DE2452569B2

DE2452569B2 - Regeleinrichtung fuer einen elektrisch beheizten durchlauferhitzer

Info

Publication number: DE2452569B2
Application number: DE19742452569
Authority: DE
Inventors: Jürgen Ing.(grad.) 5630 Remscheid Taag
Original assignee: Joh Vaillant GmbH and Co
Current assignee: Vaillant GmbH
Priority date: 1974-11-06
Filing date: 1974-11-06
Publication date: 1977-05-26
Also published as: DE2452569A1; AT340016B; ATA756475A; DE2452569C3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Regeleinrichtung gemäß dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs.

Aus der deutschen Auslegeschrift 16 15 417 ist eine Regeleinrichtung für Durchlauferhitzer bekannt, bsi welcher in Reihe mit einem Heizwiderstand ein Temperaturregler eingeschaltet ist. Hierbei soll ein Temperaturfühler die Wassertemperatur fühlen und bei Unterschreiten des Sollwertes ein Thyristor so lange zünden, bis der Sollwert wieder erreicht ist. Da dieser Regler als Zweipunktregler ausgebildet ist, haften ihm auch alle Nachteile eines Zweipunktreglers an.

Weiterhin wird bei der bekannten Regeleinrichtung ein zweiter Heizwiderstand unabhängig von der Temperatur von einem Druckdifferenzschaiter eingeschaltet, was bedeutet, daß abhängig vom Wasserstrom neben der Konstantlast eine zusätzliche Stufe eingeschaltet wird. Unterschiedliche einstellbare Auslauftemperaturen lassen sich mit dieser Schaltungsanordnung nicht erreichen, sondern lediglich eine Auslauftemperatur von ca. 60⁰C. Bei dieser Temperatur tritt aber schon eine starke Verkalkungsgefahr des Gerätes ein.

Aufgabe der Erfindung ist es, die bleibende Regelabweichung eines Proportionabreglers für einen Durchlauferhitzer zu kompensieren.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des ersten Patentanspruchs gelöst.

Mit der Erfindung ergeben sich die Vorteile, daß ein einfacher P-Regler Verwendung finden kann, welcher

an elektrischen Bauteilen

darmern, wobei froizdcm eine fnst lineare Auslauftemperatur mil nur geringem Überschwlngen erreicht

Durch die Teilung der Strecken in einen geregelten und einen gesteuerten Teil und die Anordnung der Temperaturfühler, erreicht man kurze Totzeiten bei kurzen Regelstrecken, was wesentlich zur Verbesserung des Regelergebnisses beiträgt. Durch die Störgrößsnerfassung werden alle Störungseinflüsse, wie Einlmjfienv peratur, Wasserstrom, Spannungsschwankungen, erfaßt und der Regelung mitgeteilt.

Da die Konstantlaststufe temperaturabhängig zugeschaltet wird, ergibt sich ein vernachlässigbar kleiner Temperatursprung bei der Zuschaltung.

Kann die Auslauftemperatur auf eine kleinere Temperatur als 6O⁰C eingestellt werden, braucht kein kaltes Wasser beigemischt werden, Durch diese Maßnahme wird auch eine Verringerung der Verkalkungsgefahr erreicht.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Ein Ausführungsbeispiel wird nachfolgend anhand der F i g. 1 und 2 der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Regeleinrichtung,

Fig.2 ein Leistungs-Ternperaturkennlinienfeld mit dem Wasserstrom als Parameter.

In Fig. 1 ist ein Durchlauferhitzer ! mit einem Einlaßkanal 2, Heizkanälen 3,4,5 und 6 und einem von einem Ventil 7 absperrbaren Auslaßkanal 8 dargestellt. Die Heizkanäle 3, 4, 5 und 6 sind dabei in Serie geschaltet und enthalten je einen Heizwiderstand 9,10, 11 und 12, der als Rohrheizkörper ausgebildet sein kann und vom Wasser umspült wird. Der Heizwiderstand 9 ist über eine Leitung 13 mit dem Heizwiderstand 10 und einem Kontakt 14 eines Wasserschalters IS verbunden.

Der andere Anschluß 16 des Heizwiderstandes 9 korrespondier über eine Leitung 17 mit einem Triac 18 und einem weiteren Schaltkontakt 19 des Wasserschalters 15. Der Heizwiderstand 10 ist über einen Relaiskcntakt 20 und eine Leitung 21 mit einem Anschluß 22 des Heizwiderstandes Ii und einem Kontakt 23 des Wasserschalters 15 verbunden. Die ckei Phasen R. S. T. sind dabei an die Kontakte 14,23 und 19 angeschlossen. Eine Verbindungsleitung 24 verbindet die Heizwiderstände 11 und 12, so daß sich eine Serienschaltung ergibt Ein Anschluß 25 des Heizwiderstandes 12 wird von dem Triac 18 bestromt.

Ein erster temperaturabhängiger Widerstand 25, der zwischen den in Fließrichtung 60 vorletzten und letzten Heizwiderständen 11 und 12 die Temperatur des Wassers fühlt, ist einerseits an eine positive Versorgungsspannung 27 und andererseits über eine Leitung

28 an einen zweiten, temperaturabhängigen Widerstand

29 angeschlossen. Der temperaturabhängige Widerstand 29 der die Temperatur des Wassers zwischen den Heizwiderständen 9 und 10 abfühlt, ist über eine Leitung

30 an einen P-Regler 31 und einen Spannungsvergleicher 32 angeschlossen, wobei der P-Regler 31 über einen Nuüspannungsschaitcr 33 mit einem GateanschluS 34 des Triacs IS und der Spannungsverg'eicher 32 mit einer, den Relaiskontakt 20 betätigenden Relaisspule 35 verbunden ist Dem P-Regler 31 wird über ein mit einer negativen Spannungsquelle 33 verbundenes Sollwertpotentiometer 37 ein einstellbarer Sollwert eingegeben.

Der Spannungsvergleicher 32 erhält über eine Referenzspannungsquelle 38 und eine Leitung 39 eine

Referenzspannung

In dem Einlaßkannl 2 ist eine Venturi 40 eingebaut, wobei jeweils vor und hinter der Venturi 40 Rohrleitungen 41 und 42 abzweigen, die mit Membrankammern 43 und 44 dos Wasserschalters J5 verbunden find,

Wird eine geringe Menge pro Zeiteinheit an Brauchwasser gezapft, schaltet der Wasserschalter 15, angetrieben vorn Differenzdruck der Venturi 4O₁ die Koniakte 14, 23 und 19, Der Heizwiderstand 9 wird dabei an Spannung gelegt und heizt das durchfließende Wasser auf. Der temperaturabhängige Widerstand 29 fühlt die Temperatur des Wassers, die abhängig ist von den Störgrößen der Einlauftemperatur, der Größe des Wasserstroms und der Spannung am Heizwiderstand 9.

Dieses aufgeheizte Wasser gelangt zum temperaturabhängigen Widerstand 26, der die Ist-Temperatur fühlt und diese dem Regler 31 mitteilt. Der Regler 31 ist als P-Regier ausgebildet, welcher eine bleibende Regelabweichung aufweist, die sich vergrößert, je größer der Wasserstrom wird.

Diese Regelabweichung wird durch den nachgeschalteten Heizwiderstand 12 nahezu kompensiert, der etwa die gleiche Energie erhält wie der Heizwiderstand 11, da beide in Serie mit dem Triac 18 geschaltet sind und etwa gleiche Widerstandswerte besitzen.

Alle auf den Eingang der Regelstrecke wirkenden Störgrößen werden vom temperaturabhängigen Widerstand 29 erfaßt und ebenfalls dem Regler 31 mitgeteilt, der diese Störgrößen vor dem Durchlaufen der gesamten Regelstrecke ausregein kann.

Wird der Wasserstrom erhöht, so vergrößert sich der Widerstandswert der beiden temperaturabhängigen Widerstände 26 und 29 ständig. Dadurch sinkt die Spannung der Leitung 30 gegenüber der negativen Betriebsspannungsquelle 36. Irr. Spannungsvergleicher 32 wird diese Spannung mit der Referenzspannung 38 verglichen und nach Überschreiten der Referenzspannung 38 wird das Relais 35 betätigt und somit der Heizwiderstand (O an Spannung angeschaltet. Der temperaturabhängige Widerstand 26 fühlt nun eine stark steigende Temperatur und veranlaßt den Regler 31, den Heizwiderständen 11 und 12 weniger Energie zuzuführen, bis der Sollwert, welcher am Sollwerteinsteller 37 einstellbar ist, erreicht ist.

Durch die günstige Anordnung des temperatu.-abhängigen Widerstandes zwischen den beiden Heizwiderständen W und 12 ergibt sich eine geringe Totzeit und somit kein Überschwingen der Auslauftemperatur.

In Fig,2 ist die Auelauftemperatur #/^fiC in Abhängigkeit von der Leistung P/kW dargestellt. Per Parameter ist der Wasserstrom. In diesem Beispiel soll die Temperatur des Wnssers auf ca. 46⁰O ± VQ. geholten werden, bei einer Elnlauftemperatur von 18° C. Wenn ein Wasserstrom von ca, 3,6 l/min gezapft wird, entsprechend einer Geraden 50, ergibt sieh etwa eine Temperatur von 46⁰C₁ bei einer Grundlest von 7 kW, da der HcizwidßrstaniJ S eingeschaltet ist, Wird aer

ι» Wasserstrom erhöbi, z. R. gemäß einer Geraden 51, so wird das Wasser vor der Grundlast und der geregelten Leistung beheizt. Ohne den Heizwiderstand 12 ergäbe sich eine Kennlinie, die dem Verlauf einer strichpunktierten Kurve 52 folgen würde, wobei der Schnittpunkt

ι* der strichpunktierten Linie 52 mit der Geraden 51 die Temperatur des auslaufenden Wassers angibt. Die Kurve 52 stellt gleichzeitig den Verlauf der Reglerkenn-Ijnie des P-Reglers 31 dar. Mit zunehmendem Wasserstrom würde die Tempeiatur also sinken. Da

Hj aber dem Heizwiderstand Il ein Heizwiderstand 12, der ebenfalls vom Triac 18 gespeist wird, strömungsmäßig nachgeschaltet ict, addiert sich zur obengenannten Leistung die Leistung des nachgeschaltcten Heizwiderstandes 12, so daß sich eine Erhöhung der Auslauftem-

t*\ peratur auf ca. 48° C ergibt. Wird der Wasserstrom weiter erhöht, so wird zur Grundlact noch eine weitere geschaltete Konstantlast, repräsentiert durch die Beheizung des Heizwiderstandes 10, zugeschaltet. Eine strichpunktierte Kurve 53 stellt dabei wieder die Reglerkennlinie des P-Reglers 31 dar, während die Kurven 54 und 53 die Auslauftemperatur in Abhängigkeit von dem Wasserstrom repräsentieren.

Bei einem V/asserstrom von ca. 9 l/min ergäbe sich gemäß einer Geraden 56 eine Auslauftemperatur von

.15 46⁰C und bei ca. 11,5 l/rnin eine Auslauftemperatur von 44⁰C gemäß einer Geraden 57. Eine Veränderung der Einlauftemperatur würde von dem temperaturabhängigen Widerstand 29 kompensiert werden.
Am Punkt 58 ergibt sich ein Knick zwischen den Kurven 54 und 55. An diesem Punkt erreichen die Grundiast in Verbindung mit der geregelten Last ihr Maxiumum und die weitere Grundiast, repräsentiert durch den Heizwiderstand 10, wird zugeschaltet. Der Regler 31 in Verbindung mit dem Nul'spannungsschalter 33, liefert in diesem Punkt 58 keine Impulspakete an die Heizwiderstände 11 und 12, so daß auch die Reglerkennlinie 53 bei der geringsten Regelabweichung beginnt. Eine Gerade 59 repräsentiert hierbei einen Wasserstrom von ca. 7 l/min.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

einen geringen Aufwand

t. Regeleinrichtung FUr einen elektrisch beheizten -Durchlauferhitzer mit einem Durchlaufkanal, darin ''angeordneten, von einem Schalter gesteuerten tHeizwiderständsn sowie einem Temperaturfühler, dessen Istwert über einen Regler die Leistungsabgabe an die Heizwiderstände beeinflußt, wobei die pHeizwiderstäncJe in einen Konstantlast- und einen ifriacgesteuerten Heizwiderstand aufgeteilt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der triacge· Heuerte Heizwiderstand in zwei Teilwiderstünde (II, 12) aufgespalten ist, die gemeinsam mit dem Triac (18) in Serie liegen und daß im Kanal zwischen den Teilwiderständen (1 i, 12) der Temperaturfühler (26) angeordnet ist.

„ 2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler aus zwei 'temperaturempfindlichen Widerständen (26, 29) besteht, und daß der zweite in Fließrichtung (60) gesehen hinter dem Konstantlastwiderstand (9) angeordnet ist.

3. Regeleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandswert jedes der Konstantlastwiderstände (9,10) gleich dem Widerstandswert der triacbeeinflußten Heizwiderstände (11,12) ist.

4. Regeleinrichtung nach Anspruch 1 mit einem P-Regler, dadurch gekennzeichnet, daß er gemeinsam mit einem Spannungsvergleicher (32) von den temperaturempfindlichen Widerständen (26, 29) beeinfluß ist, wobei der Ausgang des P-Reglers '3I) mit dem Triac (18) und der Ausgang der Spannungsvergleicherstufe (32) mit einem die Konstantlaststufe (10) schaltenden Kontakt (20) verbunden ist.