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Verfahren zur Regelung des Helzdampfzuflulle8 bel Dampfheizungen.
Automatische Wärmeregler, in denen der Luftdruck auf Membrane, Kolben oder dgl. einwirkt, welche den Dampfzufluss zum Heizkörper steuern, und automatische Wärmeregler, durch welche Druckluft in die Heizkörper eingelassen wird, um den Dampfzuduss zu verringern, sind wohlbekannt, doch wird in denselben bisher nur ein etwa konstanter Luftdruck angewendet, auch wirkt dieser Luftdruck nicht stetig, sondern mit Unterbrechungen, indem ein Thermostat den Druckluftzufluss bald öffnet, bald wieder sperrt, den Luftauslass bald öffnet, bald wieder schliesst, oder gar ein Absaugen der überschüssigen Luft einleitet.
In den Luftleitungen sind hier automatisch betätigte Absperrvorrichtungen unumgänglich notwendig, auch wird hier nur eine örtliche Temperaturregelung, d. h. im allgemeinen nur die Regelung in dem Raume, in welchem der Thermostat aufgestellt ist, erzielt.
Die vorliegende Erfindung soll eine Regelung des Heizdampfzuflusses bei Dampfheizungen und in Dampf Warmwasserheizungen ermöglichen, indem an der Wärmeabgabestelle dem Dampfdrucke der Druck der von der Zentralstelle hingeleiteten Druckluft derart entgegengestellt wird, dass durch eine entsprechende Änderung des Druckes jener Druckluft in der Zentralstelle die bezweckten Änderungen der Dampfzuflüsse, somit auch der Wärmeabgabe in allen mit jener Zentralstelle verbundenen Wärmeabgabestellen bewirkt werden. Bei der darauffolgenden Konstanthaltung des Luftdruckes werden auch die Dampfzuflussmengen konstant bleiben, und zwar solange, als der Luftdruck in der Zentralstelle nicht wieder geändert wird. was erst bei eintretender Änderung des Wärmebedarfes nötig ist.
Von den zahlreichen Ausführungsformen dieser neuen Temperaturregelung sind in Fig. 1 und 2 zwei Beispiele dargestellt :
Fig. 1 zeigt eine Regelungsvorrichtung an einem Zimmerheizkörper, bei welcher der Luft- druck eine Membrane betätigt ;
Fig. 2 zeigt eine ebenso betätigte Regelungsvorrichtung an einem Warm Wasserkessel. welcher durch eine Dampfschlange beheizt wird.
Bei der neuen Art der Temperaturregelung wird an der Zentralstelle ein Luftbehälter auf- gestellt, in welchem der Luftdruck in gewissen Grenzen beliebig geändert werden kann, und wird dieser Luftdruck dem jeweiligen Wärmebedarf entsprechend eingestellt. Selbstverständlich kann der Druckluft, behälter entbehrt werden, wenn statt dessen der Druck im Luftdrucknetze durch andere bekannte Mittel, z. B. Luftpumpe, in entsprechender Höhe aufrechterhalten wird.
Auch kann die Druckluft durch andere Gase, z. B. durch sauerstofffreie Verbrennungsprodukte, ersetzt werden, um das Rosten der Leitungen zu verringern. Ferner kann der Druck der Druckluft einen Überdruck oder einen Unterdruck gegen den Atmosphärendruck darstellen. Schliess) ich kann die Einstellung des dem jeweiligen Wärmebedarf entsprechenden Luftdruckes 1I1 der
Zentralstelle, sei es von Hand oder sei es automatisch, durch Thermostaten oder dgl., eventuell auch aus der Ferne, bewerkstelligt werden.
Von dem erwahnten zentralen Luftbehälter, oder von der Vorrichtung, welche ihn ersetzt, wird nun die Druckluft nach den Wärmeabgabestellen hingeleitet, um dort die Wärmeregelungs- tätigkeit zu verrichten.
Alle Heizkörper, welche Schwankungen in ihrer Wärmeabgabe unterliegen, werden zu einem Regelungssystem vereinigt, so dass für die Heizung eines Gebäudes ein derartiges Regelungs-
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ein gemeinschaftliches Regelungssystem bedient werden können. Alle Wärmeabgabestellen eines jeden solchen Regelungssystemes werden mit dem zugehörigfn zentralen Druckluftbehälter wrbunden, wobei unter geeigneten Umständen die Kondensleitung der Dampfheizung als Druckluftleitung mitbenutzt werden kann, andernfalls ist von dem zentralen DruckluftbeÌ1 lter nach den einzelnen Wärmeabgabestellen ein besonderes Druckluftleitunganetz anzuordnen.
Der an die Wärmeabgabestelle hüngeleitete Luftdruck kann nun dem Dampfdruck in verschiedener Weise derart entgegengestellt werden, dass die gewünschte generelle Regelung der Wärmeabgabe erzielt werde :
In der einfachsten Art dieser Wärmeregelung wird die Druckluft (unter eventueller Zuhilfe-
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Gegendruck entgegen, daher witd die Dampfzuflussmenge, somit auch die Wärmeabgabe, verringert. Umgekehrt wird eine Verminderung des Luftdruckes im Zentratbehäiter eine Vergrösserung des Dampbuflu8ses und somit auch der Wärmeabgabe nach sich ziehen.
Um den Dampfdruck im Vorlaufe des Heizkörpers tunlichst konstant zu erhalten, kann ein jeder Heizkörper für sic11 oder auch geeignete Heizkörpergruppen mit je einem Druckminderer versehen werden. Da es sich hiebei meist um sehr geringe Dampfdrücke handeln wird, so wäre z. B, folgende, prinzipiell bekannte, einfache und zuverlässig wirkende Anordnung dieser Druckminderer angezeigt : Die Absperr- (oder Drossel-) Vorrichtung (z. B. die Kegel nebst Spindel eines Doppelsitzventiles), welche den Dampf von unverminderter Spannung absperrt bzw. drosselt, ist fest mit einer Membrane verbunden, so dass sie die Bewegungen dieser Membrane mitmachen muss. Auf die innere Fläche der Membrane wirkt der verminderte Dampfdruck, auf deren äussere Fläche dagegen der Druck der Atmosphäre ein.
Ausserdem wird aber die Membrane noch belastet durch das Eigengewicht der Absperrvorrichtung selbst, sowie eventuell durch Zusatzgewichte,
Feder-oder Flüssigkeitsdrücke, welche derart bemessen werden, dass der gewünschte verminderte
Dampfüberdruck erhalten werde.
Soll die Druckluft nicht in den Heizkörper eingeführt werden, sondern mittelbar dem
Dampfdruck entgegengestellt werden, so kann sie auf Membranen (Kolben, Tremlfiüssigkeiten oder dgl. ) einwirken, welche in bekannter Art den Dampfzufluss nach dem Heizkörper steuern.
Hiebei wären zwei Hauptanordnungen zu unterscheiden : Bei tunlichst konstantem Druck m der Kondensleitung (z. B. bei Atmosphärendruck) wird der Dampfdruck im Vorlaufe des Heiz- körpers etwa in der vorbeschriebenen Weise konstant erhalten, worauf der sich ändernde Druck der Druckluft auf eine Membrane (oder dgl. ) einwirken gelassen wird, deren Bewegung die Dampf- zuflussöffnung zum Heizkörper verengt bzw. erweitert. Oder, bei ebenfalls konstantem Druck in der Kondensleitung, wird die Membrane (oder dgl. ) an dem Dampfdruckminderer selbst durch den sich ändernden Druck der Druckluft derart zusätzlich be-oder entlastet, dass der verminderte
Dampfdruck entsprechend geändert wird, die Dampfzuflussöffnung aber in ihrer Grösse ungeändert bleibt.
In diesen beiden Anordnungen wird die Änderung des Luftdruckes im Zentralbehälter eine entsprechende Änderung der Dampfzuflussmenge und somit auch der Wärmeabgabe der
Heizkörper nach sich ziehen. Es könnte auch eine Kombination jener beiden Hauptinordnungen zusammen zur Ausführung kommen.
In Fig. i ist ein Beispiel einer solchen Ausführung dargestellt : der Radiator a mit dem üblichen Regulierventil o'ist in Ansicht, die übrigen Teile aber sind im Schnitt dargestellt. Der Dampf tritt aus dem Rohre d in ein Doppelsitzventil ein, dessen Gehäuse mit c, das eigentliche Ventil mit b und dessen Spindel mit e bezeichnet sind. Diese Spindel ist mit der Membrane/ fest verbunden, welche oben durch den gewölbten Deckel g abgedichtet ist.
Das Druckluftrohr J' leitet nun die Druckluft in den Zwischenraum zwischen der Membrane f und ihrem Deckel g0 Wird der Druck der Druckluft vergrössert, so drückt er die Membrane tiefer herunter, öffnet
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Ventilgehäuses ein, der Dampfdruck darin wird grösser, und zwar so gross, dass er dem vergrösserten
Luftdrucke wieder das Gleichgewicht hält. Eine Vergrösserung des Luftdruckes vergrössert somit den Dampfdruck vor dem Regulierventil al. Bei unveränderlicher Einstellung dieses Regulier- ventiles, d. h. bei gleichbleibender Grösse seines freien Durchflussquerschnittes, wird somit nach dem Radiator jetzt mehr Dampf strömen.
Diese Regelung wirkt noch genauer, wenn der Druck im Rücklaufnetze konstant bleibt, also wenn er z. B. gleich dem Atmosphärendrucke ist.
Selbstverständlich ist durch die vorbeschriebenen generellen Wärmeregelungen eine zusätzliche örtliche Regelung der Heizkörper nicht ausgeschlossen. Sie kann entweder durch
Einstellung besonderer Drossel Vorrichtungen oder auch durch Einstellung zusätzlicher Belastungen (z. B. Anspannen einer Feder), welche auf entsprechende Konstruktionsteile der für die generelle
Regelung angeordneten Regelvorrichtungen wirken, erzielt werden.
Die vorbesehriebenen Regelungsverfahren werden die Dampfzuflissmengen, also auch die Gesamtwärmeabgaben des einzelnen Heizkörpers, richtig regeln, es ist jedoch noch wünschenswert, dass diese Gesamtw rmeabgabe sich tunlichst gleichförmig auf die ganze Heizkörperoberfläcbe verteile, und zwar um eine möglichst niedrige Temperatur der Herizkörperoberfläche zu erzielen.
Mit Ausnahme der Einstellung auf das absolute Maximum der Wärmeabgabe wird der Heiz- körper im allgemeinen nur zum Teil mit Dampf, im übrigen aber mit Luft ausgefüllt sein. Diese
Luft muss also möglichst innig mit dem Dampf vermischt werden. Nun ist Luft spezifisch schwerer als Wasserdampf, sie nimmt daher vorzugsweise den unteren Raumteil des Heizkörpers ein.
Soll der eintretende Dampf sich mit dieser Luft innig mischen, so muss er nicht nur in den unteren
Teil des Heizkörpers eingeführt werden, senden er muss auch sich möglichst gleichmässig über 'den ganzen unteren Raum des Heizkörpers verteilen.
Zu diesem Zweke wird in den unteren Teil des Heizkörperraumes ein flaches, nur unten offenes, also bodenloses Gefäss eingebaut (für einen Radiator z. B. ein Gefäss in Gestalt eines umgestülpten Troges, welcher durch alle Sektionen des Radiators hindurchreicht), dessen unterer
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körperoberfläche bespült, und sich dann (als leichter) nach oben richtet und die Luft mit sich reisst.
Ausserdem aber werden die Wände jenes Gefässes durch den Dampf stark angewärmt und sie geben diese Wärme nicht nur an die unteren Teile der Heizkörperobernäche ab, sondern sie erwärmen auch die sie umgebende Luft, welche infolge dieser Erwärmung nach oben steigt und sich dem Dampfe zumischt, welcher im Oberteil des Heizkörpers sich angesammelt hat.
Unter gewöhnlichen Umständen ist der Oberteil eines Dampfheizkörpers am heissesten, der Unterteil aber, besonders bei verringertem Dampfzufluss, häufig ganz kalt. Infolge der beschriebenen Anordnung wird nun dem Oberteil des Heizkörpers weniger, dem Unterteile aber mehr Wärme zugeführt, als unter gewöhnlichen Umständen, so dass das Endresultat der Wirkung dieser Anordnung eine gleichmässigere Verteilung der Wärme über die ganze Heizkörperoberfläche
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Die letzthin beschriebenen Regelungsarten eignen sich für gewöhnliche Dampfheizkörper, weiche aussen von Luft yon nahezu konstanter Temperatur (Zimmertemperatur) umgeben sind.
Anders wird sich die Regelung gestalten müssen, wenn der Dampfheizkörper, z. B. eine Dampfschlange, vom Wasser umgeben ist, welches bei seiner allmählichen Anwärmung die Temperatur in weiten Grenzen ändert, also z. B. bei Dampfwarmwasserheizungen. Um auch in diesem Falle vermittelst des sich ändernden Luftdruckes von einer Zentralstelle aus die Temperatur der einzelnen Warmwasserkessel einzustellen, muss ein etwas abweichendes Verfahren angewendet werden : Der Warm Wasserkessel wird in bekannter Weise mit einem Temperaturregler bekannter Art ausgestattet, welcher beim Eintritt eines bestimmten Maximums der Wassertemperatur den Dampfzufluss schliesst.
Wird nun durch den Luftdruck aus dem Zentralbehälter auf eine Membrane (oder dgl.) ein Druck ausgeübt und dieser Druck entweder direkt auf die Absperrvorrichtung des Dampfzuflusses oder auch auf einen der steuernden Teile des Temperaturreglers übertragen, so wird dieser zusätzliche Druck diejenige Wassertemperatur entsprechend verschieben, bei welcher der Temperaturregler den Dampfzufluss schliesst. Jede Änderung des Luftdruckes im Zentralbebälter wird also eine entsprechende Verschiebung jener Wassertemperatur bewirken. Somit werden solche, entsprechend bemessene Änderungen des Luftdruckes im Zentral-
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Fernregelung jedes einzelnen solchen Kessels, sofern er seinen besonderen Luftbehälter nebst Luftleitung erhält) ermöglichen.
In Fig. 2 ist ein Beispiel einer solchen Anordnung im Schnitt dargestellt. Würden darin
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im Luftbehälter eingestellt wird, bei desto niedrigerer Wassertemperatur im Kessel wird der Dampfzufluss geschlossen. Ein Unterdruck im Luftbebälter würde umgekehrt eine Erhöhung der Temperatur des Kesselwassers nach sich ziehen. Würde die Membrane u kleiner als die Membrane tn sein, 80 würde umgekehrt ein Unterdruck im Luftbehälter eine Erniedrigung, ein Überdruck aber eine Erhöhung der Temperatur des Kesselwassers zur Folge haben. Um diese Regelung noch feiner zu gestalten, empfiehlt es sich in der Kondensleitung z einen annähernd konstanten Druck, z. B. Atmosphärendruck, durch bekannte Mittel aufrecht zu erhalten.
Was nun schliesslich die Zentralluftbehälter anbetrifft, so können dieselben als gewöhnliche, geschlossene Behälter ausgeführt werden, in welche Luft durch Luftpumpen bekannter Art eingepresst wird, und in welchen der jeweilig erwünschte Luftdruck durch entsprechend einzustellende Regler bekannter Art eingehalten wird.
Es können aber auch, namentlich wenn es sich um geringe Überdrücke handelt, unten offene, im Wasser (nach Art der Gasbehälter) schwimmende, glockenförmige Luftbehälter bekannter Art Anwendung finden, in welchen der Luftdruck durch einfache Belastung oder Entlastung (durch Gewichte, Wasserballast oder dgl.) der schwimmenden Glocke geändert werden kann und welchen nach Bedarf Frischluft in bekannter Art zugeführt bzw. die überschüssige Luft herausgelassen wird.
PATENT-ANSPRÜCHE:
1. Verfahren zur Regelung des Heizdampfzunusses bei Dampfheizungen, dadurch gekenn- zeichnet, dass dem Dampfdrucke an den Wärmeabgabestellen ein in der Zentralstelle dem jeweiligen Wärmebedarfe entsprechend eingestellter und nach den Wärmeabgabestellen hin- geleiteter Luftdruck entgegengestellt wird. Zum Zwecke, von einer Zentralstelle aus die Leitung der gesamten heizanlage dem jeweiligen Wärmebedarf entsprechend anpassen zu können.