DE4304532A1

DE4304532A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Steuern der Wasserzufuhr zu einem Dampferzeuger

Info

Publication number: DE4304532A1
Application number: DE19934304532
Authority: DE
Inventors: Volker Speidel
Original assignee: PLANETA HAUSGERAETE
Current assignee: PLANETA HAUSGERAETE
Priority date: 1993-02-16
Filing date: 1993-02-16
Publication date: 1994-08-18

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern der Wasserzufuhr zu einem Dampferzeuger und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 4.

Derartige Verfahren und Vorrichtungen sind von Dampf erzeugern bekannt, wie sie beispielsweise in Raumluftbe feuchtern und Dampfbügeleisen der Anmelderin verwendet sind. Diese bekannten Dampferzeuger werden während des Betriebes mittels einer Pumpe mit Wasser befüllt, um das durch den Dampf abgegebene Wasser wieder durch nach fließendes Wasser zu ersetzen. Hierzu mißt eine direkt am Dampferzeuger angebrachte Wägezelle das abgegebene Wassergewicht und führt bei Unterschreiten eines vorge gebenen Minimalgewichtes mit Hilfe der Pumpe neues Wasser so lange nach, bis ein vorgegebenes Füllgewicht erreicht ist und die Wägezelle dann die Pumpe wieder abschal tet.

Nachteilig bei diesen Verfahren, bei denen das Wasser gewicht die Steuergröße für eine Befüllungssteuerung ist, ist die Wägezelle, sie hat diffizile Komponenten und eine dazugehörige elektrische Steuerung bedingt und daher eine sehr kostenintensive Lösung darstellt.

Ein weiterer Nachteil der herkömmlichen Befüllungs steuerungen ist es, daß bei den herkömmlichen Steuerungsvorrichtungen mit Wägezelle das Dampfer zeugergehäuse über eine entsprechende Mechanik be weglich im Innenraum des Dampferzeugergehäuses untergebracht ist und so verhältnismäßig schwierig zu montieren ist.

Außerdem müssen diese bekannten Systeme nachjustiert werden, sobald sich Kalk auf dem Heizelement abge lagert hat und sich dadurch das Eigengewicht der Wägezelle verändert.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Steuern der Wasserzufuhr zu einem Dampferzeuger bereitzustellen, das ein Steuern der Wasserzufuhr mit einer kostengünstig herzustellenden und einfach aufgebauten Steuervorrichtung unter Vermeidung der oben erwähnten Nachteile ermöglicht.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe dient die erfin dungsgemäße technische Lehre des Hauptanspruches 1.

Die Lösung der gestellten Aufgabe ist im wesent lichen dadurch gekennzeichnet, daß das nachteilige Prinzip der Wägezelle ersetzt wird, indem die Wasserzufuhr in Abhängigkeit der Temperatur gesteuert wird. Mit der Temperatur als Stellgröße können nun einfacher aufgebaute und kostengünstigere Steuerungskomponenten verwendet werden.

So ermöglicht die Temperatur als Steuergröße den Einsatz von einer Temperaturmeßtechnik, mit sehr klein bauenden und sehr schnell ansprechenden Temperaturfühlern, welche in einfacher und platz sparender Weise an einer geeigneten Stelle in Dampf erzeugern eingebaut werden können. Darüberhinaus bietet ein Steuerungsverfahren mit der Temperatur als Steuergröße den wesentlichen Vorteil, daß hierbei das Dampferzeugergehäuse nicht mehr beweglich im Innenraum des Gehäuses gelagert sein muß, um so ein Abwiegen der zugeführten Wassermenge ermöglichen zu können, sondern das Dampferzeugergehäuse fest montiert darin untergebracht werden kann. Dadurch kann der gesamte Aufbau des Dampferzeugers wesentlich ein facher gestaltet werden.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Steuern der Wasser zufuhr zu einem Dampferzeuger, umfaßt im wesentlichen ein Gehäuse mit einem Heizelement, welches Wasser ver dampft und eine Zulaufleitung für nachfließendes Wasser, das mittels einer Pumpe in dieser Leitung zu dem Dampf erzeuger gefördert wird und einem Steuerorgan, welches die Zufuhr von Wasser mittels der Pumpe durch die Zuführ leitung zu dem Dampferzeuger in Abhängigkeit einer Steuer größe steuert.

Wesentliches Merkmal dieser Vorrichtung ist es, daß das Steuerorgan als ein Thermostat mit einem Temperaturfühler ausgebildet ist und der Temperaturfühler wärmeleitend mit dem Heizelement und der Zulaufleitung verbunden ist.

Dabei können unterschiedliche Temperaturfühler ver wendet werden, die ohne großen Aufwand unmittelbar an der Meßstelle angebracht werden können.

Besondere Vorteile werden hierbei bei dem Einsatz eines Kapillarrohrfühlers erreicht, bei dem der eigentliche Fühler in einem kleinen Kapillarrohr eingebaut ist, und welcher die Wärmeentwicklung direkt an der im Dampferzeuger liegenden Heizschlange mißt, um bei Überhitzung der Heizschlange die Pumpe mit Hilfe des Thermostaten einschaltet und diese bei entsprechender Abkühlung auch wieder abschaltet.

Das Ein- und Ausschalten wird hierbei direkt durch das Signal des Temperaturfühlers an den Thermostaten abgegeben, so daß keine zusätzliche Steuerelektronik erforderlich ist.

Da erfindungsgemäß die Temperatur die Steuergröße ist, haben eventuelle Kalkablagerungen auf dem Heizelement sowie andere Wasserverunreinigungen keinen Einfluß auf den einwandfreien Verdampfbetrieb. Vielmehr wird das Wasser den jeweiligen Verdampfungstemperaturen entsprechend nachgespeist, wodurch ein Kalibrieren und Warten des Steuersystems nach der Inbetriebnahme entfällt.

Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentan sprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander. Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung, offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dar gestellte räumliche Ausbildung werden als erfindungs wesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungs gemäßen Dampferzeugers in Draufsicht;

Fig. 2 eine Teilschnittansicht entlang des Schnitt verlaufes II-II in Fig. 1.

In Fig. 1 ist ein Dampferzeuger dargestellt, bei wel chem das Heizelement als ein Rohrheizkörper 3 ausge bildet ist, welcher in einem Gehäuse 1 untergebracht ist. Der Rohrheizkörper ist in eine Trägerplatte 2 eingeprägt, wobei beide stirnseitigen Enden des Rohr heizkörpers im Abstand zueinander in der Trägerplatte 2 festgelegt sind. Hierbei ist der Rohrheizkörper in einem ersten Teil schlangenlinienförmig in einer Ebene gebogen ausgebildet und in einem zweiten Teil als eine Schleife ausbildet, welche in einem definierten Abstand zur Außenkante der Trägerplatte 2 nach oben gebogen ist, so daß diese Schleife 13 des Rohrheizkörpers 3 über die Fläche des übrigen Heizkörpers 3 hinausragt.

Im Betriebszustand des Dampferzeugers ist der auf der Trägerplatte 2 befestigte Rohrheizkörper 3 so im Gehäuse 1 eingebaut, daß zumindest der erste, planare Teil des Rohrheizkörpers 3 mit Wasser be deckt ist, das in das Gehäuse 1 eingefüllt ist. Die nach oben gebogene Schleife 13 des Rohrheizkörpers 3 ragt dabei aus der Wasseroberfläche heraus.

Die Schleife 13 bildet etwa im Scheitelbereich der Schleife einen geraden Bereich 14 aus, zu dem parallel darüberliegend ein Rohr 15 vorgesehen ist. Dieses Rohr 15 ist in einem bestimmten Abstand 11 zum Außenumfang der Rohrheizkörper-Schleife 13 angeordnet und fest im Dampferzeugergehäuse verankert.

Dieses Rohr 15 ist einseitig geöffnet und dient zur Aufnahme eines Kapillarrohrfühlers 4, der von der offenen Seite her in das Rohr 15 eingeführt wird, um die in diesem Bereich an dem Rohrheizkörper 3 vor handene Temperatur zu messen.

Hierbei ist es nicht lösungserforderlich, daß der Temperaturfühler 4 als Kapillarrohrfühler ausge bildet ist, sondern es könnten beispielsweise auch PTC-Widerstände oder Thermoelemente oder andere kleinbauende elektrische Temperaturmeßfühler ver wendet werden.

Zur Anpassung des Temperaturmeßbereiches an den Meßbereich des jeweils verwendeten Temperaturmeßfühlers kann das Rohr 15 in einem bestimmten Abstand 11 zu dem Rohrheizkörper 3 angebracht werden, um so einen hierfür jeweils vorge sehenen Wärmeübergang von dem Rohrheizkörper zu dem Rohr 15 festzulegen.

Ebenfalls parallel zu dem geraden Bereich 14 der Schleife 13 und daher auch parallel zu dem Rohr 15 verläuft seitlich in dem durch den Abstand 11 vor gegebenen Spalt zwischen dem geraden Bereich 14 und dem Rohr 15 eine Wasserzulaufleitung, die von außen in das Dampferzeugergehäuse hereingeführt wird und in den Innenraum mündet. In dieser Zulaufleitung 5 ist außerhalb des Dampferzeugergehäuses eine Pumpe 7 vorgesehen, welche im entsprechenden Arbeitszustand das nachfließende Wasser durch die Zulaufleitung 5 in den Innenraum des Dampferzeugergehäuses fördert. Die Pumpe 7 erhält ihre Steuerimpulse über die Verbin dungsleitung 9 von einem Thermostat 6, welcher in Abhängigkeit von der jeweils am Temperaturfühler 4 vorherrschenden Temperatur die Pumpe ein- oder abschaltet.

Nachfolgend wird die Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Steuern der Wasserzufuhr zu einem Dampferzeuger beschrieben.

Im Ausgangszustand ist das Innere des Dampferzeuger gehäuses soweit mit Wasser gefüllt, daß der erste Teil des Rohrheizkörpers 3 vollständig mit Wasser bedeckt ist. Dabei ragt die Schleife 13 aus der Wasseroberfläche heraus. Im Verdampfbetrieb wird nun der Rohrheizkörper 3 elektrisch auf eine Temperatur aufgeheizt, die das ihn umgebende Wasser zum Sieden bringt und in Dampf umsetzt.

Zu diesem Zeitpunkt wird eine relativ große Wärmemenge von dem Rohrheizkörper zum Verdampfen des Wassers abgegeben, so daß sich im geraden Bereich 14 der Schleife 13 eine gleichbleibende, relativ niedrige Temperatur einstellt. Gleichzeitig gibt der gerade Be reich 14 des Rohrheizkörpers 3 ebenfalls eine Wärmemenge an die unmittelbar anliegende Zulaufleitung und das Rohr 15 des Temperaturfühlers 4 ab, so daß sich in diesen drei Körpern, gerader Bereich 14, Leitung 5, Rohr 15, ein Temperaturgleichgewicht ein stellt. Diese Gleichgewichtstemperatur wird vom Temperaturfühler gemessen und als geeignetes elektrisches Signal an den Thermostaten 6 weitergeleitet.

Ist nach einer gewissen Zeit eine bestimmte Wasser menge in Form von Dampf abgegeben worden, so sinkt der Wasserstand im Dampferzeugergehäuse ab und der Rohrheizkörper 3 ist nur noch von seiner Unterseite her mit Wasser umgeben. Wird die zugeführte Heiz energie konstant gehalten, so wird dadurch eine geringere Wärmemenge an das Wasser bzw. die Umgebung abgegeben und die Temperatur des Rohrheizkörpers 3 und damit auch die Temperatur im geraden Bereich 14, steigt an.

Übersteigt dabei die sich einstellende Gleichgewichts temperatur am Temperaturfühler einen vorgegebenen oberen Temperaturwert, dann schaltet der elektrische Thermostat 6 die Pumpe 7 ein. Diese Pumpe 7 fördert nun über die Zulaufleitung 5 Wasser in den Innenraum des Dampferzeugers. Da die Zulaufleitung 5 parallel und in Kontakt mit dem Rohr 15 des Temperaturfühlers 5 und dem Außenumfang des geraden Bereiches 13 wärmeleitend angeordnet ist, wird nun eine bestimmte Wärmemenge von dem Rohr 15 und dem Rohrheizkörper 3 an das relativ kalt zugeführte Wasser in der Zulaufleitung 5 abgegeben. Aufgrund der relativ kleinen Wärmekapazität des Rohres 15 und der relativ hohen Temperaturdifferenz zwischen dem Rohr 15 und dem zugeführten Wasser kühlt sich das Rohr 15 dadurch relativ schnell ab, so daß der Thermostat 6 wegen der nun niedrigeren Temperatur am Temperaturfühler den Versorgungsstromkreis der Pumpe 5 unterbricht und diese abschaltet.

Damit wird kein weiteres Wasser in der Zulaufleitung 5 zugeführt und nur noch eine relativ geringe Wärme menge von dem Rohr 15 und dem geraden Bereich 14 an die Umgebung abgegeben.

Dieser Zyklus kann beliebig oft wiederholt werden.

Bei einer entsprechenden Wahl der im Thermostaten 6 eingestellten Solltemperatur und der Wärmeübergangs koeffizienten der Rohre 15 kann somit mit der erfin dungsgemäßen Steuerung während des Pumpbetriebes die in Form von Dampf abgegebene Wassermenge wieder durch nachfließendes Wasser aufgefüllt werden.

Bezugszeichenliste

1 Gehäuse
2 Trägerplatte
3 Rohrheizkörper
4 Temperaturfühler
5 Wasserzulaufleitung
6 Thermostat
7 Pumpe
8 Anschlußleitung
9 Anschlußleitung
11 Abstand
13 Schleife
14 gerader Bereich
15 Rohr

Claims

1. Verfahren zum Steuern der Wasserzufuhr zu einem Dampferzeuger, um die verdampfte Wassermenge mit Hilfe einer Pumpe durch nachfließendes Wasser zu ersetzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserzufuhr in Abhängigkeit der Temperatur gesteuert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserzufuhr in Abhängigkeit einer an einem Temperaturfühler (4) vor handenen Meßtemperatur gesteuert wird, wobei sich die Meßtemperatur aus der Temperatur eines Heizelementes und der Temperatur einer Wasserzulaufleitung (5) an einer bestimmten Meßstelle ergibt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die am Temperatur fühler (4) vorherrschende Meßtemperatur mit einer vor gegebenen Solltemperatur verglichen wird und der Temperaturfühler (4) die Wasserzufuhr mittels der Pumpe (7) beim Überschreiten der Solltemperatur so lange auslöst, bis die Meßtemperatur auf einen Wert, welcher niedriger ist als die Solltemperatur, abgesunken ist.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, bestehend aus

- einem Gehäuse mit
- einem Heizelement, um Wasser zu verdampfen;
- einer Wasserzulaufleitung für nachfließendes Wasser;
- einer Pumpe, die das nachfließende Wasser in der Wasserzulaufleitung fördert und dem Dampf erzeuger zuführt und
- einem Steuerorgan, welches die Zufuhr von Wasser mittels der Pumpe durch die Wasserzu laufleitung zu dem Dampferzeuger in Abhängigkeit einer Steuergröße steuert,
dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerorgan als Thermostat (6), mit einem Tem peraturfühler (4) ausgebildet ist und der Temperatur fühler (4) wärmeleitend mit der Wasserzulaufleitung (5) und mit dem Heizelement verbunden ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4 mit einem Rohrheiz körper als Heizelement, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperatur fühler (4) rohrförmig ausgebildet ist und der Rohr heizkörper (3), der Temperaturfühler (4) und die Wasserzulaufleitung (5) zumindest in einem Bereich entlang ihrer Rohrlängsrichtung parallel und teilweise in gegenseitigem Kontakt ihrer äußeren Umfangsflächen angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperatur fühler (4) ein Kapillarrohrfühler ist.