DE2803951A1 - Electrical flowing water heater - has resistance element exposed uninsulated to water and monitors conductivity of water for safety - Google Patents
Electrical flowing water heater - has resistance element exposed uninsulated to water and monitors conductivity of water for safetyInfo
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Abstract
Description
Elektrischer Durchlauferhitzer mit wenigstens einemElectric water heater with at least one
Blankdrahtheizkörper Die Erfindung betrifft einen elektrischen Durchlauferhitzer mit wenigstens einem Blankdrahtheizkörper und wenigstens einem wasserführenden Kanal.Bare wire heating element The invention relates to an electric water heater with at least one bare wire heater and at least one water-carrying channel.
Bei derartigen Durchlauferhitzern liegt der stromführende Blankdrahtheizkörper ohne elektrische Isolierung im Wasser.The current-carrying bare wire heater is located in such instantaneous water heaters without electrical insulation in the water.
Das Wasser selbst steht dabei unter Spannung, so daß in ihm ein Ableitstrom entsprechend seiner elektrischen Leitfähigkeit fließt. Um den Benutzer nicht zu gefährden, sind Wandungen mit hohem Isolationswiderstand und eine Wasservorlaufstrecke und eine Wassernachlaufstrecke mit nichtleitenden Wandungen vorgesehen.The water itself is under tension, so that a leakage current in it flows according to its electrical conductivity. To the user not too endanger are walls with high insulation resistance and a water supply section and a water run-off section with non-conductive walls is provided.
Es gibt Einsatzfälle, in denen teitungswasser besonders hohe elektrische Leitfähigkeit aufweist. Trotz der Vorlauf-und der Nachlaufstrecken kann in diesen Fällen der Benutzer gefährdet sein, wenn er in Kontalct mit dem elektrisch stark leitenden Wasser kommt. Der Benutzer kann von sich aus keine Vorsichtsmaßnahmen treffen, da er selbst dann, wenn er die Funktion des Durchlauferhitzers kennt, den spezifischen elektrischen Wasserwiderstand kaum ermitteln kann.There are applications in which tap water is particularly high electrical Has conductivity. In spite of the leading and trailing lines, this can be used Cases the user will be at risk if he is in contact with the electrically strong conductive water comes. The user cannot take any precautions on his own initiative hit, because even if he knows the function of the water heater, the can hardly determine the specific electrical water resistance.
Dem Installateur des Durchlauferhitzers spezielle Anweisungen zu geben hätte den Nachteil, daß deren Einhaltung nur schlecht überwacht werden kann und daß sich-im übrigen der spezifische elektrische Widerstand des angebotenen Leitungswassersauch nach der Installation des Durchlauferhitzers ändern kann.Provide specific instructions to the water heater installer would have the disadvantage that compliance with them can only be monitored poorly and that, by the way, the specific electrical resistance of the tap water offered after installing the water heater.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, einen elektrischen Durchlauferhitzer zu schaffen, in dem die elektrische Leitfähigkeit des Leitungswassers überwacht wird.The object of the invention is therefore to provide an electric water heater in which the electrical conductivity of the tap water is monitored will.
Nach der Erfindung ist obige Aufgabe dadurch gelöst, daß im Kanal zwei Elektroden angeordnet sind, deren Abstand eine Widerstandsstrecke bildet, daß an die Elektroden eine von der Netzspannung des Heizkörpers abgeleitete Gleichspannung gelegt ist und daß eine Elektrode an einer elektronischen Vergleichsschaltung liegt, die bei einem einen Minimalwert unterschreitenden Widerstandswert der Widerstandsstrecke ein Abschaltsignal abgibt. Zwischen den im Wasser liegenden Elektroden flieht ein Hilfsstrorn, dessen Größe von dem spezifischen elektrischen Widerstand des jeweiligen Wassers ablängt. Sobald der widerstand einen Minimalwert unterschreitet, wird ein Abschaltsignal ausgelöst. Dieses kann entweder ein optisches Signal oder ein Abschalten des Durchiauferhitzers sein.According to the invention, the above object is achieved in that in the channel two electrodes are arranged, the distance between which forms a resistance path that A direct voltage derived from the mains voltage of the heater is applied to the electrodes is placed and that one electrode is connected to an electronic comparison circuit, that when the resistance value of the resistance path falls below a minimum value emits a shutdown signal. Between those in the water lying electrodes flees an auxiliary current, the size of which depends on the specific electrical resistance of the respective water. As soon as the resistance falls below a minimum value, a shutdown signal is triggered. This can either be an optical signal or a shutdown of the continuous heater.
In einfacher Ausgestaltung der Erfindung kann eine Elektrode an Masse liegen. Hierbei erhöht der rIilfsstrom den Gesamtableitstrom des Durchlauferhitzers. Falls hierdurch der zulässige Ableitstrom überschritten wird, sind in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung die Elektroden an eine von zwei Phasen des Netzes abgeleitete Gleichspannung angeschlossen. In diesem Falle erhöht der zwischen den Elektroden fließende IIilfsstrom den Ableitstrom nicht.In a simple embodiment of the invention, an electrode can be connected to ground lie. The auxiliary flow increases the total discharge flow of the flow heater. If the permissible leakage current is exceeded as a result, they are preferred Embodiment of the invention, the electrodes derived from one of two phases of the network DC voltage connected. In this case, that between the electrodes increases The auxiliary current flowing does not affect the leakage current.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung sind die Elektroden in der Vorlaufleitung des Durchlauferhitzers angeordnet. Dadurch sind sie vor dem korrosiven Einfluß der Blankdrahtheizkörper geschützt.In a preferred embodiment of the invention, the electrodes are in the flow line of the water heater arranged. This puts them in front of the corrosive Influence of the bare wire heating element protected.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung. In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 einen Durchlauferhitzer schematisch im Schnitt und Fig. 2 eine Schaltung zur Überwachung des spezifischen elektrischen Widerstandes des Wassers im Durchlauferhitzer nach Fig. 1.Further advantageous refinements of the invention emerge from the following description. In the drawing: FIG. 1 shows a flow heater schematically in section and FIG. 2 shows a circuit for monitoring the specific electrical resistance of the water in the water heater according to FIG. 1.
In einem Gehäuse 1 des Durchlauferhitzers sind drei Kammern 2, 3 und 4 ausgebildet, in denen Blankdrahtheizkörper 5, 6 und 7 angeordnet sind. Diese liegen einerseits an den Phasen R, S, T und andererseits am Massepol Flip.In a housing 1 of the water heater are three chambers 2, 3 and 4 formed, in which bare wire heating elements 5, 6 and 7 are arranged. These lie on the one hand at the phases R, S, T and on the other hand at the ground pole Flip.
Die Kammern 2 und 3 sind über einen Kanal 8 oben miteinander verbunden. Die Kammer 3 mündet unten in einen ringkanal 9, der oben in die Kammer 4 führt. An die Kammer 2 ist unten eine Wasservorlaufleitung 10 angeschlossen. Aus der Kammer 4 führt eine Wassernachlaufleitung 11.The chambers 2 and 3 are connected to one another via a channel 8 at the top. The chamber 3 opens at the bottom into an annular channel 9 which leads into the chamber 4 at the top. A water supply line 10 is connected to the bottom of the chamber 2. Out of the chamber 4 leads a water supply line 11.
Die Wandungen der Vorlaufleitung 10, der Nachlaufleitung 11 und der Kanäle 8, 9 sind aus einem elektrisch nichtleitendem Material. Die Kanäle 8 und 9 verlängern die Wasserstrecke zwischen den Kammern und setzen damit die an den Spannungspolen der Blankdrahtheizkörper 5, 6, 7 mögliche elektrolytische Erosion herab. Die Längen der Vorlaufleitung 10 und der Nachlaufleitung 11 sind so bemessen, daß sie bei Wasser mit einem üblichen spezifischen elektrischen Widerstand dessen Potential am Ende der Leitung 10 bzw. 11 soweit herabsetzen, daß eine Gefährdung des Benutzers ausgeschlossen ist.The walls of the feed line 10, the follow-up line 11 and the Channels 8, 9 are made of an electrically non-conductive material. The channels 8 and 9 extend the water path between the chambers and thus set the to the Voltage poles of the bare wire heating elements 5, 6, 7 possible electrolytic erosion down. The lengths of the feed line 10 and the follow-up line 11 are dimensioned so that that in the case of water they have a typical specific electrical resistance of Reduce the potential at the end of the line 10 or 11 so that there is a risk of the user is excluded.
In das Gehäuse 1 ist ein Elektrodenträger 12 mit zlfei Elektroden 13 und 14 eingeschraubt. Die Elektroden 13 und 14 liegen dabei im Ringkanal 9.In the housing 1 is an electrode carrier 12 with two electrodes 13 and 14 screwed in. The electrodes 13 and 14 are located in the annular channel 9.
In Fig. 2 ist die elektrische Schaltung der Elektroden 13 und 14 dargestellt. Dem Spannungspol R ist ein Kondensator 15 und eine Gleichrichterdiode 16, sowie ein Siebkondensator 17 nachgeschaltet. Parallel zum Siebkondensator 17 liegt eine Zenerdiode 18. Diese Bauelemente bilden einen Gleichrichter für die Phase R. Die Elektrode 13 liegt über einen Serienwiderstand 19 am einen Pol der Zenerdiode 18. Parallel zur Zenerdiode 18 liegt ein Spannungsteiler aus Widerständen 20 und 21. Der Abgriff des Spannungsteilers liegt am einen Eingang eines Operationsverstärkers 22, der beispielsweise ein Operationsverstärker mit der TypenbezeichnungRuA 741 ist. An den anderen Eingang des Operationsverstärkers 22 ist die Elektrode 13 angeschlossen. Am Ausgang des Operationsverstärkers 22 liegt eine Wicklung 23 eines Relais mit einem Schaltkontakt 24. Parallel zur Wicklung 23 ist eine Diode 25 geschaltet. Außerdem ist ein GegenkQpplungswiderstand 26 für den Operationsverstärker 22 vorgesehen. Die Elektrode 14 liegt wie der Widerstand 21, die Zenerdiode 18 und der Siebkondensator 17 am Massepol Mp oder an der Phase S.The electrical circuit of the electrodes 13 is shown in FIG. 2 and 14 shown. The voltage pole R is a capacitor 15 and a rectifier diode 16, as well as a filter capacitor 17 connected downstream. Parallel to the filter capacitor 17 there is a Zener diode 18. These components form a rectifier for the phase R. The electrode 13 is connected to one pole of the Zener diode via a series resistor 19 18. In parallel with the Zener diode 18, there is a voltage divider made up of resistors 20 and 21. The tap of the voltage divider is at one input of an operational amplifier 22, for example an operational amplifier with the type designation RuA 741 is. The electrode 13 is connected to the other input of the operational amplifier 22. At the output of the operational amplifier 22 there is a winding 23 of a relay a switching contact 24. A diode 25 is connected in parallel with the winding 23. aside from that a counter-coupling resistor 26 is provided for the operational amplifier 22. The electrode 14 lies like the resistor 21, the Zener diode 18 and the filter capacitor 17 at the ground pole Mp or at the phase S.
Der Relaiskontalct 24 liegt so in der nicht näher dargestellten Steuereinrichtung des Durchlauferhitzers, daß er diesen abschaltet. Günstig ist dabei, daß der Schaltkontakt 24 gegenüber der übrigen- Schaltun r potentialfrei ist. Bei einem hydraulisch' mittels eines Differenzdruckschalters gesteuerten Durchlauferhitzer kann der Relaiskontakt 24 einem Magnetventil vorgeschaltet sein, das in einem Bypass des Differenzdruckschalters liegt.The relay contact 24 is located in the control device, not shown in detail of the water heater that it switches it off. It is beneficial that the switch contact 24 compared to the rest of the circuit is potential-free. With a hydraulic 'means A flow heater controlled by a differential pressure switch can be used by the relay contact 24 be connected upstream of a solenoid valve in a bypass of the differential pressure switch lies.
Die beschriebene Schaltung ist so eingestellt, daß dann, wenn der spezifische elektrische Widerstand des Wassers im üblichen Rahmen liegt, der zwischen den Elektroden 13 und 14 auftretende Wasserwiderstand dem Widerstand 21 gleich ist.The circuit described is set so that when the specific electrical resistance of water is in the usual range, between the water resistance occurring between the electrodes 13 and 14 is equal to the resistance 21.
In der Praxis wird dieser Wert bei 1 - 4 kfl liegen. Die Schaltung nach Fig. 2 hat in diesem Falle keinen Einfluß auf die Funktion des Durchlauferhitzers.In practice this value will be 1 - 4 kfl. The circuit according to FIG. 2 has no influence on the function of the water heater in this case.
Wenn dann der Durchlauferhitzer bei Wasser mit besonders niedrigem spezifischen elektrischen Widerstand eingesetzt wird, ist der zwischen den Elektroden auftretende Widerstandswert entsprechend kleiner. Dies hat zur Folge, daß der Operationsverstärker 22 ein Abschaltsignal abgibt. Dabei wird über die Relaiswicklung 23 der Kontakt 24 geschlossen und der Durchlauferhitzer abgeschaltet.If then the water heater with water with a particularly low specific electrical resistance is used, is that between the electrodes occurring resistance value correspondingly smaller. As a result, the operational amplifier 22 emits a shutdown signal. The contact is made via the relay winding 23 24 closed and the water heater switched off.
Während des Betriebs des Durchlauferhitzers fließt über den Spannungsteiler 20, 21 sowie über den Widerstand 19 und die zwischen den Elektroden 13 und 14 liegende Widerstandsstrecke Strom. Falls die Schaltung nach Fig. 2 am Massepol liegt, addiert sich dieser Strom zum Ableitstrom des Geräts.During the operation of the water heater flows through the voltage divider 20, 21 and via the resistor 19 and the one between the electrodes 13 and 14 Resistance path current. If the circuit according to FIG. 2 is connected to the ground pole, add this current becomes the leakage current of the device.
Falls dieser dadurch den zulässigen Wert übersteigt, wird die Schaltung nach Fig. 2 zwischen zwei Phasen R und S gelegt.If this exceeds the permissible value, the circuit will placed between two phases R and S according to FIG.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Liegt die Schaltung zwischen einer Phase und dem Massepol, kann die Elektrode 14 von einem Metallteil des Durchlauferhitzers gebildet sein.The invention is not limited to the illustrated embodiment. If the circuit is between a phase and the ground pole, the electrode 14 from a metal part of the water heater.
Genügt ein optisches Signal zur Anzeige eines besonders niedrigen elektrischen Widerstandes des Wassers, dann wird anstelle der Relaiswicklung 23 eine Leuchtdiode vorgesehen.An optical signal is sufficient to indicate a particularly low level electrical resistance of the water, then instead of the relay winding 23 a light emitting diode is provided.
Anstelle des Relais kann auch ein Triac vorgesehen sein.Instead of the relay, a triac can also be provided.
Relais oder Triac lassen sich einsparen, wenn das den Durchlauferhitzer abschaltende Bauelement, beispielsweise das genannte Magnetventil, direkt dem Operationsverstärker nachgeschaltet wird.Relays or triac can be saved if that is the water heater disconnecting component, for example said solenoid valve, directly to the operational amplifier is connected downstream.
Zur Entkopplung der Elektrode 14 vom Massepol kann auch ein Transformator vorgesehen sein.A transformer can also be used to decouple the electrode 14 from the ground pole be provided.
Die Elektroden können auch in der Vorlaufleitung 10 angeordnet sein. Sie sind damit keinen schwankenden Wassertemperaturen ausgesetzt. Die Elektroden können aber auch in anderen Kanälen des Durchlauferhitzers untergebracht sein.The electrodes can also be arranged in the feed line 10. You are not exposed to fluctuating water temperatures. The electrodes but can also be accommodated in other channels of the water heater.
Man wird sie so legen, daß sie von den Spannungspolen der Heizkörper möglichst weit entfernt sind.They will be placed in such a way that they are separated from the voltage poles of the radiators are as far away as possible.
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