Die Erfindung geht aus von einem gasbeheizten Wassererhitzer nach der Gattung des Hauptanspruchs. Die im Heizungsnetz umlaufende Wassermenge ist entsprechend der Pumpenkennlinie von den Strömungswiderständen im Heizungsnetz abhängig, die beispielsweise durch Thermostatventile an den Heizkörpern beeinflußt sind, welche mit abnehmenden Wärmebedarf die Durchlaßquerschnitte für das Wasser zunehmend drosseln. Das würde ohne zusätzliche Maßnahmen zu erhöhten, störenden Strömungsgeräuschen und gegebenenfalls auch zu einer hohen Nachheizung des Wassers im Wärmeübertrager und zu einem Wirkungsgrad mindernden Kurztaktbetrieb des Gerätes führen. Mit der Anordnung eines Bypasses und eines den Bypass steuernden Überströmventils werden diese Nachteile dadurch vermieden, daß im Heizungsnetz ein konstanter Wasserdruck aufrechterhalten bzw. ein vorgegebener Höchstwert des Wasserdrucks nicht überschritten und gegebenenfall die Wasserströmung im Wärmeübertrager des Heizgerätes nicht bzw. nicht über einen vorgegebenen Wert hinaus gedrosselt wird (siehe z.B. die EP-A-0 199 894). Bei den bekannten Wassererhitzern der eingangs genannten Art ist das Überströmventil als Rückschlagventil mit einem festen Ventilsitz an einem Ventildurchgang zum Bypass und einem verschiebbar geführten Ventilkörper ausgebildet, der vom Wasserdruck in der Vorlaufleitung entgegen einer Schließfederkraft beaufschlagt ist und vom Ventilsitz abhebt, wenn der Wasserdruck einen vorgegebenen Wert überschreitet. Bei diesen Überströmventilen der mechanischen Bauart können die Teile nach längerer Betriebszeit u.U. verschmutzen bzw. sich abnutzen, so daß eine einwandfreie Funktion nicht mehr gewährleistet ist.
Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß das Überströmventil ein rein fluidisch arbeitendes Bauelement ist, das ausschließlich aufgrund von Strömungseffekten arbeitet, keine beweglichen, der Abnutzung unterliegenden Teile hat und gegen Verschmutzung unempfindlich ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Wirbelkammerventil mit seinem tangentialen Eingang und dem axialen Ausgang in den vom Wärmeübertrager zum Vorlaufanschluß führenden Vorlaufstrang des internen Leitungssystems eingebaut. Dadurch ist erreicht, daß auch der Wärmeübertrager in den vom Wirbelkammerventil gesteuerten geräteinternen Kurzschlußkreis einbezogen ist, so daß eine erhöhte Nachheizung bzw. ein Wirkungsgrad mindernder Kurztaktbetrieb des Gasbrenners bei erhöhtem Strömungswiderstand im Heizungsnetz vermieden wird.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Warmwasser-Zentralheizungsanlage mit einem Wassererhitzer nach dem ersten Ausführungsbeispiel, Figur 2 perspektivisch das Wirbelkammerventil des Wassererhitzers nach Figur 1, und Figur 3 einen Wassererhitzer nach dem zweiten Ausführungsbeispiel.
Die Zentralheizungsanlage nach Figur 1 hat einen durch einen strichpunktierten Linienzug umrandeten Wassererhitzer 10, der mit einem Gasbrenner 12 als Heizquelle versehen ist. Über dem Gasbrenner 12 ist ein von den Verbrennungsgasen beaufschlagter Wärmeübertrager 14 angeordnet, der aus einem Lamellelenblock mit hindurchgeführter Wasserrohrschlange 16 besteht. Diese ist in ein internes Leitungssystem des Wassererhitzers 10 eingefügt, welches einen Rücklaufanschluß 18 für ein externes Heizungsnetz 20 mit einem Vorlaufanschluß 22 verbindet. Das Heizungsnetz 20 führt über mehrere parallel zueinander geschaltete Heizkörper 24, die je von einem Thermostatventil 26 gesteuert sind.
Das interne Leitungssystem des Wassererhitzers 10 hat einen ersten Rücklaufstrang 28, der vom Rücklaufanschluß 18 zum Sauganschluß einer Umwälzpumpe 30 führt. Der Druckanschluß der Umwälzpumpe 30 ist über einen zweiten Rücklaufstrang 32 mit dem Eingang des Wärmeübertragers 14 verbunden, dessen Ausgang über einen ersten Vorlaufstrang 34 an den Eingangsstutzen 36 eines Wirbelkammerventils 38 angeschlossen ist. Das nachstehend noch näher beschriebene Wirbelkammerventil 38 hat zwei Ausgangsstutzen 40, 42, von denen der eine, 40, über einen zweiten Vorlaufstrang 44 mit dem Vorlaufanschluß 22 verbunden ist. Der andere Ausgangsstutzen 42 ist über eine Bypassleitung 46 an den ersten Rücklaufstrang 28 bzw. an die Saugseite der Umwälzpumpe 30 angeschlossen.
Das Wirbelkammerventil 38, das im vorliegenden Zusammenhang erfindungsgemäß die Funktion eines Überströmventils ausübt, ist in Figur 2 der Zeichnung näher dargestellt. Das Ventil hat eine kreiszylindrische Wirbelkammer 50, in welche der Eingangsstutzen 36 tangential einmündet. Der Ausgangsstutzen 40 mündet an zentraler Stelle aus der Wirbelkammer 50 aus. Der zweite, radial verlaufende Ausgangsstutzen 42 ist neben der Einmündung des Eingangsstutzens 36 an die Wirbelkammer 50 angesetzt. Das Wirbelkammerventil 38 arbeitet wie folgt:
Bei hohem Wärmebedarf, das heißt bei geöffneten Thermostatventilen 26 und daher geringen Strömungswiderständen im Heizungsnetz 20, kann eine große Wassermenge aus dem Ventil zum Vorlaufanschluß 22 abfließen. Das führt dazu, daß die über den Eingangsstutzen 36 tangential in die Wirbelkammer 50 einströmende Wassermenge in dieser und im axialen Ausgangsstutzen 40 einen kräftigen, in Figur 2 durch die strichlinierte Linie angedeuteten Strömungswirbel 52 aufbauen kann. Dieser ist in der Lage, den radialen Ausgangsstutzen 42 fast vollständig abzusperren, so daß fast kein Wasser über die Bypassleitung 46 zurück zur Saugseite der Umwälzpumpe 30 abfließen kann.
Mit abnehmenden Wärmebedarf, das heißt bei teilweise geschlossenen Thermostatventilen 26 und größeren Strömungswiderständen im Heizungsnetz 20, stellt sich in der Wirbelkammer 50 ein Übergangszustand ein. Der Strömungswirbel 52 gibt jetzt in Abhängigkeit vom Übergangsverhalten der jeweiligen Ventilauslegung und abhängig vom jeweiligen Strömungswiderstand im axialen Ausgangsstutzen 40 den radialen Ausgangsstutzen 42 mehr oder weniger frei. Dadurch fließt eine durch die punktierte Linie angedeutete Teilmenge 54 des Wassers über die Bypassleitung 46 am Heizungsnetz 20 vorbei zur Umwälzpumpe 30 zurück. Die Durchflußmenge im Wärmeübertrager 14 bleibt dabei annähernd konstant, so daß die eingangs geschilderten Mängel sowohl bezüglich des Heizungsnetzes als auch bezüglich des Wassererhitzers selbst vermieden sind.
Wenn bei minimalen Wärmebedarf bzw. bei geschlossenen Thermostatventilen 26 der Strömungswiderstand im axialen Ausgangsstutzen 40 des Wirbelkammerventils 38 auf einen vorgegebenen Grenzwert ansteigt, kann über die Ausgangsstutzen 40 nur noch wenig oder gar kein Wasser mehr abströmen. Dadurch kann sich auch in der Wirbelkammer 50 kein Strömungswirbel mehr ausbilden. Die Folge davon ist, daß die gesamte zulaufende Wassermenge in den radialen Ausgangsstutzen 42 gedrückt wird und über die Bypassleitung 46 zurück zur Saugseite der Umwälzpumpe 30 gelangt.
Der Wassererhitzer nach Figur 3 stimmt im wesentlichen mit dem Gerät nach Figur 1 überein, so daß in beiden Figuren die funktionsgleichen Teile mit den gleichen Bezugszahlen versehen sind. Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel ist jedoch das Wirbelkammerventil 38 in den Rücklaufstrang 32 zwischen Umwälzpumpe 30 und Wärmeübertrager eingesetzt und der Wärmeübertrager 14 über einen durchgehenden Vorlaufstrang 56 mit dem Vorlaufanschluß 22 verbunden.