Thermoelement für Gasdurchlauferhitzer: Aufbau und Funktionsprinzip + Überprüfung und Austausch in Eigenregie

Moderne Gasdurchlauferhitzer und -kessel sind mit einer Vielzahl verschiedener Sensoren ausgestattet. Dies liegt auf der Hand, wenn man den vollautomatischen Betrieb solcher Geräte bedenkt. Mithilfe der Sensoren werden verschiedene Betriebsparameter des Systems analysiert, und das Endergebnis ist die korrekte Einstellung des Gasgeräts auf die entsprechende Betriebsart.

Einer der wichtigen technologischen Sensoren ist das Thermoelement für die Gastherme, das Änderungen der Betriebstemperatur überwacht. In diesem Artikel besprechen wir den Aufbau und das Funktionsprinzip des Thermoelements sowie die Möglichkeiten zur Funktionsprüfung. Außerdem betrachten wir, wie Sie dieses Element selbst austauschen können.

Aufbau und Zweck des Thermoelements

Sensorelemente, die konstruktiv ein Thermoelement darstellen, finden breite Anwendung nicht nur in der Haushaltstechnik, sondern auch in Industrieanlagen. Im Grunde ist das Thermoelement als thermoelektrischer Wandler zu betrachten.

In der Regel wird ein solcher Wandler zur Messung der Umgebungstemperatur eingesetzt. Insbesondere wenn man untersucht, wie das Thermoelement in der Konstruktion eines Gaskessels arbeitet, kann man feststellen, dass mit diesem Sensor die Temperatur der Gasbrennerflamme überwacht (gemessen) wird.

So etwa sieht ein Thermoelement von außen aus, jedoch nicht für ausnahmslos alle Konstruktionen von Gasthermen. Einzelne Geräteexemplare können mit Sensoren anderer Konfiguration ausgestattet sein.

Konstruktionsmerkmale des Thermoelements

Die Ausführung des Thermoelements ist nicht besonders komplex, aber aus technologischer Sicht erfordert die Herstellung dieses Elements hohe Präzision und die Einhaltung der Eigenschaften der verwendeten Komponenten.

Die Hauptkomponenten des Sensors sind im Wesentlichen zwei Metallelemente mit unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften.

Diese Elemente (Drähte) werden an den Enden auf einer Seite verlötet, während die Enden der anderen Seite frei bleiben – sie werden zum Anschluss an den Thermo-EMK-Wandler und zur Übertragung der Potenzialdifferenz verwendet.

Schema eines klassischen Thermoelements: 1 – Lötstelle (eigentlich das Messelement); 2 – Metall mit einem Wert der Thermospannung; 3 – Metall mit einem anderen Wert der Thermospannung; 4 – Voltmeter, mit dem bei Erwärmung des Sensors die Messwerte in Millivolt abgelesen werden können.

Funktionsprinzip und Zweck des Sensors

Der thermoelektrische Effekt (mit anderen Worten der Seebeck-Effekt) bestimmt das Funktionsprinzip des betreffenden Geräts. In einem Punkt verbundene Leiter aus verschiedenen Metallen erzeugen eine Potenzialdifferenz, da unterschiedliche Metalle einen unterschiedlichen Thermokoeffizienten (Seebeck-Koeffizienten) aufweisen.

In Bezug auf einen Gasdurchlauferhitzer gewährleistet die Funktion des Thermoelements die Überwachung der Verbrennung und den Schutz vor möglicher Gasansammlung. Wenn der Brenner eines Gaskessels oder Warmwasserbereiters in aktivem Betrieb ist (Flamme abgibt), erzeugt das in der Flammenzone installierte Thermoelement unter Erwärmung einen elektrischen Strom. Die Stromstärke ist ausreichend, um das Öffnen und Halten des Gasventils zu steuern.

Schema des klassischen Typs für Gasdurchlauferhitzer, das die Funktionsweise der Geräte anschaulich zeigt: 1 – Flammenüberwachungssensor/Thermoelement; 2 – Relais, das den Wärmeschutz gewährleistet; 3 – Mechanik des Magnetventils.

Wenn die Heiztemperatur stark abfällt (erloschene Brennerflamme), sinkt auch die Höhe des erzeugten Stroms, was letztlich zum Schließen des Gasventils führt. Entsprechend wird die Gaszufuhr zum System blockiert, wodurch ein sicherer Betrieb des Geräts gewährleistet wird.

Wenn das Gasventil an Ihrem Gasdurchlauferhitzer nicht auslöst, empfehlen wir Ihnen, sich mit den Methoden zur Überprüfung und Reparatur vertraut zu machen.

Überprüfung des Thermoelements der Haushaltsgastherme

Bei längerem Betrieb eines Haus-Gasdurchlauferhitzers kann es durchaus vorkommen, dass das Thermoelement ausfällt. In diesem Fall ist eine Funktionsprüfung des Systems und folglich eine direkte Überprüfung des Steuerungssensors erforderlich.

Natürlich sind nicht alle Besitzer von Gasgeräten in der Lage, solche Arbeiten durchzuführen. Und auch aus Sicherheitssicht ist es die beste Lösung, sich für eine solche Aufgabe an das Gasunternehmen zu wenden.

Dennoch können die Situationen unterschiedlich sein, einschließlich der Unmöglichkeit, aus bestimmten Gründen Fachleute hinzuzuziehen. Dann bleibt nur ein Ausweg – zu versuchen, die Arbeit selbst in die Hand zu nehmen.

Das Bild zeigt eine Variante eines installierten Thermoelements, das überprüft werden muss: 1 – der heiße Bereich des Sensors, der am häufigsten Beschädigungen ausgesetzt ist; 2 – die Befestigungsmutter, die zur Demontage abgeschraubt werden muss; Eine solche Mutter kann auch am anderen Ende des Thermoelements verwendet werden.

In einem solchen Entwicklungsszenario möchte der in Gasangelegenheiten unerfahrene Benutzer wissen, wie man mit einem Tester – einem weit verbreiteten Diagnosegerät für Elektrik und Elektronik – das Thermoelement an einem Gaskessel überprüfen kann. Wir werden versuchen, diesen technischen Punkt zu erläutern, um die Aufgabe zu erleichtern.

Schritt #1 — Vorbereitung zur Prüfung mit einem Tester

Zunächst sei daran erinnert – der Tester ist ein Messgerät – analog oder digital, mit dem folgende Werte gemessen werden können:

• Widerstand;
• Spannung (Wechsel- und Gleichspannung);
• Stromstärke (Wechsel- und Gleichstrom).

Die genannten Messwerte sind sozusagen die grundlegenden. Darüber hinaus können moderne Tester noch eine Reihe weiterer Parameter prüfen, wie z.B. Induktivität oder Kapazität.

Aber unter Berücksichtigung des Funktionsprinzips eines Thermoelements eines Haushaltsgaskessels ist der Spannungsmessmodus im Millivolt-Bereich völlig ausreichend.

Bei der Prüfung des Thermoelements mit einem Messgerät und einem einfachen Heizelement – einer Paraffinkerze – zeigt die Anzeige des Testers (25 mV), dass der Flammenwächter des Gasbrenners funktionsfähig ist.

Neben dem Messgerät (Tester) benötigt der Monteur noch ein weiteres recht einfaches Werkzeug – eine Heizquelle. Besser ist es, wenn diese Quelle offene Flammen abgeben kann. Daher ist die Verwendung einer gewöhnlichen Paraffinkerze die optimale Wahl.

Schritt #2 — Sichtprüfung auf Mängel

Die Vorgehensweise zum Testen des Flammenwächters ist nicht kompliziert. Bevor Sie mit dem heißen Test beginnen, wird jedoch empfohlen, das Thermoelement sorgfältig von außen visuell zu überprüfen.

Bei der Inspektion des Lötbereichs und des absteigenden Stabs sollten keine physikalischen Defekte des Metalls, einschließlich Brandflecken, auf der Oberfläche sichtbar sein.

Schritt #3 — Test der Funktionsfähigkeit des Sensors

Nach der Sichtprüfung kann direkt mit der heißen Prüfung begonnen werden. Dazu wird der Lötbereich und der absteigende Abschnitt des Thermoelementstabs über den Docht der Kerze gehalten.

Anschließend wird das Messgerät (Tester) an die Anschlussenden des Thermoelements angeschlossen, danach wird die Kerze angezündet. Das erzeugte Potenzial wird auf der Messskala des Geräts beobachtet.

Im Grunde kann zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit des Sensors jede geeignete Heizquelle verwendet werden, z.B. ein handelsübliches Feuerzeug. Allerdings können die Anzeigen auf dem Tester je nach Leistung der Heizquelle unter oder über dem Normalwert liegen.

Das Fehlen jeglicher elektrischer Potentialanzeigen deutet eindeutig auf eine Fehlfunktion des Sensors hin. Bei teilweisen Defekten können auf dem Messgerät chaotische (instabile) Anzeigen von Millivolt-Einheiten auftreten. Wenn der Sensor des Gasdurchlauferhitzers intakt ist, wird am Gerät in der Regel ein stabiler Wert von mehreren Dutzend Millivolt (20–30 mV) aufgezeichnet.

Dabei ändern sich die Anzeigen auf der Skala des Geräts beim Erhitzen des Thermoelementgehäuses durch die Kerzenflamme geringfügig nach oben. Wenn die Kerzenflamme gelöscht wird, gehen die Anzeigen des Testers gegen Null, während das Gehäuse des Stabs und die Lötstelle abkühlen. Das ist im Grunde alles. Bei einem solchen Verlauf kann das Thermoelement als voll funktionsfähig sicher an Ort und Stelle eingebaut werden.

Wie tauschen Sie den Temperatursensor aus?

Die meisten Reparatur- (Austausch-) Varianten des Thermoelements eines Haushaltsgasdurchlauferhitzers erfordern den Ausbau dieses Elements aus der Gerätekonstruktion. Daher muss ein potenzieller Handwerker wissen, wie der Sensor aus- und eingebaut wird. Betrachten wir, wie der Austausch des Thermoelements in einem Gaskessel durchgeführt wird und was dafür erforderlich ist.

Das Werkzeugset ist recht einfach. In der Regel werden ein oder zwei Maulschlüssel für Muttern der Größe 14 (oder 15) benötigt.

Es ist zu beachten, dass je nach konkretem Kesselmodell die Größe der Befestigungsmuttern sowie die Konstruktion des Thermoelements selbst variieren können. Bei einigen Modellen wird das Thermoelement mit Schrauben befestigt.

Demontage des Kontrollsensors am Gasdurchlauferhitzer für anschließende Funktionstests. Je nach Kesselmodell können die Befestigungsvarianten des Sensors unterschiedlich sein.

Daher muss der Handwerker den Sensor von den Befestigungsschrauben lösen, danach wird die Konstruktion entnommen und kann repariert oder durch ein neues ersetzt werden. Der Einbau des neuen Elements erfolgt in umgekehrter Reihenfolge.

Haben Sie Probleme mit der Thermoelement Ihres Gasdurchlauferhitzers? In diesem Fall empfehlen wir Ihnen, sich mit dem Handbuch zur Reparatur und zum Austausch vertraut zu machen.

Fazit und nützliche Videos zum Thema

Das folgende Video zeigt den Testprozess eines Thermoelements, das in einem der Gaskesselmodelle eingebaut ist.

Das Videomaterial erklärt ausführlich, wie das wichtige Bauteil des Gasdurchlauferhitzers ausgebaut, überprüft und ausgetauscht wird – ohne dieses Bauteil bleibt das Gerät praktisch nur im unkontrollierten Modus funktionsfähig, was für den Endbenutzer äußerst gefährlich ist:

Der Austausch des Sensors in Eigenregie ist möglich. Allerdings muss der Heimwerker dafür über handwerkliche Fähigkeiten verfügen und mit Messgeräten umgehen können:

Dank des Thermoelements wird der Zünd- und Heizvorgang automatisiert, und die Betriebssicherheit von Gasdurchlauferhitzern und -kesseln wird erhöht. Das behandelte Material ermöglicht es nicht nur, die technologische Bedeutung des Thermoelements in der Konstruktion von Gasgeräten vollständig zu bewerten und die konstruktiven Feinheiten von Haushaltskesseln zu verstehen, sondern auch, bei Bedarf die Reparatur der Geräte selbst durchzuführen. Dabei ist es wichtig, die Sicherheitsregeln zu beachten, und wenn Sie Zweifel an Ihren eigenen Fähigkeiten haben, wenden Sie sich besser an Fachleute.

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