Устройство нагревателя и способ управления работой устройства нагревателя
Описано устройство нагревателя, имеющее по меньшей мере один нагревательный блок (10а-10е), который предназначен для нагрева по меньшей мере одной текучей среды, блок (12а-12е) управления и/или регулирования, который предназначен для того, чтобы в по меньшей мере одном рабочем режиме приводить в действие нагревательный блок (10а-10е) для установки определенной температуры по меньшей мере частично в импульсном режиме с по меньшей мере двумя импульсами (14а-14е), и по меньшей мере один уравнительный блок (16а-16е), который имеет по меньшей мере одно гидравлическое соединение (52а-52е) с нагревательным блоком (10а-10е) и предназначен для по меньшей мере значительного нивелирования колебаний температуры вследствие его работы в импульсном режиме. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 10 ил.
Уровень техники
Из CN 200989664 Y известен проточный нагреватель, имеющий нагревательный блок и смесительную емкость, которая предназначена для смешения нагретой воды посредством трехходового клапана с холодной водой с целью поддержания температуры на постоянном уровне.
Раскрытие изобретения
В изобретении предлагается устройство нагревателя, имеющее по меньшей мере один нагревательный блок, который предназначен для нагрева по меньшей мере одной текучей среды, преимущественно воды, блок управления и/или регулирования, который предназначен для того, чтобы в по меньшей мере одном рабочем режиме приводить в действие нагревательный блок в целях установки и/или настройки определенной температуры, прежде всего температуры текучей среды, по меньшей мере частично в импульсном режиме с по меньшей мере двумя, преимущественно по меньшей мере четырьмя, предпочтительно по меньшей мере шестью, особенно предпочтительно по меньшей мере восьмью, импульсами, прежде всего следующими друг за другом с малыми промежутками времени, и по меньшей мере один уравнительный блок, который имеет по меньшей мере одно гидравлическое соединение с нагревательным блоком и предназначен для по меньшей мере значительного нивелирования и/или сглаживания колебаний температуры вследствие его работы в импульсном режиме.
Под "устройством нагревателя" в данном контексте подразумевается прежде всего по меньшей мере одна часть, прежде всего конструктивная подгруппа, нагревателя и преимущественно проточного нагревателя. Устройство нагревателя прежде всего может также охватывать весь нагреватель и преимущественно весь проточный нагреватель.
Под "нагревательным блоком" в данном контексте подразумевается прежде всего блок, который предназначен для преобразования, прежде всего непосредственного преобразования, энергии, прежде всего электрической энергии, энергии биотоплива и/или преимущественно энергии ископаемого топлива, в тепло и его подвода прежде всего к текучей среде, предпочтительно воде. Нагревательный блок прежде всего содержит по меньшей мере один нагревательный модуль и предпочтительно по меньшей мере один теплообменник. При этом нагревательный модуль может быть выполнен прежде всего в виде электронагревательного устройства и/или предпочтительно в виде горелки, прежде всего в виде мазутной горелки, а особенно предпочтительно - в виде газовой горелки, и для нагрева текучей среды в предпочтительном варианте находится в тепловой связи с теплообменником. Теплообменник имеет прежде всего по меньшей мере один подвод для текучей среды, прежде всего ненагретой и/или нагреваемой текучей среды, и прежде всего по меньшей мере один выпуск для текучей среды, прежде всего нагретой нагревательным модулем текучей среды. Выражение "нагревательный блок предназначен для нагрева текучей среды" в данном контексте прежде всего означает, что нагревательный блок и прежде всего нагревательный модуль предназначены для того, чтобы в по меньшей мере одном рабочем режиме повышать температуру текучей среды относительно опорной температуры и/или исходной температуры на по меньшей мере 5°C, преимущественно на по меньшей мере 15°C, предпочтительно на по меньшей мере 25°C, особенно предпочтительно на по меньшей мере 35°C. Под термином "предназначен" подразумевается прежде всего "специально запрограммирован" на выполнение “специально рассчитан" на выполнение и/или "специально сконструирован" для выполнения соответствующей функции. Под предназначением объекта для выполнения определенной функции прежде всего подразумевается, что объект реализует и/или осуществляет эту определенную функцию в по меньшей мере одном эксплуатационном состоянии и/или рабочем состоянии, соответственно режиме.
Далее, под "блоком управления и/или регулирования" подразумевается прежде всего электрический и/или электронный блок с по меньшей мере одним блоком управляющей электроники. Под "управляющей электроникой" подразумевается прежде всего блок с вычислительным устройством (процессором) и с запоминающим устройством (памятью), а также с сохраненной в этом запоминающем устройстве рабочей, управляющей и/или регулирующей программой, которая предназначена прежде всего для ее выполнения вычислительным устройством. В предпочтительном варианте блок управления и/или регулирования предназначен для того, чтобы в по меньшей мере одном рабочем режиме приводить в действие нагревательный модуль, прежде всего в целях установки и/или настройки определенной температуры, в импульсном режиме с по меньшей мере двумя импульсами. Под предназначением блока управления и/или регулирования для "приведения в действие" нагревательного блока и/или нагревательного модуля "в импульсном режиме" прежде всего подразумевается, что блок управления и/или регулирования предназначен для того, чтобы приводить в действие нагревательный блок и/или нагревательный модуль и/или снабжать нагревательный блок и/или нагревательный модуль энергией, прежде всего подавать на них/него электрический ток и/или предпочтительно подавать в них/него топливо, в тактовом и/или прерывистом режиме. В предпочтительном варианте блок управления и/или регулирования предназначен для того, чтобы прежде всего при работе в импульсном режиме в первом временном интервале приводить в действие нагревательный блок и/или нагревательный модуль в обычном режиме, а во втором временном интервале, прежде всего непосредственно следующем во времени за первым временным интервалом, снижать теплопроизводительность нагревательного модуля, прежде всего по сравнению с его теплопроизводительностью в первом временном интервале, и/или предпочтительно приостанавливать работу, прежде всего полностью прекращать работу, прежде всего работу нагревательного блока и/или нагревательного модуля, и/или полностью прерывать энергоснабжение. В предпочтительном варианте за вторым временным интервалом непосредственно следует первый временной интервал. Первым временным интервалом при этом прежде всего определяется длительность одного импульса из числа по меньшей мере двух импульсов. Под выражением "малый промежуток времени" в данном контексте подразумевается прежде всего промежуток времени продолжительностью максимум 200 с, предпочтительно максимум 100 с, особенно предпочтительно максимум 50 с.
Далее, под "уравнительным блоком" подразумевается прежде всего блок, содержащий по меньшей мере один уравнительный модуль, прежде всего активный и/или пассивный уравнительный модуль, и предназначенный для по меньшей мере частичного проведения, направления и предпочтительно перемешивания текучей среды. В предпочтительном варианте уравнительный модуль предназначен для создания вихрей и/или завихрений в текучей среде и для этого предпочтительно имеет специальную приданную ему форму, прежде всего геометрическую форму (конфигурацию). В данном контексте под "активным объектом" подразумевается прежде всего объект, который предназначен для активного управления им. Соответственно, под "пассивным объектом" подразумевается прежде всего объект, который не обладает возможностью управления им. Под предназначением уравнительного блока для "по меньшей мере значительного нивелирования" колебаний температуры в данном контексте прежде всего подразумевается, что уравнительный блок предназначен для создания или поддержания по меньшей мере в основном постоянной температуры с ее колебанием максимум 3°C, предпочтительно максимум 2°C, особенно предпочтительно максимум 1°C, прежде всего на протяжении по меньшей мере двух импульсов. В предпочтительном варианте блок управления и/или регулирования при этом предназначен для по меньшей мере в основном произвольной настройки температуры текучей среды, прежде всего на выпуске и/или выходе уравнительного блока, прежде всего уравнительного модуля, по меньшей мере в температурном интервале от 20 до 80°C, предпочтительно от 30 до 70°C, особенно предпочтительно от 40 до 60°C. Под выражением "по меньшей мере в основном произвольно" при этом подразумевается прежде всего "произвольно", соответственно на "любое значение" в пределах, определяемых присущей блоку управления и/или регулирования точностью настройки температуры.
Кроме того, устройство нагревателя может иметь по меньшей мере один датчик, прежде всего датчик расхода и/или датчик температуры, который предназначен прежде всего для регистрации (измерения) по меньшей мере одной коррелирующей с текучей средой измеряемой величины, прежде всего ее расхода и/или температуры.
Благодаря соответствующему исполнению устройства нагревателя удается прежде всего улучшить эксплуатационную гибкость и/или эффективность, главным образом эффективность использования монтажного пространства, эффективность затрат, отдачу в пересчете на единицу массы и/или отдачу по мощности. Еще одно преимущество состоит в возможности получения практически не требующего дополнительного монтажного пространства устройства нагревателя с высокой стабильностью температуры и/или с гибким ее регулированием. Помимо этого еще одно преимущество состоит в возможности повысить комфорт, прежде всего для конечного пользователя, при этом удается прежде всего минимизировать внезапные колебания температуры и/или так называемый эффект "cold sandwich" (эффект кратковременного падения температуры текучей среды на выходе нагревателя при частом его выключении - включении).
В одном из предпочтительных вариантов длительность по меньшей мере двух, предпочтительно по меньшей мере четырех, более предпочтительно по меньшей мере шести, особенно предпочтительно по меньшей мере восьми, импульсов по меньшей мере в основном идентична. Выражение "по меньшей мере в основном идентична" в данном контексте прежде всего означает, что длительность импульсов различается между собой на максимум 20%, предпочтительно на максимум 15%, особенно предпочтительно на максимум 10%. Благодаря этому удается прежде всего получить особо простой алгоритм управления. Помимо этого удается улучшить эффективность.
Преимущество еще одного варианта, в котором длительность каждого из по меньшей мере двух, предпочтительно по меньшей мере четырех, более предпочтительно по меньшей мере шести, особенно предпочтительно по меньшей мере восьми, импульсов составляет максимум по 100 с, преимущественно максимум по 60 с, предпочтительно максимум по 40 с, особенно предпочтительно максимум по 20 с, состоит в возможности простым путем обеспечить и/или установить требуемую температуру текучей среды.
В еще одном варианте блок управления и/или регулирования предназначен для приведения в действие нагревательного блока в импульсном режиме, прежде всего с по меньшей мере двумя, преимущественно по меньшей мере четырьмя, предпочтительно по меньшей мере шестью, особенно предпочтительно по меньшей мере восьмью, импульсами, таким образом, чтобы температура текучей среды на выходе, прежде всего на выходе теплообменника, по меньшей мере в основном периодически колебалась, прежде всего на по меньшей мере 20°C, предпочтительно на по меньшей мере 5°C, особенно предпочтительно на по меньшей мере 1°C. Выражение "по меньшей мере в основном периодически колебалась" в данном контексте прежде всего означает, что колебание отклоняется от периодического колебания, прежде всего эталонного колебания, на максимум 20%, предпочтительно на максимум 15%, особенно предпочтительно на максимум 10%. При этом в предпочтительном варианте температура текучей среды на выходе колеблется с частотой от 1 до 500 мГц, преимущественно от 5 до 400 мГц, предпочтительно от 10 до 300 мГц, особенно предпочтительно от 15 до 100 мГц. Благодаря этому удается прежде всего добиться особо гибкого регулирования температуры.
В одном из вариантов осуществления изобретения блок управления и/или регулирования предназначен для варьирования температуры текучей среды, прежде всего на выходе, в первую очередь на выходе теплообменника, путем изменения соответствующей длительности по меньшей мере двух, предпочтительно по меньшей мере четырех, более предпочтительно по меньшей мере шести, особенно предпочтительно по меньшей мере восьми, импульсов. Благодаря этому удается прежде всего добиться особо простого регулирования температуры.
Нагревательный блок мог бы, например, располагаться по ходу потока текучей среды после уравнительного блока. Однако в предпочтительном варианте уравнительный блок расположен по ходу потока текучей среды после нагревательного блока. Под "расположением" данного объекта "по ходу потока текучей среды после" другого объекта в данном контексте прежде всего подразумевается, что данный объект расположен, если смотреть в направлении потока и/или в направлении течения текучей среды, после другого объекта и/или за ним, в соответствии с чем текучая среда проходит через этот другой объект прежде всего во времени до своего прохождения через данный объект. Благодаря этому удается прежде всего улучшить эффективность уравнительного блока.
Кроме того, в еще одном варианте уравнительный блок выполнен без активных нагревательных блоков, прежде всего нагревательных модулей, главным образом электронагревательных устройств. Уравнительный блок, прежде всего уравнительный модуль, прежде всего выполнен необогреваемым и главным образом нагревается лишь, прежде всего пассивно, текучей средой. При этом в предпочтительном варианте уравнительный блок, прежде всего уравнительный модуль, не имеет изоляции и/или экранирования. Благодаря этому удается прежде всего снизить издержки и/или максимизировать эффективность.
Особо высокой эффективности использования монтажного пространства позволяет добиться прежде всего вариант, в котором уравнительный блок имеет смесительную емкость объемом от 0,25 до 3 л, предпочтительно от 0,5 до 2 л, особенно предпочтительно от 0,75 до 1,5 л. В этом случае прежде всего уравнительный модуль выполнен в виде смесительной емкости. При этом уравнительный модуль прежде всего выполнен отличным от накопителя горячей воды.
В изобретении предлагается далее нагреватель, имеющий батарейный блок энергоснабжения, который предназначен для энергоснабжения устройства нагревателя. При этом в предпочтительном варианте нагреватель не имеет блока питания от сети и/или подключения к электрической сети. Благодаря этому удается получить особо гибкий в применении нагреватель. В альтернативном варианте осуществления изобретения нагреватель выполнен переносным и для этого прежде всего имеет по меньшей мере одну ручку. Благодаря этому нагреватель может использоваться, например, совместно с топливным баллоном при отдыхе в кемпинге.
Объектом изобретения является, кроме того, способ управления работой устройства нагревателя, имеющего по меньшей мере один нагревательный блок, который предназначен для нагрева по меньшей мере одной текучей среды, и по меньшей мере один уравнительный блок, который имеет по меньшей мере одно гидравлическое соединение с нагревательным блоком, который при этом в по меньшей мере одном рабочем режиме для установки определенной температуры приводят в действие по меньшей мере частично в импульсном режиме с по меньшей мере двумя, преимущественно по меньшей мере четырьмя, предпочтительно по меньшей мере шестью, особенно предпочтительно по меньшей мере восьмью, импульсами и по меньшей мере значительно нивелируют (сглаживают) с помощью уравнительного блока колебания температуры вследствие работы нагревательного блока в импульсном режиме. Связанное с таким решением преимущество состоит прежде всего в возможности повысить гибкость и/или эффективность.
Предлагаемое в изобретении устройство нагревателя при этом не ограничивается его описанными выше применением и вариантом реализации. Для выполнения представленной в настоящем описании основной функции предлагаемое в изобретении устройство нагревателя прежде всего может иметь иное количество отдельных элементов, деталей, узлов и модулей, отличное от их указанного в настоящем описании количества.
Чертежи
Другие преимущества изобретения вытекают из последующего описания со ссылкой на прилагаемые к нему чертежи. На этих чертежах представлено пять вариантов осуществления изобретения. На чертежах, в описании и в формуле изобретения различные отличительные особенности изобретения представлены в том или ином конкретном сочетании между собой. Очевидно, однако, что все такие отличительные особенности изобретения можно рассматривать и по отдельности, а также их можно комбинировать между собой в иных, технически реализуемых сочетаниях. На прилагаемых к описанию чертежах, в частности, показано:
на фиг. 1 - структурная схема нагревателя с его устройством, выполненного в виде проточного нагревателя,
на фиг. 2 - диаграмма рабочего сигнала нагревательного блока устройства нагревателя,
на фиг. 3 - диаграмма пропорциональных температуре сигналов устройства нагревателя,
на фиг. 4 - выполненный в виде смесительной емкости уравнительный модуль уравнительного блока устройства нагревателя с частично удаленным корпусом,
на фиг. 5 - блок-схема последовательности стадий, выполняемых при рассматриваемой в качестве примера работе устройства нагревателя в импульсном режиме,
на фиг. 6 - внешний вид уравнительного модуля уравнительного блока выполненного еще по одному варианту устройства нагревателя,
на фиг. 7 - вид в разрезе изображенного на фиг. 6 уравнительного модуля плоскостью вдоль направления его продольной протяженности,
на фиг. 8 - вид в разрезе уравнительного модуля уравнительного блока выполненного еще по одному варианту устройства нагревателя плоскостью вдоль направления продольной протяженности этого уравнительного модуля,
на фиг. 9 - вид в разрезе уравнительного модуля уравнительного блока выполненного еще по одному варианту устройства нагревателя плоскостью вдоль направления продольной протяженности этого уравнительного модуля и
на фиг. 10 - вид в разрезе уравнительного модуля уравнительного блока выполненного еще по одному варианту устройства нагревателя плоскостью вдоль направления продольной протяженности этого уравнительного модуля.
Описание вариантов осуществления изобретения
На фиг. 1 в виде структурной схемы в качестве возможного примера показан нагреватель 24а, выполненный в виде проточного нагревателя. Нагреватель 24а имеет блок 22а энергоснабжения. Такой блок 22а энергоснабжения в данном случае представляет собой блок батарейного питания. Блок 22а энергоснабжения предназначен для энергоснабжения всего нагревателя 24а. В соответствии с этим нагреватель 24а не имеет подключения к электрической сети. Альтернативно этому возможен также вариант с выполнением нагревателя только с подключением к электрической сети и/или с подключением к электрической сети и с батарейным блоком энергоснабжения, например в качестве источника аварийного или резервного питания.
Нагреватель 24а имеет, кроме того, его устройство. Такое устройство нагревателя содержит нагревательный блок 10а. Нагревательный блок 10а предназначен для нагрева текучей среды. В данном случае нагревательный блок 10а предназначен для нагрева воды. Для этого нагревательный блок 10а имеет нагревательный модуль 26а. Нагревательный модуль 26а выполнен в виде газогорелочного модуля. Однако альтернативно этому возможен также вариант, в котором нагревательный блок предназначен для нагрева иной текучей среды, такой, например, как охлаждающая среда и/или нагревающая среда (теплоноситель).
Нагревательный модуль 26а имеет первый дозатор 28а для воздуха, необходимого для сгорания. Этот первый дозатор 28а выполнен в виде воздуходувки с изменяемой частотой вращения. Первый дозатор 28а предназначен для подачи потока воздуха, необходимого для сгорания, и/или для регулирования его расхода. Для этого первый дозатор 28а соединен с первым подводом 30а для воздуха, необходимого для сгорания. Помимо этого нагревательный модуль 26а имеет второй дозатор 32а для топлива. Этот второй дозатор 32а выполнен в виде топливного клапана с изменяемым расходом и электронным управлением. В данном случае второй дозатор 32а выполнен в виде регулирующего клапана. Второй дозатор 32а предназначен для подачи потока топлива и/или для регулирования его расхода. В данном случае второй дозатор 32а предназначен для подачи газа и/или для регулирования его расхода. Для этого второй дозатор 32а соединен со вторым подводом 34а для топлива.
Нагревательный модуль 26а имеет далее основную (или рабочую) горелку 36а. Эта основная горелка 36а через первый дозатор 28а соединена с первым подводом 30а. Помимо этого основная горелка 36а через второй дозатор 32а соединена со вторым подводом 34а. Основная горелка 36а предназначена для сжигания топливовоздушной смеси в по меньшей мере одном рабочем режиме. При этом основная горелка 36а предназначена для создания греющего пламени. Нагревательный модуль 26а имеет, кроме того, запальную горелку 38а. Эта запальная горелка 38а предназначена для создания запального пламени для основной горелки 36а. Для этого запальная горелка 38а через первый дозатор 28а соединена с первым подводом 30а и через второй дозатор 32а соединена со вторым подводом 34а. Альтернативно этому можно также отказаться от применения запального устройства и/или использовать, например, искровой запал.
Нагревательный блок 10а содержит далее теплообменник 40а. Этот теплообменник 40а расположен в зоне, близкой к греющему пламени. Теплообменник 40а предназначен для передачи тепловой энергии от нагревательного модуля 26а текучей среде. Для этого теплообменник 40а имеет ведущий в него подвод 18а для ненагретой текучей среды, прежде всего воды, и ведущий из него выход 20а для нагретой текучей среды, прежде всего воды.
Нагревательный блок 10а содержит, кроме того, газовыпускной модуль 42а. Такой газовыпускной модуль 42а выполнен в виде дымовой трубы. Газовыпускной модуль 42а предназначен для отвода отходящих газов. Для этого газовыпускной модуль 42а соединен с выпуском 44а отходящих газов.
Помимо этого устройство нагревателя имеет подводящий блок 46а. Этот подводящий блок 46а в данном случае предназначен для подвода в теплообменник 40а и/или нагреватель 24а ненагретой текучей среды. Для этого подводящий блок 46а имеет впуск 48а для текучей среды и первое гидравлическое соединение 50а. Впуск 48а для текучей среды соединен через первое гидравлическое соединение 50а с подводом 18а, ведущим в теплообменник 40а.
Устройство нагревателя имеет далее уравнительный блок 16а. Уравнительный блок 16а служит в данном случае отводящим блоком. Уравнительный блок 16а предназначен для отвода нагретой текучей среды из теплообменника 40а и/или нагревателя 24а. Для этого уравнительный блок 16а имеет второе гидравлическое соединение 52а, уравнительный модуль 54а, третье гидравлическое соединение 56а и выпуск 58а для текучей среды. Уравнительный блок 16а соединен гидравлическим соединением 52а с нагревательным блоком 10а. В данном случае второе гидравлическое соединение 52а соединено с выходом 20а теплообменника 40а. Кроме того, второе гидравлическое соединение 52а соединено со входом 60а уравнительного модуля 54а. В соответствии с этим уравнительный блок 16а расположен после нагревательного блока 10а. В данном случае уравнительный модуль 54а расположен после теплообменника 40а. Третье гидравлическое соединение 56а соединено с выходом 62а уравнительного модуля 54а. Помимо этого третье гидравлическое соединение 56а соединено с выпуском 58а для текучей среды.
Устройство нагревателя имеет далее несколько датчиков 64а, 66а, 68а, 70а. Первый датчик 64а выполнен в виде датчика расхода (расходомера). Первый датчик 64а в данном случае выполнен в виде язычкового переключателя. Первый датчик 64а предназначен для распознавания расхода текучей среды величиной по меньшей мере 0,5 л/мин. Второй датчик 66а выполнен в виде первого датчика температуры. Второй датчик 66а предназначен для определения температуры текучей среды непосредственно после впуска 48а для нее. Третий датчик 68а выполнен в виде второго датчика температуры. Третий датчик 68а предназначен для определения температуры текучей среды непосредственно после выхода 20а теплообменника 40а и/или непосредственно перед входом 60а уравнительного модуля 54а. Четвертый датчик 70а выполнен в виде третьего датчика температуры. Четвертый датчик 70а предназначен для определения температуры текучей среды непосредственно после выхода 62а уравнительного модуля 54а и/или непосредственно перед выпуском 58а для текучей среды. Альтернативно этому можно также отказаться от применения второго датчика, прежде всего первого датчика температуры, и/или четвертого датчика, прежде всего третьего датчика температуры. Возможен далее вариант с оснащением устройства нагревателя еще и другими датчиками, такими, например, как датчик температуры топлива, прежде всего по меньшей мере один датчик температуры поступающего газа и/или по меньшей мере один датчик температуры отходящих газов.
Помимо этого устройство нагревателя имеет блок 12а управления и/или регулирования. Блок 12а управления и/или регулирования предназначен для управления работой устройства нагревателя. Для этого блок 12а управления и/или регулирования имеет вычислительное устройство, запоминающее устройство и сохраненную в нем рабочую программу, которая предназначена для ее выполнения вычислительным устройством. Кроме того, блок 12а управления и/или регулирования предназначен для настройки и/или обеспечения требуемой теплопроизводительности. Для этого блок 12а управления и/или регулирования имеет электрическое соединение с датчиками 64а, 66а, 68а, 70а. Помимо этого блок 12а управления и/или регулирования имеет электрическое соединение с первым дозатором 28а и вторым дозатором 32а. В соответствии с этим блок 12а управления и/или регулирования предназначен для управления основной горелкой 36а и запальной горелкой 38а.
Блок 12а управления и/или регулирования предназначен для того, чтобы в том рабочем режиме, в котором требуемая теплопроизводительность выше некоторой граничной производительности, приводить в действие нагревательный блок 10а, прежде всего нагревательный модуль 26а, в непрерывном режиме. Блок 12а управления и/или регулирования предназначен далее для того, чтобы в по меньшей мере одном рабочем режиме, в котором требуемая теплопроизводительность ниже некоторой граничной производительности, прежде всего ниже минимальной теплопроизводительности, выдаваемой нагревательным блоком 10а в непрерывном режиме работы, приводить в действие нагревательный блок 10а, прежде всего нагревательный модуль 26а, в целях установки определенной температуры в импульсном режиме с по меньшей мере двумя импульсами 14а.
Импульсный режим работы проиллюстрирован на фиг. 2. При этом по оси 72а абсцисс отложено время. Ось 74а ординат представлена в виде оси значений изменяющейся величины. В данном случае блок 12а управления и/или регулирования предназначен для того, чтобы приводить в действие нагревательный модуль 26а в указанном рабочем режиме в целях установки определенной температуры в импульсном режиме с по меньшей мере десятью импульсами 14а. На фиг. 2 лишь для сохранения наглядности чертежа ссылочным обозначением 14а снабжен только один из импульсов. Длительность tp импульсов 14а по меньшей мере в основном идентична. Длительность tp импульсов составляет в данном случае примерно 10 с. Длительность tp импульсов соответствует в данном случае промежутку времени, в который основная горелка 36а снабжается топливом. Промежуток времени td между двумя импульсами 14а составляет в данном случае примерно 10 с. Промежуток времени td соответствует в данном случае промежутку времени, в который основная горелка 36а не снабжается топливом. Однако альтернативно этому возможен также вариант, в котором промежуток времени между двумя импульсами составляет от 1 до 200 с, предпочтительно от 5 до 100 с, особенно предпочтительно от 8 до 100 с. Блок 12а управления и/или регулирования при этом предназначен для варьирования температуры текучей среды путем изменения соответствующей длительности tp импульсов 14а. В данном случае блок 12а управления и/или регулирования предназначен для приведения в действие нагревательного блока 10а, прежде всего нагревательного модуля 26а, в импульсном режиме таким образом, чтобы температура текучей среды на выходе 20а теплообменника 40а периодически колебалась.
На фиг. 3 показан график изменения температуры текучей среды на входе 60а уравнительного модуля 54а и на его выходе 62а. При этом по оси 76а абсцисс отложено время. Ось 78а ординат представлена в виде оси значений изменяющейся величины, прежде всего температуры. Кривая 80а отражает периодическое колебание температуры текучей среды на выходе 20а теплообменника 40а и/или на входе 60а уравнительного модуля 54а. Текучая среда, температура которой по меньшей мере в основном периодически колеблется, проходит затем через уравнительный модуль 54а. Уравнительный модуль 54а предназначен для по меньшей мере значительного нивелирования таких колебаний температуры. Кривая 82а отражает характер изменения температуры текучей среды на выходе 62а уравнительного модуля 54а и прежде всего после прохождения через него текучей среды.
Ниже со ссылкой на фиг. 4 описана конструкция уравнительного модуля 54а. Уравнительный модуль 54а выполнен в виде смесительной емкости (смесителя). В данном случае уравнительный модуль 54а имеет объем 1 л. Уравнительный модуль 54а имеет корпус 84а. Корпус 84а имеет по меньшей мере в основном цилиндрический контур, прежде всего контур в форме кругового цилиндра. В соответствии с этим корпус 84а имеет боковую поверхность или стенку 86а и две торцевые стороны 88а, 90а. Корпус 84а имеет продольную протяженность от 100 до 400 мм. В данном случае корпус 84а имеет продольную протяженность 350 мм. Кроме того, уравнительный модуль 54а имеет вход 60а для текучей среды и выход 62а для текучей среды. Вход 60а по меньшей мере частично расположен в первой торцевой стороне 88а корпуса 84а. Вход 60а выполнен изогнутым. Вход 60а имеет, кроме того, первое входное отверстие 92а и первое выходное отверстие 93а, через которые текучая среда втекает в корпус 84а. Первое входное отверстие 92а расположено вблизи первой торцевой стороны 88а корпуса 84а. Первое выходное отверстие 93а расположено вблизи первой торцевой стороны 88а корпуса 84а. Первое входное отверстие 92а ориентировано в направлении первой торцевой стороны 88а. Первое выходное отверстие 93а ориентировано в направлении боковой стенки 86а корпуса. Выход 62а по меньшей мере частично расположен в первой торцевой стороне 88а корпуса 84а. Выход 62а выполнен неизогнутым. Выход 62а имеет второе входное отверстие 94а и второе выходное отверстие 95а, через которые текучая среда вытекает из корпуса 84а. Второе входное отверстие 94а расположено вблизи второй торцевой стороны 90а корпуса 84а. Второе выходное отверстие 95а расположено вблизи первой торцевой стороны 88а корпуса 84а. Второе входное отверстие 94а и второе выходное отверстие 95а аналогично ориентированы друг относительно друга. Второе входное отверстие 94а и второе выходное отверстие 95а ориентированы в направлении торцевых сторон 88а, 90а. Второе входное отверстие 94а при этом расположено по меньшей мере в основном напротив первого входного отверстия 92а. Уравнительный модуль 54а выполнен пассивным. Уравнительный модуль 54а выполнен отличным от накопителя горячей воды. Уравнительный модуль 54а при этом не имеет активного нагревательного блока, прежде всего электронагревательного устройства. Кроме того, уравнительный модуль 54а не имеет подводящей линии для подачи холодной воды, прежде всего ее прямой подачи. Уравнительный модуль 54а в данном случае не имеет изоляции. Однако альтернативно этому возможно также выполнение уравнительного модуля с изоляцией и/или экранированием.
Уравнительный модуль 54а предназначен для перемешивания втекающей в него текучей среды. При этом уравнительный модуль 54а предназначен для создания вихрей и/или завихрений в текучей среде. Для этого уравнительный модуль 54а имеет специальную приданную ему геометрическую форму (конфигурацию). Помимо этого уравнительный модуль 54а в любом рабочем режиме полностью заполнен текучей средой. В данном случае уравнительный модуль 54а в любом рабочем режиме заполнен водой. Текучая среда в уравнительном модуле 54а служит инерционной текучей средой для втекающей в него текучей среды. При работе текучая среда, находящаяся в уравнительном модуле 54а, и втекающая в него текучая среда перемешиваются между собой вследствие завихрений и импульсного режима работы нагревательного блока 10а, благодаря чему удается прежде всего эффективно минимизировать колебания температуры. Вытекающая из выхода 62а текучая среда имеет затем по меньшей мере в основном неизменную температурную характеристику (см. прежде всего фиг. 3).
На фиг. 5 показана далее блок-схема последовательности стадий, выполняемых при рассматриваемой в качестве примера работе устройства нагревателя в импульсном режиме для случая, когда устройство нагревателя имеет лишь первый датчик 64а, прежде всего датчик расхода, и третий датчик 68а, прежде всего датчик температуры. Согласно данной блок-схеме при этом предусмотрено выполнение в основном пяти рабочих стадий 96а, 96а, 100а, 102а, 104а.
На рабочей стадии 96а блок 12а управления и/или регулирования проверяет посредством первого датчика 64а, соответствует ли скорость потока текучей среды граничной скорости потока, которая необходима для приведения в действие нагревателя 24а, прежде всего нагревательного модуля 26а. В том случае, если скорость потока текучей среды меньше граничной скорости потока, нагревательный модуль 26а не приводится в действие. В том же случае, если скорость потока больше граничной скорости потока, блок 12а управления и/или регулирования на рабочей стадии 98а проверяет посредством третьего датчика 68а, находится ли температура текучей среды ниже или выше граничной температуры. В том случае, если температура текучей среды выше граничной температуры, осуществляется переход к рабочей стадии 104а. В том же случае, если температура текучей среды ниже граничной температуры, сначала осуществляется переход к рабочей стадии 100а. В этом случае речь идет о пуске нагревателя 24а в холодном состоянии. На рабочей стадии 100а блок 12а управления и/или регулирования приводит в действие нагревательный модуль 26а. На рабочей стадии 102а блок 12а управления и/или регулирования на основании измеренной третьим датчиком 68а температуры текучей среды, на основании измеренной первым датчиком 64а скорости потока текучей среды, на основании теплопроизводительности нагревательного модуля 26а, а также на основании объема уравнительного модуля 54а определяет температуру на выходе 62а уравнительного модуля 54а. Блок 12а управления и/или регулирования повторяет выполнение рабочей стадии 100а и тем самым прежде всего приводит в действие нагревательный модуль 26а в непрерывном режиме до тех пор, пока измеренная на выходе 62а уравнительного модуля 54а температура не станет соответствовать требуемой температуре, прежде всего заданной пользователем температуре. Затем выполняется рабочая стадия 104а. Рабочая стадия 100а и рабочая стадия 102а соответствуют, таким образом, оптимизации температуры текучей среды.
На рабочей стадии 104а блок 12а управления и/или регулирования приводит в действие нагревательный модуль 26а в импульсном режиме. Для достижения максимально эффективной работы блок 12а управления и/или регулирования приводит в действие нагревательный модуль 26а до тех пор, пока температура текучей среды не достигнет задаваемого первого значения ниже требуемой температуры, и затем прекращает работу нагревательного модуля 26а. Вследствие инерционности нагревательного модуля 26а температура текучей среды поднимается выше требуемой температуры. Однако уравнительный модуль 54а позволяет гасить подобные выбросы температуры в сторону ее увеличения, благодаря чему температура текучей среды в основном соответствует требуемой температуре. Кроме того, благодаря этому удается предотвратить возможное обваривание (возможный ожог горячей текучей средой). После этого блок 12а управления и/или регулирования оставляет нагревательный модуль 26а в неработающем состоянии до тех пор, пока температура текучей среды не достигнет задаваемого второго значения выше требуемой температуры, и затем начинает приводить в действие нагревательный модуль 26а. Вследствие инерционности нагревательного модуля 26а температура текучей среды опускается ниже требуемой температуры. Однако уравнительный модуль 54а позволяет гасить подобные выбросы температуры в сторону ее уменьшения, благодаря чему температура текучей среды в основном соответствует требуемой температуре. Затем выполнение рабочей стадии 104а повторяется до тех пор, пока не произойдет изменение требуемой теплопроизводительности.
На фиг. 6-10 показаны дальнейшие варианты осуществления изобретения. Последующее описание со ссылкой на последующие чертежи ограничено в основном рассмотрением различий между этими вариантами, при этом в отношении одинаково называемых деталей и элементов, прежде всего в отношении снабженных одинаковыми ссылочными обозначениями деталей и элементов, можно в принципе сослаться также на чертежи и/или описание других вариантов, прежде всего показанного на фиг. 1-5 варианта. Для проведения различий между вариантами осуществления изобретения к ссылочным обозначениям, используемым в показанном на фиг. 1-5 варианте, добавлена буква а. В ссылочных обозначениях, используемых в показанных на фиг. 6-10 вариантах, буква а заменена на буквы b-е.
На фиг. 6 и 7 показан первый из дальнейших вариантов осуществления изобретения. К ссылочным обозначениям, используемым в показанном на фиг. 6 и 7 варианте, добавлена буква b. Этот показанный на фиг. 6 и 7 вариант отличается от предыдущего варианта по меньшей мере в основном выполнением уравнительного модуля 54b уравнительного блока 16b. При этом на фиг. 6 уравнительный модуль 54b показан в виде снаружи, а на фиг. 7 - в разрезе.
В боковой стенке 86b корпуса 84b по меньшей мере частично расположен вход 60b. Вход 60b выполнен неизогнутым. Вход 60b имеет первое входное отверстие 92b, которое расположено вблизи первой торцевой стороны 88b корпуса 84b. Вход 60b имеет первое выходное отверстие 93b, которое расположено вблизи первой торцевой стороны 88b корпуса 84b. Первое входное отверстие 92b и первое выходное отверстие 93b аналогично ориентированы друг относительно друга. Первое входное отверстие 92b и первое выходное отверстие 93b ориентированы в направлении боковой стенки 86b корпуса.
В боковой стенке 86b корпуса по меньшей мере частично расположен выход 62b. Выход 62b расположен со смещением в окружном направлении корпуса 84b относительно входа 60b. Выход 62b выполнен изогнутым. Выход имеет второе входное отверстие 94b, которое расположено вблизи второй торцевой стороны 90b корпуса 84b. Выход имеет второе выходное отверстие 95b, которое расположено вблизи второй торцевой стороны 90b корпуса 84b. Второе входное отверстие 94b ориентировано в направлении второй торцевой стороны 90b. Второе выходное отверстие 95b ориентировано в направлении боковой стенки 86b корпуса.
На фиг. 8 показан еще один вариант осуществления изобретения. К ссылочным обозначениям, используемым в показанном на фиг. 8 варианте, добавлена буква с. Этот показанный на фиг. 8 вариант отличается от предыдущих вариантов по меньшей мере в основном выполнением уравнительного модуля 54с уравнительного блока 16 с.
В данном случае уравнительный модуль 54с имеет входной корпус 106с. Этот входной корпус 106с расположен в нижней части уравнительного модуля 54с. Входной корпус 106с расположен вблизи первой торцевой стороны 88с. Входной корпус 106с имеет по меньшей мере в основном цилиндрический контур, прежде всего контур в форме кругового цилиндра. Средний диаметр входного корпуса 106с меньше среднего диаметра основного корпуса 84с. Геометрический центр входного корпуса 106 при этом соответствует геометрическому центру основного корпуса 84с. Входной корпус 106с в данном случае выполнен цельно с основным корпусом 84с. Альтернативно этому возможен также вариант с раздельным выполнением входного корпуса и основного корпуса и прежде всего с их выполнением отдельно друг от друга.
Входной корпус 106с имеет далее переход для текучей среды, ведущий в основной корпус 84с. Во входном корпусе 106с по меньшей мере частично расположен вход 60с. В данном случае вход 60с по меньшей мере частично расположен в боковой стенке входного корпуса 106с. Вход 60с выполнен неизогнутым. Вход 60с имеет выходное отверстие 93с, которое в данном случае расположено внутри входного корпуса 106с. Выход 62с по меньшей мере частично расположен в первой торцевой стороне 88 с и входном корпусе 106с. Выход 62с выполнен неизогнутым. Входной корпус 106с имеет, кроме того, несколько распределительных элементов 108с. В данном случае входной корпус 106с имеет по меньшей мере четыре распределительных элемента 108с. Распределительные элементы 108с выполнены пассивными. Распределительные элементы 108с расположены в переходе для текучей среды. В данном случае распределительные элементы 108с выполнены в виде выступов, имеющих форму козырька воздухозаборника и образующих проходы для текучей среды. Распределительные элементы 108с предназначены для создания вихрей и/или завихрений во втекающей в основной корпус 84с текучей среде.
На фиг. 9 показан еще один вариант осуществления изобретения. К ссылочным обозначениям, используемым в показанном на фиг. 9 варианте, добавлена буква d. Этот показанный на фиг. 9 вариант отличается от предыдущих вариантов по меньшей мере в основном выполнением уравнительного модуля 54d уравнительного блока 16d.
Показанный на фиг. 9 вариант по меньшей мере в основном соответствует варианту, показанному на фиг. 8. Однако в данном случае распределительные элементы 108d выполнены в виде лопастей. Распределительные элементы 108d в данном случае выполнены пассивными. Альтернативно этому возможен также вариант с выполнением распределительных элементов активными, прежде всего поворачиваемыми, благодаря чему возможно прежде всего дальнейшее улучшение процесса перемешивания текучей среды.
На фиг. 10 показан еще один вариант осуществления изобретения. К ссылочным обозначениям, используемым в показанном на фиг. 10 варианте, добавлена буква е. Этот показанный на фиг. 10 вариант отличается от предыдущих вариантов по меньшей мере в основном выполнением уравнительного модуля 54е уравнительного блока 16е.
В боковой стенке 86е корпуса 84е по меньшей мере частично расположен вход 60е. Вход 60е выполнен неизогнутым. Вход 60е имеет первое входное отверстие 92е, которое расположено вблизи второй торцевой стороны 90е корпуса 84е. Помимо этого вход 60е имеет несколько первых выходных отверстий 93е. В данном случае вход 60е имеет по меньшей мере четыре первых выходных отверстия 93е. Первые выходные отверстия 93е расположены вблизи второй торцевой стороны 90е корпуса 84е.
В первой торцевой стороне 88е корпуса 84е по меньшей мере частично расположен выход 62е. Выход 62е выполнен неизогнутым. Выход 62е имеет несколько вторых входных отверстий 94е. В данном случае выход 62е имеет три вторых входных отверстия 94е. Вторые входные отверстия 94е расположены вблизи первой торцевой стороны 88е корпуса 84е. Вторые входные отверстия 94е ориентированы в направлении боковой стенки корпуса 86е. Выход 62е имеет второе выходное отверстие 95е, которое расположено вблизи первой торцевой стороны 88е корпуса 84е.
Альтернативно этому возможен также вариант, в котором вход и/или выход имеют/имеет разное количество входных отверстий и/или выходных отверстий, например по меньшей мере два, по меньшей мере три, по меньшей мере четыре и/или по меньшей мере пять входных отверстий и/или выходных отверстий.
1. Устройство нагревателя, имеющее по меньшей мере один нагревательный блок (10а-10е), который предназначен для нагрева по меньшей мере одной текучей среды, блок (12а-12е) управления и/или регулирования, который предназначен для того, чтобы в по меньшей мере одном рабочем режиме приводить в действие нагревательный блок (10а-10е) для установки определенной температуры по меньшей мере частично в импульсном режиме с по меньшей мере двумя импульсами (14а-14е), и по меньшей мере один уравнительный блок (16а-16е), который имеет по меньшей мере одно гидравлическое соединение (52а-52е) с нагревательным блоком (10а-10е) и предназначен для по меньшей мере значительного нивелирования колебаний температуры вследствие его работы в импульсном режиме.
2. Устройство нагревателя по п. 1, отличающееся тем, что длительность (tp) по меньшей мере двух импульсов (14а-14е) идентична.
3. Устройство нагревателя по п. 1 или 2, отличающееся тем, что длительность (tp) каждого из по меньшей мере двух импульсов (14а-14е) составляет максимум по 100 с.
4. Устройство нагревателя по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что блок (12а-12е) управления и/или регулирования предназначен для приведения в действие нагревательного блока (10а-10е) в импульсном режиме таким образом, чтобы температура текучей среды на выходе (20а-20е) по меньшей мере в основном периодически колебалась.
5. Устройство нагревателя по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что блок (12а-12е) управления и/или регулирования предназначен для варьирования температуры текучей среды путем изменения соответствующей длительности (tp) по меньшей мере двух импульсов (14а-14е).
6. Устройство нагревателя по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что уравнительный блок (16а-16е) расположен по ходу потока текучей среды после нагревательного блока (10а-10е).
7. Устройство нагревателя по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что уравнительный блок (16а-16е) выполнен без активных нагревательных блоков.
8. Устройство нагревателя по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что уравнительный блок (16а-16е) имеет смесительную емкость объемом от 0,25 до 3 л.
9. Проточный нагреватель с по меньшей мере одним его устройством по одному из предыдущих пунктов.
10. Проточный нагреватель по п. 9, отличающийся наличием батарейного блока (22а-22е) энергоснабжения, который предназначен для энергоснабжения устройства нагревателя.
11. Способ управления работой устройства нагревателя по одному из пп. 1-8, имеющего по меньшей мере один нагревательный блок (10а-10е), который предназначен для нагрева по меньшей мере одной текучей среды, и по меньшей мере один уравнительный блок (16а-16е), который имеет по меньшей мере одно гидравлическое соединение (52а-52е) с нагревательным блоком (10а-10е), который при этом в по меньшей мере одном рабочем режиме для установки определенной температуры приводят в действие по меньшей мере частично в импульсном режиме с по меньшей мере двумя импульсами (14а-14е) и по меньшей мере значительно нивелируют с помощью уравнительного блока (16а-16е) колебания температуры вследствие работы нагревательного блока в импульсном режиме.
