DE20201190U1

DE20201190U1 - Drucksicherungsanordnung an einem offenen Warmwasserspeicher

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Publication number: DE20201190U1
Application number: DE20201190U
Authority: DE
Original assignee: Suhl Elektro & Hausgeraetewerk; EGS Elektro und Hausgeraetewerk Suhl GmbH
Current assignee: Suhl Elektro & Hausgeraetewerk; EGS Elektro und Hausgeraetewerk Suhl GmbH
Priority date: 2002-01-25
Filing date: 2002-01-25
Publication date: 2002-07-18
Anticipated expiration: 2012-01-26

Description

Drucksicherungsanordnung an einem offenen Warmwasserspeicher

Die vorliegende Neuerung betrifft eine Drucksicherungsanordnung an einem offenen Warmwasserspeicher, welcher zumindest ein Wasserzulaufrohr, ein Wasserauslaufrohr, ein Heizelement und einen Speicherbehälter besitzt.

Derartige Warmwasserspeicher kommen bevorzugt zum Einsatz, wenn die Warmwassererzeugung und -bereitstellung in unmittelbarer Nähe der Entnahmestelle erfolgen soll. Warmwasserspeicher werden in unterschiedlichen Baugrößen, insbesondere mit variierenden Speichervolumen und Heizleistungen angeboten.

Aus der Deutschen Patentschrift DE 197 22 635 C2 ist beispielsweise ein Warmwasserspeicher bekannt, der einen aus zwei Behälterschalen zusammengesetzten Speicherbehälter aufweist. Durch geeignete Materialauswahl kann dieser Behälter druckfest ausgelegt sein. Wenn jedoch eine druckfreie Ausführung bevorzugt wird, besteht bei einem fehlerhaften Anschluss des Warmwasserspeichers oder bei einem Defekt die Gefahr der Zerstörung des Warmwasserspeichers.

Generell ist es bekannt, Warmwasserspeicher druckfrei zu betreiben, wobei sichergestellt sein muss, dass das Wasserablaufrohr stets geöffnet ist (und/oder eine Überlaufrohr vorhanden ist), um jederzeit einen Druckausgleich mit der Umgebung zu ermöglichen. Erst wenn über das Wasserzulaufrohr kaltes Wasser in den Speicherbehälter nachgespeist wird, erhöht sich der Wasserpegel im Speicherbehälter soweit, dass das gespeicherte und gegebenenfalls erwärmte Wasser durch das Wasserablaufrohr ausläuft.

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Für den Betrieb druckfreier Warmwasserspeicher müssen spezielle Armaturen eingesetzt werden, die über den angeschlossenen Wasserhahn eine dauerhafte Öffnung des Wasserablaufrohres sicherstellen. Sofern jedoch bei der Montage von drucklosen Warmwasserspeichern eine für den Druckbetrieb bestimmte Armatur verwendet wird, kann dies bereits bei der ersten Inbetriebnahme zur Zerstörung des Warmwasserspeichers führen. Dabei besteht auch die Gefahr, dass durch eine Explosion des Speicherbehälters weitere Schäden verursacht werden.

Druckfreie Warmwasserspeicher können jedoch auch bei der Verwendung der richtigen Armatur beschädigt werden, wenn der Eingangsdruck des in den Warmwasserspeicher einzuspeisenden Wassers zu hoch ist, was beispielsweise bei überdurchschnittlich hohem Leitungsdruck und fehlender Drosseleinrichtung geschehen kann. Schließlich kann sich der Druck in einem druckfrei zu betreibenden Warmwasserspeicher unzulässig erhöhen, wenn der Leitungsquerschnitt am Ausgang des Warmwasser-Speichers durch ungeeignete Strahlformer oder Auslaufelemente bzw. durch Schmutzpartikel oder Kalkablagerungen stark eingeschränkt wird.

Eine Aufgabe der vorliegenden Neuerung besteht somit darin, eine Drucksicherungsanordnung bereitzustellen, die bei druckfrei zu betreibenden Warmwasserspeichergeräten einen fehlerhaft anliegenden Überdruck erkennt und den weiteren Betrieb des Warmwasserspeichers bis zur Fehlerbehebung verhindert, um eine Zerstörung des Warmwasserspeichers zu verhindern. Diese und weitere Aufgaben werden durch die vorliegende Neuerung gelöst, indem an das Wasserzulaufrohr ein Drucksensor gekoppelt ist, welcher den Wasserdruck im Wasserzulaufrohr überwacht, wobei der Drucksensor mit einem elektrischen Schalter

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gekoppelt ist, welcher bei einem vom Drucksensor ermittelten Überdruck den Versorgungsstromkreis des Heizelements unterbricht .

Diese Drucksicherungsanordnung bietet den Vorteil, dass bei einem originär auftretenden Überdruck die Stromversorgung des Heizelements sofort unterbrochen wird, so dass einerseits eine weitere Druckerhöhung durch Erwärmung des gespeicherten Wassers vermieden wird und andererseits dem Benutzer des Warmwasserspeichers unmissverständlich signalisiert wird, dass der Warmwasserspeicher aufgrund eines Fehlers nicht betriebsfähig ist. Die Benutzung des Warmwasserspeichers bei weiterhin bestehendem Überdruck ist dadurch nicht möglich. Für den Fall, dass der Überdruck erst im laufenden Betrieb, beispielsweise durch eine Querschnittseinengung im Wasserauslaufrohr zustande kommt, reagiert der Drucksensor rechtzeitig, um eine weitere Druckerhöhung aufgrund zusätzlicher Wärmezufuhr zu vermeiden.

Vorzugsweise ist die Schaltschwelle des Drucksensors so eingestellt, dass der Schaltvorgang bei einem Überdruck ausgelöst wird, der jedenfalls unter dem geforderten Berstdruck des Speicherbehälters liegt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besitzt der Drucksensor einen mit dem Wasserzulaufrohr gekoppelten Druckzylinder, in welchem ein Kolben läuft, der mit einer Feder gegen den im Wasserzulaufrohr herrschenden Druck vorgespannt ist und über einen Schaltstößel· an den el·ektrischen Schalter gekoppelt ist. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn der Druckzylinder in Form eines Seitenflansches an das Wasserzulaufrohr angeformt ist. Auf diese Weise ergibt sich ein sehr einfacher, betriebssicherer und ohne Hilfsenergie funktionsfähiger

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Aufbau der Drucksicherungsanordnung. Durch die wenigen Bauelemente ist eine hohe Ausfallsicherheit gewährleistet.

Wenn darüber hinaus die Wandung des Wasserzulaufrohrs im Anschlussbereich des Druckzylinders einen Durchbruchbereich aufweist, der nur bei gewünschter Anordnung des Kolbens im Druckzylinder durchbrochen oder aufgebohrt wird, kann die neuerungsgemäße Drucksicherungsanordnung als auswählbare Option angeboten werden, die nur bei Bedarf aktiviert wird.

Bei besonderen Ausführungsformen des Warmwasserspeichers, die sowohl einen Untertisch- . als auch einen Übertischbetrieb ermöglichen (als solches aus dem o.g. Stand der Technik bekannt), kann der Seitenflansch an beiden Anschlussrohren vorhanden sein und erst bei der Festlegung der Betriebsweise des Warmwasserspeichers mit den restlichen Bauteilen der Drucksicherungsanordnung bestückt werden, so dass die Drucksicherungsanordnung in jedem Fall am Wasserzulaufrohr angeordnet werden kann.

Gemäß einer zweckmäßigen Ausführungsform ist der elektrische Schalter ein Mikroschalter, welcher in einer Schalteraufnahme kippbar gelagert ist, wobei der Schaltstößel bei Überdruck eine Verkippung des Mikroschalters bewirkt, wodurch ein Betätigungsstift des Mikroschalters durch Anschlag an der Schalteraufnahme betätigt wird. Auf diese Weise kann der zulässige Schaltweg in relativ großen Grenzen dimensioniert werden. Somit ist in Abhängigkeit von der an dem Kolben angreifenden Feder (und der Federkraft des Mikroschalters) ein Abschaltvorgang bereits bei einem relativ geringen Überdruck möglich, ohne dass der Drucksensor oder der Schalter bei einem unter Umständen wesentlich höheren Überdruck zerstört wird.

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Bei einer nochmals weitergebildeten Ausführungsform umfasst der elektrische Schalter ein Halteelement, welches die erfolgte Unterbrechung des Versorgungsstromkreises des Heizelements auch beim Rückgang des Überdrucks aufrechterhält. Dieses Halteelement kann als mechanisches Rastelement ausgebildet sein, welches beim Schaltvorgang des Mikroschalters diesen in der Schalteraufnahme fixiert und somit die Trennung des Stromkreises aufrechterhält. Durch das Halteelement ist sichergestellt, dass der Benutzer des Warmwasserspeichers einen aufgetretenen Fehler mit Sicherheit registriert, da zumindest nach einem gewissen Zeitablauf kein warmes Wasser mehr im Speicherbehälter bereitgehalten wird.

Durch die Anordnung der Drucksicherung am Wasserzulaufrohr bleibt diese leicht zugänglich, da sie sich außerhalb der in der Regel vorhandenen Wärmeisolierung des Speicherbehälters befindet. Die Drucksicherungsanordnung kann somit ohne größeren Montageaufwand manuell zurückgesetzt werden.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und Weiterbildungen der vorliegenden Neuerung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform, unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Abschnitts eines Warmwasserspeichers mit den Elementen einer Drucksicherungsanordnung in der Art einer Zusammenbauzeichnung;

Fig. 2 eine Schnittansicht der am Warmwasserspeicher befestigten Drucksicherungsanordnung im zusammengebauten Zustand.

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Fig. 1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Abschnitts eines Warmwasserspeichers 1. Der Warmwasserspeieher 1 besitzt einen Speicherbehälter 2 und zwei Anschlussrohre, von denen eines als Wasserzulaufrohr 3 und das andere als Wasserablaufrohr 4 ausgestaltet ist. Innerhalb des Speicherbehälters 2 ist ein Heizelement angeordnet (nicht dargestellt) . Der Speicherbehälter wird normalerweise von einer Wärmeisolierung und einem Gehäuse eingekapselt (nicht dargestellt) .

Zur Überwachung des Innendrucks im Speicherbehälter ist eine Drucksicherungsanordnung vorgesehen, die den Druck im Wasserzulaufrohr 3 kontrolliert, welcher (zumindest unter statischer Betrachtung) mit dem Druck im Speicherbehälter identisch ist, da das Wasserzulaufrohr 3 unmittelbar in den Speicherbehälter 2 mündet. Die Drucksicherungsanordnung umfasst einen Drucksensor, der bei der dargestellten Ausführungsform aus einem Druckzylinder 6 und einem darin verschiebbar gelagerten Kolben 7 besteht. Der Druckzylinder &bgr; ist in Form eines Seitenflansches an das Wasserzulaufrohr 3 angeformt. Bei der dargestellten Ausführungsform ist ein zweiter Seitenflansch 8 am Wasserauslaufrohr 4 angeformt. Dies eröffnet die Möglichkeit, die Funktionsweise der beiden Anschlussrohre zu vertauschen, wenn dies für eine veränderte Betriebslage des Warmwasserspeichers erforderlich ist.

Zur Abdichtung des Kolbens 7 im Druckzylinder 6 sind zwei Dichtungsringe 9 in entsprechenden Ringnuten im Kolben 7 befestigt. Auf der nach außen gerichteten Seite ist der Kolben 7 mit einem Schaltstößel 10 verbunden, auf welchem eine Feder 11 geführt ist.

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-&igr;Weiterhin umfasst die Drucksicherungsanordnung einen elektrischen Mikroschalter 13, der bei der gezeigten Ausführungsform in einer Schalteraufnahme 14 auf einer Achse 15 dreh- bzw. kippbar gelagert wird.

Fig. 2 zeigt in einer vereinfachten Schnittansicht den Warmwasserspeicher 1 mit der zusammengebauten Drucksicherungsanordnung. Der Druckzylinder 6 kommuniziert mit dem Innenraum des Wasserzulaufrohrs 3 über einen geöffneten Durchbruchbereich 17. Wie bereits oben erläutert wurde, besitzt jedes der beiden Anschlussrohre einen Seitenflansch, der als Druckzylinder verwendbar ist. Der Durchbruchbereich 17 wird allerdings nur in dem Seitenfalsch geöffnet, an welchem die Druck-Sicherungsanordnung angeschlossen werden soll, um den im Wasserzulaufrohr herrschenden Druck zu überwachen. Über den Durchbruchbereich 17 wirkt der Wasserdruck auf den Kolben 7 ein. Die Feder 11 ist nach dem Einbau des Kolbens vorgespannt, so dass die Federkraft der durch das in den Speicherbehälter einströmende Wasser erzeugten Wasserdruckkraft entgegenwirkt. Über die geeignete Auswahl der Federkraft wird die Empfindlichkeit der Drucksicherungsanordnung eingestellt.

Die,in Deutschland eingesetzten Warmwasserspeicher für druckfreien Betrieb sind so konzipiert, dass sie einem kurzzeitigen Maximaldruck von 5 bar im ungeheizten Zustand standhalten. Sofern ein druckfrei zu betreibender Warmwasserspeicher fälschlicherweise an eine Druckarmatur angeschlossen wird, muss die zu überwindende Federkraft der Drucksicherungsanordnung so gewählt werden, dass bereits bei der Erstinbetriebnahme des Warmwasserspeichers eine Schaltauslösung erfolgt, um die fehlerhafte Montage zu signalisieren.

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Dieser Fehlerfall kann auch auftreten, wenn beispielsweise der eingeleitete Wasserdruck zu hoch ist, so dass auch bei Verwendung einer druckfreien Armatur im Speicherbehälter ein zu hoher Druck entsteht. Schließlich kann es zu einer Druck-Überhöhung kommen, wenn während des normalen Betriebs der Leitungsquerschnitt auf der Auslaufseite zu stark reduziert wird und beispielsweise durch den Aufheizvorgang der Druck im Speicherbehälter ansteigt. Die Drucksicherungsanordnung sollte so dimensioniert sein, dass ein Schaltvorgang im Bereich zwischen 1,5 und 2 bar ausgelöst wird, um auch bei einer maximal zulässigen Aufheiztemperatur von 85⁰C keinen unerwünschten Überdruck im Speicherbehälter zu erhalten.

Wie aus Fig. 2 weiterhin ersichtlich ist, ragt der Schaltstößel 10 in die Schalteraufnahme 14 hinein und wirkt dort auf den Mikroschalter 13 ein. Die Schalteraufnahme kann unmittelbar am Seitenflansch, der den Druckzylinder bereitstellt, befestigt sein. Beim Auftreten eines Überdrucks bewegt sich der Druckstößel 10 weiter in die Schalteraufnahme 14 hinein, wodurch der Mikroschalter 13 um die Achse 15 verkippt wird. Dabei kommt es zur Auslösung eines Schaltvorgangs, da ein Betätigungsstift 18 des Mikroschalters durch Anschlag an einer Wand der Schalteraufnahme betätigt wird. Dieser Schaltvorgang trennt den Versorgungsstromkreis des Heizelements auf, um beim Eintreten einer Überdrucksituation die weitere Zufuhr von Wärmeleistung sofort zu unterbrechen. Bei Bedarf kann vom Mikroschalter zusätzlich ein Fehlersignal generiert werden.

Bei der dargestellten Ausführungsform umfasst die Schalteraufnahme 14 weiterhin ein Rastelement 19, welches der Aufrechterhaltung des Abschaltzustandes dient. Sobald der Mikroschalter 13 vom Schaltstößel 10 nach oben verkippt wird,

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schnappt das Rastelement 19 an der Unterseite des Mikroschalters 13 ein, so dass dieser auch bei einem Rückgang des Überdrucks und einem damit resultierenden Rückgang des Schaltstößels 10 nicht in seine Ausgangslage zurückgeht und der Versorgungsstromkreis des Heizelements weiterhin unterbrochen bleibt. Die Drucksicherungsanordnung kann dann nur noch durch einen manuellen Eingriff zurückgestellt werden. Durch die Positionierung der Drucksicherungsanordnung außerhalb der Isolierung des Speicherbehälters 2 bleibt die Drucksicherungsanordnung einfach zugänglich, so dass die Rückstellung ohne eine vollständige Demontage des Warmwasserspeichers vorgenommen werden kann. Sofern dieser Selbsthalteeffekt nicht gewünscht ist, kann auf das Rastelement 19 verzichtet werden.

Für den Fachmann ist offensichtlich, dass konstruktive Abwandlungen der Drucksicherungsanordnung möglich sind. Beispielsweise können der Drucksensor und der elektrische Schalter in einer geschlossenen Einheit integriert sein, wodurch sich gegebenenfalls die Montage vereinfachen lässt. Ebenso ist es denkbar, an Stelle des Durchbruchbereichs 17 eine Membran anzuordnen, um das Eindringen von Leitungswasser in den Drucksensor zu verhindern. Der Drucksensor kann ebenfalls in anderer Weise gestaltet werden, beispielsweise durch Nutzung einer Federmembran, die selbst die erforderliche Rückstellkraft aufbringt und mit dem Schaltstößel verbunden ist.

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Bezugszeichenliste

1 Warmwasserspeicher

2 Speicherbehälter 3 Wasserzulaufrohr

4 Wasserauslaufrohr

6 Druckzylinder

7 Kolben

8 zweiter Seitenflansch 9 Dichtungsringe

10 Schaltstößel

11 Feder

13 Mikroschalter

14 Schalteraufnahme 15 Achse

17 Durchbruchbereich

18 Betätigungsstift

19 Rastelement

Claims

1. Drucksicherungsanordnung an einem offenen Warmwasserspeicher (1), welcher ein Wasserzulaufrohr (3), ein Wasserauslaufrohr (4), ein Heizelement und einen Speicherbehälter (2) besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass an das Wasserzulaufrohr (3) ein Drucksensor (6, 7, 11) gekoppelt ist, welcher den Wasserdruck im Wasserzulaufrohr (3) überwacht, und dass der Drucksensor mit einem elektrischen Schalter (13) gekoppelt ist, welcher bei einem vom Drucksensor ermittelten Überdruck den Versorgungsstromkreis des Heizelements unterbricht.

2. Drucksicherungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor einen mit dem Wasserzulaufrohr (3) gekoppelten Druckzylinder (6) besitzt, in welchem ein Kolben (7) läuft, der mit einer Feder (11) gegen den im Wasserzulaufrohr herrschenden Druck vorgespannt ist und über einen Schaltstößel (10) an den elektrischen Schalter (13) gekoppelt ist.

3. Drucksicherungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Schalter ein Mikroschalter (13) ist, welcher in einer Schalteraufnahme (14) kippbar gelagert ist, wobei der Schaltstößel (10) bei Überdruck eine Verkippung des Mikroschalters (13) bewirkt, wodurch ein Betätigungsstift (18) des Mikroschalters durch Anschlag an der Schalteraufnahme (14) betätigt wird.

4. Drucksicherungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckzylinder (6) in Form eines Seitenflansches an das Wasserzulaufrohr (3) angeformt ist.

5. Drucksicherungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung des Wasserzulaufrohrs (3) im Anschlussbereich des Druckzylinders (6) einen Durchbruchbereich (17) aufweist, der nur bei gewünschter Anordnung des Kolbens (7) im Druckzylinder (6) durchbrochen wird, um die druckmäßige Kopplung zwischen Wasserzulaufrohr (3) und Drucksensor herzustellen.

6. Drucksicherungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Schalter (13) ein Halteelement (19) umfasst, welches die erfolgte Unterbrechung des Versorgungsstromkreises des Heizelements auch beim Rückgang des Überdrucks aufrecht erhält.

7. Drucksicherungsanordnung nach Anspruch 6, soweit dieser direkt oder indirekt auf Anspruch 3 rückbezogen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement durch ein in die Schalteraufnahme (14) inkorporiertes Rastelement (19) gebildet ist, welches ein Feststellen des beim Anliegen von Überdruck verkippten Mikroschalters (13) in dieser Schaltlage bewirkt.

8. Drucksicherungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikroschalter (13) nach einem Schaltvorgang und bei fehlendem Überdruck manuell in seine Ausgangslage rücksetzbar ist.

9. Drucksicherungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherbehälter (2) aus zwei Behälterschalen zusammengesetzt ist.

10. Drucksicherungsanordnung nach Anspruch 5, oder nach einem der Ansprüche 6 bis 9, soweit diese direkt oder indirekt auf Anspruch 5 rückbezogen sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherbehälter (2) mit zwei Anschlussrohren (3, 4) bestückt ist, die jeweils einen Seitenflansch (8) aufweisen, der durch Durchbrechen des Durchbruchbereichs (17) als Druckzylinder (6) konfigurierbar ist, in Abhängigkeit von der Einbaulage des Warmwasserspeichers und der Verwendung des jeweiligen Anschlussrohres als Wasserzulaufrohr (3).

11. Drucksicherungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Schalter (13) bei unterbrochenem Versorgungsstromkreis weiterhin ein Fehlersignal generiert.

12. Drucksicherungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltschwelle des Drucksensors so gewählt ist, dass die Unterbrechung des Versorgungsstromkreises des Heizelements bei einem Druck unterhalb des Berstdruckes des Speicherbehälters erfolgt.