HU216932B - Elektromos átfolyó-vízmelegítő - Google Patents

Abstract

A találmány tárgya elektrőmős átfőlyásős melegítő hidegvíz-bemenettel(1), első szigetelőtérrel (4), ehhez csatőlható fűtőtérrel (5),másődik szigetelőtérrel (6) és melegvíz- kimenettel (7). A találmányszerinti vízmelegítőnél a fűtőtér (5) legalább egy cső főrmájúfűtőmődűlból (5a, 5b, 5c) áll, amely a víz útjába bekötött, lényegébenfűtőelem (50a, 50b, 50c) befőgadására szőlgáló egyenes és kerek csővel(51) és mindkét csővégből kinyúló csatlakőzócsőnkkal (53) rendelkezik.Az első és másődik szigetelőterek (4, 6) mint hajlékőny tömlők vannakkiképezve. A találmány lényege, hőgy fűtőelemtartó cső (51) belsőfalán tűrbűlenciagócők (52) vannak elrendezve, melyek a fűtőmődűlőnátáramló víz tengelyirányú áramlási főnalát megszakítják, és ezzelpergő és/vagy keresztirányú áramlásba főrdítják. A vízmelegítőnekemellett a víz hőmérsékletét szabályőzó berendezése (3) van. ŕ

Description

A találmány tárgya elektromos átfolyásos melegítő. A találmány szerinti melegítő egymás után kapcsolt hidegvíz-bemenettel, első szigetelőtérrel és fűtőtérrel, második szigetelőtérrel és melegvíz-kimenettel van ellátva. A fűtőtér cső alakú, és legalább egy fűtőmodult tartalmaz. A fűtőmodulnak fűtőelem, különösen fűtőspirál befogadására szolgáló, lényegében egyenes, hengeres csöve és mindkét csővégből kinyúló csatlakozócsonkja van. Az első és második szigetelőterek tömlőként vannak kiképezve, amelyek egy fűtőmodul csatlakozócsonkjával nyomástömítetten össze vannak kötve. A találmány tárgya továbbá a melegítőhöz használt fűtőtér kialakítására szolgáló eljárás.

Az ismert elektromos átfolyásos melegítők rendszerint műanyag blokkal rendelkeznek, amelyben több, a melegítendő víz által körüláramlott furat van kiképezve. A furatok egy része a hűtőtérhez tartozik és mindegyike fűtőspirált tartalmaz, amíg a többi furat egy első, illetve második szigetelési teret képez. A műanyag blokk fejrészén könyökök vannak kiképezve, melyek a furatokat úgy kötik össze, hogy a csőkígyó formájú első szigetelési teret csőkígyó formájú fütőtér, és ezt ismét csőkígyó formájú második szigetelési tér kövesse. Ilyen módon a műanyag blokkban nagyszámú, egyenes vonalú vezetékszakaszok adódnak, amelyek ugyanolyan nagyszámú csőíven keresztül egymással össze vannak kötve a fejrészen. Ennek az ismert konstrukciónak vannak hátrányai. A műanyag blokkban integrált csőszakaszok számát és hosszát úgy kell meghatározni, hogy a vízoszlop előírt elektromos szigetelési ellenállása mind a hidegvízre, mind a melegvízre vonatkozóan biztosított legyen még kedvezőtlen vízminőség (magas vezetőképesség) mellett is. Az egész blokk méretét ezért a legkedvezőtlenebb viszonyokhoz kell illeszteni. A nagyszámú irányváltás - az ismert konstrukciónál például tíz irányváltás van, 180°-os csőívekkel - növeli az áramlási ellenállást, ennek megfelelően az átfolyásos melegítő szabályozásának a tehetetlenségét.

A rendszersajátos tehetetlenség csak költséges vezérlőberendezéssel kompenzálható. Ez a vezérlőberendezés arról gondoskodik, hogy a kívánt névleges hőmérséklet áramlásimennyiség-változás mellett is állandó maradjon a melegvíz-csaptelepnél. Az ismert blokkkonstrukció lényeges további hátránya abban áll, hogy a több fűtőspirál egyikének kiesése, vagy meghibásodása, és/vagy a műanyag blokkban levő nagyszámú áramlási csatorna egyikének elakadása esetén a teljes műanyag blokkot kell kicserélni. Ennek a cserének a költsége a modem kialakítású elektromos átfolyásos melegítő új beszerzési árával egy nagyságrendbe esik.

A DE-A-3 609213 számú szabadalmi leírásból olyan átfolyómelegítő ismerhető meg, amelynek hidegvíz-bevezetése, első szigetelőszakasza, fütőtere és második szigetelőszakasza van. Ezt követi a melegvíz-kivezetés. A fűtőtérben cső alakú fűtőmodul van elhelyezve, amely lényegében egyenes és hengeres, és egy fűtőbetétet vesz körül. A fűtőmodul mindkét végén csatlakozócsonkok vannak. Az első és második szigetelőszakasz rugalmas tömlőből van kialakítva. A tömlők nyomástömítetten csatlakoznak a csonkokra. A fűtőmodulban nincsenek olyan elemek, amelyek turbulenciát keltve befolyásolják a víz áramlását.

Hasonló felépítésű a DE-A-1 232720 számú iratból megismerhető átfolyásos melegítő is. Ennek szintén cső alakú fűtőmoduljai vannak, amelyek egymással mereven vannak összeépítve, de ennél a szigetelőszakaszok is merev kialakításúak.

A találmány elé azt a feladatot tűztük ki, hogy elektromos átfolyásos melegítőnél az előállítási és üzemi ráfordítások csökkenjenek. Emellett legalább összehasonlítható, vagy akár javított teljesítménymutatókat kell elérni. Ezt a feladatot a találmány értelmében olyan melegítővel oldjuk meg, amelynek a víz hőmérsékletét szabályozó berendezése van, és amelynél a fűtőelemet tartó cső belső falán turbulenciagócok vannak elrendezve.

A találmány a mindkét szigetelőtér és a fűtőtér oszthatatlan, blokk formájú építési egységgé történő összeépítésének eddig megszokott koncepciójától eltér. Ehelyett a találmány előnyben részesít külön-külön legyártott és először a szerelésnél egyesített modulokat a fütőtér számára és variálható tömlőket mindkét szigetelőtér számára. Ennek számos előnye van. A hajlékony tömlők optimálisan rendezhetők el a találmány szerinti házban, ahol a csőívek száma és görbülete minimális, azaz a tömlők lehetőleg nagy ívben vannak vezetve, hogy az áramlási ellenállás minimális legyen. A csövekből álló szigetelési terek hossza a mindenkori specifikus vízellenálláshoz illeszthető. Jó vízminőség, illetve a víz magas specifikus ellenállása esetén az előírt szigetelési ellenállás betartásához rövid tömlők is elegendőek; nemkívánatos viszonyok között a (viszonylag olcsó) tömlők hosszabbak lehetnek.

A fütőspirált tartó cső belső falán levő spirál formájú turbulenciagócok elrendezése különösen üzemeltetési előnyökkel jár. A keltett turbulenciák erősítik a hőátadást a fütőspiráltól a turbulensen áramló fíítendő folyadékra. Ebből következően a csaptelepnél azonos hőigény mellett minden fűtőmodul flűtőspirálján csökkenhet a hőmérséklet. A kisebb termikus igénybevétel azonos hőátadásnál emeli a iütőtekercs élettartamát. Egy vezetékszakaszban fűtőspirál meghibásodása vagy dugulás következtében beállt zavar miatt elegendő csak az osztott modult javítani, vagy cserélni. Ez kevés költséggel jár.

A találmány egy kiviteli formájában a turbulenciagócokat a fűtőspirált tartó cső belső falán kiképezett legalább egy borda alkotja. Ez a borda különösen legömbölyített, vagy éllel ellátott hátoldallal rendelkezik. Ez a hátkialakítás azzal az előnnyel jár, hogy üzem közben a belső falnak támaszkodó fütőspirál csak pontban érintkezik a borda hátoldalával. A turbulenciaelemek állhatnak azonban spirál formájú hornyokból is, amelyek a fűtőspirált tartó cső belső falán megfelelően nagy emelkedéssel, puskacső huzagolásához és recézéséhez hasonló módszerrel vannak kialakítva. A turbulenciagócok csavarvonal formájú kialakításánál a turbulenciagócok és a fűtőspirálok menetiránya ellentétes irányú. A turbulenciagócok további, alternatív kialakításánál a fűtőspirált tartó cső belső falán egy cső alakú műanyag rács van felerősítve, és a fűtőspirál a cső alakú műanyag rács által körülzárt térben van elrendezve.

HU 216 932 Β

A találmány egy előnyös kiviteli formájánál a fütőtér több fíítőmodullal rendelkezik, amelyek együtt működő csatlakozókon keresztül egymással oldhatóan vannak csatlakoztatva és sorba kapcsolva. Ekkor előnyös, ha az egy fütőmodulhoz hozzárendelt csatlakozócsonkok lényegében sugárirányú, és a tartócső ellenkező oldalán kiálló, együtt működő dugasz- és aljzatrészként és/vagy együtt működő bajonettcsatlakozóként vannak kialakítva. Ebben a kiviteli formában valamennyi fíítőmodul azonos kialakítású lehet. A berendezés összeépítésénél több fűtőmodul bajonettzárral csatlakozik egymáshoz. Mindkét szigetelőtér szoros csőkarmantyúval van csatlakoztatva, a futőtér hideg és meleg oldalán. Ezen a módon - egyszerűen az alkalmazott futőmodulok számának változtatásától függően - össze lehet állítani különböző teljesítménymutatójú átfolyásos melegítőket, elvileg azonos elemekből és fütőmodulokból.

A fütőspirál elkerülhetetlen tengelyirányú mozgásának korlátozása céljából, amit a beáramló, felmelegítendő folyadék okoz, a fűtőspirált tartó cső belső falából kiugró tartóelemet lehet alkalmazni, példaképpen radiális csap, vagy ehhez hasonló formában. A tartóelem hatásának optimalizálására axiálisan térközzel elrendezett, a kerület mentén elhelyezett rátéteket célszerű alkalmazni.

A találmány szerinti elektromos átfolyásos melegítő moduláris felépítése következtében egy viszonylag kis méretű burkolat is elegendő. A cső formájú fűtőmodulokat és a szigetelőteret képező műanyag tömlőket egy alsó házrészben kiképzett héjszerkezet tartalmazhatja. A tömlők ívelt menetekben, megtörésmentesen rögzíthetők.

Az átfolyásos melegítőkbe rendszerint beépített visszacsapó szelep a hidegvíz-bemenetet képező betápláló blokkba lehet beépítve. Ha az utóbbi a melegvízvezeték vezérlőszakaszával egy hajlékony csatolóelemen keresztül van összekötve, a zavaró visszacsapó zajok csökkenhetnek, így a merev készülékrészekre csak minimális testhang kerül át.

A találmány egy előnyös kiviteli alakjánál a fűtőtér legalább kettő, egyenként vezérelhető és/vagy kapcsolható fűtőelemmel rendelkezik, amelyek közül legalább egy fűtőelem a hőigénytől függően szabályozható, és egy fűtőelem, mint a legmagasabb hőmérséklet-tartomány átfogásához szükséges utolsó fűtőfokozat, kiegészítő módon hozzákapcsolható.

A fűtőelemek fokozatos kialakítása, és azok különválasztott vezérlése és kapcsolása miatt, kis reakcióidő alatt és nagy tartományban biztosítható a hőigény. Alacsonyabb hőigény esetén csak egy, elég nagy fütőteljesítményű fűtőelemet kell működtetni.

Ha a találmány előnyös továbbfejlesztésének megfelelően a melegítendő folyadék áramlási útjában egymás után több fűtőelem kerül bekapcsolásra, a termikusán legmagasabb igénybevételű utolsó fűtőelem, amely a legmagasabb hőmérsékleten működik, csak szükség esetén és a lehető legrövidebb ideig van bekapcsolva. Ezzel szemben a termikusán legalacsonyabb szinten igénybevett fűtőelem az elektromos átfolyásos melegítő bekapcsolásakor azonnal és a teljes bekapcsolási tartam alatt működik és igényfiiggően vezérelhető.

A fűtőfünkció megbízhatósága a találmány egy kiviteli alakjánál azáltal javítható, hogy a hidegvíz-térben a folyadék hőmérsékletét mérő első hőérzékelőt és a melegvíz-térben a folyadék hőmérsékletét mérő második hőérzékelőt helyezünk el, valamint a vezérlőegység hőérzékeny elektronikus építőelemeinek kényszerhűtését végző eszközt alkalmazunk. Az eszközök a kényszerhűtéshez legalább akkor lépnek működésbe, ha az első hőérzékelő által mért folyadékhőmérséklet egy felső határértéket túllép. Ezen találmány szerinti intézkedések következtében a működés nemkívánatos megszakítása (az elektronikus alkatrészek túlmelegedés elleni védelmének következtében) ugyancsak megakadályozható, ha a hideg víz bemeneti hőmérséklete túl magas, egy határhőmérséklet feletti tartományba lép. Szükség esetén a hőmérsékletre érzékeny elektronikus alkatrészek kényszerhűtése indítható el egy ventilátor segítségével, és egy, a hűtendő elektronikus építőelemekkel hőátadási kapcsolatban álló levegővezető csatorna építhető be.

A találmány továbbfejlesztése szerint a készülék szolgáltatásai azzal javíthatóak, ha két fűtőelem közötti vízoszlop elektromos ellenállását mérő eszközzel és a mérési eredményeket kiértékelő berendezéssel látjuk el. Két tiszta fémszálból készült fűtőszálnál a köztük levő ellenállás a felmelegítendő víz minőségétől és a fűtőszálak közötti vízoszlop hosszától függ. Mivel a vízoszlop hossza konstans mértékű, az ellenállás a vízminőséget jellemzi. A két fűtőelem közti ellenállásmérés használható arra, hogy észleljük a száraz (víz nélkül történő) működtetést, és így védjük a fűtőspirált attól, hogy száraz körülmények között legyen bekapcsolva. Erre a célra a kiértékelő berendezés fel van szerelve a fűtőáramot megszakító eszközzel, ami akkor lép működésbe, amikor a fűtőelemek közti ellenállás nagyobb, mint egy előre megadott határérték.

A találmány legelőnyösebb kiviteli alakjánál különlegesen jó működési megbízhatóságjavított zavartűrés és nagyobb reagálási sebesség érhető el azáltal, hogy a vezérlőegység a mért értékek feldolgozásához és a fűtőteljesítmény vezérléséhez Fuzzy-logikával rendelkezik.

Ha az átfolyásos melegítőnek több csaptelepet kell kiszolgálnia, áramláskorlátozó is beépíthető.

A találmány tárgya még az átfolyásos melegítőben alkalmazott cső alakú fütőmodul előállítására vonatkozó eljárás. Ennél az eljárásnál a fűtőelemet tartó csövet egy darabból állítjuk elő, oly módon, hogy

a) legalább egy spirál formájú, nagy emelkedésű menettel kialakított horonnyal, vagy bordával ellátott magot állítunk elő,

b) a magot minden oldalról azonos méretű kerületi távolságra egy külső formába helyezzük;

c) a külső forma és a mag közötti teret műanyag fröccsöntő masszával töltjük ki;

d) a fröccsmasszát kikeményedni hagyjuk; és

e) a magot kikeményedés után a spirál formájú bordát vagy hornyot követően, a formához képest forgómozgatással a forma nyílásából axiálisan kihúzzuk.

HU 216 932 Β

A következőkben a találmányt az ábrákon vázlatosan bemutatott kiviteli példa útján részletesen ismertetjük. Az ábrák a következőket mutatják:

1. ábra: A találmány szerinti elektromos átfolyásos melegítő egy kiviteli alakjánál a lényeges funkcionális elemek vázlatosan szemléltetve;

2. ábra: Három, egymással összekapcsolt és megegyező műanyag modulból álló telep, amely modulok az 1. ábra szerinti átfolyásos melegítő fütőteréhez tartoznak;

3. ábra: Egy Fuzzy-logikát tartalmazó, szabályozóberendezéssel rendelkező kiviteli példa vázlatos kapcsolási rajza.

Az 1. ábrán bemutatott átfolyásos melegítő a következő lényeges funkcionális elemekkel rendelkezik: 1 hidegvíz-bemenet, amely különösen a futóteljesítmény szabályozására szolgál, 4 első szigetelési tér, ez után kapcsolt (ezzel sorba kapcsolt) 5 fütőtér első, második és harmadik 5a, 5b, 5c fütőmodullal, amelyek azonos kialakításúak. Az 5 fütőtér után sorba kapcsolt 6 második szigetelési tér és 7 melegvíz-kimenet van.

Az 1 hidegvíz-bemenet fémből készült, és egy kézi működtetésű 11 zárszelepet, egy 12 vízszűrőt és egy 13 visszacsapószelepet is tartalmaz. Az 1 hidegvíz-bemenettől folyásirányban rendszerint egy merev vezetékszakasz van, amelyen a 3 szabályozóberendezés és különböző, átfolyásos melegítőknél szokásos mérő- és vezérlőelemek vannak elhelyezve. Ezek közé tartozik egy 20 nyomáskülönbség-, vagy áramláskapcsoló és a 21 túlnyomáskapcsoló. Az előbbi a 7 melegvíz-kimeneten történő vízkivétel esetén zárja a 3 szabályozóberendezés elektromos áramkörét. A 21 túlnyomáskapcsoló a 2 vezetékszakaszon fellépő túlnyomás esetén lekapcsolja a 24 tápvezetéket, vagy legalább a hűtőteljesítményt kikapcsolja. A hidegvíz-oldalon levő hőmérséklet és nyomás érzékelésére egy 23 hőérzékelő szolgál, amely össze van kötve a 3 szabályozóberendezéssel. A 3 szabályozóberendezésben 31 TRIAC-ok vannak az 5 fűtőteret képező 5a, 5b, 5c egyes fíítőmodulok futóteljesítményének külön-külön történő szabályozásához. Az 50a...50c fütőspirálok teljesítményszabályozása a szétválasztott 45 fütővezetékeken keresztül történik. A 3 szabályozóberendezés működése és kiképzése a 3. ábrával összefüggésben kerül kifejtésre.

Az 50a..,50c fütőspirálok teljesítményszabályozása teljesítménytranzisztorok, vagy 31 TRIAC-ok útján történik, melyek közismerten hőérzékenyek. A 31 TRIACok hűtésére az itt leírt kiviteli példánál (hasonlóan a mai műszaki színvonalhoz) a belépő hideg vizet használjuk. A 31 TRIAC-ok egy 29 hőcserélőre vannak szerelve, amely hőátadó kontaktusban van a 2 csővezetékkel és ezen keresztül az abban folyó hidegvízzel.

A hideg víz normál hőmérsékleten 20 °C alatt megfelelő a TRIAC-ok hűtésére. Emellett a TRIAC-ok által termelt hőt csak akkor kell elvezetni, ha az átfolyásos melegítő üzemben van, és a hűtőszelvényt friss hideg víz folyamatosan átáramolja. A beáramló hideg víz hűtőteljesítménye azonban csak akkor elég, ha a hideg víz hőmérséklete nem lép túl egy maximális értéket, ami a

TRIAC szerelési elrendezésétől és annak termikus ellenállásától, valamint a TRIAC-okon fellépő teljesítményveszteségtől függ. Ez nincs mindig biztosítva. Ha a hűtés nem elégséges, akkor az átfolyásos melegítőt biztonsági okból ki kell kapcsolni, és ezzel a működés megszakad.

Az 1. ábra szerinti kiviteli példánál az elégséges TRIAC-hűtés biztosításához egy kiegészítő 8 ventilátort alkalmazunk, ami magas hidegvíz-belépési hőmérséklet esetén bekapcsolódik. Ezt a 3 szabályozóberendezés vezérli, a hideg víz hőmérsékletértéke alapján (ez utóbbit a 23 hőérzékelő méri). Ha a hidegvíz-hőmérséklet a példaképpeni 20 °C határértéket túllépi, a 8 szellőző bekapcsolódik. A 8 szellőző által létrehozott légáramlat egy megfelelő 80 szellőzőcsatornán keresztül a 29 hőcserélő (3. ábra) bordáira irányul úgy, hogy mindig elegendő legyen a hőelvezetés a 31 TRIAC-okról.

A spirálszerűen kiképzett fűtőelemek (50a-c fütőspirálok) tiszta fém (nem szigetelt) fütőellenállás-huzalokból állnak, melyek a futendő folyadék (víz) felé kiváló hőátadást eredményeznek. Meg van határozva, hogy mekkora lehet a szigetelési ellenállás a tiszta fém fütőspirál és a víz áramlási útjában a legközelebbi fémes csatlakozópont között. Ennek megfelelő hosszúságúnknak kell lenniük az 5a-c fütőmodulok és a hideg-, illetve melegoldali csatlakozók közötti, folyadék által átáramoltatott csőszakaszoknak. Ezek a folyadékszakaszok a találmány szerinti átfolyásos melegítőnél hajlékony tömlőkként, elektromosan szigetelő anyagból vannak kiképezve. Ezeket a tömlőket egyrészt gond nélkül megfelelő csatlakozócsonkokkal lehet csatlakoztatni, másrészt helytakarékosan beépíteni. így ezeket például ívelten az 5 fütőtér mögött, a rajzon nem ábrázolt házban lehet elhelyezni. Az ívek átmérőjét kellően nagyra célszerű megválasztani, ezzel a mechanikus áramlási ellenállás behatárolható, és ezzel a nyomásveszteség a szigetelési térben kiképzett vezetékekben alacsony szinten tartható.

Az áramlási út utolsó 5c fütőmoduljának a kimenetén 30 hőérzékélő és nyomásérzékelő van. A 30 hőérzékelő össze van kötve a 3 szabályozóberendezéssel. A 30 hőérzékelő elrendezés részt vesz a TRIAC-ok segítségével végzett fütőteljesítmény-szabályozásban vagy vezérlésben.

A találmány lényeges eleme az egyes 5a, 5b, 5c íütőmodulok különleges kialakítása, amit a 2. ábrával kapcsolatban fejtünk ki. A három 5a, 5b és 5c fűtőműdül futőspirált tartó 51 csövei a 2. ábra szerinti vázlaton csatlakozócsonkokon keresztül, különösen 53 aljzat- és 54 dugaszrésszel, oldhatóan vannak egymással összekötve. Az illesztett 44 és 63 csatlakozóelemek az első és utolsó 5a és 5c fütőmodulok csatlakozócsonkjaira, vagyis az 53 aljzat-, és 54 dugaszrészekre oldhatóan és folyadéktömítetten csatlakoznak. Mint könnyen belátható, az egyes 5a, 5b és 5c fűtőmodulok a kiegészítő csatlakozók oldásával és összecsatlakoztatásával gond nélkül cserélhetők vagy kiegészíthetők. A 44 és 63 csatlakozóelemek ismert módon a 4 első és 6 második szigetelési teret képező tömlőkkel vannak egymáshoz csatlakoztatva. A csatlakozóelemek és a csatlakozócsonkok, valamint a szigetelőelemek kialakítása ismert megoldású lehet. Lényeges, hogy

HU 216 932 Β a 25 fütőtérben uralkodó nyomás és hőmérséklet mellett biztosított legyen a szükséges tömítés. A 2. ábrán bemutatott csatlakozók helyett alkalmazhatók más összeköttetések, például csavarkötések hollandi anyával, vagy olyan bajonettzárak, amelyek egy relatív elfordítással összezárnak, és így hozzák létre a szükséges tömítést.

Mindegyik 5a, 5b és 5c fütőmodul a 2. ábrán nyitott állapotban, és a hozzá tartozó 50a, 50b, illetve 50c fűtőspirálok nélkül van ábrázolva. Mindegyik fűtőelemet tartó 51 cső belső falán egy háromszögletű keresztmetszetű 52 borda van kialakítva, amely egy nagy menetemelkedésű, spirál alakot követ. Ez az 52 borda adja az 50a...c futőspiráloknak a külső, köpenyszerű megtámasztást. Az 52 borda és az 50a...50c futőspirálok menetiránya előnyösen ellentétes irányú. A futőspirálok meneteinek alátámasztási pontjai az 52 bordán vannak, ahol a spirálok az 52 bordát keresztezik. Ezek az alátámasztási pontok lényegében pontszernek. A csavart 52 bordák a melegítendő folyadék áramlási útjába benyúlnak, amikor a folyadék az egymás mögé csatolt csöveken lényegében tengelyirányban keresztülfolyik.

A bordán az áramlási vonalak keresztben befelé, azaz az 52 borda csavart pályájának megfelelő forgóáramlásba fordulnak át. Mindegyik fűtőelemet tartó cső belső terében felerősített turbulenciák képződnek, amelyek az egyes fütőspirálmenetek és az áramló közeg közötti jobb hőátadást eredményeznek. Ezt a jelentős mértékben javított fűtési hatásfokot eredményező jobb hőátadást használja ki a találmány. Összehasonlítva a szokásos konstrukciókkal, a futőspirálok üzemi hőmérséklete csökkenthető.

A 2. ábrán az összes 5a...5c fütőmodulon látható, egyetlen menetes 52 borda helyett kiképezhető több párhuzamos borda is a fűtőelemet tartó 51 csövek belső falán. Az egyes 52 bordák keresztmetszetének alakja többféle lehet. A borda viszonylag éles szélű háta helyett lekerekített bordahátoldal is alkalmazható. Ezenkívül hasonló hatás érhető el azzal, hogy bordák helyett a csőpalástban széles hornyokat képezünk ki úgy, hogy egy puska csövéhez hasonlóan, váltakozva huzagok és vállak alakuljanak ki. Mindegyik fűtőelemet tartó 51 csövet a csatlakozó csőcsonkjaival, valamint legalább egy 52 bordával különleges műanyagfröccsöntő technikával állítunk elő. Az előállításnál egy külső formában egy magot helyezünk el, amely a fűtőelemet tartó 51 cső 55 belső terét határozza meg. Ebben a (a rajzon nem ábrázolt) magban legalább egy csavart horony van kiképezve, amelyben a fröccsöntéskor kialakulnak a csavart bordák. A külső formát (attól bizonyos távolságra) a koaxiális mag köré záijuk, és a fröccsölési műveletet elvégezzük. A külső forma és a mag között található munkadarab kikeményedése után a külső formát ki lehet nyitni, és a mag az 56 nyíláson keresztül a fűtőelemet tartó 51 cső egyik homlokvégén axiálisan kihúzható. Ez alatt a tengelyirányú mozgás alatt a mag a fűtőelemet tartó 51 csövet alkotó formadarabhoz képest az 52 csavart borda irányában forgó mozgást végez. Megállapítottuk, hogy a magot enyhén kúposán kiképezve és a fűtőelemet tartó 51 cső 56 kivételi nyílása irányában meghosszabbítva a mag az öntőformából lényegesen könynyebben vehető ki. Az 55 belső tér így előálló kúpos bővülése miatt a fűtőelemet tartó 51 cső működésének romlása nem állapítható meg; sőt, a folyadék áramlási irányába mutató csekély nyílás megemeli a turbulenciahatást és a fűtés hatásfokát.

Turbulenciagócként külön előállított áramlásmegszakító elemek az 55 belső térbe az 56 nyíláson keresztül is bedughatok, vagy betolhatok. így például egy megfelelő rácsszerkezet dugható be, amelynek előnyösen a fűtőelemet tartó 51 cső belső keresztmetszetéhez illesztett rács formájú köpenye van. Másrészt a fütőspirálok által körülvett térbe központosán egy megfelelő betét is betolható.

Az egyes 5a...5c fütőmodulok 50a...50c futőspirálját a fűtőelemet tartó 51 csőbe helyezik, mielőtt a fröccsöntés után a nyitott homlokvégeket lezárják. A homlokvégeket szokásos módon zárósapkával vagy zárólappal, gáztömítetten le kell zárni, és a sapkák vagy lapok a műanyag fűtőelemet tartó 51 csőhöz vannak hegesztve vagy ragasztva. Ilyenfajta megoldások a jelen műszaki színvonalon ismertek, így ezek részletes kifejtésére itt nincsen szükség.

A készülékházban az 5 fűtőtér, amely például három 5a...5c fütőmodulból álló telepként van kialakítva, egy alsó házrészben kialakított, tartó héj szerkezetben van elhelyezve. A házban további, kiegészítő héjszerkezetek is lehetnek, hogy a futóteljesítmény növelésére kiegészítő fütőmodulokat lehessen a házban elhelyezni. A 4 és 6 szigetelési tereket alkotó tömlők is beágyazhatok a rajzon nem ábrázolt ház egy alsó házrészébe, alkalmas ívelt kamrákba. Az 50a, 50b és 50c futőspirálok tengelyirányú megtartására szolgálnak az 57 tartóelemek, amelyek a fűtőelemet tartó 51 csövön helyhez kötötten, megfelelő módon vannak odaerősítve. Ilyenfajta 57 tartóelemek lehetnek például a fűtőelemet tartó 51 cső falán átmenő, az 58 csőtengely irányában radiálisán benyúló csapok. Ezek a csapok utólagosan, azaz a 50a, 50b és 50c futőspirálok rögzítése után, kívülről, a csőfalon keresztül rögzíthetők és tömíthetők. Másrészt azonban a fűtőelemeket tartó 51 cső állhat több tengelyirányú szakaszból, amelyek az elkészítés és az 57 tartóelemek felerősítése után nagyjából az osztósíkokban koaxiálisán összeilleszthetők és tömíthetők.

A következőkben a 3. ábrára hivatkozunk, amelyen az ismertetett kiviteli példa mérő-, szabályozó- és kijelzőeszközei, valamint teljesítmény-áramkörei vannak vázlatosan ábrázolva.

A 3. ábra szerinti kiviteli példánál a 3 szabályozóberendezés 31 TRIAC-jait 3a szabályozórendszer vezérli. Az utóbbi a mért értékek feldolgozására szolgáló 32 beviteli egységet tartalmaz, amely a mért értékek mellett a felhasználó által beállított Ts névleges melegvízhőmérséklet-értéket is fogadja. Továbbá a 3 szabályozóberendezés egy 33 folyamat- és idővezérlő egységet és - mint tulajdonképpeni vezérlőt - egy 34 Fuzzylogikát is tartalmaz. A Fuzzy-logika 35 teljesítményszabályozón keresztül egy vagy több 31 TRIAC-ra hat. A 31 TRIAC-ok a vezérlőjelek alapján táplálják a hozzájuk rendelt egyes 5a, 5b és/vagy 5c fütőmodulokat, a hőszükséglet lefedéséhez. Utóbbi ismert módon függ a

HU 216 932 Β (2 vezetékszakaszon keresztül) átáramló vízmennyiségtől és a felhasználó által beállított Ts névleges hőmérsékleti értéktől. A 35 teljesítményszabályozó által alkotott fokozat mellett a 34 Fuzzy-logika vezérli továbbá a 36 biztonsági funkciós blokkot is. A 36 biztonsági funkciós blokk vezérli a 37 funkcionális kijelzőt és bizonyos hibás üzemi helyzetben, illetve üzemzavar esetén egy 38 megszakítókapcsolót, amely a 35 teljesítményszabályozó és az egyes 31 TRIAC-ok között van. A 35 teljesítményszabályozóhoz kapcsolt vezetéken keresztül jut el a 36 biztonsági funkciós blokkhoz a 31 TRIAC-ok bekapcsolását engedélyező információ.

A 34 Fuzzy-logika 39 visszacsatoláson keresztül van összekötve a mért értékek feldolgozására szolgáló 32 beviteli egységgel. Ezen a 39 visszacsatoláson keresztül tudja a 34 Fuzzy-logika befolyásolni a mért értékek feldolgozásának a módját. Ezenkívül egy csatolt tárolóban a megelőző működési ciklusokból származó, tapasztalati értékek tárolhatók, amelyek a mért értékek kiértékelésénél, valamint a folyamat- és idővezérlés céljaira felhasználhatók, például a túllengések csillapítása és a reakcióidő optimalizálása céljából. A 3. ábrán bemutatott kiviteli példánál a mért értékek kiértékelésének céljaira a 32 beviteli egység által alkotott blokk a következő mérési értékeket veszi figyelembe: a Te bemeneti hőmérséklet (23 hőérzékelő), Ta kimeneti hőmérséklet (30 hőérzékelő), pe bemeneti nyomás, pa kimeneti nyomás, és végül egy 46 mérővezetékpár segítségével két fűtőmodul (például 5a és 5c) közötti vízoszlop-ellenállás, illetve vezetőképesség mérési értéke.

A dp=pe-pa nyomáskülönbség felhasználható a jelentkező melegvíz-igény (a melegvíz-kimenet nyitása az egyik csaptelepnél) felismerésére, és ezzel a vezérlőelektronika bekapcsolására. Mivel a hidegvíz-vezetékrendszerben rendszerint meghatározott csatlakozási nyomás uralkodik, adott esetben mellőzhető a pe bemeneti nyomás folyamatos mérése. A 32 beviteli egységben, illetve a Fuzzy-logikában működő mikroprocesszor a dp nyomáskülönbséget egy, a V áramlási mennyiségnek megfelelő helyettesítő értékké alakíthatja át. A hőmérséklet-szabályozáshoz szükséges áramlási mennyiség számítható azonban az elektromos teljesítményből is, amely a 35 teljesítményszabályozóból jut a 31 TRIACokra. Erre a célra integrálhatók a vezérlőimpulzusok a teljesítményerősítő kimenetén. Ebben az esetben a kritikus hálózati feszültségingadozások a 34 Fuzzy-logikával megfelelő módon kompenzálhatok.

A leírt kiviteli példánál a teljesítmény bekapcsolása előtt a 46 mérővezetékpár segítségével meg kell határozni az 5 fütőtérben lévő vízoszlop két, térben különálló pontja közti vezetőképességet, illetve ellenállást. Túl nagy ellenállás esetén a 38 megszakító kapcsoló kikapcsolja a 31 TRIAC-okat, hogy a szárazon járatás és ezzel a fűtőelemek tönkremenése elkerülhető legyen. Hasonlóképpen, szükség lehet a biztonsági funkciókba történő beavatkozásra, ha a 46 mérővezetékpár között túl nagy vezetőképesség, azaz túl kicsi ellenállás van (rövidzárlatveszély, túlterhelésvédelem).

A 29 hőcserélő a hidegvíz-szakasszal (2 vezetékszakasz) hővezetési kapcsolatban van, hogy az a 31 TRIACok működése során fejlődött meleget a hideg víznek át tudja adni. A Te bemeneti hőmérséklet a 34 Fuzzy-logikában levő processzornak folyamatosan jelzi, hogy elegendő-e a hidegvíz-áramlással elvezethető hő a 31 TRIACok hűtéséhez. Ha a Te bemeneti hőmérséklet túl magas, például Te > 20 °C, a 34 Fuzzy-logika működésbe hozza a 36 biztonsági funkciós blokkot, amely viszont bekapcsolja a 8 ventilátort, és gondoskodik a TRIAC-ok kényszerhűtéséről. Ezek az átfolyásos melegítőknél teljesen új intézkedések természetesen azonos előnyökkel használhatók ki más módon kialakított átfolyásos melegítőknél is, amennyiben a víz belépő-hőmérsékletétől függő mért érték a processzorba, illetve egy hozzá tartozó bemeneti készülékbe bevihető. A kényszerhűtés, amely szivattyú segítségével működtetett folyékony közegként is megvalósítható, előnyösen akkor szakad meg, amikor az elsődleges hűtőközeg, azaz az 5 fütőtérben felfütendő hideg víz, a bemeneti oldalon egy előre meghatározott határérték alá esik.

A bemutatott kiviteli példánál az 5 fütőtér kimenetén a víz kifolyónyílása előtt egy 62 áramlásimennyiség-korlátozó van. Ennek a segítségével az átfolyásos melegítő teljesítménytartalékai teljesen kihasználhatók, ami elsősorban több csaptelep kiszolgálásánál jelentős. Aramláskorlátozóként egy egyszerű fojtószelep szolgálhat.

A 3. ábra szerinti kényelmes vezérlőberendezésben van egy vízlágyító készülék is. Ez egy 42 adókészüléket tartalmaz, amely például 2-től 10 kHz-ig terjedő frekvenciatartományban négyszögimpulzusokat állít elő, és ezáltal a hidegvíz-bemenet környezetében elektromágneses teret hoz létre. Az elektromágneses tér gondoskodik a vízlágyításról és ezáltal az 5 fütőtér közvetlen működési környezetében csökkenti a mészlerakódást.

A találmány gondolatkörének keretében nagyszámú változat lehetséges. így adott esetben, költségtakarékossági okokból egyes, az üzemi komfortot növelő funkciók elhagyhatók. Sok funkció valósítható meg a Fuzzy-logika egyszerű kialakításával, azaz az előállítási és beruházási költségek jelentős növelése nélkül. A Fuzzy-logika helyett lehetséges természetesen hagyományos vezérlőberendezés alkalmazása, éspedig különösen akkor, ha a működési folyamatok elég egyértelműen előre meghatározhatók, illetve modellezhetők a névleges hőmérsékletnek a vízkimeneten történő eléréséig és nem lép fel jelentős instabilitás, vagy túllengés. Ezenkívül szükség lehet a bekapcsolás néhány másodperces késleltetésére, különösen áramkimaradás után. Abban az esetben, ha az 5 fütőtérben túl nagy nyomás alakul ki, egy nyomáskorlátozót lehet működtetni.

Claims (25)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Elektromos átfolyásos melegítő egymás után kapcsolt hidegvíz-bemenettel (1), első szigetelőtérrel (4) és fütőtérrel (5), második szigetelőtérrel (6) és melegvízkimenettel (7), ahol a fütőtér (5) cső alakú, legalább egy fűtőmodult (5a, 5b, 5c) tartalmaz, amely fütőmodulnak (5a, 5b, 5c) fűtőelem, különösen fütőspirál (50a, 50b,

   HU 216 932 Β

   50c) befogadására szolgáló, lényegében egyenes, hengeres csöve (51) és mindkét csővégből kinyúló csatlakozócsonkja (53, 54) van, továbbá az első és második szigetelőterek (4, 6) tömlőként vannak kiképezve, amelyek egy fűtőmodul (5a, 5b, 5c) csatlakozócsonkjával (53, 54) nyomástömítetten össze vannak kötve, azzal jellemezve, hogy a víz hőmérsékletét szabályozó berendezése (3) van, továbbá a fűtőelemet tartó cső (51) belső falán turbulenciagócok (52) vannak elrendezve.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti átfolyásos melegítő, azzal jellemezve, hogy legalább egy spirál formájú, belső horony vagy borda (52) van a fűtőelemet tartó cső (51) belső falán kiképezve.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti átfolyásos melegítő, azzal jellemezve, hogy a fűtőtér (5) több fütőmodullal (5a, 5b, 5c) rendelkezik, amelyek együttműködőén kialakított csatlakozócsonkokon (53, 54) keresztül egymással oldhatóan össze vannak kapcsolva és sorba vannak kötve.
4. 4. A 3. igénypont szerinti átfolyásos melegítő, azzal jellemezve, hogy az egy fűtőmodulhoz (5a, 5b, 5c) hozzárendelt csatlakozócsonkok (53, 54) lényegében sugárirányú és a fűtőelemet tartó cső (51) ellenkező oldalán kiálló, együtt működő dugasz- és aljzatrészként és/vagy együtt működő bajonettcsatlakozóként vannak kialakítva.
5. 5. Az 1-4. igénypontok egyike szerinti átfolyásos melegítő, azzal jellemezve, hogy a fűtőelemet tartó cső (51) belső falából kiugró, a futőspirál (50a, 50b, 50c) tengelyirányú elmozdulását behatároló tartóeleme (57) van.
6. 6. Az 1-5. igénypontok egyike szerinti átfolyásos melegítő, azzal jellemezve, hogy a futőspirál (50a, 50b, 50c) tiszta fémes vagy szuperoxidált felületű ellenálláshuzalból van kialakítva.
7. 7. Az 1-6. igénypontok egyike szerinti átfolyásos melegítő, azzal jellemezve, hogy a szigetelőteret (4, 6) alkotó tömlők hossza úgy van méretezve, hogy az adott helyen legmagasabb vezetőképességű folyadékok (víz) számára is elégséges legyen.
8. 8. Az 1-7. igénypontok egyike szerinti átfolyásos melegítő, azzal jellemezve, hogy a fűtőelemet tartó cső (51) és ezek csatlakozócsonkjai (53, 54) egy darabból álló műanyag fröccsöntött darabként vannak kiképezve, és a fűtőelemet tartó cső (51) mindkét tengelyirányú végén nyomástömítetten zárt.
9. 9. A 8. igénypont szerinti átfolyásos melegítő, azzal jellemezve, hogy a fűtőelemet tartó cső (51) belseje az egyik csővég (56) felé kúpos.
10. 10. Az 5. igénypont szerinti átfolyásos melegítő, azzal jellemezve, hogy a tartóelemek (57) több, axiálisan térközzel elrendezett, a kerület mentén elhelyezett rátétek.
11. 11. A 10. igénypont szerinti átfolyásos melegítő, azzal jellemezve, hogy valamennyi fűtőelemet tartó cső (51) több, tengelyirányú csőszakaszból áll, amelyek folyadéktömítetten és szilárdan egymással össze vannak kötve, és a tartóelemek (57) a csőszakaszok összekötési helyének környezetében vannak elrendezve.
12. 12. Az 1-11. igénypontok egyike szerinti átfolyásos melegítő, azzal jellemezve, hogy a cső alakú fütőmodulokat (5a, 5b, 5c) egy alsó házrészben kialakított héjszerkezet tartja.
13. 13. A 12. igénypont szerinti átfolyásos melegítő, azzal jellemezve, hogy a szigetelőteret képező műanyag tömlő (4, 6) az alsó házrészben van meghajlítottan elhelyezve, és a tömlő hajlított alakját megtörésmentes állapotban tartó eszköze van.
14. 14. Az 1 -13. igénypontok egyike szerinti átfolyásos melegítő, azzal jellemezve, hogy a víz hőmérsékletét szabályozó berendezése (3) van, amely a hidegvíz-bemenet (1) és az első szigetelőtér (4) között elhelyezett vezetékszakaszhoz (2) van hozzárendelve.
15. 15. Az 1-14. igénypontok egyike szerinti átfolyásos melegítő, azzal jellemezve, hogy a fűtőtér (5) legalább kettő, egyenként szabályozható és/vagy kapcsolható fűtőmodullal (5a-c) rendelkezik, amelyek közül legalább egy hőigénytől függően szabályozható, és mint utolsó fütőfokozatnak kialakított fűtőmodul (5c), a legnagyobb hőigény fedezésére szolgál.
16. 16. A 15. igénypont szerinti átfolyásos melegítő, azzal jellemezve, hogy a hidegvíz-térben a folyadék hőmérsékletét (Te) mérő első hőérzékelőt (23) és a melegvíz-térben a folyadék hőmérsékletét (Ta) mérő második hőérzékelőt (30) tartalmaz, valamint a vezérlőegység (3) hőérzékeny elektronikus építőelemeinek kényszerhűtését végző eszköze van, továbbá az eszközök a kényszerhűtéshez legalább akkor lépnek működésbe, ha az első hőérzékelő (23) által mért folyadék-hőmérséklet (Te) egy felső határértéket túllép.
17. 17. A 16. igénypont szerinti átfolyásos melegítő, azzal jellemezve, hogy a kényszerhűtéshez az eszköz ventilátort (8) és egy, a hűtendő elektronikus elemekkel, TRIAC-okkal (31) hőátadási kapcsolatban álló szellőzőcsatornát (80) tartalmaz.
18. 18. A 16. vagy 17. igénypont szerinti átfolyásos melegítő, azzal jellemezve, hogy a fűtőelemek (5a-c) fűtőteljesítménye az előírt hőmérséklet (Ts) és a második hőérzékelő (30) által mért folyadék-hőmérséklet (Ta) közötti eltérés függvényében van vezérelve.
19. 19. A 15-18. igénypontok egyike szerinti átfolyásos melegítő, azzal jellemezve, hogy a folyadéknyomást (pe és pa) mérő, a hidegvíz- és melegvíz-oldalon elhelyezett első és második nyomásérzékelője van, és a szabályozóberendezésnek (3) a fűtőelemek teljesítményét szabályozó eszköze van, amely a fűtőelemeket egy előre beállított nyomáskülönbség (dp=pe-pa) függvényében működteti.
20. 20. A 19. igénypont szerinti átfolyásos melegítő, azzal jellemezve, hogy a szabályozóberendezésnek (3) a fűtőelemek bekapcsolásának engedélyezését késleltető eszköze van.
21. 21. A 15-20. igénypontok bármelyike szerinti átfolyásos melegítő, azzal jellemezve, hogy két fűtőelem (50a-c) közötti vízoszlop elektromos ellenállását mérő eszköze, és a mérési eredményeket kiértékelő berendezése van.
22. 22. A 15-21. igénypontok szerinti átfolyásos melegítő, azzal jellemezve, hogy a szabályozóberendezésnek (3) a mért értékeket feldolgozó és a fűtőelem teljesítményét vezérlő Fuzzy-logikája (34) van.

    HU 216 932 Β
23. 23. A 22. igénypont szerinti átfolyásos melegítő, azzaljellemezve, hogy a Fuzzy-logikának (34) a biztonsági funkciókat vezérlő eszköze, különösen biztonsági funkciós blokkja (36) van.
24. 24. Eljárás az 1-23. igénypontok bármelyike szerinti cső formájú, elektromos átfolyásos melegítőben alkalmazott fűtőmodul előállításához, azzal jellemezve, hogy a fűtőelemet tartó csövet (51) egy darabból állítjuk elő, oly módon, hogy

    a) legalább egy, spirál formájú menettel kialakított horonnyal vagy bordával ellátott magot állítunk elő,

    b) a magot minden oldalról azonos méretű kerületi távolságra, egy külső formába helyezzük;

    c) a külső forma és a mag közötti teret műanyagfröccsöntő masszával töltjük ki;

    5 d) a fröccsmasszát kikeményedni hagyjuk; és

    e) a magot a kikeményedés után a spirál formájú bordát vagy hornyot követő, a formához képest forgó mozgatással a forma nyílásából axiálisan kihúzzuk
25. 25. A 24. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemez10 ve, hogy a kihúzási irányban kismértékben megnövelt keresztmetszetű magot alkalmazunk.