck vor einer im Zulaufkanal eingebauten Drosselstelle erhalten. Der Staudruck hängt von der durchfließenden Wassermenge, also der Einstellung des Zapfventils und der Einstellung der Staudruckdrossel ab. Man kann bekanntlich die Membranbelastung des Membranschalters so bemessen und die Einstellung der Staudruckdrossel so vornehmen, daß der Membranschalter bei einer bestimmten Mindestwassermenge anspricht. Öffnet man das Zapfventil weiter, so vergrößert sich der Staudruck, was jedoch zunächst ohne Einfluß bleibt. Es strömt jedoch eine vergrößerte Wassermenge durch das Gerät, so daß die Auslauftemperatur bei gleichbleibender Heizleistung sinkt. Durch mehr oder weniger weites öffnen des Zapfventils kann man daher in bestimmten Grenzen die Auslauftemperatur einstellen. Bei einer bestimmten öffnungsstellung des Zapfventils wird die durchlaufende Wassermenge von der Staudruckdrossel begrenzt. Es ist bekannt, einen die Staudruckdrossel umgehenden Zusatzwasserkanal vorzusehen, durch den bei Aufrechterhaltung des zum Schalten erforderlichen Staudruckes zusätzliches Wasser durch das Gerät geleitet werden kann, um dadurch die Auslauftemperatur weiter zu senken. Bei bekannten Durchlauferhitzern wird der Zusatzwasserkanal vom Zapfventil besteuert oder von einem sogenannten Temperaturwählerventil beherrscht, das von Hand einstellbar ist.The invention relates to an electric water heater in which through a membrane switch under the influence of the water pressure, a heating output can be switched on. The water pressure required for switching is in such Devices obtained from the back pressure in front of a throttle point built into the inlet duct. The back pressure depends on the amount of water flowing through, i.e. the setting of the Nozzle and the setting of the back pressure throttle. As is well known, one can do the The membrane load on the membrane switch is dimensioned in this way and the setting of the dynamic pressure throttle Make it so that the membrane switch responds to a certain minimum amount of water. If you open the nozzle further, the back pressure increases, but this does so initially remains without influence. However, an increased amount of water flows through the device, so that the outlet temperature drops while the heating output remains the same. Through more or opening the nozzle to a lesser extent is therefore possible within certain limits set the outlet temperature. At a certain open position of the nozzle the amount of water flowing through is limited by the back pressure throttle. It is known, to provide an additional water channel bypassing the dynamic pressure throttle, through which at Maintaining the back pressure required for switching additional water can be passed through the device in order to further increase the outlet temperature reduce. In known instantaneous water heaters, the additional water channel is taken from the nozzle taxed or dominated by a so-called temperature selector valve that is controlled by Is hand adjustable.

Es ist ferner bei einem Durchlauferhitzer bekannt, in Abhängigkeit von dem Hub einer auf Wasserdifferenzdruck ansprechenden Membran die Heizleistung durch Einschalten zusätzlicher Heizelemente zu vergrößern. Dabei ergeben sich jedoch große Schwierigkeiten bei der Einstellung und Bestimmung des Einschaltzeitpunktes in Abhängigkeit von der durchfließenden Wassermenge.It is also known in a water heater as a function from the stroke of a membrane that responds to the water differential pressure, the heating output by switching on additional heating elements. However, this results great difficulties in setting and determining the switch-on time depending on the amount of water flowing through.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen mit Staudruckdrossel und Membranschalter arbeitenden elektrischen Durchlauferhitzer so auszubilden, daß aus ihm zwei stark unterschiedliche, etwa im gleichen Temperaturbereich einregulierbare Wassermengen entnommen werden können. Ein solcher Durchlauferhitzer soll beispielsweise zugleich für ein Waschbecken (kleine Wassermenge) und eine Badeeinrichtung (große Wassermenge) verwendbar sein und soll sich selbsttätig ohne zusätzliche Bedienung auf die der entnommenen Wassermenge entsprechende Heizleistung umschalten.The invention is based on the object of providing one with a dynamic pressure throttle and membrane switch operating electrical water heater to train so that it consists of two very different ones that can be regulated in roughly the same temperature range Amount of water can be withdrawn. Such a water heater should, for example at the same time for a washbasin (small amount of water) and a bathing facility (large Amount of water) and should be automatic without additional operation Switch to the heating output corresponding to the amount of water withdrawn.

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß ein zweiter, eine zusätzliche Heizleistung schaltender Membranschalter angeschlossen ist, der auf einen höheren Wasserdruck als der erste Membranschalter anspricht, und daß von dem zweiten Membranschalter zugleich mit dem Einschalthub ein die durchfließende Wassermenge vergrößernder Zusatzwasserkanal geöffnet wird. Wenn also durch weiteres öffnen des Zapfventils - oder durch öffnen eines Zapfventils von größerem Durchlaß - der Staudruck über ein bestimmtes Maß ansteigt, wird im Sinne der Erfindung der zweite Membranschalter zum Ansprechen gebracht und durch ihn die zweite Wassermengen- und Heizleistungsstufe eingeschaltet.According to the invention this is achieved in that a second, an additional Heating power switching membrane switch is connected, which is set to a higher Water pressure as the first membrane switch responds, and that of the second membrane switch At the same time as the switch-on stroke, an additional water channel increasing the amount of water flowing through is opened. So if by further opening the nozzle - or by opening it of a nozzle with a larger passage - the back pressure over a certain level increases, the second membrane switch is used in the sense of the invention to respond brought and switched on by him the second water volume and heat output level.

Zweckmäßigerweise wird das Gerät so ausgebildet, daß die Staudruckkammern beider Membranschalter vor einer Drosselstelle parallel zueinander an den Zulaufkanal angeschlossen sind und daß von der Staudruckkammer des zweiten Membranschalters der hinter der Drosselstelle im Zulaufkanal mündende Zusatzwasserkessel abgezweigt ist. Zur Regulierung des Einschaltdruckes des zweiten Membranschalters kann im Zusatzwasserkanal eine zusätzliche einstellbare Drosselstelle angeordnet werden.Appropriately, the device is designed so that the back pressure chambers Both membrane switches in front of a throttle point parallel to each other on the inlet channel are connected and that of the back pressure chamber of the second membrane switch the additional water boiler that opens into the inlet channel behind the throttle is branched off is. To regulate the switch-on pressure of the second membrane switch, in the additional water channel an additional adjustable throttle point can be arranged.

In besonders einfacher Weise läßt sich die Erfindung dadurch verwirklichen, daß die Membran des zweiten Membranschalters als vorgeprägte Metallmembran (Sprungmembran) ausgebildet ist, die in Ausschaltstellung auf der Mündung des Zusatzwasserkanals abdichtend aufliegt. Wenn die Sprungmembran in Einschaltstellung springt, wird natürlich durch das öffnen des Zusatzwasserkanals der Einschaltdruck in der Staudruckkammer etwas absinken. Da eine solche Sprungmembran jedoch eine Hysterese aufweist, erfolgt trotz des abgesunkenen Drukkes keine Rückschaltung. Diese erfolgt erst wieder bei stärkerer Drosselung der Wassermenge.The invention can be implemented in a particularly simple manner by that the membrane of the second membrane switch is a pre-stamped metal membrane (jump membrane) is formed, which is in the off position on the mouth of the additional water channel rests sealingly. When the spring membrane jumps into the on position, it becomes natural By opening the additional water channel, the switch-on pressure in the back pressure chamber sink a little. However, since such a jump membrane has a hysteresis, it takes place no downshift despite the reduced pressure. This only happens again at greater throttling of the amount of water.

Bei hohem Wasseranschlußdruck (über 3 atü) ist die Dosierung der Wassermenge und des Staudruckes mittels des Zapfventils sehr schwierig. Es ist daher zweckmäßig, wenn der Wässeranschlußdruck durch ein vorgeschaltetes Reduzierventil auf einen Höchstdruck begrenzt ist, der etwa dem Ansprechdruck des zweiten Membranschalters entspricht. Dann steht der volle Hub des Zapfventils 'zur Dosierung der Wassermenge und Veränderung des Staudruckes zur Verfügung.If the water connection pressure is high (over 3 atmospheres), the dosage of the water quantity is and the back pressure by means of the nozzle very difficult. It is therefore advisable to if the water connection pressure is reduced to one by an upstream reducing valve Maximum pressure is limited, which is approximately the response pressure of the second membrane switch is equivalent to. Then the full stroke of the nozzle is available for metering the amount of water and change of the back pressure are available.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in F i g. 1 bis 3 schematisch dargestellt.An embodiment of the invention is shown in FIG. 1 to 3 schematically shown.

In die Zuleitung 1 eines bei 2 angedeuteten elektrischen Durchlauferhitzers ist eine einstellbare Regulierdrossel 3 eingebaut. Vor dieser ist an die Zulaufleitung ein Staudruckkanal4 angeschlossen, der in einer Staudruckkammer 5 mündet. Die Staudruckkammer 5 ist durch eine vorgeprägte Metallmembran 6 abgeschlossen, die als Sprungmembran in bekannter Weise von einer Endstellung in die andere springt. Durch die Sprungmembran 6 kann ein elektrischer Schalter 7 betätigt werden, der eine elektrische Heizleistung von beispielsweise 9 kW steuert.An adjustable regulating throttle 3 is built into the supply line 1 of an electrical instantaneous water heater indicated at 2. A dynamic pressure channel 4, which opens into a dynamic pressure chamber 5 , is connected to the inlet line upstream of this. The dynamic pressure chamber 5 is closed off by a pre-stamped metal membrane 6 which, as a jump membrane, jumps in a known manner from one end position to the other. An electrical switch 7, which controls an electrical heating output of, for example, 9 kW, can be actuated through the spring membrane 6.

An den Staudruckkanal4 ist eine weitere Staudruckkammer 8 angeschlossen, die von einer zweiten Sprungmembran 9 abgedichtet ist. Durch einen von der zweiten Sprungmembran 9 betätigten elektrischen Schalter 10 ist eine zusätzliche Heizleistung von beispielsweise ebenfalls 9 kW einschaltbar. In der. Staudruckkammer 8 mündet ein Zusatzwasserkana111, der hinter der Regulierdrossel 3 mit der Zuleitung 1 verbunden ist. Die Mündungsöffnung 11' des Zusatzwasserkanals 11 ist von der Sprungmembran 9 bei der dargestellten Ausschaltstellung dicht abgeschlossen. Im Zusatzwasserkanal11 ist eine weitere einstellbare Drosselstelle 14 vorgesehen. Die Auslaßleitung 1' wird von einem Zapfventil 12 beherrscht. Bei hohem Wasseranschlußdruck ist der Zulaufleitung 1 ein Reduzierventil 13 vorgeschaltet. Dieses Reduzierventil begrenzt den im Wassernetz herrschenden Anschlußdruck auf beispielsweise 3 atü. Die Sprungmembranen 6, 9 haben eine unterschiedliche Steifigkeit, und zwar derart, daß die Membran 6 bei einem niedrigeren Staudruck in die Einschaltstellung springt als die Membran 9. Die über den Membranen 6, 9 liegenden Membrankammern 5', 8' sind über eine Leitung 15 an die Auslaßleitung 1' angeschlossen.Another dynamic pressure chamber 8 , which is sealed off by a second spring membrane 9, is connected to the dynamic pressure channel 4. An additional heating power of, for example, 9 kW can also be switched on by an electrical switch 10 actuated by the second spring membrane 9. In the. Back pressure chamber 8 opens into a Zusatzwasserkana111, which is connected to the supply line 1 behind the regulating throttle 3. The mouth opening 11 'of the additional water channel 11 is tightly sealed by the spring membrane 9 in the illustrated switch-off position. A further adjustable throttle point 14 is provided in the additional water channel 11. The outlet line 1 ' is dominated by a nozzle 12. When the water connection pressure is high, the feed line 1 is preceded by a reducing valve 13 . This reducing valve limits the connection pressure in the water network to, for example, 3 atm. The jump membranes 6, 9 have a different stiffness, in such a way that the membrane 6 moves at a lower back pressure to the switched-9 as the membrane which ', 8' are on the membranes 6, 9 lying diaphragm chambers 5 via a line 15 connected to the outlet line 1 '.

Beim Öffnen des Zapfventils 12 entsteht vor der Regulierdrossel 3, durch die das Wasser zum Durchlauferhitzer 2 strömt, ein Staudruck, der um so mehr anwächst, je weiter das Zapfventi112 geöffnet wird. Bei einer bestimmten Öffnungsstellung des Zapfventils 12 wird ein Staudruck erzielt, bei dem die Sprungmembran 6 anspricht und durch den Schalter 7 eine Heizleistung von 9 kW einschaltet (F i g. 2). Die jetzt durchfließende Wassermenge wird dabei im Durchlauferhitzer 2 auf eine von der Einstellung der Regulierdrossel 3 abhängige Auslauftemperatur von beispielsweise 65° C erwärmt. Durch weiteres Öffnen des Zapfventils 12 wird die Wassermenge vergrößert und der Staudruck erhöht zunächst nur so weit, daß die Sprungmembran 9 noch nicht anspricht. Durch die vergrößerte Wassermenge wird die Auslauftemperatur durch die Einstellung des Zapfventils 12 verändert werden. Schließlich wird beim Weiteröffnen des Zapfventils 12 ein Staudruck erreicht, bei dem auch die Sprungmembran 9 anspricht und durch den Schalter 10 eine zusätzliche Heizleistung von 9 kW einschaltet. Gleichzeitig öffnet - wie in F i g. 3 dargestellt ist - die Sprungmembran 9 bei 11' den Zusatzwasserkanal 11, so daß unter Umgehung der Regulierdrossel 3 eine vergrößerte Wassermenge in den Durchlauferhitzer 2 einströmen kann. Durch die Öffnung des Zusatzwasserkanals 11 sinkt der Staudruck in der Staudruckkammer 8 zwar auf einen Wert ab, der zum Ansprechen der Sprungmembran 9 nicht ausgereicht hätte. Da die Sprungmembran 9 jedoch eine Hysterese aufweist, findet trotz des abgesunkenen Staudruckes in der Kammer 8 keine Rückschaltung der Sprungmembran 9 statt. Es läßt sich so einrichten, insbesondere durch Einstellung der Drosselstelle 14, daß sich nunmehr bei vergrößerter Wassermenge und Heizleistung wieder eine hohe Auslauftemperatur ergibt, die in gewissen Grenzen durch das Zapfventil 12 reguliert werden kann.When the nozzle 12 is opened, a dynamic pressure arises in front of the regulating throttle 3 through which the water flows to the water heater 2, which increases the more the nozzle 12 is opened. When the nozzle 12 is in a certain open position, a dynamic pressure is achieved at which the spring diaphragm 6 responds and switches on a heating power of 9 kW through the switch 7 (FIG. 2). The amount of water now flowing through is heated in the water heater 2 to an outlet temperature of 65 ° C., for example, which is dependent on the setting of the regulating throttle 3. By further opening the nozzle 12, the amount of water is increased and the back pressure initially only increases so far that the spring membrane 9 does not yet respond. Due to the increased amount of water, the outlet temperature will be changed by setting the nozzle 12. Finally, when the nozzle 12 is opened further, a back pressure is reached at which the spring diaphragm 9 also responds and switches on an additional heating output of 9 kW through the switch 10. At the same time - as in FIG. 3 is shown - the jump membrane 9 at 11 'the additional water channel 11, so that an increased amount of water can flow into the water heater 2 by bypassing the regulating throttle 3. As a result of the opening of the additional water channel 11, the back pressure in the back pressure chamber 8 drops to a value which would not have been sufficient for the spring membrane 9 to respond. However, since the spring diaphragm 9 has a hysteresis, there is no switching back of the spring diaphragm 9 despite the reduced back pressure in the chamber 8. It can be set up in such a way, in particular by setting the throttle point 14, that a high outlet temperature now results again with an increased amount of water and heating power, which can be regulated within certain limits by the nozzle 12.

Um die Dosierung der Wassermenge durch das Zapfventi112 zu erleichtern, kann bei hohem Wasseranschlußdruck durch das Reduzierventi113 eine Vordruckminderung erreicht werden. Stellt man das Reduzierventi113 auf einen Wasserdruck ein, der etwa dem Ansprechdruck der Sprungmembran 9 entspricht, so steht der volle Hubbereich des Zapfventils 12 zur Dosierung der Wassermenge zur Verfügung. Als Ausführungsbeispiel wurde ein druckfestes Gerät gewählt, bei dem das Zapfventil 12 am Auslaß angeordnet und die Membranschalter als Differenzdrucksystem ausgebildet sind, die auf einen beim Wasserdurchfluß entstehenden dynamischen Druckunterschied ansprechen. Die Erfindung ist in sinngemäßer Weise auch bei einem drucklosen Gerät anwendbar, bei dem das Zapfventil auf der Einlaßseite angeordnet ist. In diesem Falle genügt es, die Membranen 6, 9 einseitig dem Staudruck auszusetzen.In order to facilitate the dosing of the amount of water through the tapping valve, the pressure reducing valve can be used to reduce the inlet pressure when the water connection pressure is high. If the reducing valve 113 is set to a water pressure which corresponds approximately to the response pressure of the spring diaphragm 9, the full stroke range of the nozzle 12 is available for metering the amount of water. As an exemplary embodiment, a pressure-resistant device was chosen in which the nozzle 12 is arranged at the outlet and the membrane switches are designed as a differential pressure system which respond to a dynamic pressure difference arising during the flow of water. The invention can also be used in a similar manner in a pressureless device in which the nozzle valve is arranged on the inlet side. In this case it is sufficient to expose the membranes 6, 9 to the dynamic pressure on one side.

Claims

Claims: 1. Electric water heater, in which by a membrane switch under the influence of water pressure provides a heating output can be switched on, characterized in that a second, additional heating output switching membrane switch (9/10) is connected, which operates at a higher water pressure than the first membrane switch (6, 7) responds, and that of the second membrane switch (9/10) at the same time as the switch-on stroke increases the amount of water flowing through Additional water channel (11) is opened.

2. Electric water heater according to claim 1, characterized in that the back pressure chambers (5, 8) of both membrane switches (6/7, 9/10) are connected in front of a throttle point (3) parallel to each other to the inlet channel (1) and that of the Back pressure chamber (8) of the second membrane switch (9/10) which branches off the additional water channel (11) opening into the inlet channel (1) behind the throttle point (3).

3. Electrical water heater according to claim 1 or 2, characterized in that in the additional water channel (11) an additional adjustable Throttle point (14) is arranged.

4. Electrical flow heater according to claim 2 or 3, characterized in that the membrane (9) of the second membrane switch is designed as a pre-stamped metal membrane (jump membrane), which is in the switch-off position rests sealingly on the mouth (11 ') of the additional water channel (11).

5. Electric Flow heater according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the water connection pressure through an upstream reducing valve (13) to one Maximum pressure is limited, which is approximately the response pressure of the second membrane switch (9/10).