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Die Erfindung betrifft eine Wärmemesseinrichtung zur Erfassung der von einem durchfliessen- den Medium transportierten Wärmeleistung oder-menge, insbesondere für eine Wärmeversor- gungsanlage, mit einer regelbaren Strahlpumpe, die einen verstellbaren Ventilkegel aufweist und die mit ihrem Eingangsanschluss an eine Quelle des Mediums anzuschliessen ist, die mit ihrem Sauganschluss an eine ausgekühltes Medium führende Leitung anzuschliessen ist und die mit ihrem Ausgang an eine mit warmem Medium zu versorgende Einrichtung anzuschliessen ist, mit wenigstens einem Temperaturfühler zur Erfassung der Temperatur des Mediums, der ein der Temperatur des Mediums entsprechendes Signal liefert, mit einer Regel- und Verarbeitungseinrich- tung, an die der oder die Temperaturfühler angeschlossen ist bzw.
sind, um ein Positionsvorgabe- signal für die Strahlpumpe zur Steuerung derselben zu erzeugen und um die abgenommene Wär- memenge zu bestimmen, und mit einer Stelleinrichtung, die mit dem Ventilkegel der Strahlpumpe zur Einstellung derselben gemäss dem Positionsvorgabesignal verbunden ist.
Aus der DE 34 17 935 A1 ist es bekannt, die Strahlpumpe in einem System einzusetzen, das den Wärmeverbrauch ohne Zuhilfenahme von Durchflussmessern regelt. Dazu sind zwei Tempera- turfühler zur Erfassung der Temperaturen an dem Strahlpumpentreibmittelanschluss und dem Systemrücklauf vorgesehen. Ausserdem dienen Drucksensoren zur Messung des Drucks in der Treibmittelleitung und des Drucks in der Rücklaufleitung am Sauganschluss der Strahlpumpe. Es sind insgesamt vier Sensoren vorgesehen, um dem Rechner die nötigen Daten zur Einstellung der Strahlpumpe und zur Ermittlung der Wärmemenge zu verschaffen.
Zur Bestimmung des Wärmestroms oder der von einem Wärmestrom transportierten Wärme- menge ist es in der Regel erforderlich, die Stärke einer Fluidströmung sowie deren Temperatur zu erfassen. Entsprechende Messeinrichtungen nutzen bspw. eine Strömungsmesseinrichtung zur Messung des Fluidstroms. Die Strömungsmesseinrichtung kann bspw. durch ein Flügelrädchen gebildet sein, das von dem Fluidstrom bewegt wird und dessen Bewegung als Mass für die Fluid- strömung erfasst wird. Um eine präzise Funktion über lange Zeit hinweg zu garantieren, ist bei solchen Messeinrichtungen ein relativ hoher technischer Aufwand erforderlich.
Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, eine einfache Wärmemesseinrichtung zu schaffen, die insbesondere für Wärmeversorgungsanlagen geeignet ist. Ausserdem ist es Aufgabe der Erfindung, ein entsprechendes Wärmemessverfahren zu schaffen.
Ausserdem muss gelegentlich der Betrieb einer Strahlpumpe generell überwacht werden. Z.B. kann die Strahlpumpe "kippen", wenn an ihrem Ausgang ein zu hoher Gegendruck ansteht. Dies kann der Fall sein, wenn mit der Strahlpumpe Heizkörper versorgt werden und alle Heizkörperven- tile geschlossen sind. Die Strahlpumpe drückt dann über ihren Sauganschluss Wärmeträgermedi- um in die Rücklaufleitung. In einigen Fällen wird angestrebt, solche Zustände zu erkennen und zu verhindern.
Diese Aufgaben werden durch eine Wärmemesseinrichtung gelöst, die gemäss der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, dass wenigstens einer der Temperaturfühler zur Erfassung der Tem- peratur des Mediums an dem Ausgang der Strahlpumpe angeordnet ist, dass die Regel- und Verarbeitungseinrichtung zur Erzeugung des Positionsvorgabesignals die Differenz zwischen einer von dem Temperaturfühler ermittelten Ist-Temperatur und einer vorgegebenen Soll-Temperatur zur Einstellung des Ventilkegels der Strahlpumpe mittels deren Stelleinrichtung bildet, um an dem Ausgang der Strahlpumpe die gewünschte Soll-Temperatur zu erhalten, und dass die Regel- und Verarbeitungseinrichtung, der das Signal des wenigstens einen Temperaturfühlers und das Positi- onsvorgabesignal oder ein der Einstellung der Strahlpumpe entsprechendes, von einer Sensorein- richtung geliefertes Signal zugeführt werden,
ausschliesslich aus diesen die durchgeflossene Wär- meleistung und/oder Wärmemenge bestimmt.
In vorteilhafter Weise ist bei der erfindungsgemässen Wärmemesseinrichtung nur ein Tempera- tursensor am Strahlpumpenausgang erforderlich und zwar auch dann, wenn die Treibmitteltempe- ratur und die Rücklauftemperatur sowie die entsprechenden Drücke nicht konstant sind.
Die erfindungsgemässe Wärmemesseinrichtung weist zur Durchflussmessung eine regelbare Strahlpumpe auf, deren Einstellung von einem Positionsvorgabesignal vorgegeben wird. Das
Positionsvorgabesignal oder eine dem Positionsvorgabesignal bzw. der Stahlpumpeneinstellung entsprechende Grösse wird als Mass für den Durchfluss genommen. Dabei kann das Positionsvor- gabesignal oder die ihm entsprechende Grösse sowohl als Mass für den Zufluss, d. h. dem Fluss zu der Treibdüse der Strahlpumpe als auch als Mass für die Menge des abgegebenen Fluids genom-
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men werden. Der betreffende Durchfluss wird dann mit der gemessenen entsprechenden Fluid- temperatur dazu herangezogen, die Wärmeleistung und/oder die Wärmemenge zu berechnen. Im einfachsten Fall ist dies eine Multiplikation der entsprechenden Signale.
Weitere Ausgestaltungen der erfindungsgemässen Wärmemesseinrichtung sind in den Unter- ansprüchen 2 bis 11gekennzeichnet.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Erfassen der Wärmeleistung eines durch eine Er- fassungsstelle strömenden Wärmefluids, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Wärmeträ- gerfluid durch eine Strahlpumpe geleitet wird, die dem Wärmeträgerfluid ausgekühltes Wärmeträ- gerfluid beimischt, dass die Strahlpumpe mittels einer Regeleinrichtung jeweils immer derart einge- stellt wird, dass an ihrem Ausgang unabhängig vom Durchsatz eine konstante Vorlauftemperatur vorhanden ist, dass die Einstellung der Strahlpumpe erfasst und in ein Positionssignal umgesetzt wird, dass die Temperatur des Wärmeträgerfluids am Eingang oder am Ausgang der Strahlpumpe sowie in einem Rücklauf bestimmt wird,
dass aus der Eingangstemperatur oder der Ausgangstem- peratur und der Rücklauftemperatur ein Temperaturdifferenzsignal des Wärmeträgerfluid gebildet wird und dass aus dem Temperaturdifferenzsignal und dem Positionssignal ein Produkt gebildet wird, das als Mass für die aktuelle Wärmeleistung herangezogen wird. Erfindungsgemäss wird das Produkt zur Bestimmung der Wärmemenge aufsummiert oder aufintegriert.
Mit einer entsprechenden Wärmemesseinrichtung sowie dem betreffenden Verfahren ist die Messung der Wärmeleistung und die Erfassung der Wärmemenge möglich, ohne Durchflussmes- ser einsetzen zu müssen. Als Durchflussmesser dient die Strahlpumpe, wobei deren Einstellung, d. h. bspw. die Position eines Ventilkegels, der mit der Treibdüse zusammenwirkt, als Mass für den Durchfluss genommen wird. Es hat sich gezeigt, dass dies insbesondere dann zu recht präzisen Messergebnissen führt, wenn die Strahlpumpe auf eine konstante oder zumindest vorgegebene Ausgangstemperatur geregelt wird und an ihrem Sauganschluss Beimischfluid, z. B. ausgekühltes Wärmeträgerfluid erhält Die Ausgangstemperatur kann z.B. witterungsgeführt, d. h. zeitabhängig sein.
Die "Ausgangstemperatur" kann die Vorlauftemperatur oder die Zulufttemperatur (Temperatur der abgegebenen Luft) eines angeschlossenen Heizregisters sein. Dies hat bei der Holztrocknung Bedeutung. Hier sind Wärmezähler erforderlich, um den Trocknungsvorgang zu steuern. Eine Temperaturmessung und -regelung allein genügt meist nicht. Angestrebt wird eine Messung bzw.
Regelung oder Steuerung der in einen Trockenraum eingetragenen Wärmemenge. Die Erfindung ermöglicht den Wegfall der sonst üblichen teueren Durchflusszähler zur Wärmestromerfassung.
Bei konstanter oder zumindest bekannter Temperatur am Strahlpumpenausgang entspricht die Ventilposition auf wenige Prozent genau dem Durchfluss. Ein entsprechender funktionaler Zusam- menhang der linear oder nichtlinear sein kann, kann in einer entsprechenden Speichereinrichtung der Verarbeitungseinrichtung abgelegt sein und dazu dienen, aus dem Positionsvorgabesignal oder einer diesem entsprechenden Grösse den Durchfluss zu bestimmen.
Eventuell gemeinsam mit einer Stelleinrichtung bildet die Strahlpumpe somit eine komplett vor- montierbare Baugruppe, die sowohl als Regelorgan für den Vorlauf des nachgeordneten Systems, als auch als Durchströmungsmesseinrichtung dient, was jedoch auch dann möglich ist, wenn die Sensoren und die Stelleinrichtung erst am Aufbauort montiert und bspw. in einiger Entfernung von der Strahlpumpe angeordnet werden. Die vormontierte Baugruppenbauweise vermeidet jedoch Montagefehler und liefert eine kompakte und robuste Anordnung.
Der Stellantrieb der Strahlpumpe kann ein Proportionalantrieb sein, der eine dem Positionsvor- gabesignal entsprechende Ventilspindelposition einstellt. Vorteilhafterweise ist der Stellantrieb jedoch ein Motorantrieb, der nur dann ein Signal erhält, wenn die Ventilspindel zu verstellen ist. Die Position der Ventilspindel wird durch das Positionsvorgabesignal oder ein Positionssignal gekenn- zeichnet, das die Position der Ventilspindel vorgibt. Das Positionssignal kann bspw. das Positions- vorgabesignal selbst sein, durch einen Ventilspindelpositionssensor geliefert werden oder in der Regeleinrichtung als ein die Verstellung der Ventilspindel bestimmendes Signal erzeugt werden.
Jedenfalls erfolgt die Durchflussbestimmung ohne gesonderten Durchflussmesser an der Einstel- lung der Strahlpumpe.
Vorteilhafte Einzelheiten von Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand von Unteran- sprüchen, der Zeichnung und/oder der Beschreibung. In der Figurenbeschreibung sind Ausfüh- rungsbeispiele der Erfindung veranschaulicht. Es zeigen:
Fig. 1 ein Wärmeversorgungssystem mit einer erfindungsgemässen Wärmemesseinrichtung, in
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schematisierter Darstellung,
Fig. 2 eine Verarbeitungseinrichtung der Wärmemesseinrichtung nach Figur 1 als Blockschalt- bild,
Fig. 3 eine Verarbeitungseinrichtung für die Wärmeversorgungsanlage und Wärmemessein- richtung nach Figur 1, in einer abgewandelten Ausführungsform als Blockschaltbild,
Fig. 4 eine Verarbeitungseinrichtung für die Wärmeversorgungsanlage und Wärmemessein- richtung nach Figur 1, in einer weiter abgewandelten Ausführungsform als Blockschaltbild,
Fig.
5 eine weitere Ausführungsform einer Wärmemesseinrichtung für eine Wärmeversor- gungsanlage, in Prinzipdarstellung,
Fig. 6 eine Verarbeitungseinrichtung für die Wärmemesseinrichtung nach Figur 5, als Block- schaltbild,
Fig. 7 eine Strahlpumpe mit Stellantrieb und Temperatursensoren, in längsgeschnittener und schematisierter Prinzipdarstellung,
Fig. 8 eine weitere Ausführungsform einer Wärmemesseinrichtung für eine Holztrocknungsan- lage, in Prinzipdarstellung, und
Fig. 9 eine Strahlpumpe mit Betriebsüberwachung, in schematisierter Darstellung.
In Figur 1 ist eine Wärmeversorgungsanlage 1 veranschaulicht, die zur Wärmeversorgung eines lediglich schematisch veranschaulichten Wärmeverbrauchers 2 dient. Der Wärmetransport erfolgt mittels eines Wärmeträgerfluids, wie bspw. Dampf, Öl, Warmwasser oder Heisswasser. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Wärmeträger Wasser. Dieses wird an einer Leitung. 3 bereitgestellt, wobei die an dieser Leitung 3 erfolgende Abnahme zu erfassen ist. Unter Abnahme kann sowohl die aktuelle Wärmeleistung, als auch die über einen Messzeitraum insgesamt gelie- ferte oder abgenommene Wärmemenge zu verstehen sein.
Der Wärmeverbraucher 2 benötigt an einem Misch-Vorlauf 04 Wärmeträgerfluid, d. h. Wasser mit einer bedarfsentsprechenden Temperatur. Im einfachsten Fall ist dies eine fest vorgegebene Temperatur. Bedarfsweise kann der gewünschte Temperaturwert (Solltemperatur) auch zeitabhän- gig sowie abhängig von anderen Parametern wie Aussentemperatur, Innentemperatur, Windge- schwindigkeit oder sonstigen Parametern festgelegt werden. Zur Belieferung des Wärmeverbrau- chers 2 mit Wasser der gewünschten Temperatur, dient eine Strahlpumpe 5, die schematisch in Figur 7 veranschaulicht ist. Die Strahlpumpe 5 weist einen Eingang 6, einen Sauganschluss 7 und einen Ausgang 8 auf. Der Eingang 6 führt zu einer Treibdüse 9, auf deren stromabwärtiger Seite eine Fangdüse 11 und einen Diffusor 12 angeordnet sind.
Zwischen der Fangdüse 11 und der Treibdüse 9 ist ein Saugspalt 14 begrenzt, der mit dem Sauganschluss 7 kommuniziert. An dem Eingang 6 ist ein Eingangstemperatursensor 15 angeordnet. An dem Sauganschluss 7 ist ein Rücklauftemperatursensor 16 und an dem Ausgang ist ein Ausgangstemperatursensor 17 ange- ordnet. Zur Einstellung des durch die Treibdüse 9 durchgelassenen Fluidstroms dient ein Ventilke- gel 18, der an einer Ventilspindel 19 gehalten ist. Diese ist in ihrer Axialposition durch einen Stell- antrieb 20 verstellbar, der bspw. durch einen Getriebemotor, einen Schrittmotor oder eine ähnliche Stelleinrichtung gebildet wird. Die Stelleinrichtung hat die Aufgabe, den Ventilkegel einem Positi- onsvorgabesignal entsprechend einzustellen.
Der Ventilkegel 18 mit Ventilspindel 19 und Stellmo- tor 20 bilden an der Treibdüse 9 eine Stelleinrichtung 21, zur Einstellung der Strahlpumpe.
Bei der in Figur 1 veranschaulichten Wärmeversorgungsanlage 1 ist die Strahlpumpe 5 mit ihrem Eingang 6 an eine Vorlaufleitung 01 und mit ihrem Ausgang 8 an einen Misch-Vorlauf 04 angeschlossen. Ein von dem Wärmeverbraucher 2 ankommender Rücklauf 02, der ausgekühltes Wärmeträgerfluid (Wasser) führt, ist letztendlich an eine Rücklaufleitung 22 angeschlossen. Von dem Rücklauf 02 zweigt eine Leitung 23 ab, die zu dem Sauganschluss 7 der Strahlpumpe 5 führt.
Der Stellmotor 20 und wenigstens der Ausgangstemperaturfühler 17 sind an eine Regel- und Verarbeitungseinrichtung 25 angeschlossen, die in Figur 1 schematisch veranschaulicht und detail- lierter Figur 2 zu entnehmen ist.
Die in Figur 2 veranschaulichte Regel- und Verarbeitungseinrichtung 25 enthält eine Regelein- richtung 26, die mit einem Eingang 27 an den Ausgangstemperaturfühler 17 und mit einem Aus- gang 28 an den Stellmotor 20 angeschlossen ist. An dem Eingang 27 ist ein die Temperatur in dem Misch-Vorlauf 04 kennzeichnendes Signal vorhanden (Ist-Temperatursignal). Ein zu der Regelein- richtung 26 gehöriger Block 29 gibt die gewünschte Temperatur tsoll an dem Misch-Vorlauf 04 vor.
Eine Vergleicherstufe 31 vergleicht die Ist-Temperatur mit der Soll-Temperatur und gibt an ihrem
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Ausgang ein die Differenz zwischen beiden kennzeichnendes Signal ab. Dieses wird der Regelein- richtung 32 zugeführt, deren Ausgang dann die Position des Ventilkegels 18 durch das Positions- vorgabesignal an dem Ausgang 28 vorgibt. Dieses Signal wird eine Verarbeitungseinrichtung 33 zugeführt, die wie die Regeleinrichtung 26 zu der Regel- und Verarbeitungseinrichtung 25 gehört.
Das die Position des Ventilkegels 18 und somit die Einstellung der Strahlpumpe 5 kennzeich- nende Signal durchläuft innerhalb der Verarbeitungseinrichtung 33 zunächst einen Funktionsblock 34a, der einen eindeutigen Funktionszusammenhang zwischen der Ventilkegelposition und dem an dem Vorlauf 01 vorhandenen Massenstrom m01 herstellt. Der Zusammenhang zwischen der Ventilposition, d. h. dem Hub des Ventilkegels 18 und dem Massenstrom m01 entspricht ungefähr einer S-Kurve oder einer parametrisierten Kurvenschar, die in einem Speicher abgelegt sein kann.
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Strahlpumpe 5 bestimmen lässt. Dazu ist in der Verarbeitungseinrichtung 33 ein Rechenblock 34
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nung, einer Kennlinie oder eines Kennlinienfelds erfolgen. Der Massenstrom m04 ist bei der gere- gelten Strahlpumpe weitgehend unabhängig von Druckdifferenz zwischen dem Eingang 6 und dem Sauganschluss 7.
Bspw. ist in der Regel bei einer Verdoppelung oder Halbierung des Drucks mit einer Änderung des Massenstroms um jeweils weniger als 5% zu rechnen.
Der Rechenblock 34 erhält an einem anderen Eingang ein Temperatursignal, das der Tempe-
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und gibt somit an seinem Ausgang ein Signal P04 ab, das die augenblickliche Wärmeleistung kenn- zeichnet. Dieses Signal P04 wird zu einem Zählerblock 35 geleitet, der das Signal zeitlich integriert oder summiert und somit die Wärmeleistung Q berechnet, die über den Vorlauf 04 abgenommen worden ist.
Die Strahlpumpe 5 bildet mit der Stelleinrichtung 21 und der Regel- und Verarbeitungseinrich- tung 25 eine Wärmemesseinrichtung 36, die wie folgt arbeitet:
An der Leitung 3 liegt heisses Wärmeträgerfluid an. Der Block 29 gibt die Solltemperatur für das Wärmeträgerfluid vor, mit dem der Verbraucher 2 über den Vorlauf 04 zu versorgen ist. Entspre- chend reguliert die Regelschleife 26 die Strahlpumpe 5 durch Einstellung der Position des Ventil- kegels 18 ständig so ein, dass auch bei schwankender Fluidgeschwindigkeit, bspw. infolge wech- selnder Wärmeabnahme durch den Wärmeverbraucher 2 in dem Vorlauf 04 die Ist-Temperatur jeweils mit der vorgegebenen Solltemperatur in Übereinstimmung gebracht wird. Entsprechend der Wärmeabnahme durch den Wärmeverbraucher 2 wechselt dabei die Position des Ventilkegels 18.
Diese Ventilkegelposition ist an dem Ausgang des Reglers 32, der bspw. ein P-Regler, ein PI-Regler oder ein PID-Regler sein kann, als Vorgabesignal für die Position des Ventilkegels 18 vorhanden. Dieses Signal wird von der nachgeschalteten Verarbeitungseinrichtung als Mass für den Durchfluss gewertet. Dieses Mass wird in den Blöcken 34,34a zur Berechnung des Massenstroms
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zumindest unter Voraussetzung einer konstanten Rücklauftemperatur die gesuchte Wärmeleistung P04. Diese wird von dem Block 35 zu der abgenommenen Wärmemenge Q aufintegriert.
Eine abgewandelte Ausführungsform der Regel- und Verarbeitungseinrichtung 25 ist Figur 3 zu entnehmen. Das von dem Regler 32 abgegebene Signal kennzeichnet die Position, die von dem Ventilkegel 18 eingenommen werden soll. Dieses Signal pos ist das Vorgabesignal für einen Posi- tionsregler 40. Dieser ist mit einem Eingang 41 an einen nicht weiter veranschaulichten Positions- sensor angeschlossen, der Teil der in Figur 7 veranschaulichten Strahlpumpenbaugruppe sein kann. Der Positionsregler 40 erhält an seinem Eingang 41 das Ist-Signal, das die Ventilspindelposi- tion kennzeichnet. Er stellt über den Ausgang 28 den Ventilkegel 18 auf die gewünschte Position ein. Entsprechend ist die nachgeschaltete Verarbeitungseinrichtung 25 an den Positionseingang 41 angeschlossen, um mit einem die Ventilkegelposition kennzeichnenden Signal versorgt zu werden.
Alternativ kann eine entsprechende Reglergüte des Reglers 40 vorausgesetzt der Eingang des Blocks 34a, d. h. der Verarbeitungseinrichtung 25 auch an das Signal pos, d. h. den Ausgang des Reglers 32 angeschlossen sein.
Bei den Regel- und Verarbeitungseinrichtungen 25 nach den Figuren 2 und 3 ist eine in den Figuren nicht veranschaulichte Abwandlung möglich. Diese Abwandlung liegt darin, dass anstelle der Temperatur t04, die von dem Ausgangstemperaturfühler 17 gemessen wird, die Temperatur t01 zugeführt wird, die von dem Eingangstemperaturfühler 15 geliefert wird. Der in den Figuren 2 und 3
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untere Eingang des Blocks 34, der einen Temperatureingang bildet, ist somit nicht an den Eingang 27, sondern an einen nicht weiter veranschaulichten gesonderten Eingang angeschlossen, der zu den Eingangstemperaturfühler 15 führt. Der Eingang 27 ist nach wie vor mit dem Ausgangstempe- raturfühler 17 verbunden. Bei dieser Ausführungsform kann die Umrechnung des Massenstroms m01 in den Massenstrom m04 in dem Block 34 entfallen.
Eine weitere verbesserte Ausführungsform der Regel- und Verarbeitungseinrichtung 25, bei der die Rücklauftemperatur variable Werte annehmen darf, ist in Figur 4 veranschaulicht. Soweit Übereinstimmung mit Figur 2 besteht, wird auf die entsprechende Beschreibung verwiesen. Im Unterschied zu den im Zusammenhang mit Figur 2 beschriebenen Ausführungsformen ist jedoch an der Regel- und Verarbeitungseinrichtung 25 ein zusätzlicher Temperatureingang 42 vorgese- hen, der mit dem Rücklauftemperaturfühler 16 verbunden ist. An die Eingänge 27, 42 ist eine Differenzbildungsschaltung (Subtrahierschaltung) 43 angeschlossen, die an ihrem positiven Ein- gang die Vorlauftemperatur to4 und an ihrem negativen Eingang die Rücklauftemperatur to2 erhält.
An ihrem Ausgang wird ein Signal abgegeben, das die Temperaturdifferenz zwischen Vorlauf 04 und Rücklauf 02 kennzeichnet. Dieses Signal wird in dem Block 34 mit einem den Massenstrom m04 kennzeichnenden Signal multipliziert, wodurch die Augenblickswärmeleistung P und durch Integration in den Block 35 die insgesamt abgenommene Wärmemenge Q erhalten wird.
Eine weiter verfeinerte Ausführungsform lässt sich den Figuren 5 und 6 entnehmen. In Figur 5 ist eine Strahlpumpenbaugruppe 5' veranschaulicht, die als vormontierter Block sowohl der Regu- lierung der Vorlauftemperatur für einen nachgeordneten Wärmeverbraucher, der über den Vorlauf 04 versorgt wird, sowie der Erfassung der abgegebenen Wärmemenge dient. Dies in Verbindung mit der Regel- und Verarbeitungseinrichtung 25, die bei dieser Ausführungsform an alle Sensoren 15,16, 17 sowie, falls erforderlich, an einen Positionssensor zur Erfassung der Ventilspindelpositi- on (Leitung 44) angeschlossen ist. In Figur 6 sind an den betreffenden Eingängen der Regel- und Verarbeitungseinrichtung 25 die Bezugszeichen der jeweiligen Sensoren sowie des Stellmotors 20 vermerkt, die an den betreffenden Eingang angeschlossen sind.
Die Regeleinrichtung 26 stellt anhand der gemessenen Temperatur t04 im Zusammenhang mit Figur 3 beschriebener Weise den Stellmotor 20 so ein, dass die gewünschte Vorlauftemperatur t04 erreicht wird, die fest oder durch ein externes Signal vorgegeben ist.
Die Berechnung der abgenommenen Wärmemenge erfolgt auf Basis des von der Strahlpumpe 5 oder der Strahlpumpenbaugruppe 5' abgenommenen Massenstroms m01 sowie der Temperatur- differenz zwischen Vorlauf 01 und Rücklauf 02. Zur Ermittlung dieser Temperaturdifferenz dient eine Subtrahierstufe 46. Ihr Ausgangssignal entspricht der Temperaturdifferenz ?toi-o2- Die Multipli- zierstufe 34 bildet aus dem Signal m01 und der Temperaturdifferenz die Wärmeleistung P, die von der Zähler- oder Integrierstufe 35 integriert wird.
Bei dieser Ausführungsform ist es möglich, in der Stufe 34a Druckänderungen des Systems zu berücksichtigen, auch wenn diese nur einen verschwindet geringen Einfluss auf die erfasste Wär- memenge haben. Damit kann die Präzision der Wärmemesseinrichtung weiter gesteigert werden.
Bspw. bildet eine Subtrahierstufe 47 eine Druckdifferenz zwischen den über Sensoren erfass- ten Druck in dem Vorlauf 01 und in dem Rücklauf 02. Die gebildete Druckdifferenz ?P wird dem Kennlinienblock 34a zugeführt, der zur Umsetzung der Ventilposition in den Massenstrom m01 die der Druckdifferenz entsprechende Kennlinie aus einer Kennlinienschar auswählt. Entsprechend kann die Temperatur t04 zur Auswahl einer passenden Kennlinie herangezogen werden.
Wie in Figur 5 angedeutet, gestattet die Regel- und Verarbeitungseinrichtung 25 bedarfsweise die Abgabe eines weiteren Signals auf einer Leitung 48. Diese Leitung kann bspw. ein von der Rücklauftemperatur t02 abhängiges Signal abgeben. Bspw. ist es möglich, den Ventilator eines Aussenlufterhitzers von diesem Signal gesteuert zu betreiben. Damit wird es möglich, den Aussen- lufterhitzer erst dann einzuschalten, wenn die Rücklauftemperatur, die von dem Rücklauftempera- turfühler 16 gemessen wird, einen Grenzwert überschritten hat, so dass das Einfrieren von Aussen- luftregistern beim Anfahren einer Anlage verhindert wird.
Die komplette Überwachung der Strahlpumpe 5 mittels der drei Temperaturfühler 15,16, 17 gestattet ausserdem eine Überwachung auf ordnungsgemässen Betrieb, so dass ein Umkippen der Strahlpumpe wirksam verhindert werden kann. Wird der Misch-Vorlauf 04 abgesperrt, kann ein Durchdrücken des Wärmeträgers von dem Vorlauf 01 in den Rücklauf 02 durch erhöhte Tempera- tur an dem Rücklauftemperaturfühler 16 sofort erkannt und durch Schliessen der Strahlpumpe 5
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unterbunden werden.
Bei der vorgestellten Wärmemesseinrichtung kann ein zusätzlicher Regeleingriff an dem Rück- lauf 02 oder in der Leitung 23 vorgenommen werden. Dies bspw., um die Temperaturdifferenz zwischen dem Misch-Vorlauf 04 und dem Rücklauf 02 besser konstant zu halten. Die Durchflusser- fassung durch die Strahlpumpe wird dadurch nicht beeinträchtigt.
In Figur 8 ist eine Anwendung der erfindungsgemässen Wärmemesseinrichtung an einer Tro- ckenkammer 51 veranschaulicht. Die Trockenkammer 51 dient bspw. dem Trocknen von Holz mittels vorgewärmter Luft. Zur Lufterwärmung ist ein Luftheizregister 52 vorgesehen, das von Aussenluft AL durchströmt ist. Dazu dient ein Gebläse 53, das den Trockenraum 51 mit Warmluft versorgt. Aus dem Trockenraum 51 abgesaugte Luft wird über ein Abluftgebläse als Fortluft FL ins Freie gefördert. Die Temperatur der dem Trockenraum 51 zugeführten Luft wird über einen Tempe- ratursensor 17' erfasst. Dieser ersetzt den Temperatursensor 17, wie er bei der Ausführungsform nach Figur 1 oder 5 vorgesehen ist.
Das Luftheizregister 52 wird über die Strahlpumpe 5 gespeist. Entsprechend wird es über den Vorlauf 04 mit Wärmeträgerfluid der gewünschten Temperatur versorgt. Die Strahlpumpe 5 ist mit ihrem Sauganschluss 7 an den Rücklauf 02 angeschlossen, an dem ein Rücklauftemperatursensor 16' angeordnet ist. Dieser ersetzt den Temperatursensor 16 der vorstehenden Ausführungsformen.
Ansonsten besteht weitgehend Übereinstimmung mit den vorigen Ausführungsformen, so dass erklärungshalber auf diese verwiesen wird.
Bei der zur Holztrocknung eingerichteten Anlage nach Figur 8 erfasst die Steuereinrichtung 25 die Zulufttemperatur des Trockenraums 51, die im Wesentlichen mit der Vorlauftemperatur des Vorlaufs 04 übereinstimmt. Aus der Temperaturdifferenz zwischen der mit dem Temperatursensor 17' gemessenen Temperatur und der mit dem Temperatursensor 16' gemessenen Temperatur bestimmt die Steuereinrichtung 25 die sekundärseitige Temperaturdifferenz ?ts. Aus der Position des Stellglieds der Strahlpumpe 5, die dem Steuersignal auf einer von der Steuereinrichtung 25 zu der Stelleinrichtung 20 führenden Leitung 20' entspricht, bestimmt die Steuereinrichtung 25 den sekundärseitigen Massenstrom m04 Das im Weiteren von der Steuereinrichtung 25 bestimmte Produkt aus m04 und ?ts entspricht der über das Luftheizregister 52 dem Trockenraum 51 zuge- führten Wärmemenge.
Eine nicht weiter veranschaulichte Vorgabeeinheit, die auch Teil der Steu- ereinrichtung 25 sein kann, steuert nun die Strahlpumpe 5 so, dass dem Trockenraum 51 zu jedem Zeitpunkt die gewünschte Wärmemenge zugeführt wird.
Es werden insbesondere Strahlpumpenstellantriebe 20 bevorzugt, denen ein stetiges Steuer- signal zuzuführen ist, das die Ventilkegelposition unmittelbar vorgibt. Bspw. werden Strahlpumpen 5 eingesetzt, deren Stellantrieb 20 von einer Steuerspannung zwischen 0 Volt und 10 Volt zu steuern ist, wobei die Strahlpumpe bei 0 Volt Steuerspannung ganz zu und bei 10 Volt Steuer- spannung ganz auf ist. Eine Steuerspannung von 5 Volt entspricht bspw. 50%er Öffnung. Ausser- dem kann die Strahlpumpe bzw. ihr Stellantrieb mit einem Ferngeber versehen sein, der ein ent- sprechendes Positionssignal an die Steuereinheit 25 liefert.
In Figur 9 ist ausserdem die Überwachung einer Strahlpumpe 5 auf ordnungsgemässen Betrieb veranschaulicht. Eine Überwachungseinrichtung 55 erfasst über einen entsprechenden Sensor 17 die Temperatur an dem Vorlauf 04 sowie über einen Sensor 16 die Temperatur an dem Saugan- schluss 7 der Strahlpumpe 5. Bspw. ist dies die Temperatur des Rücklaufs 02. Anhand der erfass- ten Temperaturen kann die Überwachungseinrichtung 55 erfassen, ob die Strahlpumpe 5 ord- nungsgemäss arbeitet. Ist dies der Fall, ist die an dem Sauganschluss 7 gemessene Temperatur niedriger als die Vorlauftemperatur die der Sensor 17 liefert.
Wird jedoch in dem an den Vorlauf 04 angeschlossenen Kreis ein zu hoher Gegendruck aufgebaut, bspw. indem alle Wärmeverbraucher abgesperrt werden (bspw. alle Heizkörperventile geschlossen), neigt die Strahlpumpe 5 dazu umzukippen, d. h. aus dem Vorlauf 01 stammendes Wärmeträgerfluid an den Sauganschluss 7 abzugeben. In diesem unerwünschten Betriebszustand steigt die Temperatur an dem Saugan- schluss 7 abrupt an, was die Überwachungseinrichtung 55 erfasst. Erreicht die Temperatur an dem Sauganschluss 7 die Vorlauftemperatur, die der Sensor 17 misst oder übersteigt diese gar, ist die Strahlpumpe 5 gekippt. Sie wird dementsprechend von der Steuereinrichtung 55 geschlossen.
Alternativ kann insbesondere bei Strahlpumpen ohne Stelleinrichtung ein in dem Vorlauf 01 angeordnetes Ventil 56 über einen entsprechenden Stellantrieb 57 geschlossen werden.
Ergänzend oder alternativ können auch die primär- und sekundärseitig erfassten Wärmemen-
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gen verglichen werden. Die Einstellung der Strahlpumpe lässt, wie vorstehend erläutert, auf m01. und m04., d. h. den primär- und den sekundärseitigen Wärmeträgermassenstrom schliessen. Durch Multiplikation mit der jeweils entsprechenden Temperaturdifferenz ?tp bzw. ?ts (?tp = t01- t02;
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ungleich, deutet dies auf einen unzulässigen Betriebszustand der Strahlpumpe 5 hin, woraufhin diese ebenfalls abgeschaltet werden kann. Der Wiederanlauf der Strahlpumpe kann durch ein externes Signal oder zeitgesteuert versucht werden.
In einer Wärmemesseinrichtung und Überwachungseinrichtung dient eine Strahlpumpe sowohl als Regeleinrichtung und kann zusätzlich auch zur Erfassung des Durchflusses dienen. Der Durch- fluss durch die Strahlpumpe wird aus der Position eines Ventilkegels 18 abgeleitet, mit dem die Treibdüse 9 der Strahlpumpe 5 regulierbar ist. Die Strahlpumpe 5 ist dabei auf eine Ausgangstem- peratur geregelt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind an der Strahlpumpe 5 Temperatur- fühler 15, 16, 17 angeordnet, die die für die Regelung und Temperaturerfassung erforderlichen Signale liefern.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Wärmemesseinrichtung (36) zur Erfassung der von einem durchfliessenden Medium trans- portierten Wärmeleistung oder-menge, insbesondere für eine Wärmeversorgungsanlage (1), mit einer regelbaren Strahlpumpe (5), die einen verstellbaren Ventilkegel (18) aufweist und die mit ihrem Eingangsanschluss (6) an eine Quelle (3) des Mediums anzuschliessen ist, die mit ihrem Sauganschluss (7) an eine ausgekühltes Medium führende Leitung (02) an- zuschliessen ist und die mit ihrem Ausgang (8) an eine mit warmem Medium zu versorgen- de Einrichtung (2) anzuschliessen ist, mit wenigstens einem Temperaturfühler (15,16, 17) zur Erfassung der Temperatur des
Mediums, der ein der Temperatur des Mediums entsprechendes Signal liefert, mit einer Regel- und Verarbeitungseinrichtung (25), an die der oder die Temperaturfühler (15,16, 17) angeschlossen ist bzw.
sind, um ein Positionsvorgabesignal für die Strahl- pumpe zur Steuerung derselben zu erzeugen und um die abgenommene Wärmemenge zu bestimmen, und mit einer Stelleinrichtung (21), die mit dem Ventilkegel (18) der Strahlpumpe (5) zur Ein- stellung derselben gemäss dem Positionsvorgabesignal verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Temperaturfühler (15,16, 17) zur Erfassung der Temperatur des Mediums an dem Ausgang der Strahlpumpe (8) angeordnet ist, dass die Regel- und Verarbeitungseinrichtung (25) zur Erzeugung des Positionsvorgabe- signals die Differenz zwischen einer von dem Temperaturfühler (15,16, 17) ermittelten Ist-
Temperatur und einer vorgegebenen Soll-Temperatur zur Einstellung des Ventilkegels (18) der Strahlpumpe (5) mittels deren Stelleinrichtung (21) bildet, um an dem Ausgang (8) der
Strahlpumpe die gewünschte Soll-Temperatur zu erhalten,
und dass die Regel- und Verarbeitungseinrichtung (25), der das Signal des wenigstens einen Temperaturfühlers (15,16, 17) und das Positionsvorgabesignal oder ein der Einstel- lung der Strahlpumpe (5) entsprechendes, von einer Sensoreinrichtung geliefertes Signal zugeführt werden, ausschliesslich aus diesen die durchgeflossene Wärmeleistung (P) und /oder Wärmemenge (Q) bestimmt.
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The invention relates to a heat measuring device for recording the heat output or quantity transported by a flowing medium, in particular for a heat supply system, with a controllable jet pump which has an adjustable valve cone and which is to be connected with its input connection to a source of the medium. the line leading with its suction connection to a cooled medium is to be connected and the output is to be connected to a device to be supplied with warm medium, with at least one temperature sensor for detecting the temperature of the medium, which delivers a signal corresponding to the temperature of the medium a control and processing device to which the temperature sensor (s) is connected or
to generate a position command signal for the jet pump for controlling the jet pump and to determine the amount of heat removed, and with an actuating device which is connected to the valve cone of the jet pump for setting the same in accordance with the position command signal.
From DE 34 17 935 A1 it is known to use the jet pump in a system that regulates the heat consumption without the aid of flow meters. For this purpose, two temperature sensors are provided for recording the temperatures at the jet pump propellant connection and the system return. In addition, pressure sensors are used to measure the pressure in the propellant line and the pressure in the return line at the suction connection of the jet pump. A total of four sensors are provided in order to provide the computer with the necessary data for setting the jet pump and for determining the amount of heat.
To determine the heat flow or the amount of heat transported by a heat flow, it is generally necessary to record the strength of a fluid flow and its temperature. Corresponding measuring devices use, for example, a flow measuring device for measuring the fluid flow. The flow measuring device can be formed, for example, by a vane wheel which is moved by the fluid flow and whose movement is recorded as a measure of the fluid flow. In order to guarantee a precise function over a long period of time, such measuring devices require a relatively high technical outlay.
Based on this, it is an object of the invention to provide a simple heat measuring device which is particularly suitable for heat supply systems. In addition, it is an object of the invention to provide a corresponding heat measurement method.
In addition, the operation of a jet pump must be monitored occasionally. For example, can "tip" the jet pump if there is excessive back pressure at its outlet. This can be the case if radiators are supplied with the jet pump and all radiator valves are closed. The jet pump then presses heat transfer medium into the return line via its suction connection. In some cases, efforts are made to recognize and prevent such conditions.
These tasks are solved by a heat measuring device, which according to the invention is characterized in that at least one of the temperature sensors for detecting the temperature of the medium is arranged at the outlet of the jet pump, and that the control and processing device for generating the position specification signal the difference between forms an actual temperature determined by the temperature sensor and a predetermined target temperature for setting the valve cone of the jet pump by means of its actuating device in order to obtain the desired target temperature at the output of the jet pump, and that the control and processing device which receives the signal of the at least one temperature sensor and the position setting signal or a signal supplied by a sensor device and corresponding to the setting of the jet pump,
The heat output and / or the amount of heat that has flowed through are determined exclusively from these.
Advantageously, only one temperature sensor is required at the jet pump outlet in the heat measuring device according to the invention, even if the propellant temperature and the return temperature as well as the corresponding pressures are not constant.
The heat measuring device according to the invention has a controllable jet pump for flow measurement, the setting of which is predetermined by a position setting signal. The
Position setting signal or a size corresponding to the position setting signal or the steel pump setting is taken as a measure of the flow. The specified position signal or the size corresponding to it can be used both as a measure of the inflow, ie. H. the flow to the jet pump drive nozzle and also as a measure of the amount of fluid dispensed.
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men. The flow in question is then used with the measured corresponding fluid temperature to calculate the heat output and / or the heat quantity. In the simplest case, this is a multiplication of the corresponding signals.
Further refinements of the heat measuring device according to the invention are characterized in subclaims 2 to 11.
The invention also relates to a method for detecting the heat output of a thermal fluid flowing through a detection point, which is characterized in that the heat transfer fluid is passed through a jet pump which mixes the heat transfer fluid cooled with the heat transfer fluid, that the jet pump by means of a control device is always set in such a way that a constant flow temperature is available at its outlet, regardless of the throughput, that the jet pump setting is recorded and converted into a position signal, that the temperature of the heat transfer fluid at the inlet or outlet of the jet pump and in a return flow is determined
that a temperature difference signal of the heat transfer fluid is formed from the inlet temperature or the outlet temperature and the return temperature and that a product is formed from the temperature difference signal and the position signal that is used as a measure of the current heat output. According to the invention, the product for determining the amount of heat is added up or integrated.
With a suitable heat measuring device and the relevant method, it is possible to measure the heat output and measure the amount of heat without having to use flow meters. The jet pump serves as the flow meter, its setting, i. H. For example, the position of a valve cone that interacts with the driving nozzle is taken as a measure of the flow. It has been shown that this leads to very precise measurement results in particular if the jet pump is regulated to a constant or at least predetermined initial temperature and admixing fluid, eg. B. receives cooled heat transfer fluid. weather-dependent, d. H. be time dependent.
The "output temperature" can be the flow temperature or the supply air temperature (temperature of the air emitted) of a connected heating register. This is important when drying wood. Heat meters are required here to control the drying process. A temperature measurement and control alone is usually not enough. A measurement or
Regulation or control of the amount of heat entered in a drying room. The invention enables the elimination of the otherwise expensive flow meters for heat flow detection.
If the temperature at the jet pump outlet is constant or at least known, the valve position corresponds to the flow rate to within a few percent. A corresponding functional relationship, which can be linear or non-linear, can be stored in a corresponding memory device of the processing device and can be used to determine the flow rate from the position specification signal or a quantity corresponding to this.
Possibly together with an actuating device, the jet pump thus forms a completely preassembled subassembly, which serves both as a control element for the flow of the downstream system and as a flow measuring device, although this is also possible if the sensors and the actuating device are only installed at the installation site and, for example, be arranged some distance from the jet pump. However, the pre-assembled assembly design avoids assembly errors and provides a compact and robust arrangement.
The actuator of the jet pump can be a proportional drive which sets a valve spindle position corresponding to the position specification signal. However, the actuator is advantageously a motor drive which only receives a signal when the valve spindle can be adjusted. The position of the valve spindle is identified by the position specification signal or a position signal which specifies the position of the valve spindle. The position signal can, for example, be the position specification signal itself, can be supplied by a valve spindle position sensor or can be generated in the control device as a signal determining the adjustment of the valve spindle.
In any case, the flow rate is determined without a separate flow meter at the jet pump setting.
Advantageous details of embodiments of the invention are the subject of dependent claims, the drawing and / or the description. Exemplary embodiments of the invention are illustrated in the description of the figures. Show it:
Fig. 1 shows a heat supply system with a heat measuring device according to the invention, in
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schematic representation,
2 shows a processing device of the heat measuring device according to FIG. 1 as a block diagram,
3 shows a processing device for the heat supply system and heat measuring device according to FIG. 1, in a modified embodiment as a block diagram,
4 a processing device for the heat supply system and heat measuring device according to FIG. 1, in a further modified embodiment as a block diagram,
FIG.
5 shows a further embodiment of a heat measuring device for a heat supply system, in a basic illustration,
6 shows a processing device for the heat measuring device according to FIG. 5, as a block diagram,
7 shows a jet pump with an actuator and temperature sensors, in a longitudinally sectioned and schematic basic illustration,
8 shows a further embodiment of a heat measuring device for a wood drying plant, in a basic illustration, and
Fig. 9 shows a jet pump with operational monitoring, in a schematic representation.
A heat supply system 1 is illustrated in FIG. 1, which serves for the heat supply of a heat consumer 2, which is only illustrated schematically. The heat is transported using a heat transfer fluid, such as steam, oil, hot water or hot water. In the present exemplary embodiment, the heat transfer medium is water. This is on a line. 3 is provided, the decrease taking place on this line 3 being recorded. Acceptance can be understood to mean both the current heat output and the total amount of heat supplied or accepted over a measurement period.
The heat consumer 2 requires heat transfer fluid 04 at a mixing flow, i. H. Water with an appropriate temperature. In the simplest case, this is a predefined temperature. If required, the desired temperature value (target temperature) can also be defined as a function of time and depending on other parameters such as outside temperature, inside temperature, wind speed or other parameters. A jet pump 5, which is illustrated schematically in FIG. 7, is used to supply the heat consumer 2 with water of the desired temperature. The jet pump 5 has an inlet 6, a suction connection 7 and an outlet 8. The inlet 6 leads to a driving nozzle 9, on the downstream side of which a collecting nozzle 11 and a diffuser 12 are arranged.
A suction gap 14, which communicates with the suction connection 7, is delimited between the catching nozzle 11 and the driving nozzle 9. An input temperature sensor 15 is arranged at the input 6. A return temperature sensor 16 is arranged at the suction connection 7 and an output temperature sensor 17 is arranged at the outlet. A valve cone 18, which is held on a valve spindle 19, is used to adjust the fluid flow that is passed through the driving nozzle 9. The axial position of the latter can be adjusted by an actuator 20, which is formed, for example, by a geared motor, a stepper motor or a similar actuating device. The actuating device has the task of adjusting the valve plug according to a position setting signal.
The valve cone 18 with valve spindle 19 and servomotor 20 form an actuating device 21 on the driving nozzle 9 for adjusting the jet pump.
In the heat supply system 1 illustrated in FIG. 1, the jet pump 5 is connected with its input 6 to a flow line 01 and with its output 8 to a mixed flow 04. A return 02 arriving from the heat consumer 2 and carrying cooled heat transfer fluid (water) is ultimately connected to a return line 22. A line 23 branches off from the return 02 and leads to the suction connection 7 of the jet pump 5.
The servomotor 20 and at least the output temperature sensor 17 are connected to a control and processing device 25, which is illustrated schematically in FIG. 1 and can be seen in more detail in FIG.
The control and processing device 25 illustrated in FIG. 2 contains a control device 26 which is connected to the output temperature sensor 17 with an input 27 and to the servomotor 20 with an output 28. A signal characterizing the temperature in the mixing flow 04 is present at the input 27 (actual temperature signal). A block 29 belonging to the control device 26 specifies the desired temperature tset at the mixing flow 04.
A comparator stage 31 compares the actual temperature with the target temperature and gives it at
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Output a signal characterizing the difference between the two. This is fed to the control device 32, the output of which then specifies the position of the valve cone 18 by the position specification signal at the output 28. This signal is fed to a processing device 33 which, like the control device 26, belongs to the control and processing device 25.
The signal characterizing the position of the valve cone 18 and thus the setting of the jet pump 5 first passes through a functional block 34a within the processing device 33, which produces a clear functional relationship between the valve cone position and the mass flow m01 present at the flow 01. The relationship between the valve position, i.e. H. the stroke of the valve cone 18 and the mass flow m01 corresponds approximately to an S curve or a parameterized family of curves, which can be stored in a memory.
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Jet pump 5 can be determined. For this purpose, a processing block 34 is located in the processing device 33
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a characteristic curve or a characteristic field. In the regulated jet pump, the mass flow m04 is largely independent of the pressure difference between the inlet 6 and the suction port 7.
For example. If the pressure is doubled or halved, a change in the mass flow of less than 5% is generally to be expected.
The arithmetic block 34 receives a temperature signal at another input, which the temperature
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and therefore emits a signal P04 at its output, which characterizes the instantaneous heat output. This signal P04 is passed to a counter block 35, which integrates or sums up the signal over time and thus calculates the thermal output Q, which was removed via the lead 04.
The jet pump 5 forms with the actuating device 21 and the control and processing device 25 a heat measuring device 36, which works as follows:
Hot heat transfer fluid is present on line 3. Block 29 specifies the target temperature for the heat transfer fluid with which consumer 2 is to be supplied via flow 04. Correspondingly, the control loop 26 regulates the jet pump 5 continuously by adjusting the position of the valve cone 18 such that the actual temperature is also included in the flow 04, even when the fluid speed fluctuates, for example as a result of alternating heat consumption by the heat consumer 2 the specified target temperature is brought into agreement. The position of the valve cone 18 changes in accordance with the decrease in heat by the heat consumer 2.
This valve plug position is present at the output of the controller 32, which can be, for example, a P controller, a PI controller or a PID controller, as a preset signal for the position of the valve plug 18. This signal is evaluated by the downstream processing device as a measure of the flow. This measure is used in blocks 34, 34a to calculate the mass flow
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at least assuming a constant return temperature, the desired heat output P04. This is integrated by the block 35 to the amount of heat Q removed.
A modified embodiment of the control and processing device 25 can be seen in FIG. The signal emitted by the controller 32 identifies the position to be taken by the valve cone 18. This signal pos is the default signal for a position controller 40. This is connected with an input 41 to a position sensor, not shown, which can be part of the jet pump assembly illustrated in FIG. The position controller 40 receives the actual signal at its input 41, which characterizes the valve spindle position. It sets the valve cone 18 to the desired position via the outlet 28. The downstream processing device 25 is accordingly connected to the position input 41 in order to be supplied with a signal which characterizes the valve plug position.
Alternatively, a corresponding controller quality of controller 40 can be provided that the input of block 34a, i. H. the processing device 25 also to the signal pos. H. the output of the controller 32 be connected.
In the control and processing devices 25 according to FIGS. 2 and 3, a modification that is not illustrated in the figures is possible. This modification is that instead of the temperature t04 measured by the output temperature sensor 17, the temperature t01 supplied by the input temperature sensor 15 is supplied. The one in FIGS. 2 and 3
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The lower input of the block 34, which forms a temperature input, is therefore not connected to the input 27, but to a separate input, not shown, which leads to the input temperature sensor 15. The input 27 is still connected to the output temperature sensor 17. In this embodiment, the conversion of the mass flow m01 into the mass flow m04 in block 34 can be omitted.
A further improved embodiment of the control and processing device 25, in which the return temperature may assume variable values, is illustrated in FIG. 4. If there is agreement with FIG. 2, reference is made to the corresponding description. In contrast to the embodiments described in connection with FIG. 2, an additional temperature input 42 is provided on the control and processing device 25, which is connected to the return temperature sensor 16. A difference-forming circuit (subtraction circuit) 43 is connected to the inputs 27, 42 and receives the flow temperature to4 at its positive input and the return temperature to2 at its negative input.
A signal is emitted at its output which characterizes the temperature difference between flow 04 and return 02. This signal is multiplied in block 34 by a signal characterizing the mass flow m04, as a result of which the instantaneous heat output P and, through integration in block 35, the total amount of heat Q removed is obtained.
A further refined embodiment can be seen in FIGS. 5 and 6. FIG. 5 illustrates a jet pump assembly 5 ′ which, as a preassembled block, serves both to regulate the flow temperature for a downstream heat consumer, which is supplied via flow 04, and to record the amount of heat given off. This in connection with the control and processing device 25, which in this embodiment is connected to all sensors 15, 16, 17 and, if necessary, to a position sensor for detecting the valve spindle position (line 44). In FIG. 6, the reference numerals of the respective sensors and of the servomotor 20, which are connected to the relevant input, are noted at the relevant inputs of the control and processing device 25.
On the basis of the measured temperature t04 in connection with FIG. 3, the control device 26 adjusts the servomotor 20 in such a way that the desired flow temperature t04 is reached, which is fixed or specified by an external signal.
The amount of heat removed is calculated on the basis of the mass flow m01 taken off by the jet pump 5 or the jet pump assembly 5 'and the temperature difference between flow 01 and return 02. A subtracting stage 46 is used to determine this temperature difference. Its output signal corresponds to the temperature difference? Toi- The multiplication stage 34 forms the heat output P from the signal m01 and the temperature difference, which is integrated by the counter or integration stage 35.
In this embodiment, it is possible to take into account pressure changes in the system in step 34a, even if these have only a negligible influence on the amount of heat detected. The precision of the heat measuring device can thus be further increased.
For example. a subtracting stage 47 forms a pressure difference between the pressure detected by sensors in the forward flow 01 and in the return flow 02. The pressure difference? P formed is fed to the characteristic curve block 34a which, for converting the valve position into the mass flow m01, forms the characteristic curve corresponding to the pressure difference select a family of characteristics. Accordingly, the temperature t04 can be used to select a suitable characteristic.
As indicated in FIG. 5, the control and processing device 25 allows, if necessary, the delivery of a further signal on a line 48. This line can, for example, deliver a signal dependent on the return temperature t02. For example. it is possible to operate the fan of an outdoor air heater controlled by this signal. This makes it possible to switch on the outside air heater only when the return temperature, which is measured by the return temperature sensor 16, has exceeded a limit value, so that the freezing of outside air registers when starting up a system is prevented.
The complete monitoring of the jet pump 5 by means of the three temperature sensors 15, 16, 17 also allows monitoring for proper operation, so that the jet pump can be effectively prevented from tipping over. If the mixing flow 04 is shut off, pressing the heat transfer medium from the flow 01 into the return 02 can be recognized immediately by an increased temperature at the return temperature sensor 16 and by closing the jet pump 5
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be prevented.
In the heat measuring device presented, an additional control intervention can be carried out on the return 02 or in the line 23. This, for example, in order to keep the temperature difference between the mixing flow 04 and the return 02 better constant. Flow detection through the jet pump is not affected.
FIG. 8 illustrates an application of the heat measuring device according to the invention to a drying chamber 51. The drying chamber 51 serves, for example, to dry wood by means of preheated air. An air heating register 52, through which outside air AL flows, is provided for heating the air. A blower 53 is used for this purpose, which supplies the drying chamber 51 with warm air. Air extracted from the drying room 51 is conveyed into the open as exhaust air FL via an exhaust air blower. The temperature of the air supplied to the drying room 51 is recorded via a temperature sensor 17 '. This replaces the temperature sensor 17, as is provided in the embodiment according to FIG. 1 or 5.
The air heating register 52 is fed via the jet pump 5. Accordingly, it is supplied with heat transfer fluid of the desired temperature via the flow 04. The jet pump 5 is connected with its suction connection 7 to the return 02, on which a return temperature sensor 16 'is arranged. This replaces the temperature sensor 16 of the above embodiments.
Otherwise there is largely agreement with the previous embodiments, so that reference is made to them for the sake of explanation.
In the plant set up for wood drying according to FIG. 8, the control device 25 detects the supply air temperature of the drying room 51, which essentially corresponds to the flow temperature of the flow 04. The control device 25 determines the secondary-side temperature difference? Ts from the temperature difference between the temperature measured with the temperature sensor 17 'and the temperature measured with the temperature sensor 16'. From the position of the actuator of the jet pump 5, which corresponds to the control signal on a line 20 ′ leading from the control device 25 to the actuating device 20, the control device 25 determines the secondary-side mass flow m04. The product of m04 and? Ts, which is further determined by the control device 25 corresponds to the amount of heat supplied to the drying chamber 51 via the air heating register 52.
A specification unit, which is not further illustrated and which can also be part of the control device 25, now controls the jet pump 5 such that the desired amount of heat is supplied to the drying chamber 51 at all times.
Jet pump actuators 20 are particularly preferred, to which a continuous control signal is to be supplied, which directly specifies the valve plug position. For example. jet pumps 5 are used, the actuator 20 of which is to be controlled by a control voltage between 0 volts and 10 volts, the jet pump being fully closed at 0 volt control voltage and fully open at 10 volt control voltage. A control voltage of 5 volts corresponds, for example, to 50% of the opening. In addition, the jet pump or its actuator can be provided with a remote transmitter that delivers a corresponding position signal to the control unit 25.
FIG. 9 also illustrates the monitoring of a jet pump 5 for correct operation. A monitoring device 55 detects the temperature at the flow 04 via a corresponding sensor 17 and the temperature at the suction connection 7 of the jet pump 5 via a sensor 16. this is the temperature of the return 02. Based on the detected temperatures, the monitoring device 55 can detect whether the jet pump 5 is working properly. If this is the case, the temperature measured at the suction connection 7 is lower than the flow temperature which the sensor 17 supplies.
However, if an excessively high back pressure is built up in the circuit connected to the flow 04, for example by shutting off all heat consumers (for example all radiator valves are closed), the jet pump 5 tends to tip over, ie. H. To deliver heat transfer fluid originating from the flow 01 to the suction connection 7. In this undesired operating state, the temperature at the suction connection 7 rises abruptly, which the monitoring device 55 detects. If the temperature at the suction connection 7 reaches the flow temperature, which the sensor 17 measures or even exceeds, the jet pump 5 is tilted. Accordingly, it is closed by the control device 55.
Alternatively, in particular in the case of jet pumps without an actuating device, a valve 56 arranged in the feed line 01 can be closed via a corresponding actuator 57.
In addition or as an alternative, the heat quantities recorded on the primary and secondary sides can also be
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be compared. As explained above, the jet pump setting is set to m01. and m04., d. H. close the primary and secondary heat transfer mass flows. By multiplying by the corresponding temperature difference? Tp or? Ts (? Tp = t01- t02;
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not equal, this indicates an impermissible operating state of the jet pump 5, whereupon it can also be switched off. The restart of the jet pump can be attempted using an external signal or time-controlled.
In a heat measuring device and monitoring device, a jet pump serves both as a control device and can also be used to record the flow. The flow through the jet pump is derived from the position of a valve cone 18 with which the drive nozzle 9 of the jet pump 5 can be regulated. The jet pump 5 is regulated to an initial temperature. In a preferred embodiment, temperature sensors 15, 16, 17 are arranged on the jet pump, which supply the signals required for the regulation and temperature detection.
PATENT CLAIMS:
1. Heat measuring device (36) for detecting the heat output or quantity transported by a flowing medium, in particular for a heat supply system (1), with a controllable jet pump (5) which has an adjustable valve cone (18) and which has its input connection (6) is to be connected to a source (3) of the medium, which is to be connected with its suction connection (7) to a line (02) carrying cooled medium and which is to be supplied with its outlet (8) to a line with warm medium. de device (2) is to be connected, with at least one temperature sensor (15, 16, 17) for detecting the temperature of the
Medium, which delivers a signal corresponding to the temperature of the medium, with a control and processing device (25) to which the temperature sensor (s) (15, 16, 17) is connected or
in order to generate a position signal for the jet pump for controlling the jet pump and to determine the amount of heat taken off, and with an actuating device (21) which is connected to the valve cone (18) of the jet pump (5) for setting the same according to Position setting signal is connected, characterized in that at least one of the temperature sensors (15, 16, 17) for detecting the temperature of the medium is arranged at the outlet of the jet pump (8), that the control and processing device (25) for generating the position setting signals the difference between an actual temperature determined by the temperature sensor (15, 16, 17)
Temperature and a predetermined target temperature for setting the valve cone (18) of the jet pump (5) by means of its actuating device (21) to the at the output (8)
Jet pump to get the desired temperature
and that the control and processing device (25), to which the signal of the at least one temperature sensor (15, 16, 17) and the position setting signal or a signal supplied by a sensor device and corresponding to the setting of the jet pump (5), are supplied exclusively from these the heat output (P) and / or heat quantity (Q) determined.