DE1679734B2

DE1679734B2 - Flow measuring and regulating device for a water heater to regulate the heating medium

Info

Publication number: DE1679734B2
Application number: DE1679734A
Authority: DE
Inventors: Verner Hoejbjerg Overgaard (Daenemark)
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1964-02-22
Filing date: 1965-02-20
Publication date: 1975-04-10
Also published as: DE1679734A1; DK115876B; SE328388B

Description

Die Erfindung betrifft eine Strömungsmeß- und Regulierungsvorrichtung für einen Durchlauferhitzer gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a flow measuring and regulating device for a water heater according to the preamble of claim 1.

ίο Bei Durchlauferhitzern besteht grundsätzlich die Forderung, die Temperatur des entnommenen Brauchwassers unabhängig von dessen jeweiliger Durchflußmenge im wesentlichen konstant zu halten. Es hat sich jedoch bislang als schwierig erwiesen, diese Forderungίο In the case of instantaneous water heaters, the Requirement, the temperature of the withdrawn service water regardless of its respective flow rate to hold essentially constant. However, it has so far proven difficult to meet this requirement

is mit einfachen Mitteln zu erfüllen.can be fulfilled with simple means.

So ist es bekannt, in der Leitung für das erwärmte Brauchwasser einen Temperaturfühler anzuordnen, nach dessen Maßgabe ein in die Leitung für das Fernheizwasser eingeschaltetes Servoventil so gesteuertSo it is known to be warmed in the pipe Service water to arrange a temperature sensor, according to its stipulation in the line for the district heating water activated servo valve controlled in this way

wird, daß die Durchflußmenge an Heizwasser dem jeweiligen Bedarf an Wärmeenergie angepaßt wird. d. h. mit steigender Entnahme an Brauchwasser auch die Heizwasser-Durchflußmenge erhöht wird und umgekehrt. Die Praxis hat jedoch gezeigt, daß auf diese Weise keine konstante Temperatur des Brauchwassers er reicht weiden kann, weil die Reaktionszeit aller bekannten thermostatisch gesteuerten Ventile, die durchschnittlich in der Größenordnung von 45 Sekunden liegt, für diesen Zweck viel zu groß ist. Bei variierenderis that the flow rate of heating water is adapted to the respective need for thermal energy. d. H. with increasing consumption of domestic water, the heating water flow rate is increased and vice versa. However, practice has shown that in this way he does not have a constant temperature of the domestic water is enough because the response time of all known thermostatically controlled valves that average on the order of 45 seconds is far too large for this purpose. With varying

Entnahme, insbesondere auch bei sich plötzlich ändernder Entnahme von Brauchwasser, wie sie 1. B. in Haushalten häufig vorkommt, sind deshalb starke Schwankungen in der Brauchwasser-Temperatur unvermeidlich. Removal, suddenly especially also with changing extraction of water, which is more common as the first in households are therefore strong fluctuations in the water temperature inevitable.

Um diesen Mangel zu beseitigen, wird normalerweise dem Durchlauferhitzer ein Warmwasserspeicher nachgeschaltet, der jedenfalls den ersten Schub an erwärmtem Brauchwasser liefern kann, bis das thermostatisch gesteuerte Ventil sich richtig eingestellt hat.In order to remedy this deficiency, a hot water tank is normally used for the water heater downstream, which can in any case deliver the first batch of heated domestic water until the thermostatic controlled valve has adjusted correctly.

Dadurch wird jedoch die Anlage unnötig verteuert, und außerdem treten dadurch auch noch zusätzlich die üblichen Nachteile von Warmwasserspeichern (wie Korrosionsanfälligkeit und Wärmeverluste in den Stillstandsperioden) auf, die durch Verwendung von Durchlaufer- hitzern an sich vermeidbar sind. Im übrigen sind auch thermostatisch gesteuerte Ventile verhältnismäßig teure Bauteile, die häufig eine ungenügende Betriebssicherheit haben.However, this makes the system unnecessarily expensive, and In addition, the usual disadvantages of hot water storage tanks (such as susceptibility to corrosion) also arise and heat losses in the standstill periods), which are caused by the use of continuous flow heat in itself can be avoided. In addition, thermostatically controlled valves are also relatively expensive Components that often have inadequate operational reliability.

Weiterhin ist es bekannt, die Brauehwasser-Entnahme nach der Durchflußinenge anstatt nach der Temperatur zu messen und den so gewonnenen Meßwert zur Steuerung eines in der Leitung für das Fernheizwasser angeordneten Regelventils zu verwenden. Zu diesem Zweck ist es bekannt, in der Brauchwasser-Leitung eine stationäre Meßblende anzuordnen, die einen Meßwert für die jeweilige Durchflußmenge des Brauchwassers liefert, und diesen Meßwert in einen üblichen Servoregler einzuspeisen, welcher das Regelventil für das Fernheizwasser betätigt. Aber auch mit einer solchen Regelung ergibt sich, insbesondere bei variierender Entnahme, keine konstante Brauchwasser-Temperatur, weil wiederum die Reaktionszeit üblicher Servoregler zu groß ist und somit die Heizwasser-Durchflußmenge nicht schnell genug der Brauchwasser-Entnahme folgen kann. Die bekannte mengenabhängige Regelung der Heizwasser-Durchflußmenge unterscheidet sich in diesem Punkt also nicht von der bekannten temperaturabhängigen Regelung, wobei noch hinzu kommt, daß auchIt is also known, the withdrawal of brewing water to measure according to the flow rate instead of the temperature and to use the measured value obtained in this way To use control of a control valve arranged in the line for the district heating water. To this The purpose is known to arrange a stationary measuring orifice in the service water line, which a measured value for the respective flow rate of the domestic water, and this measured value in a conventional servo controller which operates the control valve for the district heating water. But also with one Regulation does not result in a constant domestic water temperature, especially with varying withdrawal, because in turn the response time of conventional servo controllers is too long and thus the heating water flow rate cannot follow the process water withdrawal fast enough. The well-known quantity-dependent regulation of the In this point, the heating water flow rate does not differ from the known temperature-dependent one Regulation, and there is also that too

ein servQgesteuertes Ventil nicht frei von Störanfälligkeiten ist.a servQ-controlled valve is not free from susceptibility to failure is.

Mh der Erfindung soll eine Strömungsmeß- und Regulierungsvorrichtung für einen Durchlauferhitzer geschaffen werden, welche es gestattet, ein Heizmedium, insbesondere Fernheizwasser, verzögerungsfrei so zu regeln, daß sich bei allen Entnahme-Bedingungen eine konstante Temperatur des entnommenen Brauchwassers einstelltThe invention aims to provide a flow measuring and regulating device be created for a water heater, which allows a heating medium, in particular district heating water, to be regulated without delay so that a sets a constant temperature of the withdrawn hot water

Ausgehend von einer in Abhängigkeit von der Brauchwasser-Durchflußmenge arbeitenden Strömungsmeß- und Regulierungsvorrichtung mit einer in der Brauchwasser-Leitung angeordneten Meßeinheit und einer in der Heiz* jsser-Leitung angeordneten Regeleinheit wird dieses Ziel erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß in der Meßeinheit ein in die der jeweiligen Purchflußmenge des Brauchwassers entsprechende Einstellung verschiebliches Meßglied angeordnet ist, welches über eine starre Verbindung unmittelbar mit dem Stellglied der Regeleinheit verbunden ist.On the basis of a flow measuring system that works as a function of the process water flow rate and regulating device with a measuring unit arranged in the domestic water line and a control unit arranged in the heater line this goal is achieved according to the invention in that in the measuring unit in which the respective The displaceable measuring element is arranged according to the purchasing flow rate of the domestic water, which is connected directly to the actuator of the control unit via a rigid connection.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß eine Meßeinheit mit einem mechanisch verschieblichen Meßglied eine zur direkten Verstellung des Regelgliedes der Regeleinheit ausreichende Stellkraft zu erzeugen vermag. Diese Erkenntnis wird mit der Erfindung konsequent ausgenutzt, indem das Stellglied der Regeleinheit starr mit dem Meßglied verbunden wird. Auf diese Weise ergibt sich — im Gegensatz zu allen bekannten Vorrichtungen, bei denen das Stellglied der Regeleinheit mit einem nach Maßgabe von (normaler- 3<? weise elektrisch verarbeiteten) Meßwerten betätigten Stellmotor, also »indirekt« erfolgt — zwangläufig eine sofortige und auch ausgesprochen betriebssichere Einstellung der Heizwasser-Durchflußmenge entsprechend der jeweiligen momentanen Brauchwasser-Entnähme, d.h. die Heizwasser-Durchflußmenge ist unter allen Betriebsbedingungen, auch bei plötzlich schwankender Entnahme, der Brauchwasser-Durchflußmenge proportional. Dabei ist natürlich auch kein zusätzlicher Warmwasserspeicher mehr erforderlichThe invention is based on the knowledge that a measuring unit with a mechanically displaceable Measuring element to generate an actuating force sufficient for the direct adjustment of the control element of the control unit able. This knowledge is used consistently with the invention by the actuator of the control unit is rigidly connected to the measuring element. This results in - in contrast to all known Devices in which the actuator of the control unit with a according to the stipulation of (normal- 3 <? electrically processed) measured values actuated servomotor, ie "indirectly" takes place - inevitably one immediate and extremely reliable setting of the heating water flow rate accordingly the respective current domestic water withdrawal, i.e. the heating water flow rate is below all operating conditions, even if the withdrawal rate suddenly fluctuates, the service water flow rate proportional. Of course, there is no longer any need for an additional hot water tank

Zweckmäßig ist die erfindungsgemäße Strömungsmeß- und Regulierungsvorrichtung so mit dem Durchlauferhitzer verbunden, daß die Vorlaufleitung der Heizflüssigkeit unmittelbar in den Durchlauferhitzer geführt und die Regeleinheit hinter dem Durchlauferhitzer angeordnet ist, während die Meßeinheit dem Durchlauferhitzer vorgeschaltet ist, indem ihr Zuflußstutzen an die Kaltwasserleitung und ihr Abflußstutzen an den Durchlauferhitzer angeschlossen ist. Dadurch kann eine kompakte Bauweise erreicht werden.The flow measuring and regulating device according to the invention is expedient in this way with the flow heater connected that the flow line of the heating fluid directly into the water heater out and the control unit is arranged behind the water heater, while the measuring unit the The water heater is connected upstream by its inflow connection to the cold water pipe and its outflow connection is connected to the water heater. This enables a compact design to be achieved.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß das Meßglied als ein in Richtung seiner Schließstellung belasteter Kolben ausgebildet ist, der in einem zylindrischen Gehäuse angeordnet ist, in dessen Wandung außerhalb des Kolben-Stellweges der Zuflußstutzen und im Bereich des Kolben-Stellweges mindestens eine in der Kolben-Stellrichtung längliche, in den Abflußstutzen führende Abflußöffnung angeordnet sind, sowie eine weitere öffnung, die den Abflußstutzen ständig mit der dem Zuflußstutzen abgewandten Seite des Kolbens verbindet. Ein derartig ausgebildetes Meßglied hat sich als ausgesprochen günstig herausgestellt, da es sich schnell und sicher in die der jeweiligen Durchflußmenge des Brauchwassers entsprechende Lage einstellt und auch eine überraschend große Stellkraft liefert.In a preferred embodiment of the invention it is provided that the measuring element as a direction its closed position loaded piston is formed, which is arranged in a cylindrical housing is, in the wall outside of the piston adjusting path of the inflow nozzle and in the area of the piston adjusting path at least one drain opening which is elongated in the piston adjusting direction and which leads into the drain connection are arranged, as well as a further opening, which constantly connects the drain connection with the one facing away from the inflow connection Side of the piston connects. A measuring element designed in this way has proven to be extremely favorable shown, as it can be quickly and safely converted to the respective flow rate of the domestic water Adjusts position and also provides a surprisingly large actuating force.

Die Belastung des als Kolben ausgebildeten Meßgliedes in Richtung seiner Schließstellung kann auf verschiedene Weise erfolgen, z. B. mitteis einer einstellbar vorgespannten Feder. Zweckmäßig ist dazu jedoch im Gehäuse auf der dem Zuflußsiutzen abgewandten Seite des Kolbens ein Zylinder mit einem mit dem Kolben mechanisch verbundenen Hilfskolben angeordnet, dessen zwischen der Zylinderrückwand und dem Hilfskolben gebildeter Innenraum über einen Kanal mit der Atmosphäre und dessen auf der anderen Seite des Hilfskolbens liegender Innenraum über eine Bohrung mit dem Abflußstutzen in Verbindung steht. Dadurch wird erreicht, daß sich die den Kolben in Schließrichtung belastende Kraft mit zunehmendem Kolbenhub vermindert, was die Ansprechempfindlichkeit und die Einstellsicherheit des Meßgliedes vorteilhaft beeinflußt.The loading of the measuring element designed as a piston in the direction of its closed position can be different Be done, e.g. B. by means of an adjustable preloaded spring. However, it is useful in the Housing on the side of the piston facing away from the inlet port, a cylinder with a piston mechanically connected auxiliary piston arranged, its between the cylinder rear wall and the auxiliary piston formed interior space via a channel with the atmosphere and its on the other side of the auxiliary piston lying interior is in communication with the drainage port via a bore. This will achieves that the force loading the piston in the closing direction decreases with increasing piston stroke, which has an advantageous effect on the sensitivity and the setting reliability of the measuring element.

Die Ausbildung der Regeleinheit, deren Stellglied mechanisch starr mit dem Meßglied verbunden ist, richtet sich weitgehend nach dem zur Verfugung stehenden Heizmedium. Für Fernheizwasser ist es besonders günstig, das Stellglied der Regeleinheit als Schieberkolben auszubilden und in einem Zylinder anzuordnen, der eine mit dem Zulaufstutzen des Fernheizwassers verbundene Zuflußöffnung aufweist. Dabei hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die Zuflußöffnung als eine Reihe von Löchern auszubilden und in der Regeleinheit eine enge Bypass-Bohrurig vorzusehen.The design of the control unit, the actuator of which is mechanically rigidly connected to the measuring element, directs largely according to the heating medium available. For district heating water it is particularly favorable to form the actuator of the control unit as a slide piston and to be arranged in a cylinder, the has an inlet opening connected to the inlet connection of the district heating water. It turned out to be proven expedient to form the inflow opening as a series of holes and one in the control unit provide narrow bypass drilling.

Bei der erfindungsgemäßen Strömungsmeß- und Regulierungsvorrichtung läßt sich jede erforderliche Regelcharakteristik erreichen, z. B. durch entsprechende Formgebung der Zuflußöffnung für das Heizwasser oder der Abflußöffnung für das Brauchwasser. In dem Zusammenhang können auch Mittel zur Regulierung der Abflußöffnung und der Zuflußöffnung vorgesehen sein.In the flow measuring and regulating device according to the invention any required control characteristic can be achieved, e.g. B. by appropriate Shaping of the inlet opening for the heating water or the outlet opening for the service water. By doing In connection with this, means for regulating the outflow opening and the inflow opening can also be provided be.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigtThe invention is explained in more detail below with reference to the drawing. It shows

F i g. 1 schematisch eine Anlage mit einem Durchlauferhitzer und der erfindungsgemäßen Strömungsmeß- und Regulierungsvorrichtung undF i g. 1 schematically shows a system with a water heater and the inventive flow measurement and regulating device and

F i g. 2 ein Ausführungsbeispiel dieser Strömungsmeß- und Regulierungsvorrichtung im Schnitt.F i g. 2 shows an exemplary embodiment of this flow measuring and regulating device in section.

Bei der in F i g.! gezeigten Anlage ist ein als Durchlauferhitzer G V arbeitender Wärmeaustauscher vorgesehen, der der Erwärmung von kaltem Brauchwasser mittels Fernheizwasser aus einem Fernheizungssystem dient. Das Fernheizwasser tritt über eine Vorlaufleitung F; in den wärmeabgebenden Abschnitt des Durchlauferhitzers G V ein und strömt dann über eine Rücklaufleitung Fu wieder in das Fernheizungssystem zurück. Zur Regelung der Durchflußmenge des Fernheizwassers befindet sich dabei hinter dem Durchlauferhitzer GV. also in der Rücklaufleitung Fu, eine Regeleinheit Rf Das zu erwärmende Brauchwasser strömt über eine Kaltwasserleitung Av, in der eine Meßeinheit Rv angeordnet ist. in den wärmeaufnehmenden Abschnitt des Durchlauferhitzers G V und von dort weiter zu den Entnahmestellen, die schematiscli durch ein Entnahmeventil ν ν angedeutet sind. Wie aus F i g. 1 ersichtlich, ist der Durchlauferhitzer GV im Gegenstrom geschaltet, so daß das Brauchwasser dort ausströmt, wo das Fernheizwasser einströmt, d. h. an der Stelle, die am wärmsten ist.In the case of the in FIG. A heat exchanger working as a flow heater GV is provided, which is used to heat cold domestic water by means of district heating water from a district heating system. The district heating water comes through a flow line F; into the heat-emitting section of the flow heater GV and then flows back into the district heating system via a return line Fu. To regulate the flow rate of the district heating water is located behind the flow heater GV. That is, in the return line Fu, a control unit Rf. The domestic water to be heated flows through a cold water line Av, in which a measuring unit Rv is arranged. into the heat-absorbing section of the flow heater GV and from there to the extraction points, which are schematically indicated by an extraction valve ν ν . As shown in FIG. 1, the water heater GV is connected in countercurrent so that the domestic water flows out where the district heating water flows in, ie at the point that is the warmest.

Die Meßeinheit Rv in der Kaltwasserleitung kv und die Regeleinheit Rf in der Rücklaufleitung Fu sind zu einer Strömungsmeß- und Regulierungsvorrichtung vereinigt. In der Meßeinheit Rv befindet sich ein bewegliches Meßglied 12, das in eine der momentanen Durchflußmenge des Brauchwassers entsprechende Einstellung verschieblich ist, wobei die momentaneThe measuring unit Rv in the cold water line kv and the control unit Rf in the return line Fu are combined to form a flow measuring and regulating device. In the measuring unit Rv there is a movable measuring element 12, which is displaceable in a setting corresponding to the instantaneous flow rate of the domestic water, the instantaneous

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Durchflußmenge durch den Öffnungsgrad des Entnahmeventils vv bestimmt ist. Dieses Meßglied 12 ist mit einem in der Regeleinheit Rf angeordneten Stellglied 50 über eine starre Verbindung 10 mechanisch verbunden, so daß sich das Stellglied 50 stets genau nach Maßgabe der Stellung des Meßgliedes 12 einstellt. Damit ist die Durchflußmenge des den Durchlauferhitzer CV durchströmenden Fernheizwassers direkt abhängig von der Durchflußmenge des erwärmten Brauchwassers, das entnommen worden ist. Unter Berücksichtigung des Wirkungsgrades und der Wärmeübertragungs-Charakteristik des Durchlauferhitzers GV läßt sich dabei die Strömungsmeß- und Regulierungsvorrichtung so einstellen, daß das entnommene Brauchwasser unabhängig von der Durchflußmenge eine im wesentlichen konstante Temperatur aufweist.The flow rate is determined by the degree of opening of the extraction valve vv . This measuring element 12 is mechanically connected to an actuator 50 arranged in the control unit Rf via a rigid connection 10, so that the actuator 50 always adjusts itself precisely in accordance with the position of the measuring element 12. The flow rate of the district heating water flowing through the flow heater CV is thus directly dependent on the flow rate of the heated service water that has been withdrawn. Taking into account the efficiency and the heat transfer characteristics of the water heater GV , the flow measuring and regulating device can be set so that the domestic water withdrawn has an essentially constant temperature regardless of the flow rate.

Die F i g. 2 stellt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der in F i g. 1 nur schematisch wiedergegebenen Strömungsmeß- und Regulierungsvorrichlung dar. Die Meßeinheit Rv ist in einem zylindrischen Gehäuse 2 untergebracht, das einen Zuflußstutzen 4 und einen Abflußstutzen 6 für das Brauchwasser besitzt. Das Gehäuse 2 ist nach unten durch einen Schraubverschluß 8 verschlossen, der eine zentrale Axialbohrung besitzt, durch die sich die starre Verbindung 10, die hier die Form einer Verbindungsstange hat, hindurch erstreckt. Am oberen Ende dieser Verbindungsstarige 10 ist im Gehäuse 2 ein Kolben 12 von verhältnismäßig großer axialer Länge befestigt, der das Meßglied bildet. Der Zuflußstutzen 4 und die ihm zugeordnete Zuflußöffnung 14 sowie der Abflußstutzen 6 und die ihm zugeordnete Abflußöffnung 16 sind in der Gehäusewand so angeordnet, daß der Kolben 12 in seiner untersten, zeichnerisch dargestellen Lage die Abflußöffnung 16. die zweckmäßig ein achsparaileler länglicher Schlitz ist. gerade vollständig überdeckt, während die Zuflußöffnung 14 auch in dieser untersten Lage des Kolbens 12 noch vollständig frei ist.The F i g. FIG. 2 illustrates a preferred embodiment of the FIG. 1 only schematically reproduced flow measuring and regulating device. The measuring unit Rv is housed in a cylindrical housing 2 which has an inflow connection 4 and an outflow connection 6 for the service water. The housing 2 is closed at the bottom by a screw closure 8 which has a central axial bore through which the rigid connection 10, which here has the form of a connecting rod, extends. At the upper end of this connecting star 10, a piston 12 of relatively great axial length is attached in the housing 2, which piston forms the measuring element. The inflow nozzle 4 and its associated inflow opening 14 as well as the outflow nozzle 6 and its associated outflow opening 16 are arranged in the housing wall so that the piston 12 in its lowest, graphically illustrated position, the outflow opening 16. which is expediently an axially parallel elongated slot. just completely covered, while the inflow opening 14 is still completely free even in this lowermost position of the piston 12.

In den Innenraum des Gehäuses 2 ist oberhalb des Kolbens 12 ein zum Gehäuse koaxialer Innenzylinder 20 eingesetzt, der mit einem Flanschring auf dem oberen Gehäuserand aufliegt und nach oben durch eine Abschlußplatte 22 verschlossen ist.In the interior of the housing 2, above the piston 12, there is an inner cylinder coaxial with the housing 20 used, which rests with a flange ring on the upper edge of the housing and up through a End plate 22 is closed.

In dem Innenzylinder 20 gleitet ein Hilfskolben 24. in den eine axiale Druckstange 26 eingesetzt ist. die durch eine in dem unteren Boden des Innenzylinders 20 angeordnete zentrale Axialbohrung hindurch nach unten geführt ist und mit ihrem unteren Ende in eine Ausnehmung des Kolbens 12 eingreift Diese Druckstange 26 schafft somit eine druckfeste Verbindung zwischen dem Kolben 12 und dem Hilfskolben 24. Der Raum oberhalb des Kolbens IZ also der Raum zwischen dem Kolben 12 und dem Innenzylinder 20. ist Ober eine Öffnung 18 mit dem Abflußstutzen 6 verbunden. Auch der Raum im Innenzylinder 20 oberhalb des Hilfskolbens 24 ist mit dem Abflußstutzen 6 verbunden, und zwar über eine Bohrung 28. die in den Raum zwischen dem Kolben 12 und dem Innenzylinder 20 mündet. Unterhalb des Hilfskolbens 24 bleibt auch bei dessen unterster Stellung ein Innenraum 30 frei, der durch einen Kanal 32 mit der Atmosphäre verbunden ist.An auxiliary piston 24, into which an axial push rod 26 is inserted, slides in the inner cylinder 20. by a central axial bore arranged in the lower base of the inner cylinder 20 through downward This push rod 26 is guided and with its lower end engages in a recess in the piston 12 thus creates a pressure-tight connection between the piston 12 and the auxiliary piston 24. The space above of the piston IZ that is, the space between the piston 12 and the inner cylinder 20 is via an opening 18 connected to the drain port 6. The space in the inner cylinder 20 above the auxiliary piston 24 is also included connected to the discharge nozzle 6, namely via a bore 28 which extends into the space between the piston 12 and the inner cylinder 20 opens. A remains below the auxiliary piston 24 even in its lowest position Interior space 30 free, which is connected to the atmosphere by a channel 32.

Die soweit beschriebene Meßeinheit wird mit dem Zuflußstutzen 4 an die Kaltwasserleitung kv und mit dem Abflußstutzen 6 an den Durchlauferhitzer G V angeschlossen. Bei geschlossenem Entnahmeventil vv wirkt der gleich hohe Druck auf beiden Seiten des Kolbens 12 sowie auf die obere Seite des Hilfskolbcns 24. Auf der I Intcrscite dos Hilfskolbcns 24 hingegen liegt nur der Druck der Atmosphäre, so daß auf den Hilfskolben 24 eine abwärts gerichtete Kraft einwirkt, die das ganze Kolbensystem in der zeichnerisch dargestellten unteren Endlage hält. Sobald nun das Entnahmeventil vv etwas geöffnet wird, fällt der Druck im Abflußstutzen 6 und damit auch in den Räumen oberhalb des Kolbens 12 und des Hilfskolbens 24 entsprechend ab, während der Druck auf der Unterseite des Kolbens 12 in der ursprünglichen Höhe verbleibt Die abwärtsThe measuring unit described so far is connected with the inflow connection 4 to the cold water line kv and with the outflow connection 6 to the water heater G V. When the extraction valve vv is closed, the same high pressure acts on both sides of the piston 12 and on the upper side of the auxiliary piston 24. On the other hand, only the pressure of the atmosphere is present on the interface of the auxiliary piston 24, so that a downward force acts on the auxiliary piston 24 , which holds the entire piston system in the lower end position shown in the drawing. As soon as the extraction valve vv is opened a little, the pressure in the discharge nozzle 6 and thus also in the spaces above the piston 12 and the auxiliary piston 24 drops accordingly, while the pressure on the underside of the piston 12 remains at the original level

ίο gerichtete Kraft, die auf den Hilfskolben 24 einwirkt, verringert sich somit, und zugleich entsteht am Kolben 12 eine aufwärts gerichtete Kraft mit der Folge, daß das Kolbensystem angehoben wird und eine Freigabe der Abflußöffnung 16 beginnt. Dabei nimmt das KoI-ίο directed force acting on the auxiliary piston 24, is thus reduced, and at the same time there is an upward force on the piston 12, with the result that the piston system is raised and a release of the drain opening 16 begins. The KoI takes

!5 bensystem sofort und ohne Schwankungen eine Lage ein, in welcher der Druckabfall an der Abflußöffnung 16 und damit die Druckdifferenz zwischen den beiden Seiten des Kolbens 12 gleich ist der Druckdifferenz zwischen den beiden Seiten des Hilfskolbens 24. Wenn durch weitere öffnung des Entnahmevenlils vv die Durchflußmenge des Brauchwassers erhöht wird, fällt der Druck im Abflußstutzen 6 noch stärker ab. und der Kolben 12 wird entsprechend noch weiter aufwärts bewegt. Umgekehrt erhöht sich, wenn das Entnahmeven-! 5 b system immediately and without fluctuations a position in which the pressure drop at the outlet opening 16 and thus the pressure difference between the two sides of the piston 12 is the same as the pressure difference between the two sides of the auxiliary piston 24. If through further opening of the extraction valve vv die The flow rate of the domestic water is increased, the pressure in the drain connection 6 drops even more. and the piston 12 is moved further upward accordingly. Conversely, if the withdrawal

2S til vv ganz oder teilweise geschlossen wird, der Druck auf der Abflußseite entsprechend, wodurch die Kräfte, die auf den Kolben 12 und den Hilfskolben 24 einwirken, sich so verändern, daß das Kolbensystem wieder nach unten bewegt wird, bis die Druckdifferenzen zwisehen den beiden Seiten des Kolbens 12 und des Hilfskolbens 24 und damit die auf den Kolben 12 und den Hilfskolben 24 einwirkenden Kräfte wieder im Gleichgewicht stehen.
Wie sich bei Versuchen herausgestellt hat, reagiert das Meßgerät sehr feinfühlig auf Änderungen in der iDurchflußmenge des Brauchwassers. Dabei verstellt sich das Kolbensystem mit so überraschend großer Kraft, daß ein genügender Kraftüberschuß vorhanden ist, der in zuverlässiger Weise eine direkte mechanische Betätigung der Regeleinheit /?/"für das Fernheizwasser ermöglicht. Ein Ausführungsbeispiel für diese Regeleinheit Rf K\ ebenfalls in der F i g. 2 dargestellt.2S til vv is completely or partially closed, the pressure on the discharge side accordingly, whereby the forces acting on the piston 12 and the auxiliary piston 24 change so that the piston system is moved back down until the pressure differences between the two Sides of the piston 12 and the auxiliary piston 24 and thus the forces acting on the piston 12 and the auxiliary piston 24 are again in equilibrium.
Tests have shown that the measuring device reacts very sensitively to changes in the flow rate of the domestic water. The piston system adjusts itself with such a surprisingly great force that there is sufficient excess force that reliably enables direct mechanical actuation of the control unit /? / "For the district heating water. An exemplary embodiment for this control unit Rf K \ is also shown in FIG g. 2 shown.

In den Schraubverschluß 8 des Gehäuses 2 der Meßeinheit /?vist ein Zwischenstück 40 eingeschraubt, wel-An intermediate piece 40 is screwed into the screw cap 8 of the housing 2 of the measuring unit /? V, which

ches den Deckel für ein Gehäuse 44 bildet und darauf mittels einer Überwurfmutter 42 befestigt ist. Dieses Gehäuse 44 nimmt die Regeleinheit Rf auf und ist mit einem Zuflußstutzen 46 an die aus dem Durchlauferhitzer G V kommende Vorlaufleitung F/des Fernheizwas-Ches forms the cover for a housing 44 and is fastened thereon by means of a union nut 42. This housing 44 accommodates the control unit Rf and is connected to the flow line F / of the district heating water coming from the flow heater G V with an inflow nozzle 46.

5<s sers angeschlossen. In dem Gehäuse 44 befindet sich ein koaxialer innerer Zylinder 48. in dem ein Schieber kolben 50. der das Stellglied der Regeleinheit bildet senkrecht verschiebbar ist. Dieser Schieberkolben 50 ist an dem unteren Ende der Verbindungsstange 10 be-5 <sers connected. In the housing 44 is located a coaxial inner cylinder 48 in which a slide piston 50. which forms the actuator of the control unit can be moved vertically. This slide piston 50 is at the lower end of the connecting rod 10 loaded

festigt. Im unteren Teil der Wandung des Zylinders 48 ist eine Zuflußöffnung 52 angeordnet, die als länglicher, achsparaileler Schlitz dargestellt ist. in der Praxis aber zweckmäßig die Form einer Reihe von Löchern entsprechenden Querschnitts besitzt. Diese Zuflußöffnungsolidifies. In the lower part of the wall of the cylinder 48, an inflow opening 52 is arranged, which is designed as an elongated, axially parallel slot is shown. in practice, however, the shape of a series of holes is appropriate Cross-section possesses. This inflow opening

&> 52 wird, wenn das Kolbensystem der Meßeinheit Rv in seiner unteren Stellung ist und der Kolben 12 die Abflußöffnung 16 verschließt, vom Schieberkolben 50 ganz überdeckt, bei einer Aufwärtsbewegung des Schieberkolbens hingegen zunehmend geöffnet. DerWhen the piston system of the measuring unit Rv is in its lower position and the piston 12 closes the outlet opening 16, it is completely covered by the slide piston 50, but is increasingly opened when the slide piston moves upwards. Of the

Zylinder 48 ist an seinem unteren Boden mit einem Kolbensitz versehen, der in einen mit der Rücklaufleitung Fu des Fernheizwassers verbundenen Abflußstut /cn 54 übergeht Der Raum im Zylinder 48 oberhalbCylinder 48 is provided with a piston seat at its lower bottom, which is in one with the return line Fu of the district heating water connected drain pipe / cn 54 passes over the space in the cylinder 48 above

des Schieberkolbens 50 ist über eine im Schieberkolben angeordnete, in eine Ringnut mündende senkrechte Bohrung mit dem Raum unterhalb des Schieberkolbens verbunden, so daß auf beiden Seiten des Sehicberkolbens der gleiche Druck herrscht.of the spool 50 is via one in the spool arranged vertical bore opening into an annular groove with the space below the slide piston connected so that there is the same pressure on both sides of the sehicber piston.

Sobald sich bei einer Entnahme von Brauchwasser der Kolben 12 in der Meßeinheit Rv nach oben bewegt, nimmt er über die starre Verbindung 10 den Schieberkolben 50 mit nach oben, so daß die Zuflußöffnung 52 in einem der Verstellung des Kolbens 12 und damit der Durchflußmenge des Brauchwassers entsprechenden Ausmaß freigegeben wird. Dadurch kann das Fernheizwasser in einer Durchflußmenge, die der jeweiligen Entnahme von Brauchwasser angepaßt ist, aus der Vorlaufleitung Fi durch den Durchlauferhitzer CV und die Regeleinheit Rf hindurch zur Rücklaufleitung Fu strömen. Die Durchflußmenge des Fernheizwassers läßt sich auf diese Weise so bemessen, daß die Temperatur des erwärmten Brauchwassers unabhängig von der entnommenen Menge und der Entnahmegeschwindigkeit in wesentlichen konstant bleibt.As soon as the piston 12 in the measuring unit Rv moves upwards when service water is withdrawn, it takes the slide piston 50 upwards via the rigid connection 10, so that the inflow opening 52 in one of the adjustment of the piston 12 and thus the flow rate of the service water corresponding extent is released. As a result, the district heating water can flow from the flow line Fi through the water heater CV and the control unit Rf to the return line Fu in a flow rate which is adapted to the respective withdrawal of service water. The flow rate of the district heating water can be dimensioned in this way so that the temperature of the heated service water remains essentially constant regardless of the amount withdrawn and the rate of withdrawal.

Im oberen Teil des Zwischenstücks 40 ist eine radiale Bohrung 41 angeordnet, durch welche eventuelles Leckwasser von den angrenzenden, mit Fernheizwasscr bzw. mit Brauchwasser gefüllten Räumen nach außen ablaufen kann. Dadurch wird verhindert, daß sich bei einer Leckage an den Dichtungen die beiden Medien miteinander mischen, und außerdem wird die Leckage sofort entdeckt.In the upper part of the intermediate piece 40 is a radial Hole 41 arranged through which any leakage water from the adjacent, with Fernheizwasscr or rooms filled with process water can drain to the outside. This prevents In the event of a leak at the seals, the two media will mix with one another and, moreover, the Leak detected immediately.

Die Zufiußseite der Regeleinheil ist durch eine enge Bypass-Bohrung 56 mit deren Abflußseite verbunden. Diese Bohrung kann durch einen Konus 58 am Ende einer Einstellschraube 60 mehr oder weniger stark geschlossen werden, um zu erreichen, daß eine geringe, regulierbare Menge an Fernheizwasser auch bei geschlossener Zuflußöffnung 52 den Durchlauferhitzer durchströmt, damit bei beginnender Entnahme von Brauchwasser dieses nicht völlig kalt ist.The inflow side of the control unit is connected to its outflow side by a narrow bypass bore 56. This bore can be closed to a greater or lesser extent by a cone 58 at the end of an adjusting screw 60 in order to achieve that a small, controllable amount of district heating water even with closed Inflow opening 52 flows through the water heater so that when the withdrawal of Domestic water this is not completely cold.

Die in F i g. 2 gezeigte Vorrichtung kann noch an verschiedene Betriebsbedingungen angepaßt werden, z. B. in Abhängigkeit von der Art, der Temperatur und dem Druck des Wärmemediums. Dazu kann eine variable Spaltbreite der Abflußöffnung 16 und/oder der Zuflußöffnung 52 vorgesehen werden, die für die Zuflußöffnung 52 beispielsweise dadurch erreichbar ist, daß außen auf dem Zylinder 48 eine von außen drehbare Manschette mit einer öffnung angebracht wird, deren Kante mehr oder weniger über die Zuflußöffnung 52The in F i g. The device shown in FIG. 2 can still be adapted to various operating conditions, z. B. depending on the type, temperature and pressure of the heating medium. A variable Gap width of the outflow opening 16 and / or the inflow opening 52 are provided for the inflow opening 52 can be achieved, for example, in that the outside of the cylinder 48 is rotatable from the outside Cuff is attached with an opening, the edge of which more or less over the inflow opening 52

ίο geschoben wird. Die Einstellung dieser Manschette kann von der Temperatur des Fernheizwassers thermostatisch gesteuert werden, um so immer eine optimale Regelcharakteristik zu gewährleisten. Im übrigen ist die Erfindung nicht auf das zeichnerisch dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann die starre Verbindung zwischen der Meßeinheit und der Regeleinheit auch als Drehverbindung ausgebildet sein oder ein Zwischengetriebe enthalten, welches die lineare Abhängigkeit zwischen den Bewegungen des Meßgliedes und des Regelgliedes aufhebt. Auch durch die Formgebung der Zuflußöffnung 52 und gegebenenfalls der Abflußöffnung 16 kann jede gewünschte Regelcharakteristik erreicht werden. In der Meßeinheit Rvkann statt des Zylinders 20 mit dem Hilfskolben 24 eine Feder vorgesehen sein, die in den Kolben 12 nach unten in seine Endlage drückt und die von außen z. B. durch eine Einstellschraube mit einer gewünschten Vorspannung versehen werden kann.
Schließlich ist die Erfindung auch nicht auf die Rcgelung von Fernheizwasser beschränkt. Es können viel mehr auch andere Wärmemedien gleichermaßen gut ir direkter Abhängigkeit von der Brauchwasser-Durch flußmenge geregelt werden, z. B. ein gasförmiger odei flüssiger Brennstoff. Dazu braucht nur die Regeleinhei Rf entsprechend angepaßt zu werden. Auch elektri scher Heizstrom läßt sich auf diese Weise regeln, wem die Regeleinheit RF durch einen vom Kolben 12 ge steuerten variablen Widerstand oder einem Umschalte ersetzt wird.ίο is pushed. The setting of this cuff can be thermostatically controlled by the temperature of the district heating water in order to always ensure optimal control characteristics. In addition, the invention is not limited to the embodiment shown in the drawing. Thus, the rigid connection between the measuring unit and the control unit can also be designed as a rotary connection or contain an intermediate gear which cancels the linear dependency between the movements of the measuring element and the control element. Any desired control characteristic can also be achieved through the shape of the inflow opening 52 and, if necessary, the outflow opening 16. In the measuring unit Rv, instead of the cylinder 20 with the auxiliary piston 24, a spring can be provided which presses the piston 12 downward into its end position and which, from the outside, e.g. B. can be provided with a desired bias by an adjusting screw.
Finally, the invention is not limited to the regulation of district heating water. Much more, other heating media can be regulated equally well ir directly dependent on the domestic water flow rate, z. B. a gaseous or liquid fuel. For this only the control unit Rf needs to be adapted accordingly. Electrical heating current can also be regulated in this way, for whom the control unit RF is replaced by a variable resistor controlled by the piston 12 or a switch.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Flow measuring and regulating device for a water heater for regulating the heating medium, in particular district heating water, depending on the domestic water flow rate, with a measuring unit arranged in the domestic water line and a control unit arranged in the heating water line, characterized in that in the measuring unit (Rv) a measuring element (12) which is displaceable in the setting corresponding to the respective flow rate of the domestic water and which is directly connected to the actuator (50) of the control unit (Rf) via a rigid connection (10).

2. Flow measuring and regulating device according to claim 1, characterized in that the flow line (Fi) of the heating fluid is led directly into the water heater (GV) and the control unit (Rf) is arranged behind the water heater (GV) , while the measuring unit (Rv) is connected upstream of the water heater in that its inflow connection (4) is connected to the cold water line (kv) and its outflow connection (6) is connected to the water heater (GVj.

3. Flow measuring and regulating device according to claim 1 or 2, characterized in that that the measuring element (12) is designed as a piston loaded in the direction of its closed position. which is arranged in a cylindrical housing (2) in the wall outside of the piston travel the inflow connection (4) and in the area of the piston adjusting path (2) at least one in the piston adjusting direction elongated drainage opening (16) leading into the drainage connection (6) are arranged as well another opening (18) which connects the drainage nozzle (6) constantly connects to the side of the piston (12) facing away from the inflow connection (4).

4. Flow measuring and regulating device according to claim 3, characterized in that in the housing (2) facing away from the inflow connection (4) Side of the piston (12) a cylinder (20) with a mechanically connected to the piston (12) Auxiliary piston (24) is arranged, its between the cylinder rear wall and the auxiliary piston (24) formed interior space (30) via a channel (32) with the atmosphere and its on the other Side of the auxiliary piston (24) lying interior over a bore (28) with the drainage port (6) in Connection.

5. Flow measuring and regulating device according to claim 3 or 4, characterized in that the actuator (50) of the control unit (Rf) is designed as a slide piston (50) and is arranged in a cylinder (48) which is one with the inlet connection (46) of the district heating water connected inflow opening (52).

6. flow measuring and regulating device according to claim 5, characterized in that the Inflow opening (52) is designed as a series of holes.

7. flow measuring and regulating device according to claim 5, characterized in that the control unit (Rf) has a narrow bypass bore (56).

8. flow measuring and regulating device according to claim 3 or 5, characterized in that that means for regulating the outflow opening (16) and the inflow opening (52) are provided.