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Vorrichtung zur Versorgung mehrerer Zapfstellen von einem Überlaufspeicher
Die Neuerung bezieht sich auf eine Vorrichtung, welche gestattet,
| eine beliebige Anzahl von Zapfstellen wechselweise oder gleichzei- |
| C> |
tig mit Heißwasser aus einem annähernd drucklos betriebenen Überlaufspeicher zu
versorgen.
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In der Technik finden zur Heißwasserbereitung mit Vorliebe Überlauf-Heißwassergeräte,
insbesondere Überlauf Speicher Verwendung, deren besonderes Kennzeichen darin besteht,
daß im Ruhezustand kein Überdruck und während des Zapfvorganges nur ein geringer
Staudruck im Behälter auftritt. Die erwärmte Flüssigkeit wird im Überlaufverfahren
gezapft, d. h. durch Öffnen der Kaltwasserzuleitung wird das Heißwasser in ein ständig
mit der freien Atmosphäre verbundenes Überlauf röhr verdrängt.
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Diese Überlaufspeicher benötigen keinen Hochdruckschalter und sind
wesentlich einfacher und zugleich billiger als Hochdruckgeräte (4, 6 oder 10 atü),
welche sich aufgrund der druckfesten Behälterausführung durch eine erheblich größere
Wandstärke auszeichnen und darüber hinaus den Einbau vorgeschriebener Sicherheitseinrichtungen
entsprechend den geltenden Vorschriften erforderlich machen.
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Ein Nachteil dieser Überlaufspeicher gegenüber Hochdruckgeräten ist
aber darin zu sehen, daß aus einem Speicher beschriebener Bauart im allgemeinen
nur an einer Zapfstelle die erwärmte Flüssigkeit entnommen werden kann.
Allerdings
sieht eine Reihe von Speichertypen eine Nebenzapfmöglichkeit vor, welche die Entnahme
eines bestimmten Teilinhaltes im Ablaufverfahren gestattet. Der Nachteil dieses
Systems liegt darin, daß die entnommene Flüssigkeit nicht sofort
| während des Zapfvorganges ergänzt wird. |
| Weiterhin ist bereits eine von einem Uberlaufspeicher aus be- |
| triebene Mehrzapfstellenversorgungsanlage bekannt geworden, |
welche beliebig viele, an verschiedenen Stellen angeordnete Heiß-oder Mischwasser-Zapfstellen
unter Verwendung von Hochdruckmischbatterien versorgt. Derartige Anlagen werden
zwar nach dem Hochdruckprinzip angeschlossen, d. h. die erwärmte Flüssigkeit wird
durch Öffnen der Heißwasser-Entnahmeleitung einer Zapfstelle, welche mit einem ständig
unter Druck stehenden Gerät verbunden ist, entnommen, arbeiten aber nicht mit Netz-bzw.
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Hochdruck, sondern mit Niederdruck. Die erforderliche Verminderung
des Netzdruckes auf einen dem Überlaufspeicher ungefährlichen Druck (etwa 1 atü)
übernimmt eine in die Kaltwasserzuleitung zu dem Überlaufspeicher zwischengeschaltete,
in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnete Ventilkombination, welche lediglich eine
räumliche Zusammenfassung bekannter Ventile, nämlich Druckminder-und Sicherheitsventil,
darstellt. Dem letztgenannten Ventil fällt die Aufgabe zu, das beim Aufheizvorgang
durch Volumenvergrößerung entstehende Wasser ohne unzulässige Druckerhöhung (max.
1,5 atü) abzuführen.
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Bekanntlich weist der hydraulische Antrieb eines Ventiles einen Arbeitsbereich
auf, d. h. eine gewisse Druckdifferenz zwischen dem öffnung-und Schließdruck, welche
vergrößert oder verkleinert wird durch eine konstruktiv unvermeidliche Ansprech-und
Abfall-Drucktoleranz (beim Öffnen und Schließen) des Ventiles. Im ungünstigsten
Fall können sich die Drucktoleranzbereiche so addieren, daß die Druckdifferenz zwischen
Öffnungs-und Schließdruck unerwünschterweise erhöht wird*
Sofern
nun das Druckminderventil und unabhängig von diesem das Sicherheitsventil in einem
eng begrenzten Niederdruck-
| bereich (1-1, 5 atü) arbeiten, können sich die Arbeitsbe- |
| reiche der Ventile überschneiden und zu einem Versagen der |
Ventilkombination Anlaß geben. So konnte beispielsweise bei der bekannten Mehrzapfstellenanlage
festgestellt werden, daß der vorzugsweise nur wenige Zehntel atü oberhalb des Schließdruckes
des Druckminderventiles eingestellte Ansprechdruck des Sicherheitsventiles bei wiederholten
Zapfungen teilweise unter dem Schließdruck des Druckminderventiles liegt, so daß
beide Ventile gleichzeitig öffnen und das Sicherheitsventil unerwünschterweise ständig
abbläst.
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Weiterhin weist die Ventilkombination der vorgeschlagenen Mehrzapfstellenanlage
den Nachteil auf, daß das die Verbindung der einzelnen Ventile herstellende gemeinsame
Armaturengehäuse äußerst kompliziert aufgebaut ist und raumdiagonale Bohrungen innerhalb
desselben erforderlich sind.
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Diese angegebenen Nachteile lassen sich bei gleichzeitig aufrechterhaltener
Forderung, mehrere voneinander unabhängige Heißwasserzapfstellen an einem praktisch
drucklos betriebenen Überlaufspeicher anschließen zu können, aufgrund der vorliegenden
Neuerung vermeiden.
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Neuerungsgemäß wird vorgeschlagen, daß anstelle der bisher separaten
hydraulischen Antriebe für das in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnete Druckminder-und
Sicherheitsventil eine Hebelbrücke zwischen den Betätigungsorganen dieser Ventile
angeordnet ist und auf dieselbe im Bereich zwischen den Anschlußstellen-in einem
Drehlager gelenkig angekoppelt-ein an sich bekannter hydraulischer Antrieb in Form
eines federbelasteten Faltenbalges oder einer Membran einwirkt.
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Die neuerungsgemäße Ventilkombination mit nur einem hydraulischen
Antrieb ist der älteren Ausführung mit getrennt arbeitenden Antrieben insofern überlegen,
als nunmehr mit Sicherheit vermieden
wird, daß sich die Arbeitsbereiche
beider Ventile überschneiden können. Durch eine besondere, noch näher zu beschreibende
Arbeitsweise der zwischen den Betätigungsorganen der Ventile angeordneten Hebelbrücke
wird erreicht, daß das Sicherheitsventil zwangsläufig in Schließ-Stellung gehalten
wird, wenn das Druckminderventil ganz oder teilweise geöffnet ist.
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Ein weiterer Vorteil der neuen Vorrichtung liegt darin, daß bei der
Verwendung eines einzigen hydraulischen Antriebes für zwei Ventile die Möglichkeit
einer unabhängig einstellbaren Vorspannung der beiden Ventilschließfedern aufrecht
erhalten bleibt und ferner durch die Zusammenfassung der hydraulischen Antriebe
ein wesentlich vereinfachter Gehäuseaufbau der Ventilkombination erreicht wird.
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In der nachfolgenden Beschreibung ist die Neuerung unter Bezugnahme
auf das in den Figuren der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel näher erläutert.
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Es stellen dar : Figur 1 : den schematischen Aufbau einer Mehrzapfstellenversorgungsanlage
von einem Überlaufspeicher aus mit vorgeschalteter Ventilkombination, teilweise
im Schnitt.
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Figur 2 : eine prinzipmäßige Ausführungsform einer Ventilkombination
nach der Neuerung in Grundarbeitsstellung mit geöffnetem Druckminderventil bei gleichzeitig
geschlossenem Sicherheitsventil, das Ganze im Schnitt.
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Figur 5 : die Ventilkombination gemäß Figur 2, jedoch in einer anderen
Arbeitsstellung mit gleichzeitig geschlossenem Druckminder-und Sicherheitsventil,
das Ganze im Schnitt.
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Figur 4 : die Ventilkombination gemäß Figur 2, jedoch in einer weiteren
Arbeitsstellung mit geschlossenem Druckminderventil und geöffnetem Sicherheitsventil,
das Ganze im Schnitt.
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Zur Vereinfachung der Darstellung sind in den Figuren 3, 4 Einzelheiten
des hydraulischen Antriebes 9 nicht eingezeichnet und in sämtlichen Figuren für
gleiche Teile übereinstimmende Bezifferungen gewählt.
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Die Mehrzapfstellenversorgungsanlage gemäß Figur 1 bestehtrein schematisch-aus
einem Überlauf Speicher 1, in dessen nicht absperrbare, netzseitige Kaltwasserzuleitung
2 die Ventilkombination 3 zwischengeschaltet ist, und mehreren dem Uberlaufspeicher
1 nachgeschalteten, an beliebigen Stellen angeordneten ljischbatterien 4.
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Die Ventilkombination 3 (gemäß Figur 2) enthält im wesentlichen ein
in einem Gehäuseunterteil 5 untergebrachtes Druckminderventil 6 sowie ein Sicherheitsventil
7, welche gemeinsam von einem an einem Gehäuseoberteil 8 angeordneten hydraulischen
Antrieb 9 nacheinander betätigt werden. Das Gehäuseunterteil 5 weist weiterhin einen
Wassereinlaß-Stutzen 10 und einen Wasserauslaß-Stutzen 11 zum Verlauf Speicher 1
sowie einen Abblasstutzen 12 auf.
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Gehäuseoberteil 8 und Gehäuseunterteil 5 werden am Umfang durch zwei
Schrauben 13a, bunter Zwischenschaltung einer Dichtung 14 gegeneinander verspannt.
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Hauptbestandteile des hydraulischen Antriebes 9 sind ein Faltenbalg
15, welcher an seinem Ende 16 längs des Umfanges mit dem Gehäuseoberteil 8 fest
und dicht verlötet ist, eine sich einerseits gegen das geschlossene-auf einen Festanschlag
17 aufliegende-Ende 18 des Faltenbalges 15 und andererseits gegen einen mittels
Justierschrauben 19a, b verstellbaren Anschlag 20 abstützende Rückdruckfeder 21
sowie ein die durch Druckänderungen im Druckraum 22 hervorgerufenen Bewegungen des
hydraulischen Antriebes 9 weiterleitender, fest und dicht mit dem geschlossenen
Ende 18
des Faltenbalges 15 verbundener, koaxial innerhalb der Rückdruckfeder
21 liegender Stössel 23, welcher außerhalb des Gehäuseoberteiles 8 endet.
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Eine mittig und schwenkbar gelagerte, kraftschlüssig mit dem Stössel
23 verbundene Hebelbrücke 24 mit jeweils einem an ihren Anschlußstellen 25 und 26
befestigten, ebenfalls schwenkbar gelagerten Übertragungshebel 27 und 28 für das
Druckminderventil 6 und das Sicherheitsventil 7 gibt die Bewegungsänderung des hydraulischen
Antriebes 9 weiter.
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Der Ventilstössel 29 des Druckminderventiles 6 folgt, wenn man den
Übertragungskreis zwischen hydraulischem Antrieb 9 und Druckminderventil 6 über
einen einarmigen, an den Übertragungshebel 27 angekoppelten Hebel 30 schließt, gleichsinnig'-entsprechend
dem gewählten Übersetzungsverhältnis-der Bewegung der freien Anschlußstelle 25 der
Hebelbrücke 24.
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Der Übertragungskreis zum Sicherheitsventil 7 schließt sich in ähnlicher
Weise über einen an den Übertragungshebel 28 angekoppelten doppelarmigen Hebel 31,
welcher die Bewegung der Hebelbrücke 24 aufnimmt und gegenläufig an einen Ventilstössel
32 des Sicherheitventils 7 weitergibt. Im Gegensatz zum Übertragungshebel 27 des
Druckminderventiles 6 bewirkt hier jedoch eine mittels Rändelmutter 33 verstellbare
und sich gegen das Gehäuseunterteil 5 abstützende Feder 34, daß der Übertragungshebel
28-im Gegensatz zum Übertragungshebel 27-nur gegen die Kraft der Feder 34 ausgelenkt
werden kann.
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Eine Begrenzung der Bewegung der Hebelbrücke 24, welche für das einwandfreie
Funktionieren der Ventilkombination 3 unerläßlich ist-wie aus der nachfolgenden
Beschreibung der Arbeitsweise hervorgeht-wird durch einen noch zu beschreibenden
festgelegten Hub der Übertragungshebel 27 und 28 zwischen einer Anfangslage I (Figur
2) und einer Endlage II (Figur 4) der Hebelbrücke 24 und damit der Übertragungshebel
27 und 28 erzielt, welcher allein abhängig ist vom Öffnungs-bzw. Schließweg der
Ventilstössel 29,32 und dem Übersetzungsverhältnis,
welches sich
aus dem jeweiligen Hebelverhältnis ergibt.
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Die Arbeitsweise der Ventilkombination geht nun wie folgt vor sich
: Die in Figur 2 wiedergegebenen Ventilstellungen entsprechen der Grundarbeitsstellung
der Ventilkombination 3, d. h. der auf dem Faltenbalg 15 lastende Druck ist kleiner
als der gewünsche, verminderte Netzdruck (Sollwert, beispielsweise 1 atü). Die Voreinstellung
des Drucksollwertes erfolgt über die Justierschrauben 19 a, b, welche die Federkraft
der Rückdruckfeder 21 verändern. Diese Grundarbeitsstellung (geöffnettes Druckminderventil,
geschlossenes Sicherheitsventil) liegt dann vor, wenn aus den auf der Siederdruckseite
angeschlossenen Mischbatterien 4 Heiß-, Misch-oder Kaltwasser entnommen wird oder
der Netzdruck in der Kaltwasserzuleitung 2 unter dem Drucksollwert liegt.
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Beim Erreichen des vorgegebenen Drucksollwertes im Druckraum 22 und
in der nachgeschalteten Mehrzapfstellenversorgungsanlage (beispielsweise nach Zapfende)
wird das geschlossene Ende 18 des Faltenbalges 15 und damit der Stössel 23 entgegen
der Kraft der Rückdruckfeder 21 angehoben. Im Zuge dieser Bewegung wird zunächst
die gegen eine geringere Gegenkraft arbeitende Anschlußstelle 25 der Hebelbrücke
24 (mit Anschlußstelle 26 als Drehpunkt) von Ihrer Anfangslage I (siehe Figur 2)
um einen gewissen Betrag, bei weiterer Drucksteigerung bis in die Endlage II (siehe
Figur 3) ausgelenkt. Einhergehend mit dieser Auslenkung der Anschlußstelle 25 in
die Endlage II werden die angekoppelten Übertragungsglieder, nämlich der Übertragungshebel
27, der einarmige Hebel 30 und der Ventilstössel 29, betätigt, welche ein Schließen
des Druckminderventiles 6 und damit ein Absperren der Kaltwasserzuleitung 2 bewirken.
Diese nach Erreichen eines vorbestimmten Drucksollwertes sich selbsttätig einstellende,
neue Arbeitsstellung der Ventilkombination 3 (Figur 3) ist immer dann zu erwarten,
wenn im zu regelnden System ein Ruhezustand eingetreten ist, d. h.
wenn
weder an den Mischbatterien 4 gezapft wird noch eine Aufheizung des Behälterinhaltes
des überlaufspeiohers 1 erfolgt.
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Während nunmehr von seiten der Kaltwasserzuleitung 2 eine Druckerhöhung
über den Sollwert hinaus mit Sicherheit vermieden wird, ist eine solche während
des Speicheraufheizvorganges von der Mehrzapfstellenversorgungsanlage her noch möglich.
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Diese unzulässige Druckerhöhung wird jedoch nicht wirksam, da nunmehr
das Sicherheitsventil 7 in Funktion tritt und das Ausdehnungswasser über den Abblasstutzen
12 abführt. Im einzelnen spielt sich der Vorgang wie folgt ab : Bei einer Drucksteigerung
über den Druoksollwert hinaus wird der Faltenbalg 15 und damit der Stössel 23 weiter
angehoben. Während bei dem dieser Bewegung vorangegangenen Kompressionsvorgang des
Faltenbalges 15 durch den Solldruck die Anschlußstelle 25 der Hebelbrücke 24 in
ihre Endlage II ausgelenkt wurde, dreht sich bei einer Drucksteigerung über den
Drucksollwert hinaus die Hebelbrücke 24 so lange um die (in ihrer Endlage II befindliche)
Anschlußstelle 25 gegen die Kraft der Feder 34 bis auch die Anschlußstelle 26 ihre
Endlage II erreicht (siehe Figur 4) und damit über die angekoppelten Übertragungsglieder
das Sicherheitsventil 7 geöffnet wird.
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Beim nachfolgenden Absinken des Wasserdruckes verläuft die Bewegung
des Faltenbalges 15 im rückläufigen Sinne und bewirkt zunächst, daß die Anschlußstelle
26 unter Mithilfe der frei werdenden Kraft der Feder 34 in ihre Anfangslage I zurückkehrt
(Schließ-Stellung des
| Sicherheitsventiles). Erst dann wird-bei weiterem Druckfall-der |
| Weg freigegeben, daß die Anschlußstelle 25 ihre Anfangslage
I ein- |
| nehmen kann und damit das Druckminderventil 6 öffnet. Diese
Zwangs- |
| kopplung der beiden Ventile 6 und 7 über die Hebelbrücke 24
gewähr- |
leistet also bei sich ändernder Betriebsweise, daß sich nicht gleichzeitig zwei
Ventile in Öffnungsstellung befinden können.