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EP1533579A2 - Druckdifferenz-Schalteinrichtung zum Schalten der Heizleistung von hydraulisch gesteuerten Flüssigkeits-Durchlauferhitzern - Google Patents

Druckdifferenz-Schalteinrichtung zum Schalten der Heizleistung von hydraulisch gesteuerten Flüssigkeits-Durchlauferhitzern Download PDF

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Publication number
EP1533579A2
EP1533579A2 EP04090459A EP04090459A EP1533579A2 EP 1533579 A2 EP1533579 A2 EP 1533579A2 EP 04090459 A EP04090459 A EP 04090459A EP 04090459 A EP04090459 A EP 04090459A EP 1533579 A2 EP1533579 A2 EP 1533579A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
flow
switching device
pressure difference
difference switching
throughflow
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP04090459A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1533579A3 (de
EP1533579B1 (de
Inventor
Burkhard Porr
Klaus Beck
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Gerdes OHG
Original Assignee
Gerdes OHG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gerdes OHG filed Critical Gerdes OHG
Priority to PL04090459T priority Critical patent/PL1533579T3/pl
Publication of EP1533579A2 publication Critical patent/EP1533579A2/de
Publication of EP1533579A3 publication Critical patent/EP1533579A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1533579B1 publication Critical patent/EP1533579B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00—Details
    • F24H9/20—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F24H9/2007—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heaters
    • F24H9/2014—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heaters using electrical energy supply
    • F24H9/2028—Continuous-flow heaters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H35/00—Switches operated by change of a physical condition
    • H01H35/24—Switches operated by change of fluid pressure, by fluid pressure waves, or by change of fluid flow
    • H01H35/26—Details
    • H01H35/2607—Means for adjustment of "ON" or "OFF" operating pressure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H35/00—Switches operated by change of a physical condition
    • H01H35/24—Switches operated by change of fluid pressure, by fluid pressure waves, or by change of fluid flow
    • H01H35/40—Switches operated by change of fluid pressure, by fluid pressure waves, or by change of fluid flow actuated by devices allowing continual flow of fluid, e.g. vane

Definitions

  • the invention relates to a pressure difference switching device for switching the heating power of hydraulically controlled liquid water heaters, comprising a a liquid inlet with a liquid outlet connecting the liquid channel with a flow body arranged in it for generating temporary Flow pressure difference between inflow and outflow area before and after Throughflow body, a means of switching membrane in a corresponding to the inflow region Overpressure chamber and one corresponding to the discharge area Vacuum chamber divided diaphragm chamber and one via an actuator switch connected to the membrane.
  • a pressure difference switching device is part of hydraulically controlled instantaneous water heaters that control the heating capacity depending on the liquid flow.
  • the pressure difference switching device includes a mechanical switch. The for switching the electrical Contact required switching force is caused by temporary differential pressure on the Switching membrane acts, generates.
  • These are mainly electric water water heaters, comprising a water block connected to a cold water inlet, the operatively connected to this differential pressure switch, at least one with the water block operatively connected heating element and a downstream of the heating element arranged hot water outlet.
  • the function and assemblies of the device are attached directly or indirectly to a base plate.
  • Such water heater are well known.
  • Pressure difference switching devices for water heater known in which the switching device for a specific achievement in each case by the specific training of a Housing part of the device is determined. So it is known, for example, a drain pipe equipped with a Venturi nozzle. To such a switching device designed for desired switching power, a part of the housing must be specially designed and shaped so that interchangeable inserts are required in manufacturing tools are.
  • the invention is based on the objectives, a pressure difference switching device for Switching the heating power of hydraulically controlled liquid heaters to provide the avoidance of particularly to be manufactured and kept ready pressure differential mounting parts Optionally for different sized switching forces and / or device outputs should be usable.
  • the characteristics and functions of the switching device for generating reliably acting switching force, for suppressing irreversible Pressure loss, the repeatability of the pressure loss and the largest possible Prevention of switching hysteresis should be ensured.
  • the objects of the invention are in conjunction with the features of the aforementioned Pressure difference switching device achieved in that the flow body is formed and arranged in the liquid channel that he either in at least two positions with different angles of rotation about its in the flow direction extending body longitudinal axis can be brought, with different Rotary angle positions produce different flow cross sections.
  • one and the same built-in part namely the flow body universally adapted to the operation of the switching device for different switching forces or powers is available.
  • flow body is a relatively small or even tiny component having as such in the relatively small cross-section Liquid channel is arranged. This channel is easily accessible, so that the handling the flow body for insertion is simple and no technical Effort required.
  • the flow body forms an insert, which in at least two different rotational angle positions for correspondingly different flow cross-sections and thus for temporary positions determined by the respective position Differential pressure ensures.
  • the temporary differential pressure is kept under consideration of the permanent pressure loss in adaptation to the respectively to be achieved switching force or Device performance optimized.
  • the flow body is stepwise in at least two angular positions can be set. This achieves clearly defined, easily verifiable and recognizable as well as reproducible positions with associated, exactly given flow cross sections.
  • the flow body is designed and arranged so that it can be removed can be used in at least two insertion positions in the liquid channel. So can the pressure difference switching device according to the invention in particular also on site the switching / power requirement are adjusted.
  • the flow body can be inserted through the liquid inlet and is removable.
  • the flow body can be so very easy position and change position.
  • a preferred design exists in that the flow-through body with a handle element projecting towards the inlet is designed for insertion and removal. Such a handling element, convenient in the form of a flat tab or flag, can be comfortable in the area of the liquid inlet.
  • a preferred, particularly advantageous embodiment of the invention is in that the flow-through body has at least one continuous one along the body Having flow path and the channel discharge area behind the flow body is formed by a flow through hole adjoining the latter, wherein the flow cross-section of the flow body in dependence of its angular position with the flow cross-section of the flow through hole gets into different overlaps.
  • the flow body with respect to the adjoining him channel flow bore eccentric stored.
  • the flow-through path of the flow-through body is expedient as in the region of the body center directed, open at the body longitudinal extent groove formed, which is particularly advantageous as a radial groove, the radial depth preferably at least approximately half the cross-sectional diameter of the flow bore equivalent. It has been found that one already has one Flow-through groove with regard to flow rate or braking with change the degree of coverage in wide range achieved excellent results.
  • the degree of coverage and thus the effective Flow cross-section with a rotation angle adjustment to triple by 180 °.
  • the flow body advantageously in the form of a one-piece profile piece, free of pressure-deformable elements. Unlike for example in a built-in with pressure responsive, deforming O-ring on the one hand wear is avoided, and on the other hand one achieves a special degree other advantages such as low reversible pressure loss, repeatability of the Pressure loss and small switching hysteresis.
  • the throughflow body is through formed with the body longitudinal axis extending prism body, and the Fluid channel has a multi-edged in the channel cross-section inner wall, the one Multiple bearing seat for removable plug-in receptacle of the prism body in optional forms at least two different rotational angle positions.
  • the Prism body are formed by a straight regular prism.
  • the prism body is a hexagonal Has cross-sectional base and the polygonal inner wall of the bearing seat with star-shaped cross-section is designed such that the prism flow body displaceable in its rotational angle positions with 30 ° rotation angle steps or steps is. If necessary, other gradings can be provided.
  • a pressure difference switching device according to the invention 1 shows a housing with a lower part 11 and an upper part 12, one in the lower part 11 in its vertical center plane extending water channel 2 with water inlet 21 and Water outlet 22, one between the lower housing part 11 and the upper housing part 12th trained diaphragm chamber 3 and an electric circuit breaker 4.
  • a Switching diaphragm 33 divides the chamber 3 into an overpressure chamber 31 and a vacuum chamber 32.
  • the overpressure chamber 31 has a bottom wall 34, below the the water channel 2 runs.
  • the vacuum side, the switching diaphragm 33 is centered with a provided plate-like metal base, the center of a switch plunger 13 superimposed, consisting of a Wall bushing of the housing upper part 12 protrudes to there to actuate the Switch 4 to work against a loaded with compression spring 41 rocker switch 42.
  • the plunger 13 emerges from the upper part 13, so that over the rocker 42 switch contacts at least one pair of contact lugs 43 are closed.
  • One or more contact pairs 43 switch the circuit of at least one electrical heating element of a water heater, at the Power over the plunger 13 applied switching force is to be adjusted.
  • the pressure difference switching device is connected to the water channel 2 to to turn on the device when water is required.
  • an inventive flow body 5 is arranged.
  • the water channel 2 has a flow through hole 23 which in a End surface 230 opens, against which the flow body 5 is set.
  • the inflow area that is, in the flow direction S in front of the flow body 5
  • the Bottom wall 34 has a hole-like bore opening 311, over which the inflow area is connected to the pressure chamber 31.
  • the flow through-bore 23 In the discharge area behind the flow body 5 is the flow through-bore 23 via a vacuum through-hole 321 and a connecting line 322 connected to the vacuum chamber 32.
  • the flow body 5 acts with the flow through hole 23 together to put in the channel 2 temporary differential pressure between the holes 311 and 321 for pressurizing the switching diaphragm 33 via the two chambers 31, 32 to produce.
  • the bearing seat 6 is formed by a multi-edged channel inner wall in the channel cross-section 61 formed. As can be seen in detail from FIGS. 2, 3 and 5, the bearing wall is 61 with regular polygonal wall sections 24-angular.
  • the flow body 5 has body shape corresponding to the seat cross section. How to get in Detects detail of Fig. 4 and 5, the flow body 5 is substantially through formed a grades regular prism with hexagonal cross-section.
  • An area of hexahedral peripheral surface is open with a radial groove 51. The radial depth of the groove 51 corresponds to half the cross-sectional diameter of the flow passage bore 23.
  • Die Radialnut 51 also forms an axial groove, which is formed continuously along the body 51 is. This creates an axial flow path in the body 51. From It is particularly advantageous that the one-piece prism throughflow body 5 in one piece and is not druckverformbar. This is expedient as the housing part 1, 12 made Made of hard plastic.
  • the bearing seat 6 and the flow bore are 23 arranged in profile cross section eccentric to each other and educated. That is, the longitudinal axis 20 of the flow bore 23 and the Center axis 60 of the bearing seat 6 are offset radially and parallel to each other. How out 5, the main axis 50 of the prism body inserted into the seat 6 falls 51 with the bearing shaft 60 together, in each rotational angular position.
  • the bearing seat 6 for the prism body 51 forms a plug-in receptacle, in which the body 51 can be removably inserted in twelve rotational angular positions, so that twelve insertion positions are achieved with a rotation in rotation angle steps of 30 °.
  • the eccentricity between the flow bore 23 and the bearing seat 6 and the prism body 51 arise in the embodiment twelve different overlap positions with six different hatching degrees 24 shown between the opening of the bore 23 in the wall 230 and the end opening of the U-shaped Groove 51 in the voltage applied to the end wall 230 end wall of the prism body 51.
  • the flow rate in the individual stages is different, so that the temporary pressure difference is given in stages from a minimum value (0 ° -step) to a maximum value (180 ° -step) and provided according to choice.
  • the flow through-bore 23 has a circle diameter of about 6 mm, and the largest cross-sectional diameter of the seat receptacle is about twice as large.
  • this geometry is achieved in the embodiment in accordance with the dimensioning of the radial groove 51 quite Strömungsüberdeckungsgrade 24 in the range of about 3 mm 2 to 15 mm 2 . It has been found that the geometry with dimensions of said regions is particularly suitable for the invention.
  • the prism throughflow body 5 has a formed integrally with him flat tab or flag 52 on the edge of a Front side of the body 5 projects axially parallel and as such a handling element for easy and comfortable detection of the body 5 forms.
  • the tab 52 can the body 5 relatively far into the channel 2 and the plug-in receptacle of the seat 6 introduced or be taken from it. It is achieved that the inlet area relative mar syndromemig remains free of the groove portion of the prism body 5 and the shoulder wall 230th for conditioning of the body 5 at the other end side relatively far inward in the center region the lower part 11 can be provided.
  • the body 5 is detected on the tab 52 and depending on the switching / power requirement in one of the described angle step positions set.
  • One and the same switching device 1 is on the one hand by the choice of sitting position one and the same flow body 5 to type or performance of the operated with the device 1 instantaneous water heater adjusted and adjusted, and on the other hand, if necessary, also on site changing adaptation by removal of the body 5 and reinstated in changed Step position can be made.
  • the prism body 51 is formed and arranged so that the overpressure bore 311 remains sufficiently free in each position.
  • the overpressure bore 311 may be in the field the bore 311 on the wall 34 of the channel 2, a recess resulting from FIG. 1 to 3 62 are formed, which leaves the bore 311 free when the body 51 with the tab 52 e.g. is set in the illustrated in Fig. 5 240 ° position.
  • the tab 52 or another suitably shaped approach advantageously also be arranged so that the tab 52nd or the approach in at least one rotational angle position, e.g. in the 210 °, 240 ° and 270 ° positions in Fig. 5, a defined acting on the temporary pressure difference Overlap the overpressure bore 311 effect.

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Abstract

Eine Druckdifferenz-Schalteinrichtung (1) zum Schalten der Heizleistung von hydraulisch gesteuerten Flüssigkeits-Durchlauferhitzern umfaßt einen einen Flüssigkeitseinlaß (21) mit einem Flüssigkeitsauslaß (22) verbindenden Flüssigkeitskanal (2) mit einem in diesem angeordneten Durchströmungskörper (5) zum Erzeugen temporärer Strömungs-Druckdifferenz zwischen Zufluß- und Abflußbereich vor bzw. hinter dem Durchströmungskörper (5), eine Membrankammer (3), die mittels Schaltmembran (33) in eine mit dem Zuflußbereich korrespondierende Überdrückkammer (31) und eine mit dem Abflußbereich korrespondierende Unterdruckkammer (32) unterteilt ist, und einen über ein Betätigungselement (13) mit der Membran (3) verbundenen Schalter (4). Der Durchströmungskörper (5) ist derart ausgebildet und in dem Flüssigkeitskanal (2) angeordnet, daß er wahlweise in wenigstens zwei Positionen mit unterschiedlichen Drehwinkeln um seine in Strömungsrichtung (S) sich erstreckende Körper-Längsachse (50) bringbar ist, wobei unterschiedliche Drehwinkelpositionen unterschiedliche Durchströmungsquerschnitte herstellen. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Druckdifferenz-Schalteinrichtung zum Schalten der Heizleistung von hydraulisch gesteuerten Flüssigkeits-Durchlauferhitzern, umfassend einen einen Flüssigkeitseinlaß mit einem Flüssigkeitsauslaß verbindenden Flüssigkeitskanal mit einem in diesem angeordneten Durchströmungskörper zum Erzeugen temporärer Strömungs-Druckdifferenz zwischen Zufluß- und Abflußbereich vor bzw. hinter dem Durchströmungskörper, eine mittels Schaltmembran in eine mit dem Zuflußbereich korrespondierende Überdruckkammer und eine mit dem Abflußbereich korrespondierende Unterdruckkammer unterteilte Membrankammer und einen über ein Betätigungselement mit der Membran verbundenen Schalter. Eine derartige Druckdifferenz-Schalteinrichtung ist Bestandteil von hydraulisch gesteuerten Durchlauferhitzern, die die Heizleistung in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsdurchfluß schalten. Die Druckdifferenz-Schalteinrichtung umfaßt einen mechanischen Schalter. Die zum Schalten der elektrischen Kontakte erforderliche Schaltkraft wird durch temporären Differenzdruck, der auf die Schaltmembran wirkt, erzeugt. Es handelt sich hauptsächlich um elektrische Wasser-Durchlauferhitzer, umfassend einen mit einem Kaltwassereinlauf verbundenen Wasserblock, den mit diesem wirkverbundenen Druckdifferenzschalter, mindestens ein mit dem Wasserblock wirkverbundenes Heizelement sowie einen stromabwärts vom Heizelement angeordneten Warmwasseraustritt. Die Funktions- und Baugruppen des Geräts sind unmittelbar oder mittelbar an einer Grundplatte befestigt. Derartige Durchlauferhitzer sind allgemein bekannt.
Zum Erzeugen des temporären Differenzdruckes ist es bekannt, im Strömungskanal der Schalteinrichtung einen Durchströmungskörper anzuordnen, der die Strömung bremst, damit temporärer Druckverlust entsteht. Aus unterschiedlichen Drücken vor bzw. hinter dem Einbau resultierende Druckdifferenz bringt über die Membran die Schaltkraft hervor. In bekannten Druckdifferenz-Schalteinrichtungen bildet der Durchströmungskörper ein spezifisch für eine bestimmte Schaltkraft ausgelegtes Einbauteil. Ein solches Einbauteil weist zum Beispiel zweiteilig einen zylindrischen Körper mit Strömungsdurchgängen und einen damit zusammenwirkenden O-Ring auf. Nachteilig ist, daß für unterschiedliche Heizleistungen verschiedener Gerätetypen entsprechend unterschiedliche, jeweils spezifisch ausgebildete und/oder dimensionierte Einbauteile installiert werden müssen. Damit sind erhebliche Herstellungs- und Bereitstellungskosten verbunden. Zum Beispiel werden unterschiedliche Einbauteile farbig markiert und bereitgehalten, um sie in Zuordnung zur Schaltkraft in die Druckdifferenz-Schalteinrichtung einzubauen. Allgemein bestehen für eine Druckdifferenz-Schalteinrichtung der genannten Art besondere Anforderungen. Über dem Durchströmungskörper soll möglichst großer temporärer Druckverlust zum Erzeugen ausreichender Schaltkraft entstehen. Bleibender bzw. irreversibler Druckverlust muß so gering wie möglich gehalten werden. Die Wiederholgenauigkeit des Druckverlustes soll möglichst groß sein, damit der Schaltvorgang zuverlässig und reproduzierbar ist. Zudem ist eine möglichst kleine Schalthysterese anzustreben, um Einschaltpunkt und Ausschaltpunkt weitgehend in Übereinstimmung zu bringen. Bei den bekannten Einrichtungen muß das jeweils anzubringende Einbauteil in bezug auf solche Bedingungen individuell gestaltet und ausgelegt werden. Auch sind Druckdifferenz-Schalteinrichtungen für Durchlauferhitzer bekannt, in denen die Schalteinrichtung für eine bestimmte Leistung jeweils durch die spezifische Ausbildung eines Gehäuseteils der Einrichtung bestimmt wird. So ist es zum Beispiel bekannt, einen Abflußrohrstutzen mit einer Venturidüse auszustatten. Um eine solche Schalteinrichtung für gewünschte Schaltkraft auszulegen, muß ein Teil des Gehäuses besonders konstruiert und geformt werden, so daß Wechseleinsätze in Herstellungswerkzeugen erforderlich sind.
Der Erfindung liegen die Ziele zugrunde, eine Druckdifferenz-Schalteinrichtung zum Schalten der Heizleistung von hydraulisch gesteuerten Flüssigkeitserhitzern zu schaffen, die unter Vermeidung von besonders herzustellenden und bereitzuhaltenden Druckdifferenz-Einbauteilen nach Wahl für unterschiedlich große Schaltkräfte und/oder Geräteleistungen nutzbar sein soll. Die Charakteristika und Funktionen der Schalteinrichtung zum Erzeugen zuverlässig wirkender Schaltkraft, zum Unterdrücken von irreversiblem Druckverlust, zur Wiederholgenauigkeit des Druckverlustes sowie zur weitestmöglichen Verhinderung von Schalthysterese sollen gewährleistet sein.
Die Ziele der Erfindung werden in Verbindung mit den Merkmalen der eingangs genannten Druckdifferenz-Schalteinrichtung dadurch erreicht, daß der Durchströmungskörper derart ausgebildet und in dem Flüssigkeitskanal angeordnet ist, daß er wahlweise in wenigstens zwei Positionen mit unterschiedlichen Drehwinkeln um seine in Strömungsrichtung sich erstreckende Körper-Längsachse bringbar ist, wobei unterschiedliche Drehwinkelpositionen unterschiedliche Durchströmungsquerschnitte herstellen.
Insbesondere wird mit der Erfindung erreicht, daß ein und dasselbe Einbauteil, nämlich der Durchströmungskörper universell zum angepaßten Betrieb der Schalteinrichtung für unterschiedliche Schaltkräfte bzw. Leistungen nutzbar ist. Bei dem erfindungsgemäß vorgesehenen Durchströmungskörper handelt es sich um ein relativ kleines oder sogar winziges Bauelement, das als solches in dem relativ geringen Querschnitt aufweisenden Flüssigkeitskanal angeordnet ist. Dieser Kanal ist leicht zugänglich, so daß die Handhabung des Durchströmungskörpers zum Einsetzen einfach ist und keinen technischen Aufwand erfordert. Der Durchströmungskörper bildet einen Einsatz, der in wenigstens zwei unterschiedlichen Drehwinkelpositionen für entsprechend unterschiedliche Durchströmungsquerschnitte und damit für durch die jeweilige Position bestimmten temporären Differenzdruck sorgt. Der temporäre Differenzdruck wird unter Geringhaltung des bleibenden Druckverlustes in Anpassung an die jeweils zu erzielende Schaltkraft bzw. Geräteleistung optimiert. Herkömmliche Einbauteile, die individuell zu dimensionieren, herzustellen und für jeden Anwendungsfall besonders bereitzuhalten sind, entfallen. Erfindungsgemäß wird ein und dieselbe Druckdifferenz-Schalteinrichtung ohne zusätzliche Bauteile und/oder Konstruktions-/ Formanpassungen für unterschiedlichen und optimalen Leistungsbetrieb verwendet. Infolgedessen sind Herstellungskosten durch Einsparung von Herstellungsschritten und/oder Werkzeugen erheblich reduziert. Auch für den Fall, daß die Schalteinrichtung mit unterschiedlich ausgeführten oder ausgelegten Schaltern montiert wird, bleibt davon die erfindungsgemäße Gestaltung des Flüssigkeitskanals mit ein und demselben, in seinen Drehwinkelpositionen unterschiedlich einstellbaren Durchströmungskörper unberührt. Im ganzen ist eine Druckdifferenz-Schalteinrichtung erreicht, die herstellungstechnisch optimiert, kostengünstig, funktionszuverlässig und mit sämtlichen Anforderungen gerecht werdenden Funktionseigenschaften zum Erzeugen unterschiedlicher Schaltkräfte bzw. zur Verwendung für unterschiedliche Durchlauferhitzer-Gerätetypen und/oder Leistungen zur Verfügung steht.
In bevorzugter Erfindungsgestaltung ist der Durchströmungskörper stufenweise in wenigstens zwei Drehwinkelpositionen setzbar. Man erreicht dadurch klar abgegrenzte, einfach prüfbare und erkennbare sowie reproduzierbare Positionen mit zugehörigen, genau vorgegebenen Durchströmungsquerschnitten. Besonders vorteilhaft und zweckmäßig wird der Durchströmungskörper so gestaltet und angeordnet, daß er entnehmbar in wenigstens zwei Einsetzpositionen in den Flüssigkeitskanal einsetzbar ist. So kann die erfindungsgemäße Druckdifferenz-Schalteinrichtung insbesondere auch vor Ort an die Schalt-/Leistungsanforderung angepaßt werden. Obgleich andere Einsetzmöglichkeiten in den Flüssigkeitskanal denkbar sind, ist es erfindungsgemäß von besonderem Vorteil, wenn der Durchströmungskörper durch den Flüssigkeitseinlaß hindurch einsetzbar und herausnehmbar ist. Der Durchströmungskörper läßt sich so besonders einfach positionieren und in seiner Position verändern. Eine bevorzugte Gestaltung besteht darin, daß der Durchströmungskörper mit einem zum Einlaß hin hervorstehenden Handhabungselement zum Einsetzen und Entnehmen ausgebildet ist. Ein solches Handhabungselement, zweckmäßig in Form einer flachen Lasche oder Fahne, läßt sich bequem im Bereich des Flüssigkeitseinlasses erfassen.
Eine bevorzugte, besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß der Durchströmungskörper wenigstens einen längs des Körpers durchgehenden Durchströmungsweg aufweist und der Kanal-Abflußbereich hinter dem Durchströmungskörper durch eine an letzteren angrenzende Strömungsdurchbohrung gebildet ist, wobei der Durchströmungsquerschnitt des Durchströmungskörpers in Abhängigkeit von dessen Drehwinkelposition mit dem Durchströmungsquerschnitt der Strömungsdurchbohrung in unterschiedliche Überdeckungen gelangt. Um solche unterschiedlichen Überdeckungsgrade auf besonders einfache Weise zu realisieren, wird der Durchströmungskörper in bezug auf die an ihn angrenzende Kanal-Strömungsdurchbohrung exzentrisch gelagert. Zweckmäßig wird der Durchströmungsweg des Durchströmungskörpers als in den Bereich der Körpermitte gerichtete, am Körper-Längsumfang offene Nut ausgebildet, die besonders vorteilhaft als Radialnut vorgesehen wird, deren Radialtiefe vorzugsweise wenigstens annähernd dem halben Querschnittsdurchmesser der Strömungsdurchbohrung entspricht. Es ist gefunden worden, daß man bereits mit einer einzigen Durchströmungs-Nut hinsichtlich Strömungsdurchsatz bzw. -bremsung mit Änderung des Überdeckungsgrades in weitem Bereich hervorragende Ergebnisse erzielt.
Zum Beispiel ist es ohne weiteres möglich, den Überdeckungsgrad und damit den wirksamen Durchströmungsquerschnitt mit einer Drehwinkelverstellung um 180° zu verdreifachen. In jedem Fall bleibt der Durchströmungskörper, vorteilhaft in Form eines einteiligen Profilstückes, frei von druckverformbaren Elementen. Anders als zum Beispiel bei einem Einbauteil mit auf Druck ansprechendem, sich verformendem O-Ring wird einerseits Verschleiß vermieden, und andererseits erreicht man in besonderem Maß andere Vorteile wie geringen reversiblen Druckverlust, Wiederholgenauigkeit des Druckverlustes sowie kleine Schalthysterese.
In besonderer erfindungsgemäßer Ausgestaltung ist der Durchströmungskörper durch einen mit der Körperlängsachse sich erstreckenden Prismenkörper gebildet, und der Flüssigkeitskanal weist eine im Kanalquerschnitt mehrkantige Innenwand auf, die einen Mehrfach-Lagersitz zur entnehmbaren Steckaufnahme des Prismenkörpers in wahlweise wenigstens zwei unterschiedlichen Drehwinkelpositionen bildet. Zweckmäßig kann der Prismenkörper durch ein gerades regelmäßiges Prisma gebildet werden. Eine besonders geeignete Ausführungsform besteht darin, daß der Prismenkörper eine sechseckige Querschnitts-Grundfläche aufweist und die Mehrkant-Innenwand des Lagersitzes mit sternförmigem Querschnitt derart gestaltet ist, daß der Prismen-Durchströmungskörper mit 30°-Drehwinkelschritten bzw. -stufen in seinen Drehwinkelpositionen versetzbar ist. Bei Bedarf können andere Abstufungen vorgesehen werden.
Unteransprüche sind auf die genannten und noch andere zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gerichtet. Besonders zweckmäßige und vorteilhafte Ausführungsformen oder -möglichkeiten der Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung der in der schematischen Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1
einen Querschnitt in der vertikalen Mittenebene des Gehäuses einer erfindungsgemäßen Druckdifferenz-Schalteinrichtung,
Fig. 2
in Ansicht die Einlaßseite der Druckdifferenz-Schalteinrichtung der Fig. 1,
Fig. 3
einen aus Fig. 2 ersichtlichen Flüssigkeitseinlaß im Detail,
Fig. 4
in axonometrischer Darstellung die Druckdifferenz-Schalteinrichtung der Fig. 1 und 2 mit einem Prismen-Durchströmungskörper in zum Einsatz in die Einrichtung orientierter Position und
Fig. 5
wahlweise Positionsstellungen des Durchströmungskörpers in der Druckdifferenz-Schalteinrichtung.
Gemäß Fig. 1, 2 und 4 umfaßt eine erfindungsgemäße Druckdifferenz-Schalteinrichtung 1 ein Gehäuse mit einem Unterteil 11 und einem Oberteil 12, einen in dem Unterteil 11 in dessen vertikaler Mittenebene verlaufenden Wasserkanal 2 mit Wassereinlaß 21 und Wasserauslaß 22, eine zwischen dem Gehäuseunterteil 11 und dem Gehäuseoberteil 12 ausgebildete Membrankammer 3 sowie einen elektrischen Leistungsschalter 4. Eine Schaltmembran 33 unterteilt die Kammer 3 in eine Überdruckkammer 31 und eine Unterdruckkammer 32. Die Überdruckkammer 31 weist eine Bodenwand 34 auf, unter der der Wasserkanal 2 verläuft. Unterdruckseitig ist die Schaltmembran 33 mittig mit einem tellerartigen Metallfuß versehen, der mittig einen Schaltstößel 13 lagert, der aus einer Wanddurchführung des Gehäuse-Oberteils 12 herausragt, um dort zur Betätigung des Schalters 4 gegen eine mit Druckfeder 41 belastete Schaltwippe 42 zu arbeiten. Bei Überdruckbeaufschlagung der Membran 3 tritt der Stößel 13 aus dem Oberteil 13 hervor, so daß über die Wippe 42 Schaltkontakte wenigstens eines Paares Kontaktfahnen 43 geschlossen werden. Ein oder mehrere Kontaktpaare 43 schalten den Stromkreis von wenigstens einem elektrischen Heizelement eines Wasserdurchlauferhitzers, an dessen Leistung über den Stößel 13 aufgebrachte Schaltkraft anzupassen ist. In eine Wasserzuleitung, die einen mittels Heizelement beheizbaren Wasserblock des Durchlauferhitzers speist, ist die Druckdifferenz-Schalteinrichtung mit dem Wasserkanal 2 geschaltet, um das Gerät bei Wasserabforderung einzuschalten.
In dem Wasserkanal 2 ist ein erfindungsgemäßer Durchströmungskörper 5 angeordnet. Abflußseitig weist der Wasserkanal 2 eine Strömungsdurchbohrung 23 auf, die in einer Endfläche 230 mündet, gegen die der Durchströmungskörper 5 gesetzt ist. Im Zuflußbereich, das heißt in Strömungsrichtung S vor dem Durchströmungskörper 5, weist die Bodenwand 34 eine lochartige Bohrungsöffnung 311 auf, über die der Zuflußbereich mit der Überdruckkammer 31 verbunden ist. Im Abflußbereich hinter dem Durchströmungskörper 5 ist die Strömungsdurchbohrung 23 über eine Unterdruckdurchbohrung 321 und eine Verbindungsleitung 322 mit der Unterdruckkammer 32 verbunden. Wie noch näher beschrieben wird, wirkt der Durchströmungskörper 5 mit der Strömungsdurchbohrung 23 zusammen, um in dem Kanal 2 temporären Differenzdruck zwischen den Bohrungen 311 und 321 zur Druckbeaufschlagung der Schaltmembran 33 über die beiden Kammern 31, 32 zu erzeugen.
Im Zuflußbereich ist vor der Endwand 230 ein Lagersitz 6 für den Durchströmungskörper 5 vorgesehen. Der Lagersitz 6 ist durch eine im Kanalquerschnitt mehrkantige Kanal-Innenwand 61 gebildet. Wie im Detail aus Fig. 2, 3 und 5 hervorgeht, ist die Lagerwand 61 mit regelmäßigen polygonen Wandabschnitten 24-eckig. Der Durchströmungskörper 5 weist mit dem Sitzquerschnitt korrespondierende Körperform auf. Wie man im Detail aus Fig. 4 und 5 erkennt, ist der Durchströmungskörper 5 im wesentlichen durch ein grades regelmäßiges Prisma mit hexagonalem Querschnitt gebildet. Eine Fläche der hexaedrischen Umfangsfläche ist mit einer Radialnut 51 offen. Die Radialtiefe der Nut 51 entspricht dem halben Querschnittsdurchmesser der Strömungsdurchbohrung 23. Die Radialnut 51 bildet zugleich eine Axialnut, die längs des Körpers 51 durchgehend ausgebildet ist. Dadurch entsteht ein axialer Durchströmungsweg in dem Körper 51. Von besonderem Vorteil ist, daß der einteilige Prismen-Durchströmungskörper 5 einstückig und nicht druckverformbar ist. Dieser ist zweckmäßig wie die Gehäuseteilel 1, 12 aus Hartkunststoff gefertigt.
Wie insbesondere aus Fig. 2, 3 und 5 deutlich wird, sind der Lagersitz 6 und die Strömungsdurchbohrung 23 im Profilquerschnitt exzentrisch zueinander angeordnet und ausgebildet. Das heißt, daß die Längsachse 20 der Strömungsdurchbohrung 23 und die Mittenachse 60 des Lagersitzes 6 radial und parallel zueinander versetzt sind. Wie aus Fig. 5 ersichtlich, fällt die Hauptachse 50 des in den Sitz 6 eingesetzten Prismen-Körpers 51 mit der Lagerachse 60 zusammen, und zwar in jeder Drehwinkelposition.
Wie anhand der Fig. 5 dargestellt, bildet der Lagersitz 6 für den Prismen-Körper 51 eine Steckaufnahme, in der der Körper 51 in zwölf Drehwinkelpositionen entnehmbar einsetzbar ist, so daß zwölf Einsatzpositionen mit einer Drehstufung in Drehwinkelschritten von 30° erreicht sind. Infolge der Exzentrizität zwischen der Strömungsdurchbohrung 23 und dem Lagersitz 6 bzw. dem Prismen-Körper 51 entstehen im Ausführungsbeispiel zwölf unterschiedliche Überdeckungspositionen mit sechs unterschiedlichen, schraffiert dargestellten Überdeckungsgraden 24 zwischen der Öffnung der Bohrung 23 in der Wand 230 und der endseitigen Öffnung der U-förmigen Nut 51 in der an der Endwand 230 anliegenden Stirnwand des Prismen-Körpers 51. Man erkennt, daß in einer ersten mit 0° definierten Position maximale Durchströmung erreicht wird und der Überdeckungsgrad in jeder gleichsinnig nachfolgenden Drehwinkelposition im 30°-Drehabstand bis zur 180°-Position abnimmt. Wie aus Fig. 5 ersichtlich, gelingt es mit dem Verhältnis der Querschnittsgeometrie zwischen dem Kreisquerschnitt der Bohrung 23 und dem Sechseck-Querschnitt des Körpers 51 sowie mit dem Querschnittsverhältnis zwischen der Nut 51 und der Bohrung 23 ohne weiteres, den Überdeckungsgrad 24 in der 120°-Position etwa zu halbieren und in der 150°-Position und der 180°-Position noch weiter zu verkleinern. Mit gleichsinnig fortgesetzten 30°-Stufenpositionen von 210° bis 360° wird der Überdeckungsgrad dann wieder um ca. 150 % vergrößert. Entsprechend ist die Durchströmungsmenge in den einzelnen Stufen unterschiedlich, so daß die temporäre Druckdifferenz stufig von einem Minimalwert (0°-Stufe) bis zu einem Maximalwert (180°-Stufe) vorgegeben und nach Wahl vorgesehen wird. Zum Beispiel weist die Strömungsdurchbohrung 23 einen Kreisdurchmesser von ca. 6 mm auf, und der größte Querschnittsdurchmesser der Sitzaufnahme ist etwa doppelt so groß. Mit dieser Geometrie erzielt man im Ausführungsbeispiel nach Maßgabe auch der Dimensionierung der Radialnut 51 durchaus Strömungsüberdeckungsgrade 24 im Bereich von ca. 3 mm2 bis 15 mm2. Es ist gefunden worden, daß die Geometrie mit Maßen der genannten Bereiche für die Erfindung besonders geeignet ist.
Zur besonders einfachen Handhabung weist der Prismen-Durchströmungskörper 5 eine einstückig mit ihm ausgebildete flache Lasche oder Fahne 52 auf, die am Rand einer Stirnseite des Körpers 5 achsparallel hervorragt und als solche ein Handhabungselement zum leichten und bequemen Erfassen des Körpers 5 bildet. Mittels der Lasche 52 kann der Körper 5 relativ weit in den Kanal 2 bzw. die Steckaufnahme des Sitzes 6 hineingebracht bzw. daraus entnommen werden. Man erreicht, daß der Einlaßbereich relativ weiträumig frei von dem Nutteil des Prismenkörpers 5 bleibt und die Schulterwand 230 zur Anlage des Körpers 5 an der anderen Stirnseite relativ weit nach innen im Mittenbereich des Unterteils 11 vorgesehen werden kann.
Der Körper 5 wird an der Lasche 52 erfaßt und je nach Schalt-/Leistungsanforderung in eine der beschriebenen Winkel-Stufenpositionen gesetzt. Ein und dieselbe Schalteinrichtung 1 wird einerseits durch die Wahl der Sitzposition ein und desselben Durchströmungskörpers 5 an Typ bzw. Leistung des mit der Einrichtung 1 betriebenen Durchlauferhitzers angepaßt und eingestellt, und andererseits kann bei Bedarf auch vor Ort eine verändernde Anpassung durch Entnahme des Körpers 5 und Wiedereinsetzen in geänderter Stufenposition vorgenommen werden.
Der Prismenkörper 51 wird so ausgebildet und angeordnet, daß die Überdruckbohrung 311 in jeder Einsatzposition ausreichend frei bleibt. Zu diesem Zweck kann im Bereich der Bohrung 311 an der Wand 34 des Kanals 2 eine aus Fig. 1 bis 3 hervorgehende Vertiefung 62 ausgebildet werden, die die Bohrung 311 frei läßt, wenn der Körper 51 mit der Lasche 52 z.B. in die in Fig. 5 dargestellte 240°-Position gesetzt wird.
In besonderer Ausgestaltung der Erfindung können die Lasche 52 oder ein anderer geeignet geformter Ansatz vorteilhaft auch so angeordnet werden, daß die Lasche 52 bzw. der Ansatz in wenigstens einer Drehwinkelposition, z.B. in den 210°-, 240°- und 270°-Positionen in Fig. 5, eine auf die temporäre Druckdifferenz definiert einwirkende Überdeckung der Überdruckbohrung 311 bewirken.

Claims (16)

  1. Druckdifferenz-Schalteinrichtung (1) zum Schalten der Heizleistung von hydraulisch gesteuerten Flüssigkeits-Durchlauferhitzern, umfassend einen einen Flüssigkeitseinlaß (21) mit einem Flüssigkeitsauslaß (22) verbindenden Flüssigkeitskanal (2) mit einem in diesem angeordneten Durchströmungskörper (5) zum Erzeugen temporärer Strömungs-Druckdifferenz zwischen Zufluß- und Abflußbereich vor bzw. hinter dem Durchströmungskörper (5), eine mittels Schaltmembran (33) in eine mit dem Zuflußbereich korrespondierende Überdruckkammer (31) und eine mit dem Abflußbereich korrespondierende Unterdruckkammer (32) unterteilte Membrankammer (3) und einen über ein Betätigungselement (13) mit der Membran (3) verbundenen Schalter (4), dadurch gekennzeichnet, daß der Durchströmungskörper (5) derart ausgebildet und in dem Flüssigkeitskanal (2) angeordnet ist, daß er wahlweise in wenigstens zwei Positionen mit unterschiedlichen Drehwinkeln um seine in Strömungsrichtung (S) sich erstreckende Körper-Längsachse (50) bringbar ist, wobei unterschiedliche Drehwinkelpositionen unterschiedliche Durchströmungsquerschnitte herstellen.
  2. Druckdifferenz-Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchströmungskörper (5) stufenweise in wenigstens zwei Drehwinkelpositionen setzbar ist.
  3. Druckdifferenz-Schalteinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchströmungskörper (5) entnehmbar in wenigstens zwei Einsetzpositionen in den Fluidkanal (2) einsetzbar ist, wobei jede Einsetzposition eine Drehwinkelposition mit zugeordnetem Durchströmungsquerschnitt bestimmt.
  4. Druckdifferenz-Schalteinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchströmungskörper (5) durch den Flüssigkeitseinlaß (21) hindurch einsetzbar und herausnehmbar ist.
  5. Druckdifferenz-Schalteinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchströmungskörper (5) mit einem an diesem hervorstehenden Handhabungselement (52) zum Einsetzen und Entnehmen ausgebildet ist.
  6. Druckdifferenz-Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchströmungskörper (5) durch ein einteiliges Profilstück gebildet ist.
  7. Druckdifferenz-Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Geometrie des Durchströmungskörpers (5) in Zuordnung zu jeweils einer Position eine vorgegebene minimale bzw. eine vorgegebene maximale temporäre Druckdifferenz bestimmt.
  8. Druckdifferenz-Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchströmungskörper (5) einen im Bereich des Zuflußbereiches sich erstreckenden Teil aufweist, der so angeordnet und ausgebildet ist, daß er in wenigstens einer Drehwinkel-Sitzposition des Durchströmungskörpers (5) eine auf die temporäre Druckdifferenz einwirkende definierte Überdeckung einer den Zuflußbereich mit der Überdruckkammer (31) verbindenden Überdrucköffnung (311) bewirkt, wobei der besagte Körperteil, der vorteilhaft durch einen zum Einlaß (21) hin sich erstreckenden Ansatz gebildet ist, insbesondere auch als Handhabungselement (52) zum Setzen des Durchströmungskörpers (5) in unterschiedliche Positionen ausgebildet ist.
  9. Druckdifferenz-Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchströmungskörper (5) wenigstens einen längs des Körpers durchgehenden Durchströmungsweg (51) aufweist und der Kanal-Abflußbereich hinter dem Durchströmungskörper (5) durch eine an letzteren angrenzende Strömungsdurchbohrung (23) gebildet ist, wobei der Durchströmungsquerschnitt des Durchströmungskörpers (5) in Abhängigkeit von dessen Drehwinkelpositionen mit dem Durchströmungsquerschnitt der Strömungsdurchbohrung (23) in unterschiedliche Überdeckungen gelangt.
  10. Druckdifferenz-Schalteinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchströmungskörper (5) zum Herstellen der Drehversatzpositionen in bezug auf die an ihn angrenzende Kanal-Strömungsdurchbohrung (23) exzentrisch gelagert ist.
  11. Druckdifferenz-Schalteinrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Durchströmungsweg des Durchströmungskörpers (5) als in den Bereich der Körpermitte gerichtete, am Körper-Längsumfang offene Nut (51) ausgebildet ist.
  12. Druckdifferenz-Schalteinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchströmungs-Nut (51) eine Radialnut ist, deren Radialtiefe vorzugsweise wenigstens annähernd dem halben Querschnittsdurchmesser der Strömungsdurchbohrung (23) entspricht.
  13. Druckdifferenz-Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchströmungskörper (5) durch einen mit der Körperlängsachse (50) sich erstreckenden Prismenkörper gebildet ist und daß der Flüssigkeitskanal (2) eine im Kanalquerschnitt mehrkantige Innenwand (61) aufweist, die einen Mehrfach-Lagersitz (61) zur entnehmbaren Aufnahme des Prismenkörpers in wahlweise wenigstens zwei unterschiedlichen Drehwinkelpositionen bildet.
  14. Druckdifferenz-Schalteinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Prismenkörper durch ein gerades regelmäßiges Prisma gebildet ist.
  15. Druckdifferenz-Schalteinrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Längs-Umfangsfläche des Prismenkörpers hexaedrisch ist.
  16. Druckdifferenz-Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß an wenigstens einer längsseitigen ebenen Prismen-Umfangsseite eine offene Nut (51) ausgebildet ist, die einen längs des Durchströmungskörpers (5) durchgehenden Durchströmungsweg bildet.
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