DE1205254B - Pressure maintenance and safety device for closed hot water heating systems - Google Patents
Pressure maintenance and safety device for closed hot water heating systemsInfo
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Description
Druckhalte- und Sicherungseinrichtung für geschlossene Heißwasserheizungsanlagen Die Erfindung betrifft eine Druckhalte- und Sicherungseinrichtung für geschlossene Heißwasserheizungsanlagen mit einem Druckbehälter sowie einer Speisepumpe zum Einführen von Wasser in die Anlage.Pressure maintenance and safety device for closed hot water heating systems The invention relates to a pressure holding and safety device for closed Hot water heating systems with a pressure vessel and a feed pump for introduction of water in the system.
Es ist bei solchen Heizanlagen bekannt, den durch Wärmeausdehnung entstehenden Wasserüberschuß einem offenen Speicher zuzuführen und mittels einer ständig laufenden, gegen ein Überdruckventil arbeitenden Speisepumpe Wasser aus dem offenen Speicher in die Anlage zur Aufrechterhaltung des Betriebsdrucks zu fördern. Die ständig laufende Pumpe bringt nicht nur erhebliche Betriebskosten, sondern auch einen hohen Verschleiß, geringere Lebendauer und größere Störanfälligkeit der Heizanlage mit sich. Außerdem steht bei einem offenen Speicherbehälter die Heizflüssigkeit mit der Außenluft in Berührung, was eine Korrosionsgefahr und eine Verschmutzung zur Folge haben kann.It is known in such heating systems that due to thermal expansion To supply resulting excess water to an open memory and by means of a continuously running feed pump working against a pressure relief valve to promote the open storage in the system to maintain the operating pressure. The constantly running pump not only brings significant operating costs, but also high wear, shorter service life and greater susceptibility to failure of the heating system with himself. In addition, the heating fluid is available when the storage tank is open in contact with the outside air, which creates a risk of corrosion and pollution may result.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, daß bei einer Druckhalte- und Sicherungseinrichtung der eingangs genannten Gattung die obenerwähnte Korrosions- und Verschmutzungsgefahr weitgehend vermieden ist, und daß ferner eine verbesserte und flatterfreie Regelung des Betriebsdrucks bei unterbrochenem Pumpenbetrieb in einem weiten Bereich der Arbeitstemperaturen möglich ist.The invention is based on the object that in a pressure holding and safety device of the type mentioned above, the above-mentioned corrosion and the risk of soiling is largely avoided, and that also an improved and flutter-free control of the operating pressure when the pump is interrupted in a wide range of working temperatures is possible.
Die Erfindung besteht darin, daß die Pumpe in an sich bekannter Weise in Abhängigkeit vom Betriebsdruck in der Anlage gesteuert wird und bei unterschrittenem Betriebsdruck Wasser aus einem über eine Verbindungsleitung mit dem Druckbehälter verbundenen Speicherbehälter niedrigeren Druckes als der Betriebsdruck in der Anlage in die Anlage fördert, während etwaiger Betriebsüberdruck durch Wasserrücktritt vom Druckbehälter zum Speicherbehälter über eine zweite, rückschlaggesicherte Verbind'ungsleitung ausgeglichen wird.The invention consists in that the pump in a known manner is controlled depending on the operating pressure in the system and if the pressure falls below this Operating pressure of water from a connection line with the pressure vessel connected storage tank lower pressure than the operating pressure in the system promotes into the system, during any operating overpressure due to water backflow from the pressure tank to the storage tank via a second, non-return connection line is balanced.
Ferner kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung in der zweiten Verbindungsleitung zwischen Druck- und Speicherbehälter mindestens ein überdruck- und Rückschlagventil vorgesehen und als Membranventil ausgebildet sein.Furthermore, in a further embodiment of the invention in the second Connection line between pressure and storage tank at least one overpressure and check valve can be provided and designed as a diaphragm valve.
Ferner kann eine Steuerflüssigkeitsleitung vom Druckbehälter über einen Kühler, ein Druckminderventzl, die Membrankammer des Überdruck- und Rückschlagventils und ein Steuerventit vorgesehen sein zum Herbeiführen eines Betätigungsdruckes in der Membrankammer durch Unterbrechen des Steuerflüssigkeitsstromes beim Auftreten von überdruck im Druckbehälter.Furthermore, a control fluid line from the pressure vessel via a cooler, a pressure reducing valve, the diaphragm chamber of the pressure relief and check valve and a control valve can be provided for bringing about an actuation pressure in the diaphragm chamber by interrupting the flow of control fluid when it occurs of overpressure in the pressure vessel.
Auf diese Weise kann eine besonders einfache und betriebssichere Betätigung des Überdruck- und Rückschlagventils bereits bei geringen Überbrücken erreicht werden. Außerdem kann der Druck- und Speicherbehälter in an sich bekannter Weise zum Teil mit einem inerten Gas gefüllt sein, um die Belüftung des Heißwassers zu vermeiden.In this way a particularly simple and operationally reliable actuation can be achieved of the overpressure and check valve can be achieved even with low bridging. In addition, the pressure and storage container can in part in a manner known per se be filled with an inert gas to avoid venting the hot water.
Der Druck im Speicherbehälter kann mittels eines Entlastungsventils für die Gasfüllung in diesem Behälter regelbar sein, und das Entlastungsventil kann von einem Schwimmer in einem oben offenen, unten mit dem Speicherbehälter kommunizierenden Schwimmergehäuse betätigt werden, während zum Nachspeisen von Gas bei Unterdruck im Speicherbehälter ein Rücksohlagventil vorgesehen sein kann.The pressure in the storage tank can be reduced by means of a relief valve for the gas filling in this container can be regulated, and the relief valve can by a float in an open top, communicating with the storage tank at the bottom Float housings are actuated while replenishing gas at negative pressure a return valve can be provided in the storage container.
Schließlich kann zum Nachspeisen von Gas bei über den Arbeitspegel steigendem Wasserspiegel im Druckbehälter ein schwimmerbetätigtes Nachspeiseventil vorgesehen sein.Finally, it is possible to replenish gas at over the working level a float-operated make-up valve as the water level in the pressure vessel rises be provided.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt und im folgenden beschrieben. Es zeigt F i g. 1 ein Schema einer geschlossenen Heißwasserbeheizungsanlage mit einer Druckhalte- und Sicherungseinrichtung nach der Erfindung, F i g. 2 eine Vorderansicht der Druckhalte- und Sicherungseinrichtung nach der Erfindung, F i g. 3 eine Draufsicht der Druckhalte- und Sicherungseinrichtung nach F i g. 2, F i g. 4 schematisch einen Teil einer hydraulischen Steuervorrichtung für das Überdruck- und Rückschlagventil in der Überdruckleitung vom Druckbehälter zum Speicherbehälter bei einer Druckhalte-und Sicherungseinrichtung nach F i g. 1, F i g. 5 einen senkrechten Längsmittelschnitt eines Teils des Reglers der Druckhalte- und Sicherungseinrichtung.An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing and described below. It shows F i g. 1 a scheme of a closed hot water heating system with a pressure holding and safety device according to the invention, F. i g. 2 shows a front view of the pressure holding and securing device according to the invention, F i g. 3 shows a plan view of the pressure holding and securing device according to FIG. 2, F i g. 4 schematically part of a hydraulic control device for the overpressure and check valve in the overpressure line from the pressure vessel to the storage vessel in the case of a pressure maintenance and safety device according to FIG. 1, Fig. 5 a vertical Longitudinal center section of part of the regulator of the pressure maintenance and safety device.
Die Heizungsanlage weist im wesentlichen einen Kessel 12, Heizkörper 13 und eine Umlaufpumpe 14 auf. .The heating system essentially has a boiler 12, heating element 13 and a circulation pump 14 . .
Die wesentlichen Bestandteile der Druckhalte- und Sicherungseinrichtung sind ein Druckbehälter 15 mit einem Fassungsvermögen von etwa 18001 und ein Speicherbehälter 16 mit einem Fassungsvermögen von etwa 27001. Die Größe dieser Behälter hängt von den jeweiligen örtlichen Gegebenheiten ab. Der Druckbehälter 15 ist durch eine Leitung 17 mit der Heizungsanlage verbunden. Stickstoffdruckflaschen 18 sind mit dem oberen Teil des Druckbehälters 15 verbunden. Zwischen den beiden Behältern 15, 16 sind zwei Verbindungsleitungen 19, 20 gelegt. Die Verbindungsleitung 19 ist über eine Leitung 21 oben und über eine Leitung 22 unten am Druckbehälter 15 angeschlossen. An dem Speicherbehälter 16 ist die Verbindungsleitung 19 in der Nähe des Bodens angeschlossen. Die Verbindungsleitung 19 enthält ein einstellbares, druckgesteuertes Überdruck- und Rückschlagventil 23 und einen Druckschalter 24 für Pumpen 25, die in der anderen Verbindungsleitung 20 angeordnet sind. Beim Speicherbehälter 16 sind Stickstoffdruckflaschen 26 vorgesehen. Außerdem ist ein Behälter 27 für Nachfüllwasser angeordnet, der mit dem unteren Teil des Speicherbehälters 16 über eine Leitung 28 verbunden ist, die ein Ventil 29 aufweist. Ein Druckregler 30 hält den Druck im Speicherbehälter 16 im wesentlichen konstant.The main components of the pressure maintenance and safety device are a pressure vessel 15 with a capacity of approximately 18001 and a storage vessel 16 with a capacity of approximately 27001. The size of these vessels depends on the local conditions. The pressure vessel 15 is connected to the heating system by a line 17. Nitrogen pressurized bottles 18 are connected to the upper part of the pressure vessel 15. Two connecting lines 19, 20 are laid between the two containers 15, 16. The connecting line 19 is connected to the pressure vessel 15 via a line 21 at the top and via a line 22 at the bottom. The connecting line 19 is connected to the storage container 16 in the vicinity of the floor. The connecting line 19 contains an adjustable, pressure-controlled overpressure and check valve 23 and a pressure switch 24 for pumps 25 which are arranged in the other connecting line 20. In the case of the storage container 16 , nitrogen pressure bottles 26 are provided. In addition, a container 27 for top-up water is arranged, which is connected to the lower part of the storage container 16 via a line 28 which has a valve 29 . A pressure regulator 30 keeps the pressure in the storage container 16 essentially constant.
Nachstehend wird die grundsätzliche Wirkungsweise der in F i g. 1 dargestellten Druckhalte- und Sicherungseinrichtung beschrieben.The basic mode of operation of the in FIG. 1 described pressure maintenance and safety device.
Zunächst werden die Heizungsanlagen und die Speicherbehälter mit Wasser über einen Schlauchanschluß 31 gefüllt. Die Pumpen 25, von einem Druckschalter 24 eingeschaltet, erzeugen einen Anlagendruck von etwa 5 atü, damit eine Heißwassertemperatur von etwa 150 bis 160° C gehalten werden kann. Beim Anfahren der Heizungsanlage wird das Gaspolster im Druckbehälter 15 durch Luft gebildet, die später durch Stickstoff ersetzt werden kann. Die Verwendung von Luft bei Inbetriebnahme soll ein Festsetzen bestimmter Bakterien in der Gesamtanlage verhindern.First, the heating systems and the storage tanks are filled with water via a hose connection 31. The pumps 25, switched on by a pressure switch 24 , generate a system pressure of approximately 5 atmospheres, so that a hot water temperature of approximately 150 to 160 ° C. can be maintained. When the heating system is started up, the gas cushion in the pressure vessel 15 is formed by air, which can later be replaced by nitrogen. The use of air during commissioning is intended to prevent certain bacteria from settling in the overall system.
Beim Erwärmen des Heißwassers in dem Kessel 12 dehnt sich das Heißwasser aus. Die dadurch bedingte Druckerhöhung wird durch das Überdruck- und Rückschlagventil 23 ausgeglichen, welches das überschüssige Wasser durch die Verbindungsleitung 19 in den Speicherbehälter 16 strömen läßt, der dazu dient, das Ausdehnungswasser aufzunehmen. Die vom Druckschalter 24 gesteuerten Pumpen 25 fördern bei Druckabfall Wasser vom Speicherbehälter 16 zurück zum Druckbehälter 15. As the hot water in the kettle 12 is heated, the hot water expands. The resulting increase in pressure is compensated for by the overpressure and check valve 23 , which allows the excess water to flow through the connecting line 19 into the storage tank 16, which is used to receive the expansion water. The pumps 25 controlled by the pressure switch 24 convey water from the storage tank 16 back to the pressure tank 15 in the event of a pressure drop.
Die Behälter 15, 16 sind zusammen mit einer Instrumententafel 1 auf einer Plattform P befestigt und mit Mannlöchern 32 und Wasserstandsanzeigem 33 versehen.The containers 15, 16 are fastened together with an instrument panel 1 on a platform P and are provided with manholes 32 and water level indicators 33.
Die Stickstoffzufuhr von den Stickstofflaschen 18 zum Druckbehälter 15 wird mit Hilfe eines besonderen Schwimmerventils gesteuert, das in einem Schwimmergehäuse 34 angeordnet ist. Bei steigendem Wasserstand im Schwimmergehäuse 34 wird Stickstoff von den Flaschen 18 über ein Druckminderventi136 in den oberen Teil des Druckbehälters 15 geleitet.The nitrogen supply from the nitrogen bottles 18 to the pressure vessel 15 is controlled with the aid of a special float valve which is arranged in a float housing 34 . When the water level in the float housing 34 rises, nitrogen is fed from the bottles 18 via a pressure reducing valve 136 into the upper part of the pressure vessel 15.
Der Speicherbehälter 16 ist luftdicht verschlossen und wird mit Stickstoff von etwa Atmosphärendruck gefüllt, bevor -die Gesamtanlage in Betrieb genommen wird. Es wird angestrebt, keine wesentliche Druckänderung in diesem Behälter zuzulassen. Ein übermäßiger Druckanstieg wird durch eine besondere Steuervorrichtung 30 vermieden, die ein Schwimmergehäuse 37 und einen Schwimmer 38 aufweist und mit dem Speicherbehälter 16 verbunden ist.The storage container 16 is hermetically sealed and is filled with nitrogen at approximately atmospheric pressure before the entire system is put into operation. The aim is not to allow any significant change in pressure in this container. An excessive increase in pressure is avoided by a special control device 30 which has a float housing 37 and a float 38 and is connected to the storage container 16.
Wie F i g. 5 zeigt, sind die wesentlichen Teile der Steuervorrichtung 30 in einem T-förmigen Schwimmergehäuse 37 angebracht. Eine Leitung 37a führt vom Schwimmergehäuse zum oberen Teil des Speicherbehälters 16, und eine Leitung 37 b verbindet den Boden des Schwimmergehäuses mit dem unteren Teil des Speicherbehälters 16. Der untere Teil des T-förmigen Schwimmergehäuses wirkt als Führungszylinder für einen Schwimmer 38, der mit Hilfe eines Gestänges 39 ein die Leitung 37 a beherrschendes Entlastungsventil 40 betätigt. Das Schwimmergehäuse 37 steht über eine Überlaufleitung 41 mit der Atmosphäre in Verbindung. Überschüssiger Stickstoff im Speicherbehälter 16 entweicht somit über die Leitung 37a des Entlastungsventils 40 und die überlaufleitung 41. Der Speicherbehälter 16 und die Leitung 37b bilden ein U-Rohr. Sollte der Schwimmer 38 steckenbleiben, kann das steigende Wasser am Schwimmer 38 vorbei durch die überlaufleitung 41 abfließen. Aus dem Behälter 27 wird selbsttätig Wasser nachgespeist, und ein Absinken des Stickstoffdrucks im Speicherbehälter 16 wird durch Stickstoffzufuhr aus den Flaschen 26 über ein Rückschlagventil 26 a ausgeglichen.Like F i g. 5 shows, the essential parts of the control device 30 are mounted in a T-shaped float housing 37. A line 37a leads from the float housing to the upper part of the storage container 16, and a line 37 b connects the bottom of the float housing with the lower part of the storage container 16. The lower part of the T-shaped float housing acts as a guide cylinder for a float 38, which with the help of a linkage 39 actuates a relief valve 40 dominating the line 37 a. The float housing 37 is connected to the atmosphere via an overflow line 41. Excess nitrogen in the storage tank 16 thus escapes via line 37a of the relief valve 40 and the overflow pipe 41. The storage tank 16 and line 37 b form a U-tube. Should the float 38 get stuck, the rising water can flow past the float 38 through the overflow line 41. Water is automatically replenished from the container 27, and a drop in the nitrogen pressure in the storage container 16 is compensated for by supplying nitrogen from the bottles 26 via a check valve 26 a.
Das Überdruck- und Rückschlagventil23 ist ein Membranventil. Dieses Membranventil kann hydraulisch gesteuert werden. Eine mögliche hydraulische Steuerung ist in F i g. 4 dargestellt. Vom Druckbehälter fließt bei eingeschaltetem Arbeitsdruck der Heizanlage fortlaufend Wasser als Steuerflüssigkeitsstrom durch eine Steuerflüssigkeitsleitung 42, die durch einen Wärmetauscher 43 führt, durch den das Speisewasser aus dem Behälter 27 strömt. Vom Wärmetauscher 43 gelangt das Wasser über ein Druckminderventil 44 zur Membran des Überdruck-und Rücksehlagventils 23 und von dort über ein Steuerventil 45 in das Gehäuse 37 des Reglers 30.The overpressure and check valve23 is a diaphragm valve. This diaphragm valve can be controlled hydraulically. A possible hydraulic control is shown in FIG. 4 shown. When the working pressure of the heating system is switched on, water flows continuously from the pressure vessel as a control fluid flow through a control fluid line 42, which leads through a heat exchanger 43 through which the feed water flows from the container 27. From the heat exchanger 43 , the water passes via a pressure reducing valve 44 to the membrane of the overpressure and backlash valve 23 and from there via a control valve 45 into the housing 37 of the regulator 30.
Wenn der durch eine weitere Leitung 46 übertragene Druck im Druckbehälter 15 den normalen Arbeitsdruck überschreitet, unterbricht das Steuerventil 45 den Steuerflüssigkeitsstrom. Dadurch wirkt auf die Membran des Überdruck- und Rückschlagventils 23 etwa der Druck des Druckbehälters 15, und das Membranventi123 gibt die Verbindungsleitung 19 frei. Ist der Überdruck im Druckbehälter 15 abgebaut, setzt der Steuerflüssigkeitsstrom wieder ein, und das Überdruck- und Rückschlagventil23 wird wieder geschlossen. Die Einrichtung ist mit Anzeigevorrichtungen ausgerüstet, die Betriebsstörungen, wie Überdruck und Undichtigkeiten sofort anzeigen.When the pressure transmitted through another line 46 in the pressure vessel 15 exceeds the normal working pressure, the control valve 45 interrupts the Control fluid flow. This acts on the membrane of the pressure relief and check valve 23 approximately the pressure of the pressure vessel 15, and the membrane valve123 provides the connection line 19 free. If the overpressure in the pressure vessel 15 is reduced, the control fluid flow begins on again, and the overpressure and check valve 23 is closed again. the Facility is equipped with display devices that show malfunctions, such as Immediately display overpressure and leaks.
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