DE19534909A1 - Gerät zum Erwärmen von Heizungswasser und Bereiten von Brauchwasser - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Gerät zum Erwärmen von Heizungswasser und Bereiten von Brauchwasser nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei bekannten Geräten dieser Gattung wirkt das von der Brauchwasserströmung betätigte hydraulische Stellglied auf ein Zusatzventil ein, das einen Bypasskanal im Gasweg zum Brenner überwacht, der einen der Ventileinrichtung nachgeschalteten Gasmengenregler umgeht. Das Zusatzventil und der Bypasskanal sind in der Gasarmatur untergebracht, welche hierfür mit einem seitlich ausladenden Gehäuseansatz versehen ist. Das hydraulische Stellglied selbst weicht wegen der etwas anderen Funktion von der bei reinen Brauchwasserbereitern her bekannten sogenannten Wassermangelsicherung ab, so daß sowohl die Gasarmatur als auch die Wasserarmatur der gattungsmäßigen Kombigeräte von den Standardausführungen reiner Brauchwasserbereiter abweichen.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Anordnung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß für die Gasarmatur einfache, in großen Stückzahlen auch für eine Brauchwasserbereiter gefertigte Komponenten verwendbar sind, wodurch die Herstellung verbilligt und die Lagerhaltung vereinfacht wird.

Die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen stellen vorteilhafte Weiterbildungen der Anordnung nach dem Hauptanspruch dar.

Die erfindungsgemäße Ausbildung gemäß dem Hauptanspruch ermöglicht es, auch das von der Brauchwasserströmung betätigte hydraulische Stellglied so auszubilden, daß es im Aufbau mit einer von reinen Brauchwasserbereitern her bekannten, einen Wassermengenregler enthaltenden Wassermangelsicherung übereinstimmt. Dadurch lassen sich die Kosten für die Herstellung und Lagerhaltung der entsprechenden Geräteteile weiter senken.

Das auf Wärmeanforderung der Heizung ansprechende Stellglied kann entsprechend einer bekannten und vielfach bewährten Ausführung ebenfalls hydraulisch betätigt und mit zwei Druckkammern versehen sein, die an Punkte unterschiedlichen Drucks im inneren Kurzschlußkreis angeschlossen beziehungsweise anschließbar sind. Anstelle eines hydraulischen Stellgliedes könnte jedoch auch ein elektrisches Stellglied, vorzugsweise ein Schrittmotor, vorgesehen sein.

Für die Brauchwasserbereitung kann vorteilhaft ein dafür vorgesehener Wärmeübertrager im Zuge einer vom Dreiwegeventil gesteuerten inneren Bypassleitung liegen. Die Anordnung könnte jedoch auch so getroffen sein, daß für Heizungswasser und Brauchwasser ein gemeinsamer Wärmeübertrager vorgesehen ist, dessen das Heizungswasser führende Rohre die im Durchmesser kleineren Rohre für das Brauchwasser in sich aufnehmen.

Eine montagegerechte Ausführung ergibt sich, wenn die die Stellbewegungen der beiden Stellglieder auf das Gasventil übertragende Hebelanordnung in einem an der Gasarmatur befestigten Adaptergehäuse angeordnet ist, das mit Mitteln zum Anschließen der beiden Stellglieder versehen ist.

Die Hebelanordnung kann einfach aus einem auf Stellstiften der Stellglieder aufliegenden doppelarmigen Hebel bestehen, der sich an einem zwischen den Stellgliedern befindlichen Stellstiften des Gasventils abstützt.

Durch die Hebelübersetzung ist außerdem erreicht, daß die Stellkräfte der Stellglieder kleiner als bei deren direktem Angriff auf das Gasventil ausgelegt werden können. In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn der Hebelabstand zwischen dem Stellstift des Gasventils und dem Stellstift des von der Brauchwasserströmung betätigten Stellglieds kleiner ist als der Hebelabstand zum Stellstift des anderen Stellglieds.

Eine Vorrangschaltung für die Brauchwasserbereitung wird sichergestellt, wenn der doppelarmige Hebel vorzugsweise an einem Endabschnitt mit Umschaltkontakten einer Schalteinrichtung versehen ist, die je nach Hebelstellung alternativ eine elektrische Stelleinrichtung für das Dreiwegeventil und die Steuerung für das auf Wärmeanforderung der Heizung ansprechende Stellglied aktiviert.

Bei Geräten mit einem Hauptgasventil, das zwei nacheinander abhebende Schließkörper hat und der Ventilsitz des zuletzt abhebenden Schließkörpers durch einen drosselnden Bypass überbrückt ist, ergeben sich gestufte Leistungsbereiche für Brauchwasserbereitung und Heizbetrieb, wenn das bei Wärmeanforderung der Heizung aktivierte Stellglied die Hebelanordnung nur bis zum Abheben des ersten Schließkörpers von seinem Ventilsitz zu verschwenken vermag.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 schematisch ein Gesamtbild der Funktionselemente des Ausführungsbeispiels, die Fig. 2 bis 4 alternative Ausführungen des Hauptgasventils des Geräts nach Fig. 1 in verschiedenen Betriebsstellungen, und Fig. 5 eine alternative Ausführung eines Stellglieds des Geräts nach Fig. 1.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Das Gerät nach Fig. 1 hat einen Gasbrenner 10, der über eine Gasleitung 11 gespeist ist, die durch eine Gasarmatur 12 führt. Diese enthält ein Zündsicherungsventil 13, das über einen Schaltknopf 14 geöffnet und in der Offenstellung über einen Magneteinsatz 15 gehalten wird. Stromab des Zündsicherungsventils 13 zweigt eine Zündgasleitung 16 zu einem Zündbrenner 17 ab, der ein Thermoelement 18 beheizt, das im Stromkreis des Magneteinsatzes 15 liegt. Die Teile 13 bis 18 bilden eine thermoelektrische Zündsicherung, deren Funktion bekannt ist und hier nicht weiter erläutert werden soll.

Vom Zündsicherungsventil 13 führt der Hauptgasweg über ein Schleusenventil 19, das vom Schaltknopf 14 betätigt ist und den Hauptgasweg schließt, sobald und solange der Schaltknopf 14 seine das Zündsicherungsventil 13 öffnende Einschaltstellung einnimmt. Vom Schleusenventil 19 führt der Hauptgasweg weiter über ein Hauptgasventil 20 und einen im einzelnen nicht dargestellten Gasmengenregler 21 zu den Injektoreingängen von Brennerrohren 22, die zu einem den Gasbrenner 10 bildenden Brennerrost zusammengebaut sind. An diesem ist, dem Zündbrenner 17 gegenüberliegend, eine Zündelektrode 23 befestigt, die an eine nicht dargestellte Zündenergiequelle angeschlossen ist, beispielsweise an einen Piezozünder, der gleichzeitig mit dem Schaltknopf 14 betätigt wird. Zum willkürlichen Löschen des Gasbrenners 10 ist ein von Hand betätigbares Löschventil 24 in der Zündgasleitung 16 vorgesehen, über welche die Zündgaszufuhr und dadurch die Beheizung des Thermoelements 18 unterbrochen wird, wonach das Zündsicherungsventil 13 in die Schließstellung geht.

Über dem Gasbrenner 10 ist ein Wärmeübertrager 25 angeordnet, der als Lamellenblock mit einer vom Heizungswasser durchströmten, durch einen gestreckten Rohrabschnitt symbolisierten Rohrschlange 26 durchsetzt ist. Dies ist ausgangsseitig über eine Vorlaufleitung 27 mit einem Heiznetzanschluß 28 und eingangsseitig über eine Rücklaufleitung 29 mit einem Heiznetzanschluß 30 verbunden. Die Rücklaufleitung 29 führt über eine Umwälzpumpe 31 und ein Dreiwegeventil 32, das den Heiznetzanschluß 30 alternativ mit der Eingangsseite des Wärmeübertragers 25 und mit einer Bypassleitung 33 verbindet, die unter Umgehung des Wärmeübertragers 25 zur Vorlaufleitung 27 führt. Aufbau und Funktion des Dreiwegeventils 32 sind nachstehend noch näher beschrieben.

In der Bypassleitung 33 ist ein Wärmeübertrager 34 für die Bereitung von Brauchwasser eingebaut, das den Wärmeübertrager 34 in einer Rohrschlange durchströmt. Diese liegt im Zuge einer Brauchwasserleitung 36, die von einem Kaltwasseranschluß 37 zu einem Warmwasseranschluß 38 führt. Die Brauchwasserleitung 36 geht durch eine als ganzes mit der Bezugszahl 40 versehene Wasserarmatur, die im Aufbau mit einer Wassermangelsicherung eines reinen Brauchwasserbereiters übereinstimmt. Wie diese hat die Wasserarmatur 40 ein von der Brauchwasserströmung beeinflußtes hydraulisches Stellglied 41, welches mit einem Wassermengenregler 42 gekoppelt ist, und einen Temperaturwähler 43 in einem ein Venturi umgehenden Bypasskanal. Die Arbeitsweise einer derartigen Wasserarmatur ist bekannt, und soll daher hier ebenfalls nicht näher beschrieben werden.

Die Wasserarmatur 40 ist mit der Gasarmatur 12 über ein Adaptergehäuse 44 verbunden, an welchem auch ein zweites hydraulisches Stellglied 45 befestigt ist. Dieses hat, wie bekannt, zwei Druckkammern 46, 47, von denen die eine, 46, ständig mit der Saugseite der Umwälzpumpe 31 verbunden ist. Die andere Druckkammer 47 ist an ein elektromagnetisch betätigtes Umschaltventil 48 angeschlossen, welches die Druckkammer 47 bei Erregung des Magneten mit der Druckseite und bei Entregung mit der Saugseite der Umwälzpumpe 31 verbindet.

Die Anschlüsse am Adaptergehäuse 44. für die hydraulischen Stellglieder 41, 45 und die Gasarmatur 12 sind so angeordnet, daß der Anschluß für die Gasarmatur 12 zwischen den beiden anderen Anschlüssen liegt. Dabei ist die Anordnung so getroffen, daß der Abstand a zwischen der Achse der Gasarmatur 12 und der Achse des Stellgliedes 41 kleiner ist als der Abstand b zwischen der Achse des Stellgliedes 45 und der Gasarmatur 12. Die beiden Stellglieder 41, 45 ragen je mit einem Stellstift 49 beziehungsweise 50 in das Adaptergehäuse 44 hinein. Auf den Stellstiften 49, 50 liegt ein Schalthebel 52 auf, der sich andererseits auf einem Stellstift 54 des Hauptgasventils 20 abstützt. Der Schalthebel 52 ist im Adaptergehäuse 44 nur in Längs- und Seitenrichtung mit geringem Spiel geführt, so daß er den Stellbewegungen der Stellglieder 41, 45 frei beweglich folgen kann.

Das Dreiwegeventil 32 hat ein hydraulisches Stellglied 56 mit zwei Druckkammern 57, 58, von denen die eine, 57, ständig mit dem Druck im Heiznetzanschluß 30 beaufschlagt ist. Die andere Druckkammer 58 ist an ein elektromagnetisch betätigtes Umschaltventil 59 angeschlossen, welches die Druckkammer 58 bei Erregung des Magneten mit der Druckkammer 57 und bei Entregung mit der Druckseite der Umwälzpumpe 31 verbindet. Die Magnetantriebe der beiden Umschaltventile 48, 59 sind von einer Schalteinrichtung 60 gesteuert, welche vom Schalthebel 52 beeinflußt ist. Wie in Fig. 1 vereinfacht dargestellt, ist die Schaltanordnung 60 so ausgebildet, daß der Schalthebel 52 in seiner einen (dargestellten) Schwenk-Endstellung den Stromkreis für das Umschaltventil 59 schließt und einen Stromkreis für das Umschaltventil 48 unterbricht. An seiner anderen Schwenk-Endstellung unterbricht der Schalthebel 52 den Stromkreis für das Umschaltventil 59, wogegen er den Stromkreis des Umschaltventils 48 schließt, sofern auch ein in diesem Stromkreis liegender Temperaturbegrenzer 61 an der Vorlaufleitung 27 geschlossen ist und ein Temperaturschalter 62 Wärme anfordert.

Die Schalteinrichtung 60 stellt sicher, daß die Brauchwasserbereitung Vorrang vor einer Wärmeanforderung aus dem Heizungsnetz hat. Wenn Brauchwasser gezapft wird, hat das Stellglied 41 nach Maßgabe der Einstellung des Temperaturwählers 43 den Schalthebel 52 in die Stellung nach Fig. 1 geschwenkt. Dabei ist das Hauptgasventil 20 geöffnet, das Umschaltventil 59 in die die beiden Druckkammern 57, 58 des Dreiwegeventils 32 verbindende Stellung gebracht und der Stromkreis für das Umschaltventil 48 unterbrochen, so daß das Stellglied 45 nicht ansprechen kann. Das Dreiwegeventil 32 verbindet unter dem Einfluß einer Rückführfeder 63 die Saugseite der Umwälzpumpe 31 mit der Bypassleitung 33 und schließt den Durchgang zum Heiznetzanschluß 30 ab, so daß das von der Umwälzpumpe 31 geförderte Wasser durch den Wärmeübertrager 34 für das Brauchwasser strömt.

Nach Beendigung des Zapfens geht der Schalthebel 52 durch die Rückstellkraft des Hauptgasventils 20 in eine waagrechte Stellung zurück, in welcher die Umschaltvorrichtung 60 den Stromkreis des Umschaltventils 59 unterbricht und den im Stromkreis des Umschaltventils 48 liegenden Schalter schließt. Dadurch wird das Dreiwegeventil 32 in seine den Durchfluß zum Heizungsnetz freigebende, die Bypassleitung 33 schließende Stellung gebracht und dem hydraulischen Stellglied 45 ein Ansprechen ermöglicht, wenn der Temperaturschalter 62 Wärme anfordert. Dann hebt das Stellglied 45 seinerseits den Schalthebel 52 schwenkend an, wodurch das Hauptgasventil 20 geöffnet wird. Wenn der Temperaturschalter 62 oder im Falle zu hoher Vorlauftemperatur der Temperaturbegrenzer 61 öffnet, geht das Umschaltventil 48 in seine dargestellte Lage zurück, so daß das Hauptgasventil 20 ohne Behinderung durch das Stellglied 45 schließen kann. Sicherheitshalber kann im Stromkreis des Umschaltventils 59 ein auf Übertemperatur im Brauchwasserkreis ansprechender Schalter vorgesehen sein, der im gegebenen Fall den Wasserumlauf durch den Wärmeübertrager 34 unterbricht und auf das äußere Heizungsnetz leitet.

Das Hauptgasventil 20 hat einen einteiligen Schließkörper mit einem kegeligen Ansatz 64, durch den der Ventilquerschnitt abhängig vom Ventilhub wird. Anstelle dieser einteiligen Ausführung kann das Hauptgasventil auch zweiteilig ausgeführt sein, um ein stufenweises Öffnen beziehungsweise um Unterschiede in den Öffnungsgraden zwischen Brauchwasserbereitung und Heizbetrieb zu erhalten.

In den Fig. 2 bis 4 ist eine zweiteilige Ausführung eines Hauptgasventils 66 dargestellt, das einen ersten Schließkörper 67 und einen zweiten Schließkörper 68 hat. Der erste Schließkörper 67 ist spiel los mit einem Stellstift 69 verbunden, der unter dem Einfluß einer Schließfeder 70 gegen den Schalthebel 52 im Adaptergehäuse 44 gedrückt ist. Der zweite Schließkörper 68 ist verschiebbar auf dem Stellstift 69 gelagert und von einer Zusatzfeder 71 gegen einen Anschlag 72 des Stellstifts 69 gedrückt. Den Schließkörpern 68 und 67 sind Ventilsitze 73 beziehungsweise 74 zugeordnet, wobei der Ventilsitz 73 durch einen einstellbaren Bypasskanal 75 überbrückt ist.

Die in Fig. 1 mit der Bezugszahl 60 versehene Schalteinrichtung hat bei der Ausführung nach den Fig. 2 bis 4 einen als Umschalter ausgebildeten Mikroschalter 76, der über eine verstellbar am Schalthebel 52 sitzende Schraube 76 betätigt ist. In der in Fig. 2 gezeigten Stellung hat der Mikroschalter 76 den Stromkreis für das Umschaltventil 59 unterbrochen, so daß die Umwälzpumpe 31 das Wasser in den äußeren Heizkreis fördert. Bei Wärmeanforderung der Heizung schwenkt das Stellglied 45 den Schalthebel 52 in die Stellung nach Fig. 3, wobei der Schwenkwinkel durch einen einstellbaren Anschlag 77 begrenzt ist. In dieser Stellung hat der Schalthebel 52 nur den Schließkörper 67 vom Ventilsitz 74 abgehoben, so daß der Brennstoff nur über den Bypasskanal 75 zum Gasbrenner 10 strömen kann und dieser nur mit verminderter Leistung arbeitet.

Beim Zapfen von Brauchwasser schwenkt die Wasserarmatur 40 den Schalthebel 52 in die Stellung nach Fig. 4, wobei beide Schließkörper 67, 68 nacheinander von ihren Ventilsitzen abheben und die der vollen Nennleistung entsprechende Gasmenge stufenweise freigeben. Der Schalthebel 52 schaltet in dieser Stellung den Mikroschalter 76 so um, daß die beiden Umschaltventile 48 und 59, die im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebenen Schaltstellungen einnehmen.

Anstelle eines hydraulischen Stellglieds zur Gasfreigabe bei Wärmeanforderung der Heizung kann auch ein elektrisches Stellglied vorgesehen sein. Bei der Ausführung nach Fig. 5 ist ein solches elektrisches Stellglied als Schrittmotor 80 ausgebildet, der über ein von der Schalteinrichtung 60 beeinflußtes elektrisches Steuergerät 81 nach Maßgabe des Wärmebedarfs beziehungsweise der Sollwertabweichung eines geregelten Temperaturwertes der Heizung oder des Heizungswassers vorzugsweise modulierend angesteuert ist.

Claims (9)

1. Gerät zum Erwärmen von Heizungswasser und Bereiten von Brauchwasser, mit einem Gasbrenner und einem Wärmeübertrager, der im Zuge einer das Heizungswasser führenden Leitung liegt, die über eine Pumpe und ein Dreiwegeventil führt, das beim Zapfen von Brauchwasser einen die Pumpe und den Wärmeübertrager enthaltenden inneren Kurzschlußkreis herstellt und dadurch einen Wärmeübertrager für das Brauchwasser aktiviert, ferner mit einer dem Gasbrenner vorgeschalteten Gasarmatur, die eine Ventileinrichtung enthält, welche von zwei Stellgliedern beeinflußbar ist, von denen das eine hydraulisch von der Brauchwasserströmung betätigbar ist und auf eine Stelleinrichtung für das Dreiwegeventil einwirkt, wogegen das andere Stellglied auf Wärmeanforderung der Heizung anspricht, dadurch gekennzeichnet, daß beide Stellglieder (41, 45 beziehungsweise 41, 80) über eine Hebelanordnung (52) auf ein Gasventil (20, 66) einwirken und die Hebelanordnung (52) ein Stellglied (56) des Dreiwegeventils (32) steuert.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Brauchwasserströmung betätigte hydraulische Stellglied (41) Teil einer Funktionseinheit ist, die im Aufbau mit einer von Brauchwasserbereitung her bekannten Wassermangelsicherung übereinstimmt.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das bei Wärmeanforderung der Heizung ansprechende Stellglied (45) ebenfalls hydraulisch betätigt und mit zwei Druckkammern (46, 47) versehen ist, die an Punkte unterschiedlichen Druckes im Kurzschlußkreis angeschlossen beziehungsweise anschließbar sind.

4. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeübertrager (34) für das Brauchwasser im Zuge einer vom Dreiwegeventil (32) gesteuerten Bypassleitung (33) liegt.

5. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebelanordnung (52) in einem an der Gasarmatur (12) befestigten Adaptergehäuse (44) angeordnet ist, das mit Mitteln zum Anschließen der beiden Stellglieder (40 bzw. 41, 45, 80) versehen ist.

6. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebelanordnung aus einem auf Stellstiften (49, 50) der Stellglieder (45, 41) aufliegenden doppelarmigen Hebel (52) besteht, der sich an einem zwischen den Stellgliedern befindlichen Stellstift (54) des Gasventils (20, 66) abstützt.

7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebelabstand (a) zwischen dem Stellstift (54) des Gasventils (20, 66) und dem Stellstift (50) des von der Brauchwasserströmung betätigten Stellglieds (41) kleiner ist als der Hebelabstand (b) zum Stellstift (49) des anderen Stellglieds (45, 80).

8. Gerät nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der doppelarmige Hebel (52) vorzugsweise an einem Endabschnitt mit Umschaltkontakten einer Schalteinrichtung (60) versehen ist, die je nach Hebelstellung alternativ eine elektrische Stelleinrichtung (59) für das Dreiwegeventil (32) und die Steuerung für das auf Wärmeanforderung der Heizung ansprechende Stellglied (45) aktiviert.

9. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Hauptgasventil, das zwei nacheinander abhebende Schließkörper hat und der Ventilsitz des zuletzt abhebenden Schließkörpers durch einen drosselnden Bypass überbrückt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das bei Wärmeanforderung der Heizung aktivierte Stellglied (45, 80) die Hebelanordnung (52) nur bis zum Abheben des ersten Schließkörpers (67) von seinem Ventilsitz (74) zu verschwenken vermag.