DE2215428A1 - Stroemungsschalter, insbesondere fuer gasbeheizte wassererhitzer - Google Patents

Description

Junkers 621 PLI 1-Ki/Vo 29.März 1972

JUNKERS & CO. GMBH, in Wernau/Neckar

Strömungssohalter, insbesondere für gasbeheizte Wassererhitzer

Die Erfindung "bezieht sich auf einen Strömungsschalter, insbesondere für gasbeheizte Wassererhitzer, mit mindestens einer Kammer, die von einer Membran oder dergl. begrenzt ist, welche über ein Stellglied auf das Schliessglied eines Ventils einzuwirken vermag, und die ferner mit zwei Anschlüssen für das Strömungsmittel versehen ist, über welche die Kammer mit zwei Punkten verschieden hohen statischen Druckes eines Strömungssystems verbindbar ist und von denen der eine von einem Magnetventil überwacht ist, dessen Magnetspulenkörper aussen am Schaltergehäuse befestigt ist. ■

Bei den bekannten Strömungsschaltern dieser Art hat das Schaltergehäuse einen axialen Ansatz, der aussen den Spulenkörper des Magneten trägt und in welchem innen das Schliessglied des Ventils axial beweglich geführt ist. Das Schliessglied steht unter dem Einfluss einer Schraubenfeder, die sich am Boden des Gehäuseansatzes abstützt, an welchem auch der eine Anschluss der Kammer des Schalters gebildet ist. Diese Anordnung hat den Nachteil,

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dass sie in Achsrichtung des Schalters verhältnismässig vi.v. Platz beansprucht, der in Gaswassererhitzern oftmals nichx zur Verfügung steht.

..c." Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Strömungsschalter der -i'igangs erwähnten Art mit einfachen Mitteln so auszubilder , j?.rs sie eine möglichst geringe axiale Bauhöhe haben.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das Schliessglied des Magnetventils an einer Blattfeder befestigt -¹St, die sich in der Kammer etwa parallel zur Ebene der Membran erstreckt.

Dadurch ist erreicht, dass sich die axiale Bauhöhe des Schalter.· - μ wesentlichen nur um die Länge des Spulenkörpers des Magneten vergrössert, während der Hub des Schliessglieds im Inneren der Kammer des Schalters erfolgt und daher keine zusätzliche Bauhöhe des Schalters erfordert. Die Anschlüsse der Kammer des Schalters können zweckmässig seitlich vom Magneten angeordnet sein, sodass die Mittel zum Befestigen der Anschlussleitungen keinen über den Magneten hinausgehenden Platz unterhalb des r.cialters benötigen.

..e besonders einfache und gedrängte Ausführung ergibt 3ich, wr- in der Kern des Elektromagneten abgedichtet in die Kammer h ,eingeführt und der Magnetanker an der das Schliessglied tragenden Blattfeder befestigt ist.

Die Teile lassen sich leicht zusammenbauen, wenn erfindungsr-amäss der Kern des Elektromagneten sich mit einem Ringbund a.

Schaltergehäuse innen abstützt und am gegenüberliegenden Snde : einem Gewindeansatz versehen ist, der eine Mutter trägt, - welcher ein auf den Kern aufgeschobener Dichtring und der - lenkörper des Magneten am Schaltergehäuse festgehalten sina.

JJe-: dieser Anordnung kann d^er Spulenkörper des Elektromagneten

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aasgewechselt werden, ohne dass der Strömungsschalter aus -~. L Strömungskreislauf ausgebaut werden muss_f an welchem er axig schlossen ist.

Zwischen Mutter und Spulenkörper kann zweckmässig ein Schenkel eines Eisenwinkels liegen, dessen anderer Schenkel rechtwinklig gegen das Schaltergehäuse abgebogen ist und den Rückschlusskörper des Magneten bildet.

Das Magnetventil kann besonders klein ausgebildet werden, wenn es nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung von einem Impulsgenerator mit schneller Impulsfolge ansteuerbar ist und je nach Ei:',sch^.ltverhältnis der Impulsfolge einen unterschiedlich grossen w :ksar:,en Durchflussquerschnitt des überwachten Anschlusses ■>-;' ,.·... ./ier freigibt. Das hat den weiteren Vorteil, dass sich ^e naeh-

.^ksamemDurchflussquerschnitt des Ventils ein unterschiedlich noher Druck in der Kammer einstellt, sodass sich Zwischenstell ur.-gen der Membran und des vom Strömungsschalter beeinflussten Yen™ tils, z.B. des einem Zündsicherungsventil .nachgeschalteten Gasventils des Gaswassererhitzers ergeben.. Das Magnetventil kann -,. Λ ei entweder so bemessen sein,, dass es die Steuerimpulse selbst inx-egr/. ert, oder dass es bei jedem Impuls den vollen Hub ausiü-'.i" " ..Ad die Impulse erst im hydraulischen System integriert werden» Z-xc Magnetventil kann aber auch von einem Signalgeber mit 2-Pu^Ii t „.'.arakteristik angesteuert sein, wodurch sich ein maximaler wnä ein minimaler Stellhub ohne Zwischenstellungen ergibt.

Das Schliessglied des Magnetventils kann vorteilhaft mit dc?r Stirnfläche eines Düsenkörpers zusammenarbeiten, der in eine vorzugsweise parallel zur Schalterachse verlaufende Gehäusebohrung eingesetzt ist.

/. der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung c«i^

bild eines Strömungsschalters für die Wassermangelsicheeines gasbeheizten V/assererhitzers und ein Schaltschema äes

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zugehörigen Signalgebers dargestellt-.

Das Schaltergehäuse ist aus zwei Gehäuseschalen 11 und 12 geoildet, zwischen denen eine Membran 13 eingespannt ist, die"da, * Gehäuse in zwei Kammern 14 und 15 teilt. Die Membran 13 ist ι .'.■;" einem starren Teller 16 verbunden, an dem ein Stellstift 17 befestigt ist. Dieser ragt durch einen O-Bing 18 in eine Buchse 1<? hinein, die im eingebauten Zustand des Schalters koaxial zum Stellglied des vom Schalter beeinflussten, nicht dargestellten Gasventils angeordnet ist.

Die Gehäuseschale 11 ist mit zwei Ansehlusstutzen 22 und 2J> ver sehen, von denen der eine, 22, unmittelbar und der andere, 23, über eine Bohrung 24 und eine Düse 25 in die Kammer 14 mündet. Die Düse 25 ist in einem Düsenkörper 26 vorgesehen, der achsparallel zur Schalterachse in die Gehäuseschale 11 eingeschraubt ist und an seiner freien Stirnfläche 27 einen Ventilsitz für ein £ühliessglied 28 bildet, das am freien Ende einer Blattfeder 2 S sitzt, welche durch Schrauben 30 an der Gehäuseschale 11 befestigt in der Kammer 14 angeordnet ist. Von der Bohrung 24 Ist ..—e Bohrung 31 abgezweigt, die über Bohrungen 32 und 33 in der Gehäuseschale 12 in die obere Kammer 15 führt.

An der unteren Stirnfläche der Gehäuseschale 11 ist ein Elektromagnet 36 befestigt, dessen Magnetkern 37 mit einem eine PoI-fläche bildenden Ringbund 38 in die Kammer 14 hineinragt. Der Ringbund 38 ist an der Innenseite der Gehäuseschale 11 abgestützt. Die Gehäusedurchführung des Magnetkerns 37 ist durch einen Dic/.tring 39 abgedichtet, auf welchem der Spulenkörper 40 des Elektromagneten aufliegt. Über den Spulenkörper 40 greift ein Haltewinkel 41, dessen Schenkel 42 sich an der Gehäusehälfte 11 abstützt und durch dessen anderen Schenkel 43 ein Gewindeansatz 44 des Mr;;-i.^xkerns 37 ragt. Eine Mutter 45 hält nach dem Anziehen die Teile -s Elektromagneten fest zusammen.

Jer Haltewinkel 41 und der Magnetkern 37 sind aus ferromagneti-

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schein Eisen hergestellt, wogegen die-Gehäuseschale 11 aus iai-■■■ magnetischem Material besteht· Dem Ringbund 38 des Magnetkerns liegt eine ebenfalls aus ferromagnetischem Eisen hergestellte Ankerplatte 48 gegenüber, die an der Blattfeder 29 befestigt ist. Die Spule des Magneten 36 ist mit'zwei Anschlüssen 49 und 50 versahen.,-durch welche der Magnet in der nachstehend noch näher he-. chriebenen V/eise mit einer Stromquelle verbindbar ist. Bei iärr*·.-" jung des Magneten wird die Ankerplatte 48 angezogen, wobei sich das Schliessglied 28 auf die freie- Stirnfläche 27 des Düsenkörpers 26 auflegt und die Verbindung der Kammer H mit dem Anachlusstut- :-^j.en 23 unterbricht. Bei Entregung des Magneten hebt die Blattfeder 29 die Ankerplatte 48 vom Magnetkern 38 und das Schliessglied 28 vom Düsenkörper 26 in die dargestelle Lage ab*

Iz eingebauten Zustand ist der Strömungsschalter an den mit i^richpunktierten Linien angedeuteten Wasserkreislauf des Gaswassererhitzers und der Heizanlage angeschlossen. Dabei ist der Anschlusstutzen 23 mit der Saugseite und der Anschlusstutzen 22 mit der Druckseite der Pumpe 52 verbunden, die das Wasser durch einen Wärmetauscher 53 im Gaswassererhitzer zu den Heizkörpern 54 pumpt. · -

Der Anschluss 49 des Elektromagneten 36 ist mit dem Ausgang eines Irr.pulsgenerators 56 verbunden, der vom Netz über einen Transformator 57 und einen Gleichrichter 58 gespeist ist und dessen Eingang an dem Schaltpunkt 59 eines Spannungsteilers liegt, der aus einem Potentiometer 60 und einem temperaturabhängigen Widerstand 6' gebildet ist. Der zweite Anschluss 50 des Elektromagneten 36 ist mit dem einen .Gleichstromanschluss des Gleichrichters 58 verbunden. Das. Potentiometer 60 ist von Hand verstellbar und gibt den Sollwert der. Vorlauftemperatur des Gaswasserernitzers an. Der temperaturabhängige Widerstand 61 liegt in wärmeleitender Verbindung an der Vorlaufleitung an und erfasst den Istwert der Vorlauftemperatur* Das Spannungspotential anr Schaltpunfet 59 ist daher ein Mass für die SollWertabweichung äer Vorlauftemperatur,

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welches der Impulsgenerator 56 in eine schnelle Impulsfolge mit ., einem bestimmten Einachaltverhältnis umsetzt. Die Anordnung ist , dabei so getroffen, dass bei hoher Wärmeanforderung das Einschaltverhältnis gross ist und umgekehrt.

3ei laufender Umwälzpumpe 52 tritt ein Druckgefälle im Wasserkreislauf vor und hinter der Pumpe auf, das sich überdie Anschlusstutzen 22 und 23 in die Kammern 14 und 15 des Strömungc?- schalters fortpflanzt und auf die Membran 13 einen Differenzdruck ausübt, welcher die Membran nach oben bewegt. Die Membran 13 hebt dabei über den Stellstift 17 das Schliessglied des nicht dargestellten Gasventils von seinem Ventilsitz ab, sodass Gas zum Brenner des Wassererhitzers gelangen und dieser das durch den Wärmetauscher 54 strömende Wasser erhitzen kann.

Der Druckunterschied in den beiden Kammern 14 und 15 des Strü-

^ongsschalters hängt ausser vom Druckgefälle vor und hinter der Umwälzpumpe 52 vom wirksamen Querschnitt der Düse 25 ab, über ä.e sich mit zeitlicher Verzögerung der Druck in den beiden Karnae.-n H und 15 ausgleichen kann. Der wirksame Querschnitt der jjuse 25 wiederum hängt vom tatsächlichen Düsenquerschnitt und vom Einschaltverhältnis der vom Impulsgenerator 56 gelieferten Impulsfolge ab, deren einzelne Impulse den Elektromagneten 36 erregen und dadurch ein kurzzeitiges Schliessen der Düse bewirken. 'Der Impulsgenerator und die Mittel zu seiner Ansteuerung sind - wie bereits erwähnt - so ausgelegt, dass bei grösster Wärmeanforderung das Einschaltverhältnis am grössten, d.h. der wirksame Querschnitt der Düse 25 am kleinsten ist. Bei kleinstem Querschnitt äer Düse 25 ist die Druckdifferenz an der Membran 13 am'grössten und damit das Gasventil voll geöffnet, sodass der Brenner seine volle Leistung abgeben kann.

Mit zunehmender Annäherung der vom Widerstand 61 erfassten Vorlauftemperatur an den am Potentiometer 60 eingestellten SoIl-

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wert wird das Einschaltverhältnis des Impulsgenerators 56 immer kleMer^ was eine Vergrösserung des wirksamen Querschnittes der Düse 25 und damit eine Verringerung des Differenzdruckes an der !Membran 13 zur Folge hat. Mit abnehmenden) Differenzdruek wird auch der Durchgangsquerschnitt des von der Membran beeinflussten Gasventils geringer, wodurch die Brennerleistung gedrosselt und der geringeren Wärraeanforderung angepasst wird.

Mit der vorgeschlagenen Anordnung wird eine schnelle'Tand genaue Regelung der Vorlauftemperatür mit einfachen und sicher arbeitenden Mitteln erzielt, die sich trotz beengter EinbaüverhäTtnisse ; im gasbeheizten Wassererhitzer gut unterbringen lassen. Bei Bedarf können an den Strömungsschalter auch zwei Magnetventile angebaut sein, von denen das eine z.B. eine Düse mit grösserem Querschnitt und das andere eine Düse mit kleinerem Querschnitt steuertIn diesem Falle lassen sich auch mit Signalgebern mit 2-Punkt-Charakteristik mehrere Schaltzustände des Strömungsschalters hervorrufen, je nachdem ob beide Ventile geschlossen oder offen sind oder ob nur das eine oder das andere Ventil geöffnet ist. Bei Heizungsanlagen könnte anstelle des von Hand einstellbaren Potentiometers 60 auch ein temperaturabhängiger Widerstand vorgesehen sein, der vom Einschaltverhältnis eines Raumtemperaturreglers beheizt ist, welcher auf diese Weise den Sollwert eines Vorlauftemperaturreglers führt.

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Claims (7)

Junkers 621 Ansprüche :

1. !strömungsschalter, insbesondere für gasbeheizte Wasser-

erhitzer, mit mindestens einer Kammer, die von einer Membran oder dergl. begrenzt ist, welche über ein Stellglied auf das Schliessglied eines Ventils einzuwirken vermag, und die ferner mit zwei Anschlüssen für das Strömungsmittel versehen ist, über welche die Kammer mit zwei Punkten verschieden hohen statischen Druckes eines Strömungssystems verbindbar ist und von denen der eine von einem Magnetventil überwacht ist, dessen Magnetspulenkörper aussen am Schaltergehäuse befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Schliessglied (28) des Magnetventils an einer Blattfeder (29) befestigt ist, die sich in der Kammer (14) etwa parallel zur Ebene der Membran (13) erstreckt. ·£■,«■

2. Strömungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass der Kern (37) des Elektromagneten abgedichtet in die Kammer (14) hineingeführt ist und dass der Magnetanker (48) an der das Schliessglied (28) tragenden Blattfeder (29) befestigt ist.

3. Strömungsechalter nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet , dass der Kern (37) des Elektromagneten sich mit einem Ringbund (38) am Schaltergehäuse innen abstützt und am gegenüberliegenden Ende mit einem Gewindeansatz (45) versehen ist, der eine Mutter (44) trägt, mit welcher ein auf den Kern aufgeschobener Dichtring (39) und der Spulenkörper (40) des Magneten am Schaltergehäuse festgehalten sind.

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4. Strömungsschalter nach Anspruch 3·» d a du r c h g e kennzeichnet , dass zwischen Mutter (44) und Spulenkörper (40) der eine Schenkel (43) eines Eisenwinkels (41) liegt, dessen anderer Schenkel (42) rechtwinklig gegen das Schaltergehäuse abgebogen ist und den Rückschlusskörper des Magneten bildet.

5. Strömungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schliessglied (28) des Magnetventils mit der Stirnfläche (27) eines Düsenkörpers (26) zusammenarbeitet, der in eine vorzugsweise parallel zur Schalterachse verlaufende Gehäuse— bohrung eingesetzt ist.

6. Strömungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetventil so bemessen 1st, dass es von einem Impulsgenerator (56) mit schneller Impulsfolge ansteuerbar ist und je nach Einschal tverhältnis der Impulsfolge einen unterschiedlich grossen wirksamen Durchflussquerschnitt des überwachten Anschlusses (23) der Kammer freigibt.

7. Strömungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit zwei Kammern, die durch die Membran voneinander getrennt sind, dadurch gekennzei c h net , dass der vom Magnetventil überwachte Anschluss (23) der einen Kammer (14) auch mit der zweiten Kammer (15) verbunden ist.-

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