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Sicherheitsarmatur für Druekspeieher, insbesondere mit Gasbeheizung.
Die bisher bekannten Druekspeieher sind mit einem temperaturgesteuerten Heizungsregler, einem auf den Betriebsdruck eingestellten Sicherheitsventil und einem Rückschlagorgan versehen. An diesen Einrichtungen können Störungen durch den Betrieb oder falsche Bedienung auftreten, was zur Explosion des Speichers führen kann.
Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung zum Schutze des Speichers.
Durch die Heizung ist der Speicherinhalt einer Zustandsänderung unterworfen, deren Kennzeichen Druck und Temperatur sind. Im Normalbetrieb bleibt der Druck ungefähr gleich (abgesehen von den geringfügigen Druckschwankungen in der Zulaufleitung), die Temperatur schwankt zwischen der Zulauftemperatur und der durch die Einstellung des Heizungsreglers gewählten Auslauftemperatur (zirka 80 C).
Es können nun folgende schädliche Betriebszustände eintreten : Innerhalb des normalen Temperaturbereiches steigt der Druck unzulässig an, dann ist das Sicherheitsventil falsch eingestellt oder wirkt nicht, so dass das Ausdehnungswasser nicht ablaufen kann.
B) Die gewählte Auslauftemperatur wird durch Versagen des Heizungsreglers überschritten, dann wird a) bei funktionierendem Sicherheitsventil Dampfbildung bei normalem Betriebsdruck eintreten, b) bei nicht wirkendem Sicherheitsventil, a) bei dichtem Rückschlagorgan übermässiger Druckanstieg eintreten, ss) bei undichtem Rückschlagorgan Dampf vom Zulauf druck entstehen.
Alle diese Fälle führen zur Zerstörung des Gerätes. Um dies zu vermeiden, muss die Sicherheitarmatur naeh der Erfindung nachstehende Forderungen erfüllen :
Das Sicherheitsventil muss auf die örtlich wechselnden Betriebsdruck einstellbar sein, ohne eine versehentliche Einstellung über den höchstzulässigen Betriebsdruck zu gestatten.
Wird der Betriebsdruck überschritten, so ist durch ein druckgesteuertes Organ die Heizung unabhängig vom Heizungsregler noch vor Überschreitung des Prüfdruekes abzustellen.
Wird die gewählte Auslauftemperatur überschritten, ohne gleichzeitigen Druckanstieg, so ist die Heizung, wieder unabhängig vom Heizungsregler, bei Beginn der Dampfbildung in bekannter Weise durch ein temperaturgesteuertes Organ abzustellen oder in bekannter Weise eine Überlaufleitung freizugeben, damit so viel Heisswasser abfliessen und gleichzeitig dieselbe Menge Kaltwasser nachfliessen kann, dass der Wärmeentzug die Heizleistung überwiegt.
In den Zeichnungen wurden nachstehende Ausführungsformen gewählt :
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Die Anordnung könnte auch derart erfolgen, dass die erste durch ein festes Gewicht ersetzt wird oder aber beide durch eine Feder, die entweder infolge ihrer Bemessung oder mittels einer besonderen Einrichtung, z. B. einer Einstellungsbegrenzung, den gleichen Zweck erfüllt, oder durch ein geteiltes Gewicht, das in seiner Gänze dem höchsten Betriebsdruck entspricht und durch Abnahme von Teilgewichten die Einstellung auf den tatsächlichen Betriebsdruck gestattet.
Als druckgesteuertes Organ wurde ein federbelastetes Ventil gewählt. Dieses könnte z. B. gewichtsbelastet ausgeführt werden oder als Federrohr, als belastete Membrane, usw.
Die Heizungssperre für Gasheizung ist als Ventil gezeichnet, für Elektroheizung käme zweckmässig ein Kippsehalter zur Anwendung. Das Ventil ist durch eine unelastische Metallmembrane gesteuert,
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finden, sofern das Ventil durch Druckwasser gesteuert wird. Wird eine andere Steuerkraft gewählt, so ist die Sperre ihr anzupassen.
Als Verbindung zwischen dem druckgesteuerten Organ als Impulsgeber und der Heizungssperre wurde der Einfachheit wegen eine hydraulische Übertragung der Schliesskraft durch eine Druckleitung vorgesehen. Diese kann durch eine elektrische, mechanische oder pneumatische Übertragung ersetzt werden.
Das temperaturgesteuerte Organ ist als Schmelzmetall gedacht. Sinngemäss können andere Schmelzmaterialien für einmalige oder temperaturgesteuerte Ventile od. dgl. in Verbindung mit Bimetallen oder Ausdehnungskörpern für wiederholte Betätigung Verwendung finden.
Die ganze Sicherheitsarmatur zerfällt erfindungsgemäss in die Einlauf-und in die Auslaufarmatur.
Die Einlaufarmatur (Fig. 1) besteht aus dem Wasserzulauf- der zugleich den Käfig 2 für die Rückschlagkugel 3 bildet. Das bei 1 eintretende Wasser fliesst bei 4 in den Speicherbehälter. Steigt in diesem der Druck, so versucht das Wasser das Ventil 6 zu heben. Dieses Ventil wird unter dem Einfluss der Feder 8 auf seinen Sitz gedrückt. Die Einstellung dieser Feder erfolgt durch die Mutter 12 über den Gabelhebel9, der an der Ventilspindel10 am Bolzen 11 angreift, so, dass das Ventil 6 bei höchstem Betriebsdruck öffnet. Durch den Schutzmantel 16 wird die Mutter 12 dem Eingriff Unbefugter entzogen. Am zweiten Arm des Gabelhebels 9 greift die Feder 13 an, die durch die Mutter 14 gespannt werden kann.
Die beiden Zugfedern 8, 13 wirken einander entgegen, so dass nur jeweils die nach abwärts gerichtete Differenz zur Wirkung kommt.
Durch Verstellen der Mutter 14 kann also der Öffnungsdruek. des Sicherheitsventiles nur herab-
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dass im Falle eines Versagens des Sicherheitsventils nach Schmelzen der Metalleinlage-5 Wasser durch die Überlaufleitung 7 abfliessen kann.
Die Auslaufarmatur (Fig. 2) besteht aus dem Wasserzulauf 17, der mit dem Behälter in Verbindung
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normal gewölbt und kehrt ihre konvexe Seite dem Gasventil 25 zu. Dieses hängt mit dem Kugelkopf 26 durch die Lasche 27 an der Membrane 24. Durch das Druckwasser, das die Leitung 23 heranführt, wird die Membrane 24 so deformiert, dass nunmehr die konkave Membranseite ventilseitig liegt und gleichzeitig wird das Gasventil 25 geschlossen. Dazu muss der Ventilhub grösser als die einfache und kleiner als die doppelte Pfeilhöhe der Wölbung sein. Analog könnte das Ventil 25 für flüssige Brennstoffe verwendet
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ausgelöst.
Für den Fall des Versagens des Ventils 18 ist in bekannter Weise parallel dazu oder mit dem Ventil 18 zusammengebaut, allenfalls im Ventilsitz untergebracht, ein Schmelzeinsatz 28 geschaltet, der bei einer Temperatur von etwas über 100 C dem Druckwasser den Weg zum Rohr 23 freigibt, so dass gleichfalls die Heizung unterbrochen wird. Die Heisswasserentnahme erfolgt bei dem Stutzen 29.
In Fig. 3 ist das Gerät schematisch dargestellt, um die Anordnung der Ein-und Auslaufarmatur zu zeigen. Als Beispiel ist wieder ein gasbeheizter Druckspeicher gewählt. Der Speicherbehälter 30 trägt unten am Mantel die Einlaufarmatur, oben in der Mitte die Auslaufarmatur.
Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist folgende : Wird der Speicherinhalt von der Anfangstemperatur auf die gewählte Auslauftemperatur erwärmt, so dehnt sich das Wasser entsprechend aus.
Wurde vorher das Ventil 6 unter dem Einfluss der Feder 8 auf den höchstzulässigen und mittels der Feder 13 auf den tatsächlichen Betriebsdruck eingestellt und steigt der Druck infolge der Wasserausdehnung im Behälter 30 an, so wird die Rückschlagkugel 3 auf ihren Sitz gedrückt (Fig. 1), das Ventil 6 hebt sich und eine der Volumsvergrösserung entsprechende Wassermenge tritt durch den Stutzen 7 in die Überlaufleitung 31. Unter normalen Verhältnissen wird die Heizung durch den Heizungsregler abgestellt, sobald die Auslauftemperatur erreicht ist.
Dieser Betriebszustand wird nur dann erreicht, wenn Heizungsregler, Sicherheitsventil und Rück- sehlagorgan ordnungsgemäss wirken. Die Sicherheitsarmatur hat nun die Aufgabe, einer etwaigen Störung entgegenzuwirken.
Wenn der Heizungsregler versagt, so steigt die Temperatur über die normale, ohne dass die Heizung unterbrochen wird ; der Betriebsdruck steigt jedoch nicht an. Es kommt schliesslich zur Dampfbildung im oberen Speicherteil, der Schmelzeinsatz 28 gibt die Leitung 23 frei, die Membrane 24 schliesst das Ventil 25.
Wenn das Ventil 6 versagt, so steigt der Druck im Behälter 30 durch die fortgesetzte Wärmezufuhr, u. zw. so rasch, dass infolge der Trägheit des Schmelzeinsatzes 28 der Behälter 30 zerstört würde, bevor das Schmelzmetall 28 zur Wirkung kommt. Es hebt sich dann das Ventil 18 und gibt die Leitung 23 frei, wodurch die Heizung unterbrochen wird.
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Wenn der Heizungsregler versagt und die Rückschlagkugel 3 nicht dicht hält, so ergeben sich die gleichen Verhältnisse wie im ersten Falle. Sollte jedoch das Schmelzmeta1l28 z. B. infolge Kesselsteinbelag nicht wirken, so kommt das Schmelzmetall 5 zur Wirkung und gibt den Überlauf 7 frei.
Um das Lüften des Sicherheitsventils 6 zu bewirken, ohne dessen Druckeinstellung zu ändern, ist die geränderte Mutter 15 vorgesehen, durch welche die Spindel 10 und das Ventil 6 angehoben werden können. Da bei andauerndem Lüften des Ventils 6, sofern der Wasserzulauf abgesperrt wird, eine Entleerung des Speicherbehälters während des Betriebes und damit eine Zerstörung des Heizkörpers eintreten
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Heizkörper 32 geführt, so dass der Speicher nur bis zu dieser Höhe entleert werden kann.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Sieherheitsarmatur für Druckspeicher, insbesondere mit Gasbeheizung, ausgerüstet mit Heizungsregler, Sicherheitsventil und Rückschlagorgan, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitsventil (6) nur im Bereiche des erfahrungsgemäss niedrigsten bis zum höchst zulässigen Betriebsdruck einstellbar ist, sowie dadurch, dass eine Heizmittelsperre (25) zwischen Betriebsdruck und Prüfdruck durch ein druckgesteuertes Organ (18) oder zwischen gewählter Auslauftemperatur und der dem Betriebsdruck entsprechenden Verdampfungstemperatur in bekannter Weise durch ein temperaturgesteuertes Organ (28) zur Wirkung kommt.