DD160217A3 - Fluessigkeitsheizung,vorzugsweise fuer schienenfahrzeug - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fluessigkeitsheizung, die vorzugsweise in Schienenfahrzeugen eingesetzt werden kann. Ziel ist die volle Funktionssicherheit durch eine stetige Durchtroemung der Anlage mit der Heizfluessigkeit. Dazu ist eine Rezirkulation erwaermter Fluessigkeit in hoeher gelegene Ruecklaufstraenge auszuschalten. Erfindungsgemaess wird die Umwaelzpumpe niveaumaessig oberhalb d. in den Heizkessel einmuendenden Ruecklaufstraenge angeordnet. Die Saugleitungen sind unten an den Ruecklaufstraengen angeschlossen und von hier kurz nach unten gefuehrt, bevor sie mit d. Saugstutzen, in d.d. statisch. Leitg. muendet u.d. niveaumaessig ueber d. Druckstutzen liegt, durch eine Leitung verbunden werden. Die Druckleitungen gehen nach unten gerichtet vom Druckstutzen ab und muenden von oben in die Ruecklaufstraenge, wobei Rueckschlagklappen zwischen den Saug- und Druckleitungen angeordnet sind. Die Anwendung ist bei Fluessigkeitsheizung fuer Schwerkraft- und Pumpenbetrieb moeglich.

Description

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Flüssigkeitsheizung, vorzugsweise für Schienenfahrzeuge

Anwendung sg e.b JeIJ₁ der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine von einem Heizkessel betriebene Flüssigkeitsheizung mit Umwälzpumpe, insbesondere für Schienenfahrzeuge, die auch ohne wesentliche Leistungseinschränkung als Schwerkraftheizung betrieben werden kann.

Charakteristik ,der, bekannten technischen Lösungen

Bei Flüssigkeitsheizungen in Reisezugwagen und in Spezialwagen für extrem klimatische Bedingungen und weite Strecken ist es üblich, daß die Heizung wahlweise mit natürlichem Umtrieb (Schwerkraftheizung) oder mit Umwälzpumpe (Pumpenheizung) betrieben werden kann· Der im Wageninneren angeordnete Heizkessel, der vielfach ein Wechselbrand- oder Umstellbrandkessel ist oder auch mit Elektroenergie betrieben werden kann, muß in der Regel den gesamten Wärmebedarf des Wagens abdecken. Diesem ist meist ein Kalorifer, die Grundheizung - bestehend aus Heizrohren oder Heizkörpern und die Brauchwasserheizung nachgeschaltet, wobei die Zuordnung und Schaltung dieser Aggregate zueinander recht unterschiedlich sein können. Die Umwälzpumpe wird bei derartigen Heizungsanlagen entweder im Vorlauf- oder im Rücklaufstrang angeordnet. Ebenfalls hat sich bisher keine feste Anordnung des Ausgleichgefäßes im System durchsetzen können.

Einen wesentlichen Fortschritt auf diesem Gebiet sind die in den DD-PS 66 929 und DD-PS 76 988 dargelegten Erfindungen.

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Die in der letztgenannten Patentschrift gebrachten Ausführungen hinsichtlich der Anordnung der Umwälzpumpe zu den Rücklaufsträngen haben Mängel in Bezug auf die saugseitigen und druckseitigen Anschlüsse der Verbindungsieitungen zwischen der Umwälzpumpe und den Rücklaufsträngen, die die Funktionssicherheit in jedem möglichen Betriebsfall einschränken. Die möglichen Betriebsfälle sind:

- Betrieb mit Umwälzpumpe,

- Betrieb ohne Umwälzpumpe, also mit natürlichem Umtrieb,

und in beiden Fällen

- mit Kalorifer und

- ohne Kalorifer.

Direkte Funktionsstörungen liegen bei dieser Heizung im Schwerkraftbetrieb dann vor, wenn in die saugseitige Verbindungsleitung die statische Leitung des Ausdehnungsgefäßes und die Rücklaufleitungen aller anderen Wärmeübertrager, wie z.B. die des Kalorifers und die des Brauchwasserbereiters, münden und wenn durch diese Leitungen höher als in den Rücklaufsträngen temperierte Flüssigkeit in diese eingespeist wird und wenn hierbei die Möglichkeit besteht, daß diese höher temperierte Flüssigkeit in die hochliegenden Rücklaufstränge aufsteigen kann. Die gleichen Funktionsstörungen liegen ebenfalls dann vor, wenn im Ausgleichbehälter die Flüssigkeit höher temperiert ist als in den hochgeführten Rücklaufsträngen, da dann durch die Entlüftungsleitungen die höher temperierte Flüssigkeit zu den Rücklaufsträngen zirkuliert·

In all den Fällen, bei denen eine Aufheizung der Flüssigkeit in den Rücklaufsträngen möglich ist, wirkt die erwärmte Flüssigkeit dem in dem jeweiligen Strang vorliegenden Umtriebsdruck entgegen, so daß dadurch die hier ursprünglich vorliegende Flüssigkeitszirkulation stark gebremst wird und unter Umständen zum Erliegen kommt« Bei einer entsprechenden Energiezufuhr ist es zwar vielfach möglich, den gebremsten Strang wieder stärker zu durchfluten und hierdurch eine pulsierende Strömung zu erhalten oder durch entsprechende

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Drosselvorrichtungen eine annähernd stetige Strömung im gesamten System zu erreichen. Es ist auch möglich, wie in der DD-PS 76 988 dargelegt, den einen auf der Kesselseite liegenden Rücklaufstrang ebenfalls hochzuführen und damit die schädlichen Wirkungen für die Flüssigkeitszirkulation zu mindern.

-der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die vorstehend beschriebenen Nachteile der angeführten Flüssigkeitsheizung, die der Funktionssicherheit der Anlage entgegenstehen, zu vermeiden und für alle möglichen Betriebsfälle bei konkreter Wärmezu- und Wärmeabfuhr eine stetige Durchströmung der Leitungen durch die Flüssigkeit unter Beibehaltung der automatischen Entlüftung und ohne den Füllvorgang nachteilig zu beeinträchtigen zu erreichen und die Fertigungskosten zu senken.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die in den vorstehend genannten Patentschriften dargelegten Vorteile voll zu nutzen und eine Flüssigkeitsheizung aufzubauen, bei der eine Aufheizung der in den höher gelegenen Rücklaufsträngen vorhandenen Flüssigkeit, die entweder durch Rezirkulation in den Entlüftungsleitungen vom Ausgleichgefäß oder durch Einspeisung von Flüssigkeit in die saugseitige Verbindungsleitung durch die statische Leitung des Ausgleichgefäßes und die Rücklaufleitungen anderer Wärmeverbraucher erfolgen kann, auszuschließen, wobei die automatische Entlüftung der Anlage voll zu gewährleisten ist und der Füllvorgang nicht nachteilig beeinträchtigt werden darf. Außerdem soll eine Lösung für die Anordnung der Umwälzpumpe mit den saugseitigen und druckseitigen Anschlüssen an die Rücklaufstränge gefunden werden, die "bei jedem möglichen Betriebsfall die Funktionssicherheit der Anlage gewährleistet. Weiterhin soll

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die Gesamtanlage durch. Verzicht auf Hochführung von Rücklaufsträngen, da wo es möglich ist, einfacher gestaltet und dadurch die Produktionskosten gesenkt werden. i

Erfindungsgemäß ist die Umwälzpumpe niveaumäßig oberhalb ί der in den Heizkessel einmündenden Rücklaufstränge angeord-j net. Die Saugleitungen der Umwälzpumpe sind jeweils unten an den Rücklaufsträngen angeschlossen und kurz nach unten geführt, bevor sie mit dem Saugstutzen der Umwälzpumpe, der^! niveaumäßig über dem Druckstutzen liegt, durch eine gemeinsame Leitung verbunden werden. Die Druckleitungen der Um- ; wälzpurape münden jeweils oben in die Rücklaufstränge ein. ; Rückschlagklappen sind zwischen den Saugleitungen und den j Druckleitungen der Umwälzpumpe angeordnet. Die statische | Leitung des Ausgleichgefäßes ist unmittelbar vor dem Saug- \ stutzen der Umwälzpumpe an der höchsten Stelle der Sauglei-! tung angebracht. <

Erfindungsgemäß bilden die Entlüftungsleitungen der hochgeführten Rücklaufstränge, die jeweils niveaumäßig mit ihrem höchsten Punkt unterhalb des im Ausgleichbehälter möglichen MinimalflüssigkeitBstandes liegen, mit den übrigen Entlüftungsleitungen der Vorläufe entweder einen gemeinsamen Hochpunkt oder diese sind oberhalb dieses Punktes geführt und münden von oben in den Ausgleichbehälter ohne jedoch in die Flüssigkeit einzutauchen, sie sind also nun luftseitig und nicht flüssigkeitsseitig mit dem Ausgleichbehälter verbunden. Nur die Entlüftungsleitungen der Vorläufe tauchen bis zum Minimalflüssigkeitsstand ins Ausgleichgefäß ein. Weiter münden in der Verbindungsleitung, die von den Saugleitungen gebildet wird, keine Rückläufe von den in der Anlage vorhandenen Wärmeverbrauchern ein und ist eine funktionell bedingte Hochführung von Rücklaufsträngen unmittelbar vor der Anbringung der Saugleitungen nicht erforderlich.

Erfindungsgemäß wird der Kalorifer und die Heizung des Brauchwasserbereiters mit dem Vorlauf entweder in Reihe

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oder zum Vorlauf parallel geschaltet oder gleichzeitig in Reihe und parallel geschaltet· Bei einer Parallelschaltung können die Rückläufe der Wärmeverbraucher auch in die Vorlaufleitungen für die Heizrohre münden.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der Zeichnung ist eine beispielsweise mögliche Ausführung der erfindungsgemäßen , Flüssigkeitsheizung gezeigt.

Sie besteht aus einem Heizkessel 1, dem Vorlauf 2, dem Vorlauf 4 (gegenüber Kesselseite), dem Vorlauf 5 (Kesselseite), den Heizrohren 6 (gegenüber Kesselseite), den Heizrohren 7 (Kesselseite), dem Vorlauf 9 und dem Rücklauf 10 für das Heizregister des Brauchwasserbereiters 8, dem Vorlauf 11 und dem Rücklauf 12 für das Brauchwasser, dem Rauchrohr 13, dem Ausgleichgefäß (Ausgleichbehälter) 14 mit der Entlüftungsleitung 15 für den Kalorifer 3 und der Entlüftungsleitung 16 für den hochgeführten Rücklaufstrang 17, dem Rücklaufstrang 18, der statischen Leitung 19 mit Rückschlagklappe oder Rückschlagventil, dem Saugstutzen 20, der Überlaufleitung 21 mit Entlüftung, der Umwälzpumpe 23 mit den Druckleitungen 22 und den Saugleitungen 24, dem Druckstutzen 27, den Rückschlagklappen 25 und der Umgehungsleitung 26 mit Absperrorgan.

Wie ersichtlich, ist die Flüsöigkeitsheizung mit zwei Rücklauf strängen ausgebildet, wobei der Rücklaufstrang 17 gegenüber der Kesselseite hochgeführt und an der Kesselseite wieder heruntergeführt wurde. Zur Vermeidung einer für die Zirkulation in dem oberen Teil des Rücklaufstranges 17 schädlichen Aufheizung der Flüssigkeit durch eine Rezirkulation von höher temperierter Flüssigkeit vom Ausgleichgefäß 14 zur im Rücklaufstrang 17 vorliegenden tiefer temperierten Flüssigkeit, wurde die Entlüftungsleitung 16 zwar luft- aber nicht flüssigkeitsseitig mit dem Ausgleichgefäß 14 verbunden, so daß diese beschriebene Rezirkulation damit ausgeschlossen und damit eine Minderung

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der Zirkulation in dem Heizstrang durch Aufheizung der Flüssigkeit an der Verbindungsstelle der Entlüftungsleitung 16 mit dem Rücklaufstrang 17 nicht möglich ist.

Zur Gewährleistung des Füllvorganges bildet die Entlüftungsleitung 16 mit der Entlüftungsleitung 15 einen gemeinsamen Hochpunkt. Dieser Hochpunkt kann auch niveaumäßig über der Entlüftungsleitung 15 angeordnet sein. Das Ausgleichgefäß 14 wird dadurch beim Füllvorgang entweder zeitgleich mit Flüssigkeit durch beide Entlüftungsleitungen oder mit einer zeitlichen Verschiebung durch diese Entlüftungsleitungen gefüllt, wobei die Füllung im letzteren Fall durch die Entlüftungsleitung 16 später oder, wenn der Flüssigkeitsdruck zu gering ist, überhaupt nicht erfolgt. Wesentlich 1st hierbei, daß der höchste Punkt des Rücklaufstranges 17 unterhalb des Niveaus des Minimalflüssigkeitsstandes des Ausgleichgefäßes 14 liegt. Dadurch wird immer ein für die Flüssigkeitszirkulation notwendiger Füllstand in diesem Rücklaufstrang gewährleistet.

Die Saugleitungen 24 vor der Umwälzpumpe 23 sind zu einer geraeinsamen Leitung zusammengeführt, die in den Saugstutzen 20, der.die höchste Stelle für die Umwälzpumpe 23 ist, mündet. Zur Vermeidung einer gegenseitigen negativen Beeinflussung der in den Rücklaufsträngen 17 und 18 vorliegenden Flüssigkeitszirkulation durch Aufheizen mittels überströmender höher temperierter Flüssigkeit zu der niedriger temperierten Flüssigkeit über die Saugleitungen 24 von dem einen zum anderen Rücklaufstrang,sind die Anschlüsse der Saugledtungen 24 an Rücklaufstränge 27 und 28 unten angeordnet und ein geringes Stück senkrecht nach unten weisend ausgeführt. Eine geringe schräg nach unten gerichtete Ausführung ist ebenfalls möglich. Dadurch, daß die Dichtedifferenz zwischen der kalten und der warmen Flüssigkeit immer zum Auftrieb der warmen Flüssigkeit führt, wird bei dieser Ausführung ein Überströmen von dem einen Rücklaufstrang zum anderen ausgeschlossen, so daß damit auch ein Hochführen des Rücklaufstranges 18

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zur Sicherung der Punktion gegenüber dem Rücklaufstrang nicht erforderlich ist.

An der höchsten Stelle des Saugstutzens 20 der Umwälzpumpe 23 ist die statische Leitung 19 angebracht, so daß dieser Teil der Anlage durch die statische Leitung 19 zum Ausgleichgefäß 14 entlüftet wird. Strömt durch die statische Leitung 19 höher temperierte Flüssigkeit zum Saugstutzen 20, dann wirkt beim Schwerkraftbetrieb die Umwälzpumpe 23 als Wärmeverbraucher und der Flüssigkeitsstrom geht durch den Druckstutzen 27 und die Druckleitungen 22, die oben an den Rücklaufsträngen 17 und 18 angebracht sind, durch diese direkt zum Heizkessel 1, so daß hierdurch ebenfalls eine negative Beeinflussung der Flüssigkeitszirkulation in den Heizsträngen ausgeschlossen wird.

Der Kalorifer 3 ist in Reihe zu den Heizrohren 6 und 7 geschaltet. Wird das Absperrorgan in der Umgehungsleitung 26 - diese Leitung ist für die Regelung von Bedeutung geöffnet, dann liegt zu den Vorläufen 4 und 5 eine Parallelschaltung vor. Beide Betriebsarten sind möglich, und in beiden Fällen wird durch die Wärmeübertragung von der Flüssigkeit an die Luft die Flüssigkeitszirkulation in den Heizsträngen gefördert und nicht gebremst, wie dies z. B. der Fall sein würde, wenn der Rücklaufstrang des Kalorifer 3 in einen Rücklaufstrang 17 oder 18 münden würde.

Eine weitere mögliche Anordnung für Wärmeverbraucher ist die dargestellte Schaltung des Heizregisters für den Brauchwasserbereiter 8. Dieses Heizregister wird direkt vom Vorlauf 2 über den Vorlauf 9 gespeist. Der Rücklauf mündet direkt in den Vorlauf 5 der Heizrohre 7 und fördert damit die Zirkulation in diesem Heizstrang.

Claims (4)

«229778 O Erfindungsanspruch

1. Flüssigkeitsheizung, vorzugsweise für Schienenfahrzeuge, mit einem Heizkessel, mehreren Wärmeverbrauchern, einem mit einer statischen Leitung, in der entweder eine Rücklaufklappe oder ein Rückschlagventil enthalten ist, versehenen Ausgleichgefäß, einer zwischen mehreren Rücklaufsträngen angeordneten Umwälzpumpe und in den Rücklaufsträngen angeordneten Rückschlagklappen, gekennzeichnet dadurch,

daß die Umwälzpumpe 23 niveaumäßig oberhalb der in den Heizkessel 1 einmündenden Rücklaufstränge 17 und 18 angeordnet ist und die Saugleitungen 24 unten an den Rücklaufsträngen 17 und 18 angeschlossen sind und von hier kurz nach unten geführt werden, bevor sie mit dem der Umwälzpumpe 23 zugeordneten Saugstutzen 20, in den die statische Leitung 19 mündet und der niveaumäßig über dem Druckstutzen 27 liegt, durch eine gemeinsame Leitung verbunden werden, wobei von dem Druckstutzen 27 die Druckleitungen 22 nach unten gerichtet abgehen und von oben in die Rücklaufstränge 17 und 18 münden und die Rückschlagklappen zwischen den Saugleitungen 24 und den Druckleitungen 22 der Umwälzpumpe 23 angeordnet sind.

2. Flüssigkeitsheizung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß von dem hochgeführten Rücklaufstrang 17 die Entlüftungsleitung 16 mit der vom höchsten Punkt des Vorlaufes 2, z.B. vom obersten Punkt des Kalorifers 3, abgehenden Entlüftungsleitung 15, die im Ausgleichgefäß 14 mit ihrer Mündung bis zum Minimalflüssigkeitsstand geführt ist, niveaumäßig einen gemeinsamen Punkt bildet, bzw. oberhalb dieses Punktes geführt ist und von hier luft- aber nicht flüssigkeitsseitig mit dem Ausgleichgefäß 14 verbunden ist, wobei der hochgeführt© Rücklaufstrang 17 niveaumäßig mit dem höchsten Punkt unterhalb des Minimalflüssigkeitsstandes des Ausgleichgefäßes 14 liegt.

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3* Flüssigkeitsheizung nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß in die durch die .Saugleitungen 24 gebildete gemeinaame Leitung zwischen den Rücklaufsträngen 17 und 18 kein Rücklauf dea in der Heizungsanlage vorhandenen Wärmeverbrauchers mundet,

4. Flüssigkeitaheizung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Wärmeverbraucher, wie Kalorifer 3 und Brauchwaaaerbereitet 8, mit dem Vorlauf 2 entweder in Reihe oder zum Vorlauf 2 parallel oder gleichzeitig zum Vorlauf 2 in Reihe und durch eine Umgehungsleitung 26 parallel geschaltet sind, wobei der Rücklauf 10 dieser Wärmeverbraucher in den Vorlauf 5 oder 4 der Heizrohre 7 oder 6 mündet.

Hierzu 1 Ssite Zeichnungen