DE174440C

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Publication number: DE174440C
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 174440 KLASSE 36 c. GRUPPE

FRANZ BECK in BRÜSSEL.

durch Dampfentwicklung.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 29. Juni 1904 ab.

Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtungen zur Erhöhung der Umlaufsgeschwindigkeit des als Wärmeträger bei Heizungsanlagen benutzten Wassers und zur Regelung des Betriebes der Heizanlage.

Bei den bis jetzt bekannten Verfahren der Warmwasserheizung, bei denen die Bildung von Dampfblasen zur Beschleunigung des Wasserumlaufs benutzt wird, ist es üblich, das warme

ίο Wasser erst in das Ausdehnungsgefäß zu leiten, in dem sich der Dampf, wenn er nicht schon im Steigerohre niedergeschlagen worden ist, von dem in Umlauf befindlichen Wasser trennt. Dies bringt einmal die Unannehmlichkeit mit sich, daß der Einbau einer. Steigleitung und bisweilen, falls man die Hauptrückleitung zur Kondensation des im Ausdehnungsgefäß sich bildenden Dampfüberschusses benutzen will, von mehreren Leitungen von großem Durchmesser bis zum höchsten Punkt der Heizungsanlage erforderlich ist. Außerdem bringt es den Nachteil, daß die Temperatur des Wassers in den Heizkörpern gegenüber derjenigen, die es im Kessel hat, wo es unter einem der Höhenlage des Ausdehnungsgefäßes über dem Kessel entsprechenden Druck zur Dampfbildung gebracht wird, bedeutend vermindert wird.

Das vorliegende. Verfahren unterscheidet sich von den bekannten wesentlich dadurch, daß es eine beträchtliche Beschleunigung des Umlaufs gestattet, ohne daß das warme Wasser vorher in das Ausdehnungsgefäß geführt wird, und ohne daß dies Gefäß irgendwie am Umlauf beteiligt ist. Es kann das nach den Heizkörpern fließende Wasser eine erheblich höhere Temperatur als ioo° annehmen, obgleich das Ausdehnungsgefäß frei mit der Außenluft in Verbindung steht.

Dies wird nach vorliegender Erfindung dadurch erreicht, daß man den zur Beschleunigung des Wasserumlaufs dienenden Dampf in einem Dampfsack oder einem einfachen Kniestück in sehr geringer Höhe über dem Kessel oder im Kessel selbst aber oberhalb der Abzweigstelle des zu den Heizkörpern führenden Rohres zurückhält und sammelt, auf diese Weise das Eindringen oder Mitreißen des Dampfes in die nach den Heizkörpern führende Leitung verhindert und den zurückgehaltenen und gesammelten Dampf zum Regeln der Feuerung der Heizanlage benutzt.

Dabei steigen die sich im Kessel oder im Steigrohre entwickelnden Dampfblasen, die die Beschleunigung des Wasserumlaufs verursachen, unmittelbar in den zum Sammeln derselben vorgesehenen Sack, ohne in das zu dem Heizkörper ■ führende Verteilungsrohr zu treten oder in dieses hineingerissen zu werden. Dieser Dampf treibt in dem Maße, wie er sich ansammelt, eine gewisse Menge Wasser nach dem Ausdehnungsgefäße, und wenn die Dampfansammlung ein gewisses Maß überschreitet, wird eine das Kesselfeuer abschwächende Regelvorrichtung in Tätigkeit gesetzt, wobei eine Abkühlung des Wassers eintritt, welche hinreicht, den in dem zu diesem Zweck vorgesehenen Kniestücke oder Sack befindlichen Dampf zu kondensieren. Diese Kondensation hat wieder eine in umgekehrtem Sinne wirkende Tätigkeit der die Feuerung beeinflussenden Regelungsvorrichtung und erneutes Anfachen des Feuers zur -Folge, bis eine gewisse Dampfmenge wieder

angesammelt ist und dasselbe Spiel sich wiederholt.

Die beiliegenden Zeichnungen zeigen eine Ausführungsform der Vorrichtung für Ausführung des Verfahrens.

Fig. ι zeigt die einfachste Anordnung der Heizungsanlage.

Fig. 2 zeigt eine besondere Gestaltung des zum Ansammeln des Dampfes dienenden

ίο Sackes 3.

Fig. 3 zeigt die Einzelheiten des die Feuerung beeinflussenden Reglers.

Die Fig. 4, 5, und 6 zeigen drei andere Ausführungsformen der Erfindung.

Wie Fig. ι zeigt, besteht die Heizungsanlage aus einem Kessel 1, von dem ein Steigrohr 2 nach oben führt. Von diesem zweigt die Speiseleitung für die Heizkörper 19 ab. Oberhalb dieser Abzweigung bildet das Steigrohr 2 ein Knie oder einen Sack 3, der mit einem Entlüftungshahn oder einem selbstätigen Ventil 4 versehen ist, das der Luft den Durchgang gestattet, das Entweichen von Dampf oder Wasser jedoch verhindert. Derartige selbsttätige Entlüftungsventile sind bekannt. Das Knie 3 oder der obere Teil des Sackes 3 ist mit einem U-förmig gebogenen Rohre 7 verbunden, dessen einer Schenkel mit dem offenen Ausdehnungsgefäß 8 in Verbindung steht. Von dem Steigrohr 2 zweigt ein anderes Rohr 12 ab, das zu einer Regelungsvorrichtung irgendwelcher Art (z. B. einer wie in Fig. 3 dargestellten) führt, die gleichzeitig durch ein Rohr 13 mit dem unteren Teil des zum Ausdehnungsgefäß 8 führenden Rohres 7 verbunden ist.

Sobald das Wasser im Kessel 1 durch die Feuerung gehörig erhitzt ist, beginnt die Bildung der Dampfblasen im Steigrohr 2. Diese Blasen steigen unmittelbar in das Knie 3 oder in den oberen Teil des Dampfsackes 3, von wo sie keinen anderen Ausweg haben als durch das Rohr 7, welches erst siphonartig nach unten geht und dann unmittelbar bis in den Boden des im höchsten Punkte der Anlage angebrachten offenen Ausdehnungsgefäßes führt. Das im Rohre 2 in Bewegung gesetzte Wasser kann nur durch das nach den Heizkörpern 19 führende Rohr entweichen. Dies Rohr ist anfangs leicht nach unten gekrümmt, um mit Sicherheit zu verhindern, daß die in das Knie oder den Dampfsack aufsteigenden Dampfblasen durch das Wasser mit fortgerissen werden. Die Erzeugung von Dampfblasen im Steigerohr 2 zwischen dem Kessel 1 und dem Sack 3 hat zur Folge, daß die im Rohre 2 aufsteigende Wassersäule leichter wird, während die dem Rücklaufwasser entsprechende Wassersäule die ihrer Temperatur entsprechende Dichte beibehält. Dieser erhebliche Unterschied in der Dichte und damit dem Gewichte der beiden Wassersäulen bringt die beabsichtigte Erhöhung der Umlaufsgeschwindigkeit hervor.

Sobald der Dampf sich im oberen Teile des Sackes 3 zu sammeln beginnt, tritt er in das Rohr 7 ein und drängt eine gewisse Menge · des in diesem Rohre befindlichen Wassers in das Ausdehnungsgefäß 8 zurück. ^%

Sobald das Wasser in dem zunächstliegenden absteigenden Schenkel des Rohres 7 um eine gewisse Höhe (z. B. h) gesunken ist, beginnt der Regler 13, 14 (in Fig. 3 in größerem Maßstabe gezeichnet) in Tätigkeit zu treten.

Dieser Regler (Fig. 3) besteht aus zwei schalenförmigen Hälften, die durch ein Diaphragma 9 aus Gummi, Gewebe oder Metall voneinander getrennt sind. Das Rohr 12 verbindet die obere Hälfte 10, wie in der Zeichnung dargestellt ist, mit dem Steigerohr 2 oder mit dem Kessel oder mit einer beliebigen Verteilungsleitung, während die untere .Hälfte 11 des Reglers durch ein zweites Rohr 13 mit dem unteren Teile des in das Ausdehnungsgefäß führenden Rohres 7 verbunden ist (Fig. 1). An dem Diaphragma 9 ist ein Hebel befestigt, dessen durch eine Stopfbüchse gehende Drehachse die Bewegungen des Diaphragmas nach außen auf Ketten überträgt, die in bekannter Weise den Luftzug der Feuerung regelnde Klappen 15 beeinflussen.

Solange das Feuer mäßig brennt, ist der Druck auf beiden Seiten des Diaphragmas derselbe und die Klappe 15 der Feuerung bleibt offen. Sobald aber der Dampf das Wasser im Rohre 7 nach dem Ausdehnugsgefäß zurückzudrängen beginnt, so daß sich z. B. in der Strecke h des Rohres 7 statt der Wassersäule eine Dampfsäule befindet, stellt sich in dem Rohre 13 ein anderer Druck ein als im Rohre 12. Die durch die Rohre 12 und 13 übertragene Druckänderung genügt, um das Diaphragma zu bewegen, wodurch die Zugklappe der Feuerung allmählich geschlossen wird. Infolgedessen nimmt die Heizkraft der Feuerung ab, die geringe im Sacke 3 angesammelte Dampfmenge kondensiert in dem vom Kessel kornmenden Wasser und der Regler nimmt seine ursprüngliche Stellung wieder ein.

Die Dampfbildung in dem zwischen dem Kessel und dem Dampfsacke 3 angebrachten Steigrohr 2 wird, wie aus dem Obigen hervorgeht, durch die Tätigkeit des Reglers eingeschränkt, sobald durch die Ansammlung des Dampfes im Rohre 7 das Gleichgewicht zwischen den Rohren 12 und 13 gestört worden ist. Die erzielte Beschleunigung ist dagegen um so größer, je lebhafter die Dampf entwicklung im Rohre 2 ist, bevor sich 'm Rohre 7 Dampf ansammelt, der mittels der Gleichgewichtsstörung den Regler im Sinne der Dämpfung des Kesselfeuers bewegt. -

Damit die erwähnte Gleichgewichtsstörung trotz erhöhter Dampfentwicklung vermieden oder vermindert wird, also zu einer erhöhten Beschleunigung des Umlaufs, kann man, wie

in Fig. 4 dargestellt ist, die Kondensation einer bestimmten Dampf menge durch eine in dem gewählten Beispiel durch das Rohr 29 gebildete Kühlfläche von passenden Abmessungen bewirken, die durch den Dampfsack 3 geht und vom abgekühlten Rücklaufwasser der Heizanlage durchströmt wird.

Solange die Heizwirkung der Feuerung einen bestimmten Grad nicht überschreitet, wird sämtlicher in dem Steigerohr 2 entwickelte Dampf im oberen Teile des Sackes 3 bei. der Berührung mit dem Rohre 29 verdichtet. Sobald diese Kühlfläche 29 nicht mehr für die Kondensation genügt, entsteht im Rohre 7 ein bestimmter Dampfdruck unter denselben Betriebsverhältnissen, wie an Hand der Fig. 1 bereits erläutert.

Die Kühlfläche 29 kann natürlich in verschiedener Weise ausgeführt werden. In Ausführungsformen nach Fig. 4 und 5 besteht sie aus einem Stück mit dem Rohre 29, durch welches das abgekühlte Rücklaufwasser läuft. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 6 dagegen ist sie durch einen mit dem Dampfsack 3 verbundenen Rippenkörper 21 gebildet.

Der Dampfsack 3 braucht nicht notwendig vom Kessel getrennt oder in bestimmter Höhe über dem Kessel in das Steigrohr 2 eingebaut zu sein, er kann vielmehr unmittelbar mit dem Kessel verbunden sein, wie in den Fig. 5 und 6 dargestellt. In diesem Falle sammelt sich der im Kessel entwickelte Dampf im oberen Teile des S'ackes 3, während das Abflußrohr für das nach den Heizkörpern 19 fließende warme Wasser unten am Dampfsack 3 angeschlossen ist. Man kann sich leicht an Hand der Fig. 5 und 6 überzeugen, daß bei diesen Ausführungsformen die Ansammlung des · Dampfes im Sacke 3 ein Zurückdrängen des Wassers nach dem Ausdehnungsgefäß 8 und damit in dem Sack 3 Niveauunterschiede zur Folge hat, die die Bewegung eines Schwimmers 16 verursachen, der in bekannter Weise zur Regelung der Stellung von die Feuerung beeinflussenden Klappen 15 benutzt wird.

In dem beschriebenen Heizungssystem bleibt das Ausdehnungsgefäß, wie aus dem Obige.n ohne weiteres einleuchtet, am Umlauf des Wassers vollkommen unbeteiligt. Es ist daher nicht erforderlich, Leitungen von großem für die gesamte in Umlauf zu setzende Wassermenge ausreichenden Durchmesser bis in dies Gefäß zu führen. Andererseits kann man, trotzdem das Ausdehnungsgefäß mit der Außenluft in Verbindung steht, an den Heizkörpern eine bedeutend höhere Temperatur als 100 ° erzielen, da das in Umlauf gesetzte Wasser genau die Siedetemperatur des Kesselwassers bei dem Drucke hat, der durch die Höhenlage des Ausdehnungsgefäßes gegeben ist. Man kann dementsprechend diese Temperatur durch Veränderung der Höhenlage des Ausdehnungsgefäßes über dem Dampfsack 3 regeln. Bei einer Höhe von 10 m z. B. beträgt die Temperatur des umlaufenden Wassers 120,6°, bei m 133,9° ^und bei 30 m 144°. Derartige Ergebnisse können durch keins der bis jetzt bekannten Verfahren erwirkt werden.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Verfahren zur Beschleunigung des Wasserumlaufs' in Wasserheizungsanlagen durch Dampfentwicklung, dadurch gekennzeichnet, daß die den Umlauf des vom Kessel kommenden Wassers beschleunigenden Dampf blasen in geringer Höhe über dem Kessel oder im oberen Teile des Kessels selbst festgehalten'und angesammelt werden, und daß der infolge der Dampfansammlung und Wasserverdrängung in den Leitungsröhren entstehende Druckunterschied zur Regelung der Feuerung des Heizkessels und dadurch auch zur Regelung der Dampfentwicklung benutzt wird.

2. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Kessel ausgehende Steigrohr (2), von dem das nach den Heizkörpern (19) führende Verteilungsrohr abzweigt, oberhalb ■ des Kessels und oberhalb dieser Abzweigung mit einem Sack (3) oder einer Tasche oder auch einem einfachen Knie versehen ist, das durch ein U-förmig gebogenes Rohr (7) mit einem nach der Außenluft hin offenen Ausdehnungsgefäß (8) verbunden ist, in welches das Wasser zurückgedrängt wird, sobald der Dampf sich in dem Sacke oder der Tasche sammelt, derart, daß zwischen dem U-förmigen Rohre (7) und dem Steigrohr (2) ein Druckunterschied auftritt, der zur Betätigung eines die Kesselfeuerung beeinflussenden Reglers benutzt werden kann. .

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampfsack (3) in dem Heizkessel selbst angeordnet ist (Fig. 5 und 6). ~

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampfsack (3) mit einer Kühlvorrichtung ver- no sehen ist, durch die die Kondensation des in diesem Sacke sich sammelndem Dampfes bewirkt werden kann, zu dem Zwecke, den Zeitpunkt, in dem d^;ese Dampfbildung eine Dämpfung des Kesselfeuers hervorruft, hinauszuschieben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.