PL171406B1

PL171406B1 - Electric flow heater PL

Info

Publication number: PL171406B1
Application number: PL93305164A
Authority: PL
Inventors: Gerd-Dietmar Kohlrusch; Artur Rodecker; Ghanbar Shirkani
Original assignee: Kulmbacher Klimageraete
Priority date: 1992-03-18
Filing date: 1993-03-12
Publication date: 1997-04-30
Also published as: DE4208675C2; DE4208675A1

Abstract

1. Elektryczny grzejnik przeplywowy z wlo- tem zimnej wody, urzadzeniem sterujacym, pier- wszym odcinkiem izolacyjnym, ustawionym za nim odcinkiem grzejnym, drugim odcinkiem izolacyjnym 1 wylotem cieplej wody, znamienny tym, ze odcinek grzejny (5) sklada sie z przynajmniej jednego majace- go ksztalt rury modulu grzejnego (5a, 5b, 5c), który zawiera wstawiona w droge przeplywu wody, w przy- blizeniu prosta i majaca okragly przekrój rure (51) do obsadzenia sterowanego za pomoca urzadzenia steru- jacego (3) elementu grzejnego (50a, 50b, 50c) i wy- chodzace z obu konców rury (51) krócce przylaczowe (53, 54), przy czym na wewnetrznej sciance rury (51) do obsadzenia elementu grzejnego umieszczone sa elementy (52) wywolujace turbulencje, które przery- waja nitki przeplywajacego przez modul grzejny stru- mienia wody i zaginaja je w kierunku poprzecznym oraz skrecaja, zas odcinki izolacyjne pierwszy i drugi (4, 6) sa wykonane w postaci elastycznych wezy, z których kazdy jest szczelnie polaczony z króccem przylaczowym (53, 54) jednego modulu grzejnego. P L 171406 B 1 Fig.1 PL1. Electric flow heater with a cold water inlet, a control device, a first insulating section, a heating section positioned behind it, a second insulating section and a hot water outlet, characterized in that the heating section (5) consists of at least one tube-shaped heating module (5a, 5b, 5c), which comprises a tube (51) inserted in the water flow path, which is approximately straight and has a circular cross-section, for housing a heating element (50a, 50b, 50c) controlled by the control device (3), and connectors (53, 54) extending from both ends of the tube (51), wherein elements (52) are arranged on the inner wall of the tube (51) for housing the heating element causing turbulences that interrupt the threads of the water stream flowing through the heating module and bend them in the transverse direction and twist them, while the first and second insulating sections (4, 6) are made in the form of flexible hoses, each of which is tightly connected to the connecting stub (53, 54) of one heating module. P L 171406 B 1 Fig.1 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest elektryczny grzejnik przepływowy przeznaczony do dostarczania ogrzewanej wody użytkowej wykorzystywanej w kuchniach i pomieszczeniach sanitarnych, takich jak łazienki, umywalnie, natryski i temu podobnych, zarówno w gospodarstwach domowych, jak i w zakładach przemysłowych.The subject of the invention is an electric flow-through heater designed to supply heated domestic water used in kitchens and sanitary rooms, such as bathrooms, washrooms, showers and the like, both in households and in industrial plants.

Nowsze elektryczne grzejniki przepływowe posiadają z reguły blok z tworzywa sztucznego, w którym wykonana jest pewna ilość otworów, przez które przepływa ogrzewana woda. Część otworów należy do odcinka grzewczego i każdy z nich zawiera spiralę grzejną, podczas gdy pozostałe otwory tworzą fragmenty pierwszego lub drugiego elektrycznego odcinka izolacyjnego. Na główkach bloku z tworzywa sztucznego utworzone są kolanka, które łączą ze sobą otwory w ten sposób, że za pierwszym meandrycznym odcinkiem izolacyjnym następuje meandryczny odcinek grzejny, a za nim drugi meandryczny odcinek izolacyjny. W ten sposób w bloku z tworzywa sztucznego powstają liczne prostoliniowe odcinki przewodów, które są połączone ze sobą za pośrednictwem również licznych przegięć na główkach. Ta znana konstrukcja nie jest pozbawiona wad. Liczba i długość wbudowanych w blok z tworzywa sztucznego odcinków przewodu muszą być tak dobrane, aby nawet w przypadku najbardziej niekorzystnych parametrów wody (wysoka przewodność) zapewniony był zadany opór izolacji komory wodnej zarówno po stronie wody zimnej, jak i po stronie wody ciepłej. Wielkość całego bloku musi być zatem dostosowana do najbardziej niekorzystnych warunków.Newer electric instantaneous heaters usually have a plastic block in which a number of holes are made through which the heated water flows. Some of the openings belong to the heating section and each of them contains a heating coil, while the remaining openings form fragments of the first or second electrical insulation section. Bends are formed on the heads of the plastic block which connect the openings with each other in such a way that a meandering heating section follows the first meandering insulation section and a second meandering insulating section follows. In this way, a plurality of straight line sections are formed in the plastic block, which are connected to each other via a plurality of bends on the heads. This known construction is not without its drawbacks. The number and length of the duct sections built into the plastic block must be selected so that even in the case of the most unfavorable water parameters (high conductivity), the preset insulation resistance of the water chamber is ensured on both the cold and hot water side. The size of the entire block must therefore be adapted to the most unfavorable conditions.

Liczne przegięcia - w jednej ze znanych konstrukcji przewidziano na przykład dziesięć punktów przegięcia, każde z nich o 180° - zwiększają opory przepływu i odpowiednio do tego bezwładność regulacji grzejnika przepływowego. Właściwa dla tego układu bezwładność może być skompensowana jedynie przy pomocy odpowiednio drogiego urządzenia sterującego. To urządzenie sterujące musi zadbać o to, aby w miejscu poboru wody można było osiągnąć i utrzymać zadaną temperaturę również przy zmianach przepływu. Kolejna istotna wada znanej konstrukcji bloku polega na tym, że w razie awarii lub uszkodzenia jednej z kilku spirali grzejnych i/lub zablokowania jednego z licznych kanałów przepływowych w bloku z tworzywa sztucznego niezbędna jest wymiana całego bloku. Koszty tej wymiany są porównywalne zNumerous inflections - one known design, for example, has ten inflection points, each of which by 180 ° - increase the flow resistance and accordingly the control inertia of the flow heater. The inertia inherent in this system can only be compensated for by an appropriately expensive control device. This control device must ensure that the set temperature can be reached and maintained at the water tapping point even with changes in flow. Another significant drawback of the known block design is that in the event of failure or damage of one of the several heating coils and / or blockage of one of the numerous flow channels in the plastic block, it is necessary to replace the entire block. The costs of this replacement are comparable to

171 406 kosztami wykonania nowego elektrycznego grzejnika przepływowego, opartego na nowocześniejszej koncepcji.171 406 costs of making a new electric flow heater, based on a more modern concept.

Znany jest z niemieckiego opisu patentowego nr DE-A-3 609 213 elektryczny grzejnik przepływowy składający się z wlotu zimnej wody, pierwszego odcinka izolacyjnego, dołączonego do niego odcinka grzejnego, drugiego odcinka izolacyjnego i wylotu ciepłej wody, przy czym odcinek grzejny składa się z co najmniej jednego rurowego modułu grzejnego, który zawiera włączoną w przepływ wody, zasadniczo prostą i okrągłą rurę do zamocowania elementu grzejnego i kończące oba końce rury króćce przyłączowe, przy czym pierwszy i drugi odcinek izolacyjny są wykonane jako elastyczne węże, które są połączone szczelnie ciśnieniowo z króćcami przyłączowymi modułu grzejnego. W grzejniku tym nie stosuje się przepływu strumienia wody przez elementy spiętrzające.A flow-through electric heater is known from DE-A-3 609 213, consisting of a cold water inlet, a first insulating section, a heating section connected to it, a second insulating section and a hot water outlet, the heating section consisting of at least one tubular heating module, which comprises a substantially straight and round pipe for holding the heating element connected to the flow of water and connection sockets ending both pipe ends, the first and second insulating sections being made as flexible hoses which are pressure-tightly connected to the stub pipes connections of the heating module. This heater does not use the water stream flowing through the damming elements.

Ponadto znany jest z niemieckiego opisu patentowego nr DE-A-1 232 720 elektryczny grzejnik przepływowy, w którym również wykorzystuje się rurowe moduły grzejne, przy czym odcinki izolacyjne są połączone blokowo jako sztywne moduły z modułami grzejnymi.Moreover, there is known from the DE-A-1 232 720 electric flow heater, which also uses tubular heating modules, the insulation sections being connected in blocks as rigid modules with the heating modules.

Celem wynalazku jest zmniejszenie kosztów wykonania elektrycznego grzejnika przepływowego określonego na wstępie rodzaju, przy jednoczesnym zapewnieniu przynajmniej porównywalnej, a nawet lepszej wydajności.The object of the invention is to reduce the cost of producing an electric flow heater of the type initially specified, while at the same time ensuring at least a comparable or even better performance.

Elektryczny grzejnik przepływowy z wlotem zimnej wody, urządzeniem sterującym, pierwszym odcinkiem izolacyjnym, ustawionym za nim odcinkiem grzejnym, drugim odcinkiem izolacyjnym i wylotem ciepłej wody, według wynalazku charakteryzuje się tym, że odcinek grzejny składa się z przynajmniej jednego mającego kształt rury modułu grzejnego, który zawiera wstawioną w drogę przepływu wody, w przybliżeniu prostą i mającą okrągły przekrój rurę do obsadzenia sterowanego za pomocą urządzenia sterującego elementu grzejnego i wychodzące z obu końców rury króćce przyłączowe, przy czym na wewnętrznej ściance rury do obsadzenia elementu grzejnego umieszczone są elementy wywołujące turbulencję, które przerywają nitki przepływającego przez moduł grzejny strumienia wody i zaginają je w kierunku poprzecznym oraz skręcają, zaś odcinki izolacyjne pierwszy i drugi są wykonane w postaci elastycznych węży, z których każdy jest szczelnie połączony z króćcem przyłączowym jednego modułu grzejnego.An electric flow-through heater with cold water inlet, control device, first insulating section, downstream heating section, second insulating section and hot water outlet, according to the invention is characterized in that the heating section consists of at least one tubular heating module which it comprises an approximately straight and round-sectioned pipe inserted into the water flow path to be filled by a heating element controlled by a control device and connection stubs extending from both ends of the pipe, with turbulence-inducing elements placed on the inner wall of the pipe for filling the heating element. they break the threads of the water stream flowing through the heating module and bend them in the transverse direction and twist them, while the first and second insulating sections are made in the form of flexible hoses, each of which is tightly connected to the connection socket of one heating module.

Element wywołujący turbulencję ma postać co najmniej jednego spiralnego rowka lub żebra wykonanego na wewnętrznej ściance rury do obsadzania elementu grzejnego.The turbulence inducing element is in the form of at least one spiral groove or rib provided on the inner wall of the tube for housing the heating element.

Odcinek grzejny zawiera kilka modułów grzejnych, które są połączone ze sobą w sposób rozłączny za pośrednictwem odpowiadających sobie króćców przyłączowych i ustawione szeregowo.The heating section comprises several heating modules which are detachably connected to each other via corresponding connection stubs and arranged in series.

Przyporządkowane jednemu modułowi grzejnemu oba króćce przyłączowe stanowią wychodzące wzdłuż promienia po przeciwnych stronach rury, odpowiadające sobie wzajemnie elementy wtykowe i/lub odpowiadające sobie wzajemnie połączenia bagnetowe.The two connection sockets associated with one heating module constitute mutually corresponding plug-in elements and / or corresponding bayonet connections extending along the radius on opposite sides of the tube.

Elementy grzejne mają postać spirali grzejnych, a na wewnętrznej ściance rury znajdują się wystające z niej elementy mocujące ograniczające ruch elementu grzejnego wzdłuż osi.The heating elements are in the form of heating coils, and on the inner wall of the pipe there are fastening elements protruding from it limiting the movement of the heating element along the axis.

Elementy grzejne w postaci spirali grzejnych są wykonane z drutów oporowych o nieosłoniętej i metalicznej lub oksydowanej powierzchni.Heating elements in the form of heating coils are made of resistance wires with an exposed and metallic or oxidized surface.

Długość tworzących oba odcinki izolacyjne elastycznych węży jest tak dobrana, że jest ona wystarczająca także dla cieczy, korzystnie wody, o możliwie najwyższej przewodności.The length of the flexible hoses forming the two insulating sections is selected such that it is also sufficient for liquids, preferably water, with the highest possible conductivity.

Każda z rur do obsadzania elementu grzejnego i oba króćce przyłączowe są wykonane w postaci jednoczęściowej kształtki wtryskowej z tworzywa sztucznego, przy czym rura do obsadzania elementu grzejnego jest na obu końcach szczelnie zamknięta.Each of the pipes for the housing of the heating element and the two connection pipes are made in the form of a one-piece plastic injection molding, the pipe for housing the heating element is sealed at both ends.

Wewnętrzna średnica rury do obsadzenia elementu grzejnego jest na jednym końcu lekko poszerzona na kształt stożka.The inner diameter of the tube for filling the heating element is slightly conical at one end.

Elementy mocujące stanowi kilka rozmieszczonych w odstępach wzdłuż osi, przesuniętych zwykle względem siebie na obwodzie nasadek.The fastening elements consist of several axially spaced apart, usually spaced apart, caps.

Każda z rur do obsadzania elementów grzejnych składa się z kilku osiowych odcinków rury, które są połączone ze sobą na stałe w sposób nieprzepuszczalny dla cieczy, a elementy mocujące są umieszczone w sąsiedztwie miejsc łączenia odcinków rury.Each of the pipes for the housing of the heating elements consists of several axial pipe sections which are permanently connected to each other in a liquid-impermeable manner, and the fastening elements are placed adjacent to the connection points of the pipe sections.

Rurowe moduły grzejne są osadzone w zagłębieniach dolnej części obudowy.Tubular heating modules are seated in the recesses of the lower part of the housing.

171 406171 406

Oba tworzące odcinki izolacyjne węże z tworzywa sztucznego są ułożone w zwoje w dolnej części obudowy i są wyposażone w środki służące do układania węży w zwojach bez zagięć.The two plastic hoses forming the insulating sections are arranged in coils in the lower part of the casing and are provided with means for laying the hoses in coils without kinks.

Τ ,Η z,'''·' 1f* C*·'·»’*’·'! «art kj 1 atut uJt}CV j VOV pi ρνζι χ^νιιννζ n unv \iz 7QCQd7ip C7hnvnpmn /λ/ΊγίτίΙλγμι/ι nr7ou;Τ, Η z, '' '·' 1f * C * · '· »’ * ’·'! «Art kj 1 atut uJt} CV j VOV pi ρνζι χ ^ νιιννζ n unv \ iz 7QCQd7ip C7hnvnpmn / λ / ΊγίτίΙλγμι / ι nr7ou;

Τ Ί ZjUJUVIŁj1V JCl T tT 11V111U V\JV11 UW łt 1 L/l £jV łł który jest wstawiony w drogę przepływu cieczy między wlot zimnej wody i pierwszy odcinek izolacyjny.Τ Ί ZjUJUVIŁj1V JCl T tT 11V111U V \ JV11 UW £ 1 L / l £ jV £ which is inserted into the liquid flow path between the cold water inlet and the first insulation section.

Odcinek grzejny zawiera przynajmniej dwa, oddzielnie sterowane i/lub włączane moduły grzejne, z których przynajmniej jeden jest sterowany w zależności od zapotrzebowania na ciepło i jeden moduł jest przyłączany jako ostatni stopień grzejny.The heating section comprises at least two separately controllable and / or switchable heating modules, of which at least one is controlled depending on the heat demand and one module is connected as the last heating stage.

Urządzenie sterujące zawiera elementy do sterowania mocą elementów grzejnych, a po stronie zimnej i ciepłej wody znajdują się pierwszy i drugi czujniki pomiaru ciśnienia cieczy.The control device comprises means for controlling the power of the heating elements, and on the cold and hot water sides there are first and second liquid pressure sensors.

Urządzenie sterujące zawiera elementy do opóźniania włączenia uzwojenia grzejnego.The control device includes means for delaying the activation of the heating winding.

Grzejnik zawiera środki do pomiaru elektrycznego oporu słupa wodnego między dwoma elementami grzejnymi oraz urządzenie do przetwarzania wyników pomiarów.The heater comprises means for measuring the electrical resistance of the water column between the two heating elements and a device for processing the measurement results.

Urządzenie sterujące zawiera układ logiczny typu fuzzy do przetwarzania wartości pomiarowych i sterowania mocą uzwojeń grzejnych.The controller includes fuzzy logic for processing the measured values and controlling the power of the heating windings.

Układ logiczny typu fuzzy zawiera elementy do sterowania wskaźnikami zabezpieczania.The fuzzy logic includes means for controlling the security indicators.

Wynalazek odchodzi od dotychczasowej koncepcji łączenia obu odcinków izolacyjnych i odcinków grzejnych w nierozdzielny zespół typu blokowego. Zamiast tego w grzejniku przepływowym według wynalazku przewidziano zastosowanie wykonanych oddzielnie i połączonych dopiero w trakcie montażu modułów na odcinki grzejne oraz tanich i wymiennych węży na oba odcinki izolacyjne. Ma to liczne zalety. Elastyczne węże można bez kłopotu umieścić w niezbędnej obudowie, przy czym liczba oraz promienie zakrzywienia węży są zminimalizowane, co oznacza prowadzenie węży w jak największych zwojach w celu zminimalizowania oporów przepływu. Długości wykonanych z węży odcinków izolacyjnych można każdorazowo dopasować do oporności właściwej wody. W przypadku dobrej jakości wody ewentualnie wysokiej oporności właściwej dla utrzymania zadanego oporu izolacyjnego wystarczą krótkie węże. W przypadku niekorzystnych parametrów należy zastosować odpowiednio większe długości węzy, które są stosunkowo tanie.The invention departs from the previous concept of combining both insulating sections and heating sections into an integral block-type unit. Instead, in the flow heater according to the invention, separate modules for the heating sections and cheap and replaceable hoses for both insulation sections are to be used. This has numerous advantages. Flexible hoses can be easily placed in the necessary housing, while the number and bend radii of the hoses are minimized, which means that the hoses are guided in the largest possible coils to minimize flow resistance. The lengths of the insulating sections made of hoses can be adjusted to the specific water resistance. In the case of good water quality or high specific resistance, short hoses are sufficient to maintain the desired insulation resistance. In case of unfavorable parameters, correspondingly longer hose lengths, which are relatively cheap, should be used.

Szczególne zalety eksploatacyjne wynikają z umieszczenia wywołujących turbulencję, spiralnych elementów na wewnętrznej ściance rury do obsadzenia spirali grzejnej. Wywoływane przez nie turbulencje intensyfikują przepływ ciepła ze spirali grzejnej na ogrzewany turbulentny strumień cieczy. W efekcie, przy takim samym zapotrzebowaniu na ciepło w miejscu poboru wody można osiągnąć obniżenie temperatury spirali grzejnych w każdym z modułów grzejnych. Mniejsze obciążenie termiczne przy takim samym przepływie ciepła wydłuża żywotność uzwojenia grzejnego. W przypadku uszkodzenia jednego z uzwojeń grzejnych lub zatkania jednego z odcinków przewodów wystarcza naprawa lub wymiana odpowiedniego modułu. Koszty są wówczas stosunkowo niskie.Particular operational advantages result from the arrangement of turbulence-inducing helical elements on the inner wall of the tube for filling the heating spiral. The turbulences they cause intensify the heat flow from the heating coil to the heated turbulent stream of liquid. As a result, with the same heat demand at the point of water intake, it is possible to reduce the temperature of the heating coils in each of the heating modules. A lower thermal load with the same heat flow extends the life of the heating winding. In the event of damage to one of the heating windings or blockage of one of the cable sections, it is sufficient to repair or replace the appropriate module. The costs are then relatively low.

Odcinek grzejny zawiera kilka modułów grzejnych, które są połączone ze sobą szeregowo w sposób rozłączny za pośrednictwem odpowiadających sobie króćców przyłączowych. Składanie i montaż odcinków grzejnych można ułatwić w ten sposób, ze oba, przyporządkowane jednemu modułowi grzejnemu króćce przyłączowe stanowią wychodzące z przeciwnych stron rury mocującej, komplementarne połączenia wtykowe i/lub połączenia bagnetowe. W tej postaci wykonania wszystkie moduły grzejne mogą mieć identyczny kształt. Podczas montażu urządzenia poszczególne moduły grzejne są łączone ze sobą na zasadzie połączeń bagnetowych, podobnie jak króćce przyłączowe o pasujących końcówkach, służące do podłączenia obu odcinków izolacyjnych do odcinka grzejnego po stronie zimnej i ciepłej wody. W ten sposób, poprzez prostą zmianę liczby użytych modułów grzejnych, z praktycznie jednakowych elementów i modułów grzejnych można składać grzejniki przepływowe o znacznie zróżnicowanej wydajności.The heating section comprises several heating modules which are detachably connected to each other in series via corresponding connection sockets. The assembly and assembly of the heating sections can be facilitated in that the two connection sockets assigned to a heating module constitute complementary plug connections and / or bayonet connections protruding from opposite sides of the fixing tube. In this embodiment, all the heating modules can be identical in shape. During the installation of the device, the individual heating modules are connected with each other by means of bayonet connections, as are the connection stubs with matching ends, used to connect both insulation sections to the heating section on the cold and hot water side. In this way, by simply changing the number of heating modules used, it is possible to assemble flow heaters of significantly different efficiency from practically identical heating elements and modules.

Dzięki zastosowaniu elementów mocujących wystających z wewnętrznej ścianki rury do obsadzenia spirali grzejnej, np. w postaci ustawionych wzdłuż promieni trzpieni itp., można zapobiec nieuniknionemu podczas eksploatacji odchylaniu się spirali grzejnej od osi przy przepływie ogrzewanego medium W celu zoptymalizowania funkcji elementów mocującychBy using the fixing elements protruding from the inner wall of the pipe to support the heating coil, e.g. in the form of radially aligned pins, etc., it is possible to prevent the heating coil from deviating from the axis inevitably during operation during the flow of the heated medium. In order to optimize the function of the fixing elements

171 406 powinny one być zarówno rozmieszczone w odstępach wzdłuż osi, jak też przemieszczone względem siebie na obwodzie.They should be both axially spaced and circumferentially displaced from each other.

Dzięki modułowej budowie funkcjonalnych elementów elektrycznego grzejnika przepływowego według wynalazku wystarczająca okazuje się stosunkowo mała obudowa urządzenia Rurowe moduły grzejne mogą być obsadzone w zagłębieniach wnętrza obudowy. Ma to miejsce również w przypadku tworzących odcinki izolacyjne węży z tworzywa sztucznego, które można układać w zwoje bez zagięć.Due to the modular structure of the functional elements of the electric flow heater according to the invention, the relatively small housing of the device proves sufficient. The tubular heating modules can be inserted into recesses of the interior of the housing. This is also the case with plastic hoses that form insulation sections, which can be coiled without kinks.

Zawór zwrotny, wbudowany z reguły w grzejniki przepływowe, może być wmontowany w blok łączący, stanowiący wlot zimnej wody. Jeżeli tenże blok zostanie przy pomocy elastycznej złączki połączony ze służącym do sterowania fragmentem przewodu zimnej wody, wówczas można obniżyć poziom hałasu wynikającego z działania zaworu zwrotnego, ponieważ dźwięk jest w minimalnym stopniu przenoszony na sztywne elementy urządzenia.The non-return valve, usually built into flow heaters, can be mounted in the connecting block constituting the cold water inlet. If this block is connected to the control portion of the cold water conduit by a flexible coupling, the noise level resulting from the operation of the non-return valve can be lowered, since the noise is transmitted to the rigid parts of the device to a minimum extent.

W korzystnej postaci wykonania wynalazku odcinek grzejny zawiera przynajmniej dwa, oddzielnie sterowane i/lub włączane elementy grzejne, z których przynajmniej jeden jest sterowany w zależności od zapotrzebowania na ciepło i jeden jest dołączany jako ostatni stopień grzejny w celu pokrycia najwyższego zakresu zapotrzebowania na ciepło.In a preferred embodiment of the invention, the heating section comprises at least two separately controllable and / or switchable heating elements, of which at least one is controlled depending on the heat demand and one is connected as the last heating stage to cover the highest range of heat demand.

Dzięki stopniowaniu elementów grzejnych oraz możliwości ich oddzielnego sterowania i włączania można szybko pokryć zapotrzebowanie na ciepło w dowolnie szerokich zakresach. Przy niższym zapotrzebowaniu na ciepło trzeba włączyć tylko jeden element grzejny o odpowiednio wysokiej mocy grzewczej.Thanks to the gradation of heating elements and the possibility of their separate control and switching on, it is possible to quickly meet the heat demand in any wide range. When the heat demand is lower, only one heating element with sufficiently high heating power needs to be switched on.

Jeżeli, zgodnie z innym korzystnym wykonaniem wynalazku, w strumień ogrzewanej cieczy włączonych zostanie kilka ustawionych jeden za drugim elementów grzejnych, wówczas poddawany największym obciążeniom termicznym ostatni element grzejny, pracujący w najwyższej temperaturze, jest uaktywniany tylko w razie potrzeby i najak najkrótszy czas. Podlegający najniższym obciążeniom termicznym element grzejny jest natomiast uaktywniany natychmiast po włączeniu elektrycznego grzejnika przepływowego, pozostaje czynny przez cały czas podawania wody i jest sterowany w zależności od zapotrzebowania.If, according to another advantageous embodiment of the invention, several heating elements arranged one after the other are connected to the heated liquid stream, the last heating element subjected to the greatest thermal stress, operating at the highest temperature, is activated only when necessary and with the shortest possible time. The heating element subject to the lowest thermal loads, on the other hand, is activated immediately after switching on the electric flow heater, remains active during the entire water supply and is controlled depending on the demand.

Niezawodność grzania została, zgodnie z inną korzystną postacią wynalazku, poprawiona w ten sposób, że przewidziano pierwszy czujnik temperatury do pomiaru temperatury cieczy w zakresie wody zimnej oraz drugi czujnik temperatury do pomiaru temperatury cieczy w zakresie wody ciepłej, jak również środki do wymuszonego chłodzenia wrażliwych na wpływ temperatury elektronicznych elementów urządzeniaisterującego i, że środki do wymuszonego chłodzenia są uruchamiane najpóźniej wówczas, gdy mierzona przez pierwszy czujnik temperaturowy temperatura zimnej wody przekroczy górną wartość graniczną.The heating reliability is improved, according to another preferred embodiment of the invention, by providing a first temperature sensor for measuring the liquid temperature in the cold water range and a second temperature sensor for measuring the liquid temperature in the hot water range, as well as a forced cooling means for the sensitive liquid. influence of the temperature of the electronic elements of the control device and that the forced cooling means are activated at the latest when the cold water temperature measured by the first temperature sensor exceeds the upper limit value.

Ten zgodny z wynalazkiem środek może zapobiec niepożądanemu przerwaniu pracy urządzenia, w następstwie zabezpieczenia elementów elektronicznych przed przegrzaniem, również wówczas, gdy temperatura dopływu zimnej wody jest wyjątkowo wysoka i wchodzi w zakres powyżej temperatury granicznej. W razie potrzeby włączane jest wymuszone chłodzenie wrażliwych na temperaturę elementów konstrukcji przy pomocy wentylatora poprzez kanał do prowadzenia powietrza, związany pod względem przenoszenia ciepła z chłodzonymi elementami elektronicznymi.This measure according to the invention can prevent undesirable interruptions of the operation of the device as a result of the protection of the electronic components against overheating, even when the temperature of the cold water inlet is extremely high and is above the limit temperature. If necessary, forced cooling of the temperature-sensitive components of the structure is activated by means of a fan through the air duct associated with the heat transfer of the electronic components to be cooled.

Zwiększenie funkcjonalności można uzyskać w innym wykonaniu wynalazku w ten sposób, że zastosowane są środki do pomiaru elektrycznego oporu słupa wodnego między dwoma elementami grzejnymi oraz przyrząd do oceny rezultatów pomiarów. Opór między elementami grzejnymi z gołego drutu jest zależny od jakości grzanej wody oraz od długości słupa wodnego między obydwoma elementami grzejnymi. Ponieważ długość słupa wodnego jest wielkością stałą, więc opór jest wskaźnikiem jakości wody. Pomiar oporu między dwoma elementami grzejnymi można również wykorzystać do kontroli biegu jałowego ewentualnie ochrony przed włączeniem uzwojenia grzejnego na sucho. W tym celu przyrząd analizujący jest wyposażony w środki do przerywania dopływu prądu do elementów grzejnych i działa wówczas, gdy opór między elementami grzejnymi jest większy od zadanej wartości granicznej.An increase in functionality can be obtained in another embodiment of the invention in that means are provided for measuring the electrical resistance of the water column between two heating elements and an apparatus for evaluating the measurement results. The resistance between the bare wire heating elements is dependent on the quality of the water being heated and the length of the water column between the two heating elements. Since the length of the water column is a constant value, resistance is an indicator of water quality. Measurement of the resistance between two heating elements can also be used to check the idle run or to protect the heating winding from being dry-turned on. For this purpose, the analyzing device is equipped with means for interrupting the flow of current to the heating elements and operates when the resistance between the heating elements is greater than a predetermined limit value.

Szczególnie wysoką niezawodność działania, poprawienie bezawaryjności oraz zwiększoną szybkość działania lub reagowania można osiągnąć w specjalnej postaci wykonania wyna171 406 lazku w ten sposób, ze urządzenie sterujące jest wyposażone w układ logiczny typu fuzzy do przetwarzania wartości pomiarowych i sterowania mocą grzewczą.Particularly high operational reliability, improved uptime and increased speed of operation or response can be achieved in a special embodiment of the invention in that the control device is provided with a fuzzy logic for processing the measured values and controlling the heating power.

Jeżeli grzejnik przepływowy ma obsługiwać kilka punktów poboru wody, wówczas należy w niego wbudować ogranicznik strumienia objętościowegoIf the flow heater is to serve several water intake points, then a volume flow limiter should be installed in it

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia istotne elementy funkcjonalne elektrycznego grzejnika przepływowego według wynalazku, w widoku schematycznym, fig. 2 - baterię składającą się z trzech, połączonych ze sobą, odpowiadających sobie modułów grzejnych, które należą do odcinka grzejnego grzejnika przepływowego według fig. 1, a fig. 3 - schemat połączeń elektrycznego grzejnika przepływowego z urządzeniem sterującym zawierającym układ logiczny typu fuzzy.The subject of the invention is presented in the embodiment in the drawing, in which fig. 1 shows the essential functional elements of the electric flow heater according to the invention, in a schematic view, fig. 2 - a battery consisting of three interconnected, corresponding heating modules that belong to to the heating section of the flow heater according to Fig. 1 and Fig. 3, a schematic diagram of the connections of the electric flow heater to a control device including fuzzy logic.

Ukazany na fig. 1 grzejnik przepływowy zawiera następujące istotne elementy funkcjonalne: wlot zimnej wody 1, urządzenie sterujące 3, które służy zwłaszcza do sterowania mocą grzewczą, pierwszy odcinek izolacyjny 4, umieszczony za nim odcinek grzejny 5 z pierwszym, drugim i trzecim modułem grzejnym 5a, 5b i 5c, które są wykonane jako wzajemnie sobie odpowiadające, a ponadto umieszczony za odcinkiem grzejnym drugi odcinek izolacyjny 6 i wylot ciepłej wody 7.The flow heater shown in Fig. 1 comprises the following essential functional elements: a cold water inlet 1, a control device 3, which serves in particular to control the heating power, a first insulation section 4, a heating section 5 downstream thereof with a first, second and third heating module 5a , 5b and 5c, which are designed to correspond to one another, and further downstream of the heating section, a second insulating section 6 and a hot water outlet 7.

Wlot zimnej wody 1 ma postać metalowego bloku, w którym poza przyłączem zimnej wody wbudowane są uruchamiany ręcznie zawór odcinający 11, filtr wody 12 i zawór zwrotny 13. Za blokiem wlotu zimnej wody 1 umieszczony jest z reguły sztywny odcinek przewodu 2, na którym umieszczone jest urządzenie sterujące 3 i różne elementy pomiarowe i sterujące, stosowane zwykle w grzejnikach przepływowych. Należy do nich włącznik ciśnieniowy lub przepływowy 20, który przy poborze wody z wylotu wody ciepłej 7 przyłącza elektryczny obwód prądu grzania do urządzenia sterującego 3, oraz włącznik ciśnieniowy 21, który w przypadku wystąpienia nadciśnienia w odcinku przewodu 2 przerywa zasilanie prądem 24 przynajmniej dla układu sterowania mocy. Do kontroli temperatury, jak również ciśnienia po stronie wody zimnej służy układ czujników 23, który jest połączony z urządzeniem sterującym 3. W urządzeniu sterującym 3 znajdują się triaki 31 do oddzielnego sterowania mocą grzewczą poszczególnych modułów grzejnych 5a, 5b i 5c, tworzących odcinek grzejny 5. Sterowanie mocą spirali grzejnych 50a do 50c następuje za pośrednictwem oddzielnych przewodów grzejnych 45. Sposób działania i sposób wykonania urządzenia sterującego 3 zostaną objaśnione dalej w odniesieniu do fig. 3.The cold water inlet 1 is designed as a metal block in which, in addition to the cold water connection, a manually operated shut-off valve 11, a water filter 12 and a non-return valve 13 are installed. Downstream of the cold water inlet 1, there is usually a rigid pipe section 2 on which the a control device 3 and various measuring and control elements typically used in flow heaters. These include a pressure or flow switch 20 which, when water is drawn from the hot water outlet 7, connects the electric heating circuit to the control device 3, and a pressure switch 21 which, in the event of overpressure in the line section 2, interrupts the power supply 24 at least to the control system power. To control the temperature as well as the pressure on the cold water side, a sensor system 23 is used, which is connected to the control device 3. The control device 3 has triacs 31 for the separate control of the heating power of the individual heating modules 5a, 5b and 5c forming the heating section 5 The power control of the heating coils 50a to 50c takes place by means of separate heating conductors 45. The operation and construction of the control device 3 will be further explained with reference to FIG. 3.

Sterowanie mocą elementów grzejnych 50a do 50c następuje za pośrednictwem tranzystorów do wzmacniania mocy lub triaków 31, których wrażliwość na wpływ temperatury jest znana. Do chłodzenia triaków 31 wykorzystywana jest w opisywanym przykładzie wykonania, podobnie jak w znanym stanie techniki, wchodząca do układu zimna woda. Triaki są montowane na wymienniku ciepła 29, który pod względem przenoszenia ciepła jest połączony z przewodem rurowym 2, a poprzez niego z dopływającą zimną wodą. Do chłodzenia triaków najlepiej nadaje się zimna woda o temperaturze z normalnego zakresu poniżej 20°C, ponieważ ciepło wytwarzane przez triaki należy odprowadzać jedynie w trakcie pracy grzejnika przepływowego, a świeża zimna woda w sposób ciągły przepływa przez odcinek chłodzenia. Chłodzące działanie dopływającej zimnej wody jestjednak wystarczające tylko w takim przypadku, gdy temperatura zimnej wody nie przekracza wartości maksymalnej, zależnej od termicznego oporu układów triaków i strat mocy. Nie zawsze jest to jednak zapewnione. Przy niewystarczającym chłodzeniu następuje odłączenie prądu i przerwanie pracy grzejnika przepływowego.The power control of the heating elements 50a to 50c takes place by means of power amplification transistors or triacs 31, the sensitivity of which to the influence of temperature is known. In the described embodiment, for cooling the triacs 31, as in the known art, cold water entering the system is used. The triacs are mounted on a heat exchanger 29 which, in terms of heat transfer, is connected to the pipe 2 and through it to the incoming cold water. Cold water with a temperature in the normal range below 20 ° C is best suited for cooling the triacs, as the heat generated by the triacs only needs to be dissipated while the flow heater is in operation, and fresh cold water flows continuously through the cooling section. The cooling effect of the incoming cold water is, however, sufficient only if the cold water temperature does not exceed a maximum value, which depends on the thermal resistance of the triac circuits and the power losses. However, this is not always ensured. In case of insufficient cooling, the power is disconnected and the flow heater is stopped.

W przykładzie wykonania według fig. 1 do zapewnienia wystarczającego chłodzenia triaków nawet w przypadku wysokich temperatur wpływającej zimnej wody zastosowano dodatkowy wentylator 8, który jest włączany w razie potrzeby przez urządzenie sterujące 3 po określeniu temperatury zimnej wody przez układ czujników 23. Jeżeli temperatura zimnej wody przekracza wartość graniczną, równą przykładowo 20°C, wówczas włączony zostaje wentylator 8. Wytwarzany przez wentylator 8 strumień powietrza jest, poprzez odpowiedni kanał wentylacyjny 80. kierowany na zebra chłodzące wymiennika ciepła (fig. 2), dzięki czemu w każdej chwili zapewnione jest wystarczające odprowadzanie powietrza z triaków 31.In the embodiment according to Fig. 1, an additional fan 8 is provided to ensure sufficient cooling of the triacs even in the case of high temperatures of the incoming cold water, which is switched on if necessary by the control device 3 after the cold water temperature has been determined by the sensor system 23. If the cold water temperature exceeds a limit value of, for example, 20 ° C, the fan 8 is then switched on. The air flow generated by the fan 8 is directed via a suitable ventilation duct 80 to the cooling ribs of the heat exchanger (FIG. 2), so that sufficient discharge is guaranteed at all times. air from triacs 31.

Spiralne elementy grzejne 50a do 50c są wykonane z nieosłoniętych drutów oporowych, które zapewniają szybki przepływ ciepła do ogrzewanej cieczy (wody). Narzucone zostają z góryThe spiral heating elements 50a to 50c are made of bare resistance wires that provide rapid heat transfer to the heated liquid (water). They are imposed from above

171 406 określone wartości oporów między gołymi spiralami grzejnymi i kolejnym metalowym przyłączem w strumieniu wody. W związku z tym przewody, przez które płynie ciecz między poszczególnymi modułami grzejnymi 5a lub 5c i przyłączami po stronie zimnej lub ciepłej wody, muszą być odpowiednio długie. Te przewody do przepływu cieczy są w przedstawionym grzejniku przepływowym utworzone z elastycznych węży, wykonanych z materiału o własnościach izolacyjnych. Węże te można z jednej strony bez problemów połączyć z odpowiednim króćcem przyłączowym, a z drugiej strony łatwo je ułożyć w taki sposób, ze zajmują mało miejsca. Można je na przykład ułożyć w postaci pętli za odcinkiem grzejnym 5 w nie przedstawionej na rysunku obudowie, w dolnej jej części. Średnica pętli musi być na tyle duża, aby ograniczone były mechaniczne opory przepływu i zmniejszone straty w przewodach tworzących odcinki izolacyjne.171 406 specific values of the resistance between the bare heating coils and the subsequent metal connection in the water stream. Accordingly, the lines through which the liquid flows between the individual heating modules 5a or 5c and the connections on the cold or hot water side must be sufficiently long. In the flow heater shown, these liquid flow lines are formed of flexible hoses made of a material with insulating properties. On the one hand, these hoses can be easily connected to the appropriate connection stub, and on the other hand, they are easy to arrange in such a way that they take up little space. They can, for example, be arranged as loops downstream of the heating section 5 in a housing, not shown, in its lower part. The diameter of the loop must be large enough to limit the mechanical flow resistance and reduce losses in the conduits forming the insulating sections.

Na wyjściu ustawionego w strumieniu cieczy jako ostatni modułu grzejnego 5c umieszczony został układ pomiarowy 30 z czujnikiem temperatury i czujnikiem ciśnienia. Układ pomiarowy 30 jest połączony z urządzeniem sterującym 3. Układ pomiarowy 30 bierze udział w sterowaniu lub regulacji mocy grzewczej z wykorzystaniem triaków.At the outlet of the heating module 5c arranged in the liquid stream, a measuring system 30 with a temperature sensor and a pressure sensor is placed. The measuring system 30 is connected to the control device 3. The measuring system 30 is involved in controlling or regulating the heating power by means of triacs.

Istotny aspekt wynalazku stanowi specjalne wykonanie poszczególnych modułów grzejnych 5a, 5b i 5c, objaśnione dalej na podstawie fig. 2.An important aspect of the invention is the special embodiment of the individual heating modules 5a, 5b and 5c, which will be further explained with reference to Fig. 2.

Rury do obsadzenia spirali grzejnych 51 trzech modułów grzejnych 5a, 5b i 5c są na schemacie według fig. 2 połączone ze sobą w sposób rozłączny za pośrednictwem króćców przyłączowych 53, 54, które stanowią elementy wtykowe. Odpowiednie elementy złączne 44 i 63 są podłączone w sposób rozłączny i nieprzepuszczalny dla cieczy do króćców przyłączowych 53 i 54 pierwszego i ostatniego modułu grzejnego 5a i 5c. Jak łatwo zauważyć, poszczególne moduły grzejne mogą być bez problemów wymieniane lub uzupełniane poprzez rozłączanie i zestawianie komplementarnych króćców przyłączowych. Złączki 44 i 63 są w znany sposób łączone z wężami 4 i 6, tworzącymi odcinki izolacyjne. Złączki i króćce przyłączowe oraz elementy uszczelniające mogą być wykonane według znanych konstrukcji. Istotne jest to, aby zapewnić niezbędne uszczelnienie połączeń w warunkach ciśnień i temperatur panujących na odcinku grzejnym. Zamiast przedstawionych na fig. 2 połączeń wtykowych można również stosować inne rodzaje połączeń, na przykład połączenia śrubowe z nakrętkami kołpakowymi lub zamknięcia bagnetowe, które zamykają się poprzez wzajemny obrót poszczególnych elementów, tworząc zarazem wymagane uszczelnienie.In the diagram according to FIG. 2, the pipes for the heating coils 51 of the three heating modules 5a, 5b and 5c are connected to each other in a detachable manner via connection stubs 53, 54, which constitute plug-in elements. The respective fasteners 44 and 63 are detachably connected and liquid impermeable to the terminals 53 and 54 of the first and last heating modules 5a and 5c. As it is easy to see, individual heating modules can be easily replaced or supplemented by disconnecting and putting together complementary connection sockets. The couplings 44 and 63 are connected in a known manner with hoses 4 and 6 forming the insulating sections. The couplings, connection stubs and sealing elements can be made according to known constructions. It is important to ensure the necessary sealing of connections under the pressure and temperature conditions in the heating section. Instead of the plug connections shown in FIG. 2, other types of connections can also be used, for example screw connections with cap nuts or bayonet closures, which close by mutual rotation of the individual elements, thereby forming the required seal.

Każdy z modułów grzejnych 5a, 5b i 5c jest na fig. 2 pokazany jako otwarty i nie zawiera odpowiedniej spirali grzejnej 50a, 50b lub 50c. Na wewnętrznej ściance każdej z rur mocujących 51 znajduje się element 52 wywołujący turbulencję, ukształtowany w postaci żebra o trójkątnym przekroju i spiralnym przebiegu na podobieństwo wielozwojnego i stromego gwintu. Zebro to tworzy zewnętrzny, płaszczowy uchwyt dla spirali grzejnych 50a do 50c. Spirale elementów 52 w postaci żeber i spirali grzejnych 50a do 50c są zazwyczaj przeciwnie skierowane. Podparcie spirali grzejnej na elemencie 52 w postaci żebra następuje w miejscach krzyżowania się spirali i ma charakter punktowy. Spiralne żebro 52 stanowiące element wywołujący turbulencję wchodzi w strumień ogrzewanej cieczy, gdy przepływa ona wzdłuż osi ustawionych jedna za drugą rur 51. Nitki strumienia są na żebrze zaginane poprzecznie do wewnątrz lub wprawiane w ruch skrętny odpowiednio do spiralnego przebiegu żebra 52. Wewnątrz każdej z rur mocujących 51 tworzą się intensywne zawirowania, które prowadzą do polepszenia przepływu ciepła między poszczególnymi spiralami grzejnymi i przepływającym medium. Ten zidentyfikowany przepływ ciepła w połączeniu za znacznie wyższą sprawnością jest zgodnie z wynalazkiem wykorzystywany. W porównaniu ze zwykłymi konstrukcjami możliwe jest Obniżenie temperatury pracy spirali grzejnych.Each of the heating modules 5a, 5b and 5c is shown open in Fig. 2 and does not contain a corresponding heating coil 50a, 50b or 50c. A turbulence inducing element 52 is provided on the inner wall of each of the fastening tubes 51, which is shaped as a rib with a triangular cross-section and a spiral pattern similar to a multi-turn steep thread. This zebro forms an outer sheathed holder for the heating coils 50a to 50c. The ribs of the rib-shaped elements 52 and the heating spirals 50a to 50c are usually in opposite directions. The support of the heating spiral on the rib-shaped element 52 takes place at the spiral crossing points and has a point character. The helical turbulence rib 52 enters the stream of heated liquid as it flows along the axes of the stacked tubes 51. The strands of the stream are bent transversely inward on the ribs or torsional in accordance with the spiral path of the rib 52. Inside each tube of the fastening elements 51, intense eddies are created which lead to an improvement in the heat transfer between the individual heating coils and the flowing medium. This identified heat flow in combination with a significantly higher efficiency is used according to the invention. Compared to conventional constructions, it is possible to lower the operating temperature of the heating coils.

Zamiast pokazanego we wszystkich modułach grzejnych 5a do 5c na fig. 2 jednego spiralnego żebra 52 na wewnętrznej ściance każdej z rur 51 można umieścić kilka równoległych żeber. Kształt przekroju każdego z żeber 52 nie ma tak dużego znaczenia. Tylna ścianka żebra może zamiast ostrych krawędzi mieć kształt zaokrąglony.Instead of one spiral rib 52 shown in all heating modules 5a to 5c in FIG. 2, several parallel ribs can be provided on the inner wall of each tube 51. The cross-sectional shape of each of the ribs 52 is not so critical. The rear wall of the rib may have a rounded shape instead of sharp edges.

Porównywalny efekt można osiągnąć w ten sposób, że w obwodzie rury zamiast żeber zostaną wykonane szerokie rowki, przy czym powstają ułożone naprzemian pola i bruzdy, podobnie do gwintu w lufie karabinowej.A comparable effect can be achieved in that, instead of ribs, wide grooves are made in the circumference of the tube, producing alternating fields and grooves, similar to a thread in a rifle barrel.

171 406171 406

Każda z rur 51 wraz ze swymi komplementarnymi króćcami przyłączowymi 53 i 54 oraz przynajmniej jednym spiralnym żebrem 52 jest wykonana z tworzywa sztucznego specjalną metodą wtrysku. Podczas wytwarzania w zewnętrznej formie umieszczany jest rdzeń, który ogranicza wewnętrzną komorę 55 rury 51. W tym me przedstawionym na rysunku rdzeniu wykonany jest przynajmniej jeden spiralny rowek, w którym podczas wtrysku kształtowane jest spiralne żebro 52. Zewnętrzna forma jest zamykana, z zachowaniem odstępu, na współosiowym rdzeniu i przeprowadzany zostaje proces wtryskiwania. Po utwardzeniu znajdującej się między zewnętrzną formą i rdzeniem kształtki forma zostaje otwarta i rdzeń jest wyciągany wzdłuż osi przez otwór 56 na jednym z końców rury 51. W trakcie tego ruchu wzdłuż osi rdzeń jest przekręcany względem kształtki 51 w kierunku spiralnego żebra 52. Stwierdzono, że lekko stożkowy kształt rdzenia z rozszerzeniem w kierunku otworu 56 rury 51 w znacznym stopniu ułatwia wyjęcie rdzenia. Nie stwierdzono przy tym negatywnego wpływu powstałego w ten sposób stożkowego poszerzenia wewnętrznej komory 55 na działanie rury do obsadzenia spirali grzejnej podczas grzania, a otwór umieszczony na drodze przepływu medium zwiększa nawet powstawanie turbulencji oraz podwyższa sprawność grzania.Each of the pipes 51 with its complementary connectors 53 and 54 and at least one spiral rib 52 is made of plastic by a special injection method. During manufacture, a core is placed in the outer mold which delimits the inner cavity 55 of the tube 51. In this core not shown, at least one spiral groove is formed in which a spiral rib 52 is formed during injection. The outer mold is closed with a gap, on a coaxial core and the injection process is carried out. After curing of the molded part between the outer mold and the core, the mold is opened and the core is pulled axially through the opening 56 at one end of the pipe 51. During this axial movement, the core is turned relative to the molding 51 towards the helical rib 52. It has been found that the slightly conical shape of the core with the widening towards the opening 56 of the tube 51 greatly facilitates the removal of the core. There is no negative effect of the resulting conical widening of the inner chamber 55 on the action of the tube for filling the heating coil during heating, and the opening in the flow path of the medium even increases the formation of turbulence and increases the heating efficiency.

Do wywoływania turbulencji mogą służyć wykonane oddzielnie elementy do przerywania przepływu, wkładane lub wsuwane przez otwór 56 do wewnętrznej komory 55. Można na przykład wstawić odpowiednią siatkę, której kształt będzie dopasowany do wewnętrznego przekroju rury 51. Z drugiej strony w otoczoną uzwojeniami grzejnymi komorę może być wsuwany centralnie odpowiedni panel.Separate flow-stopping means can be used to induce turbulence, which are inserted or inserted through the opening 56 into the inner chamber 55. For example, a suitable mesh can be inserted, the shape of which will match the internal cross-section of the tube 51. On the other hand, the chamber surrounded by the heating windings may be central sliding panel.

Spirala grzejna każdego z modułów grzejnych 5ajest wkładana w rurę 51 przed zamknięciem jej końców, otwartych po przeprowadzeniu wtrysku. Końce rury są zamykane zazwyczaj w sposób gazoszczelny przy pomocy kołpaków lub płytek zamykających, przy czym kołpaki lub płytki są zespawane lub sklejone z rurą z tworzywa sztucznego 51. Tego rodzaju środki są znane w stanie techniki, co czyni zbędnym dalsze objaśnienia.The heating coil of each of the heating modules 5 is inserted into the tube 51 before closing its open ends after injection. The ends of the pipe are usually closed gas-tight by caps or closure plates, the caps or plates being welded or glued to the plastic pipe 51. Such means are known in the art, which renders further explanation unnecessary.

W obudowie urządzenia odcinek grzejny, składający się z baterii np. trzech modułów, może być osadzony w odpowiednich zagłębieniach podstawy. W obudowie mogą być przygotowane wcześniej dodatkowe zagłębienia, tak aby umieszczone w niej mogły być dodatkowe moduły grzejne w celu zwiększenia mocy grzejnej. Również węże 4 i 6 można ułożyć w odpowiednich pierścieniowych komorach w podstawie nie przedstawionej narysunku obudowy.In the housing of the device, the heating section, consisting of a battery, e.g. three modules, can be embedded in appropriate recesses in the base. Additional recesses can be prepared in the housing in advance, so that additional heating modules can be placed in it in order to increase the heating power. Also, the hoses 4 and 6 can be arranged in corresponding annular chambers in the base of the housing, not shown.

Do osiowego zamocowania spirali grzejnych 50a, 50b i 50c służą elementy mocujące 57, które przy pomocy odpowiednich środków są przymocowane na stałe do rury 51. Tego rodzaju elementy mocujące 57 mogą stanowić trzpienie przechodzące przez ściankę rury 51 i wystające promieniowo w kierunku osi rury 58. Trzpienie te mogą być przeprowadzone przez ściankę rury i uszczelniane później, to znaczy po zamocowaniu spirali grzejnych. Z drugiej strony rura może się składać z kilku osiowych odcinków, które po wykonaniu i umieszczeniu w nich elementów mocujących 57 są składane współosiowo w płaszczyźnie podziału i uszczelniane.Fastening elements 57 are used to axially fasten the heating coils 50a, 50b and 50c, which are fixedly attached to the tube 51 by suitable means. Such fasteners 57 may be pins that extend through the wall of the tube 51 and project radially in the direction of the tube axis 58. These mandrels can be guided through the pipe wall and sealed later, i.e. after the heating coils have been attached. On the other hand, the pipe may consist of several axial sections which, after the fixing elements 57 have been manufactured and inserted into them, are folded coaxially in the parting plane and sealed.

Poniżej przedmiot wynalazku został opisany w odniesieniu do fig. 3, na której zostały w sposób schematyczny przedstawione elementy pomiarowe, sterujące i wskaźnikowe oraz obwód elektryczny opisanego przykładu wykonania elektrycznego grzejnika przepływowego.In the following, the subject matter of the invention is described with reference to Fig. 3, in which the measuring, control and indicator elements and the electric circuit of the described embodiment of the electric flow heater are schematically shown.

W przykładzie wykonania według fig. 3 triaki 31 urządzenia sterującego 3 są sterowane przez układ regulacji 3a. Układ regulacji 3a zawiera służące do przetwarzania wartości pomiarowych urządzenie wejściowe 32, do którego poza wartościami pomiarowymi doprowadzana jest również ustawiana przez użytkownika zadana temperatura ciepłej wody T_s, urządzenie sterujące wypływem i czasem 33 oraz, jako właściwy regulator, układ logiczny typu fuzzy 34. Układ logiczny typu fuzzy 34 działa za pośrednictwem układu sterowania mocy 35 na jeden lub kilka triaków 31. Triaki 31 zasilają odpowiednio do sposobu ich sterowania przyporządkowane im poszczególne elementy grzejne 5a, 5b i/lub 5c w celu pokrycia zapotrzebowania na ciepło. Zapotrzebowanie to jest w znany sposób uzależnione od strumienia objętości, płynącego przez przewód 2, oraz ustawionej przez użytkownika zadanej temperatury T_s. Układ logiczny typu fuzzy 34 steruje ponadto, dodatkowo względem stopnia sterowania mocą 35. blokiem zabezpieczającym 36. Blok zabezpieczający 36 steruje wskaźnikiem 37, a w określonych, awaryjnych sytuacjach lub w razie uszkodzenia, wyłącznikiem 38, który jest umieszczony między układemIn the embodiment according to FIG. 3, the triacs 31 of the control device 3 are controlled by the control system 3a. The control circuit 3a comprises an input device 32 for processing the measured values, to which, in addition to the measured values, a user-selectable hot water set point temperature T _s is also supplied, a flow and time control device 33 and, as the actual controller, fuzzy logic 34. the fuzzy logic 34 operates via a power control 35 on one or more triacs 31. The triacs 31 supply the associated individual heating elements 5a, 5b and / or 5c according to their control method to meet the heat demand. This demand depends, in a known manner, on the volume flow flowing through the line 2 and the user-set target temperature T _s . The fuzzy logic 34 further controls, in addition to the power control stage 35, the safety block 36. The safety block 36 controls the indicator 37 and, in certain emergency or fault situations, the switch 38 which is located between the circuit

171 406 sterowania mocy 35 i wszystkimi triakami 31. Poprzez połączenie z układem sterowania mocy informacja o uruchomieniu triaków 31 przedostaje się do bloku zabezpieczającego 36.171 406 of the power control 35 and all the triacs 31. By connecting to the power control system, information about the activation of the triacs 31 is transferred to the safety block 36.

Układ logiczny typu fuzzy 34 jest, poprzez sprzężenie zwrotne 39, połączony z układem przetwarzania danych 32. Za pośrednictwem tego sprzężenia zwrotnego 39 układ logiczny typu fuzzy 34 może mieć wpływ na sposób przetwarzania wartości pomiarowych. Ponadto przy przetwarzaniu wartości pomiarowych oraz do sterowania wypływem i czasem można wykorzystać przechowywane w pamięci wartości pomiarowe z poprzednich cykli roboczych w celu na przykład tłumienia przeskoków i optymalizacji czasu reakcji.The fuzzy logic 34 is coupled to the data processing circuit 32 via feedback 39. Via this feedback 39, the fuzzy logic 34 can influence the processing of the measured values. In addition, when processing the measured values and for controlling the discharge and time, the stored measured values from previous operating cycles can be used for, for example, skip suppression and optimization of the response time.

W przedstawionym na fig. 3 przykładzie wykonania do bloku 36 są doprowadzane w celu przetworzenia następujące wartości pomiarowe: temperatura wejścia Te (punkt pomiarowy 23), temperatura wyjścia Ta (punkt pomiarowy 30), ciśnienie wejścia pe, ciśnienie wyjścia pa i na zakończenie, poprzez parę przewodów pomiarowych 46 wartości oporów ewentualnie przewodności słupa wodnego między dwoma elementami grzejnymi, np. 5a i 5c.In the embodiment shown in FIG. 3, the following measured values are fed to block 36 for processing: input temperature Te (measuring point 23), output temperature Ta (measuring point 30), input pressure pe, output pressure pa and finally by a pair of test leads 46 values of resistance or conductivity of the water column between two heating elements, e.g. 5a and 5c.

Różnica ciśnień Ap = p_c - pa może być wykorzystywana do wyznaczania początku przepływu wody (otwarcie wylotu wody w miejscu poboru) i w związku z tym do włączania elektronicznego układu sterującego. Ponieważ w systemie wodociągowym zimnej wody panuje z reguły określone ciśnienie, można zrezygnować również z ciągłego pomiaru ciśnienia na wejściu pe. W bloku 32 lub w przyporządkowanym układowi logicznemu typu fuzzy mikroprocesorze różnica ciśnień Ap może zostać zastąpiona wartością odpowiadającą strumieniowi objętości V. Niezbędny do regulacji temperatury strumień objętości można jednak obliczyć również na podstawie mocy elektrycznej, która jest przekazywana z układu sterowania mocą 35 na triaki 31. W tym celu można połączyć impulsy sterujące na wyjściu układu sterowania mocą. Istotne w tym miejscu wahania napięcia w sieci można we właściwy sposób kompensować przy pomocy układu logicznego typu fuzzy 34.The pressure difference Ap = p _c - pa can be used to mark the start of the water flow (opening of the water outlet at the tapping point) and therefore to activate the electronic control system. Since a certain pressure is generally present in the cold water supply system, the continuous pressure measurement at the pe inlet can also be dispensed with. In block 32 or in the associated fuzzy logic of the microprocessor, the pressure difference A? Can be replaced by a value corresponding to the volume flow V. However, the volume flow necessary for temperature control can also be calculated on the basis of the electrical power transmitted from the power control 35 to the triacs 31. For this purpose, the control pulses at the output of the power control system can be combined. Voltage fluctuations in the network, which are significant at this point, can be properly compensated for by means of the fuzzy logic 34.

W opisanym przykładzie wykonania można przed włączeniem mocy określić najpierw przy pomocy pary przewodów 46 przewodność lub opór między dwoma oddalonymi od siebie punktami słupa wodnego na odcinku grzejnym 5. W przypadku zbyt wysokiego oporu triaki 31 zostają odłączone przez przerywacz 38, aby zapobiec pracy na sucho, a w związku z tym niebezpieczeństwu uszkodzenia elementów grzelnych. Uruchomienie funkcji zabezpieczających może być również konieczne przy zbyt wysokiej przewodności, to znaczy przy zbyt niskim oporze między przewodami pomiarowymi 46, na przykład z uwagi na niebezpieczeństwo zwarcia i w celu zabezpieczenia przed przeciążeniemIn the described embodiment, before switching on the power, the conductivity or resistance between two distant points of the water column on the heating section 5 can be determined first by means of a pair of conductors 46. If the resistance is too high, the triacs 31 are disconnected by the circuit breaker 38 to prevent dry running. and therefore the risk of damaging the top elements. It may also be necessary to activate the protective functions if the conductivity is too high, i.e. if the resistance between the test leads 46 is too low, for example due to the risk of short circuits and for overload protection.

Wymiennik ciepła 29 jest sprzężony termicznie z odcinkiem zimnej wody (odcinek przewodu 2) w ten sposób, że może on wytwarzane w trakcie pracy triaków 31 ciepło oddawać strumieniowi zimnej wody. Temperatura wejścia Te przekazuje procesorowi w układzie logicznym typu fuzzy na bieżąco informację o tym, czy odprowadzane przez strumień zimnej wody ciepło jest wystarczające do chłodzenia triaków 31. Jeżeli temperatura wejścia Te jest za wysoka, na przykład wynosi 20°C, wówczas układ logiczny typu fuzzy 34 uruchamia przekaźnik zabezpieczający 36, który z kolei włącza wentylator 8 i dba o wymuszone chłodzenie triaków 31. Ten całkowicie nowy w grzejnikach przepływowych środek można również korzystnie zastosować także w inaczej wykonanych grzejnikach przepływowych, o ile zależna od temperatury wlotu wody wartość pomiarowa będzie przekazywana do procesora lub odpowiedniej jednostki wejścia. Wymuszone chłodzenie, które może być realizowane na ciekłym medium również przy pomocy pompy, jest zwykle przerywane w tym momencie, gdy pierwotne medium chłodzące, a mianowicie ogrzewana na odcinku grzejnym 5 zimna woda, przekroczy na wejściu zadaną wartość graniczną.The heat exchanger 29 is thermally coupled to the cold water section (conduit section 2) so that it can dissipate the heat generated during the operation of the triacs 31 to the cold water flow. The input temperature Te informs the processor in the fuzzy logic as to whether the heat dissipated by the cold water stream is sufficient to cool the triacs 31. If the input temperature Te is too high, for example is 20 ° C, then the fuzzy logic 34 activates a safety relay 36, which in turn switches on the fan 8 and ensures forced cooling of the triacs 31. This completely new measure in flow heaters can also be used advantageously in flow heaters of different design, as long as a measurement value dependent on the water inlet temperature is transferred to processor or appropriate input unit. Forced cooling, which can also be carried out on the liquid medium by means of a pump, is usually interrupted at the moment when the primary cooling medium, namely cold water heated in the heating section 5, exceeds the predetermined limit value.

W przedstawionym przykładzie wykonania na wejściu odcinka grzejnego 5 lub przed wylotem ciepłej wody przewidziany został ogranicznik strumienia objętości 62. Przy jego pomocy można w pełni wykorzystać rezerwy mocy grzejnika przepływowego, co ma znaczenie zwłaszcza w przypadku kilku miejsc poboru wody. Jako ogranicznik strumienia objętości może służyć zwykły dławik.In the exemplary embodiment shown, a volume flow limiter 62 is provided at the inlet to the heating section 5 or upstream of the hot water outlet. With it, the power reserve of the flow heater can be fully utilized, which is especially important for several water draw-off points. A conventional restrictor can be used as a limiter for the volume flow.

Urządzenie sterujące według fig. 3 zawiera ponadto urządzenie do zmiękczania wody. Składa się ono z przekaźnika 42, który wytwarza prostokątne impulsy o częstotliwości od 2 do 10 kH i w ten sposób powoduje powstanie w obszarze wlotu zimnej wody odpowiedniego polaThe control device of Figure 3 further comprises a water softening device. It consists of a relay 42 which generates rectangular pulses with a frequency of 2 to 10 kH and thus produces a corresponding field in the area of the cold water inlet.

171 406 elektromagnetycznego. Pole elektromagnetyczne odpowiada na zmiękczanie wody i redukuje w ten sposób osadzanie się wapienia w bezpośrednim obszarze działania odcinka grzejnego 5.171 406 electromagnetic. The electromagnetic field responds to the softening of the water and thus reduces limestone deposition in the immediate area of operation of the heating section 5.

W ramach zakresu wynalazku możliwe są liczne jego odmiany. I tak na przykład z orzyczyn ekonomicznych można zrezygnować z poszczególnych funkcji zwiększających komfort eksploatacji. Wiele funkcji można zrealizować poprzez proste ukształtowanie układu logicznego typu fuzzy 34, to znaczy bez znaczącego zwiększania kosztów wytwarzania i kosztów urządzenia. Zamiast układu logicznego typu fuzzy 34 można oczywiście zastosować zwykłe urządzenie regulacyjne, zwłaszcza wówczas, gdy można w wystarczającym stopniu określić z góry przebieg funkcjonowania, aż do momentu osiągnięcia zadanej temperatury na wylocie wody i w układzie nie występują znaczące wahania lub przeskoki. W razie potrzeby można również przewidzieć wynoszące kilka sekund opóźnienia we włączaniu, zwłaszcza w przypadku przerwy w zasilaniu. Jeżeli na odcinku grzejnym 5 powstaje nadmierne ciśnienie, wówczas skuteczny może okazać się ogranicznik ciśnienia.Numerous variations are possible within the scope of the invention. For example, of economic reasons, individual functions that increase the comfort of use can be dispensed with. Many functions can be realized by simply shaping the fuzzy logic 34, i.e. without significantly increasing the manufacturing and device costs. Instead of the fuzzy logic 34, a conventional regulating device can of course be used, in particular if the operating sequence can be sufficiently predetermined until the set water outlet temperature is reached and there are no significant fluctuations or jumps in the system. If desired, a switch-on delay of a few seconds can also be provided, especially in the event of a power failure. If excessive pressure is built up in the heating section 5, a pressure limiter can be effective.

171 406171 406

Fig.3Fig.3

171 406171 406

Fig.2 }63 54Fig. 2} 63 54

54171 40654171 406

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.Publishing Department of the UP RP. Circulation of 90 copies

Cena 4,00 złPrice PLN 4.00

Claims

Patent claims

1. Electric flow-through heater with cold water inlet, control device, first insulating section, downstream heating section, second insulating section and hot water outlet, characterized in that the heating section (5) consists of at least one tubular heating module (5a, 5b, 5c) which includes an approximately straight and circular tube (51) inserted into the water flow path to be filled by the control device (3) of the heating element (50a, 50b, 50c) and extending from both the ends of the pipe (51), connection stubs (53, 54), while on the inner wall of the pipe (51) for filling the heating element there are turbulence-inducing elements (52), which break the threads of the water stream flowing through the heating module and bend them in the transverse direction, and twist, and the first and second insulation sections (4,6) are made in the form of flexible hoses, each of which is tightly connected to a stub by a connection (53, 54) of one heating module.

2. Heater according to claim The turbulence inducing element (52) as claimed in claim 1, characterized in that the turbulence inducing element (52) is in the form of at least one spiral groove or rib provided on the inner wall of the tube (51) for housing the heating element.

3. A heater according to claim Device according to claim 1, characterized in that the heating section (5) comprises a plurality of heating modules (5a, 5b, 5c) which are releasably connected to each other via corresponding connection sockets (53, 54) and arranged in series.

4. Heater according to claim Device according to claim 3, characterized in that the two connection sockets (53, 54) assigned to one heating module (5a) constitute mutually corresponding plug elements (53, 54) and / or mutually corresponding connections extending along a radius on opposite sides of the pipe (51). bayonet.

5. Heater according to claim A method as claimed in claim 1, characterized in that the heating elements (50a, 50b, 50c) are in the form of heating coils, and on the inner wall of the pipe (51) there are fastening elements (57) protruding therefrom limiting the movement of the heating element (50a) along the axis.

6. Heater according to claim The method of claim 5, characterized in that the heating elements (50a, 50b, 50c) in the form of heating coils are made of resistance wires with an exposed and metallic or oxidized surface.

7. Heater according to claim A method as claimed in claim 1, characterized in that the length of the flexible hoses forming the two insulating sections (4, 6) is selected such that it is also sufficient for liquids (water) with the highest possible conductivity.

8. Heater according to claim A method as claimed in claim 1, characterized in that each of the pipes (51) for housing the heating element and both connectors (53, 54) are made in the form of a one-piece plastic injection molding, the pipe (51) for housing the heating element at both ends. tightly closed.

9. Heater according to claim The method of claim 8, characterized in that the inner diameter of the tube (51) for filling the heating element is slightly widened at one end (56) in the shape of a cone.

10. Heater according to claim The method according to claim 5, characterized in that the fastening elements (57) consist of a plurality of axially spaced apart, usually circumferentially spaced caps.

11. Heater according to claim The pipe according to claim 1, characterized in that each of the pipes (51) for mounting the heating elements consists of several axial pipe sections that are permanently connected to each other in a liquid-impervious manner, and the fastening elements (57) are located adjacent to the connecting points. pipes.

12. Heater according to claim The process of claim 1, characterized in that the tubular heating modules (5a, 5b, 5c) are seated in the recesses of the lower housing part.

171 406

13. Heater according to claim A method according to claim 1, characterized in that the two plastic hoses forming the insulating sections (4, 6) are arranged in coils in the lower part of the casing and are equipped with π li ί Ά r »/ -» o nl / Jnżjnndn \ kraó \ r

VI \ J LAIX 1 UkACll 11 Ct V »j *» Zj »łVJUVll US / ii

14. Heater according to claim Device according to claim 1, characterized in that the control device (3) is associated with a substantially rigid conduit section (2) which is inserted into the liquid flow path between the cold water inlet (1) and the first insulating section (4).

15. Heater according to claim Device according to claim 1, characterized in that the heating section (5) comprises at least two separately controllable and / or switchable heating modules (5a to 5c), of which at least one is controlled depending on the heat demand and one module (5c) is connected as the last heating stage.

16. Heater according to claim The method of claim 1, characterized in that the control device (3) comprises means (31, 35) for controlling the power of the heating elements (50a to 50c), and on the cold and hot water side there are first and second liquid pressure sensors (pe and p _a ) .

17. Heater according to claim Device according to claim 1 or 16, characterized in that the control device (3) comprises means for delaying the switching on of the heating coil.

18. Heater according to claim The method of claim 1, characterized in that it comprises means for measuring the electrical resistance of the water column between the two heating elements (50a to 50c) and a device for processing the measurement results.

19. Heater according to claim The method of claim 1 or 17, characterized in that the control device (3) comprises fuzzy logic (34) for processing the measured values and controlling the power of the heating windings.

20. Heater according to claim The method of 19, characterized in that the fuzzy logic (34) includes means (36) for controlling the security indicators (37).