DE19618093C1 - Temperature regulator for heating water - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Regelung der Temperatur von Brauchwasser gemäß der im Oberbe griff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.The invention relates to a device for regulation the temperature of service water according to that in Oberbe handle of claim 1 specified Art.
Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE 16 79 734 B2 bekannt und über eine Brauchwasserleitung und eine Heizleitung mit einem Wärmetauscher verbunden.Such a device is from DE 16 79 734 B2 known and via a hot water pipe and Heating line connected to a heat exchanger.
Vor dem Wärmetauscher ist eine Vorrichtung vorgesehen, die mit einem Gehäuseteil an die Heizleitung ange schlossen ist. In dem Gehäuseteil ist ein Stellglied gelagert, das fest mit einem Steuerkolben verbunden ist. Der Steuerkolben ist in einem weiteren Gehäuseteil der Vorrichtung gelagert, der an die Brauchwasser leitung angeschlossen ist. Das Stellglied ist dabei im Hinblick auf den Wärmetauscher im Rücklauf der Heiz leitung und der Steuerkolben im Zulauf der Brauch wasserleitung gelagert.A device is provided in front of the heat exchanger, which is attached to the heating cable with a housing part is closed. An actuator is in the housing part stored, which is firmly connected to a control piston is. The control piston is in another housing part the device stored on the domestic water line is connected. The actuator is in the With regard to the heat exchanger in the return of the heating line and the control piston in the inlet of the custom water pipe stored.
Der Steuerkolben wird entsprechend der momentanen Durchflußmenge des Brauchwassers durch die Brauch wasserleitung in axialer Richtung bewegt, wobei die momentane Durchflußmenge durch den Öffnungsgrad eines Entnahmeventils in der Brauchwasserleitung stromab der Vorrichtung und des Wärmetauschers bestimmt wird. Wird kein Brauchwasser entnommen, ist die Brauchwasser leitung durch den Steuerkolben und die Heizleitung durch das Stellglied blockiert. Bei Brauchwasser entnahme fällt der Druck stromab des Steuerkolbens in der Brauchwasserleitung ab. Aufgrund der Druckdifferenz zwischen den beiden wirksamen Seiten des Steuerkolbens wird dieser in Öffnungsrichtung bewegt. Über die feste Verbindung des Steuerkolbens mit dem Stellglied wird dieses ebenfalls geöffnet. Es fließt dann entsprechend dem Durchflußquerschnitt im Gehäuseteil des Stellglieds der Vorrichtung Fernheizwasser durch den Wärmetauscher, der Heizleitung und dem Ventilsitz des Stellgliedes.The control piston is in accordance with the current Flow rate of process water through the process water pipe moved in the axial direction, the instantaneous flow rate through the degree of opening of a Withdrawal valve in the domestic water pipe downstream of the Device and the heat exchanger is determined. Becomes no hot water is drawn, the hot water is line through the control piston and the heating line blocked by the actuator. With process water the pressure drops downstream of the control piston the hot water pipe. Because of the pressure difference between the two effective sides of the spool it is moved in the opening direction. About the fixed Connection of the control piston to the actuator this also opened. It then flows accordingly the flow cross section in the housing part of the actuator the district heating water device through the heat exchanger, the heating cable and the valve seat of the actuator.
Unter Berücksichtigung des Wirkungsgrades und der Wärmeübertragungscharakteristik des Wärmetauschers läßt sich die Vorrichtung so einstellen, daß das entnommene Brauchwasser unabhängig von der Durchflußmenge eine im wesentlichen konstante Temperatur aufweist.Taking into account the efficiency and the Heat transfer characteristics of the heat exchanger can adjust the device so that the removed Process water irrespective of the flow rate has substantially constant temperature.
Mit der Vorrichtung erfolgt ein nahezu gleichzeitiges Verschließen der Heizleitung durch das Stellglied bei Schließen der Brauchwasserleitung durch den Steuer kolben. Damit wird ein Kalkausfall aufgrund zu hoher Temperaturen im Wärmetauscher bei keiner Brauchwasser entnahme vermieden ebenso wie zu hohe Temperaturen des ersten Teils des Brauchwassers beim Öffnen des Entnah meventils. Letzteres kann insbesondere Verbrühungen hervorrufen.With the device there is an almost simultaneous The heating cable is closed by the actuator The tax closes the hot water pipe piston. This will result in lime precipitation due to too high Temperatures in the heat exchanger with no hot water removal avoided as well as too high temperatures of the first part of the process water when opening the tap meventils. The latter can cause scalding cause.
Nachteilig an dieser Vorrichtung ist jedoch, daß eine Änderung der Temperatur des Fernheizwassers, wie sie beispielsweise in Deutschland im Wechsel zwischen 70°C im Sommer und bis zu 130°C im Winterbetrieb üblich ist, sich direkt auf die Erwärmung des Brauchwassers im Wärmetauscher und somit auf die Brauchwassertemperatur auswirkt. Desweiteren führen Druckschwankungen in der Heizleitung zu Störungen mit Temperaturunterschieden beim Brauchwasser.A disadvantage of this device, however, is that a Change the temperature of the district heating water as they for example in Germany alternating between 70 ° C is common in summer and up to 130 ° C in winter, directly on the heating of the domestic water in the Heat exchanger and thus to the hot water temperature affects. Furthermore, pressure fluctuations in the Heating cable for faults with temperature differences for domestic water.
Zwar weist die bekannte Vorrichtung eine Bypass-Bohrung in der Heizleitung auf, um eine vollständige Abkühlung des Wärmetauschers bei geschlossenem Entnahmeventil zu verhindern, jedoch ist dieser Durchfluß des Fernheiz wassers durch den Wärmetauscher und die sich dadurch ergebende Standtemperatur an Brauchwasser nicht regel bar. Eine Änderung der Temperatur des Fernheizwassers hat aber wiederum direkte Auswirkungen auf die Stand temperatur des Brauchwassers, das beim Öffnen des Entnahmeventils zunächst herausfließt. Zudem treten Verluste an Wärmeenergie bei Nichtentnahme vom Brauch wasser auf.The known device has a bypass hole in the heating pipe to cool down completely of the heat exchanger when the dispensing valve is closed prevent, however, this flow of district heating water through the heat exchanger and the resulting resulting stand temperature of domestic water does not rule bar. A change in the temperature of the district heating water but in turn has a direct impact on the stand temperature of the hot water that is generated when the Tapping valve flows out first. Also kick Loss of thermal energy when not used water on.
In der Zeitschrift, IKZ-Haustechnik, Heft 9, 1995, Seiten 56 bis 61, sind mehrere Möglichkeiten der Versorgung mit erwärmtem Trinkwasser in Fernwärme versorgungsanlagen beschrieben. In Bild 3 ist ein indirektes Durchflußsystem dargestellt, bei dem der primärseitige Wärmetauscherdurchfluß - Durchfluß des Fernheizwassers - abhängig von der Temperatur des auslaufenden Brauchwassers beeinflußt wird.In the magazine, IKZ-Haustechnik, Issue 9, 1995, pages 56 to 61, several ways of supplying heated drinking water in district heating supply systems are described. Figure 3 shows an indirect flow system in which the primary-side heat exchanger flow - flow of the district heating water - is influenced as a function of the temperature of the outgoing service water.
Weiterhin sind durchflußgesteuerte Temperaturgeber mit einem Thermostatventil in der Heizleitung für das Fernheizwasser, einem zugeordneten Fühler am Ausgang des Wärmetauschers und einem separaten Steuerventil in der Brauchwasserleitung vor dem Wärmetauscher bekannt. Das Steuerventil steuert über spezielle Impulsleitungen eine Membran an, die je nachdem, ob Brauchwasser ent nommen wird oder nicht, den Sollwert des Thermostat ventils verändert. Diese Bauart benötigt zwei getrennte Gehäuse und erfordert zusätzliche Montagearbeit in Folge der zwei Impulsleitungen. Außerdem bringt die hydraulische Steuerung über die Impulsleitungen Nach teile im Regelungsverhalten des Temperaturreglers mit sich. Flow-controlled temperature transmitters are also included a thermostatic valve in the heating line for the District heating water, an assigned sensor at the exit of the heat exchanger and a separate control valve in the hot water pipe in front of the heat exchanger. The control valve controls via special impulse lines a membrane, depending on whether hot water ent is taken or not, the setpoint of the thermostat valve changed. This type requires two separate ones Housing and requires additional assembly work in Follow the two impulse lines. It also brings hydraulic control via the impulse lines share in the control behavior of the temperature controller themselves.
Zwar ist der Bedarf an Durchlaufsystemen, wie den oben angegebenen Wärmetauscher, zur Erwärmung von Brauch wasser durch Fernwärme zumindest in Deutschland noch nicht weit verbreitet, jedoch wird insbesondere auch die Versorgung von kleineren Wohneinheiten mit Fern wärme bei steigenden Energiepreisen und weiteren Bemühungen nach Energieeinsparung steigen.There is a need for continuous systems like the one above specified heat exchanger, for heating custom water from district heating, at least in Germany not widely used, however, in particular the supply of small residential units with remote heat with rising energy prices and more Efforts to save energy are increasing.
Problematisch sind hierbei mögliche Verzögerungs- und Totzeiten zwischen dem Schließen des Entnahmeventils für Brauchwasser und dem Schließen des Stellglieds in der Heizleitung aufgrund des räumlichen Abstandes von Wärmetauscher und Entnahmeventil. In diesen Verzö gerungs- und Totzeiten kann das Brauchwasser im Wärmetauscher sich stark erwärmen oder sogar zum Kochen kommen. Die hohen Temperaturen erhöhen den Kalkausfall im Wärmetauscher und vermindern langfristig dessen Funktionsfähigkeit. Zudem kann es beim Öffnen des Entnahmeventils zu Verbrühungen kommen. Weiterhin dürfen die Vorrichtungen, insbesondere bei Verwendung in kleineren Wohneinheiten, nicht viel Platz in An spruch nehmen.Possible delays and are problematic Dead times between the closing of the sampling valve for hot water and closing the actuator in the heating cable due to the spatial distance from Heat exchanger and extraction valve. In these delays The service water in the Heat exchangers get very hot or even boil come. The high temperatures increase the lime precipitation in the heat exchanger and reduce it in the long term Functionality. In addition, when opening the Bleed valve to scald. Farther the devices, especially when used in smaller residential units, not much space in An take a decision.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vor richtung zur Regelung der Temperatur von Brauchwasser gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ange gebenen Art derart weiterzuentwickeln, daß unter Ver meidung der genannten Nachteile die Brauchwasser temperatur besser konstant gehalten werden kann und eine kompakte, kleinbauende, sowie einfach herzu stellende Konstruktion ermöglicht wird.The invention has for its object a Direction for regulating the temperature of domestic water according to the in the preamble of claim 1 given type in such a way that under Ver Avoiding the disadvantages mentioned the process water temperature can be kept constant better and a compact, small, and easy to use construction is made possible.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 in Verbindung mit den Ober begriffsmerkmalen gelöst.This task is characterized by the characteristics of claim 1 in conjunction with the waiters conceptual features solved.
Die Unteransprüche bilden vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.The subclaims form advantageous further developments the invention.
Nach der Erfindung besteht die Steuereinheit nunmehr aus zwei mechanisch miteinander verbundenen Steuerein richtungen. Die erste Steuereinrichtung wirkt in Abhängigkeit von der Temperatur des Brauchwassers nach dem Wärmetauscher auf das Stellglied ein. Die zweite Steuereinrichtung ist zwischen der ersten Steuerein richtung und dem Stellglied zwischengeschaltet und wirkt in Abhängigkeit von der Brauchwasserentnahme auf das Stellglied ein. Dadurch kann die Temperatur des Brauchwassers unabhängig von der Brauchwasserentnahme konstant gehalten werden. Änderungen der Temperatur im Fernheizwasser sowie Druckschwankungen in der Heiz leitung werden nunmehr durch die Steuereinheit ohne weiteres ausgeglichen.According to the invention, the control unit now exists from two mechanically connected control units directions. The first control device acts in Depends on the temperature of the domestic water the heat exchanger on the actuator. The second Control device is between the first control direction and the actuator interposed and affects depending on the hot water withdrawal the actuator. This allows the temperature of the Process water regardless of the process water withdrawal be kept constant. Changes in temperature in the District heating water and pressure fluctuations in the heating line are now through the control unit without more balanced.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung. Es zeigen:Further advantages and features result from the following description of an embodiment of the Invention in connection with the drawing. Show it:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Anlage zur Brauchwassererwärmung mit einem Wärme tauscher und einer Vorrichtung zur Rege lung der Temperatur von Brauchwasser gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; Figure 1 is a schematic representation of a system for domestic water heating with a heat exchanger and a device for regulating the temperature of domestic water according to an embodiment of the invention.
Fig. 2 eine schematische Querschnittsansicht der Vorrichtung von Fig. 1. FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view of the device from FIG. 1.
In Fig. 1 ist eine Anlage 10 zur Brauchwassererwärmung mit einem Wärmetauscher 12 und einer Vorrichtung 14 zur Regelung der Temperatur von Brauchwasser dargestellt.In Fig. 1, a system 10 is shown for domestic water heating with a heat exchanger 12 and a device 14 for regulating the temperature of service water.
Der Wärmetauscher 12 weist einen Zulauf 16 sowie einen Ablauf 18 für Fernheizwasser sowie einen Zulauf 20 und einen Ablauf 22 für das zu erwärmende bzw. für das erwärmte Brauchwasser auf. Der Zulauf 16 und der Ablauf 18 des Wärmetauschers 12 für Fernheizwasser sind an eine Heizleitung 24 und der Zulauf 20 und der Ablauf 22 des Wärmetauschers 12 für Brauchwasser jeweils an eine Brauchwasserleitung 26 angeschlossen.The heat exchanger 12 has an inlet 16 and an outlet 18 for district heating water as well as an inlet 20 and an outlet 22 for the domestic water to be heated or for the heated domestic water. The inlet 16 and the outlet 18 of the heat exchanger 12 for district heating water are connected to a heating line 24 and the inlet 20 and outlet 22 of the heat exchanger 12 for domestic water are each connected to a domestic water line 26 .
Der Wärmetauscher 12 wird von dem wärmeabgebenden Fernheizwasser und dem wärmeaufnehmenden Brauchwasser typischerweise gegenläufig durchflossen. Im Hinblick auf die Durchflußrichtung des Fernheizwassers ist die Vorrichtung 14 dem Wärmetauscher 12 nach- und im Hin blick auf die Strömungsrichtung des Brauchwassers ist die Vorrichtung 14 dem Wärmetauscher 12 vorgeschaltet.The heat exchanger 12 is typically flowed in opposite directions by the heat-emitting district heating water and the heat-absorbing service water. With regard to the flow direction of the Fernheizwassers the device 14 the post-heat exchanger 12 and the Hin view of the flow direction of the process water, the apparatus 14 is connected upstream of the heat exchanger 12th
Die Vorrichtung 14 zur Regelung der Temperatur von Brauchwasser besteht aus einem Stellglied 28, sowie einer ersten Steuereinrichtung 30, die das Stellglied 28 in Abhängigkeit der Temperatur des Brauchwassers betätigt, und aus einer zweiten Steuereinrichtung 32, die das Stellglied 28 in Abhängigkeit der Brauchwasser entnahme betätigt. Die erste und zweite Steuerein richtung sind in Reihe geschaltet.The device 14 for regulating the temperature of service water consists of an actuator 28 , and a first control device 30 , which actuates the actuator 28 depending on the temperature of the process water, and a second control device 32 , which actuates the actuator 28 depending on the consumption of hot water . The first and second Steuerein direction are connected in series.
Das Stellglied 28, die erste Steuereinrichtung 30 sowie die zweite Steuereinrichtung 32 sind modulartig aufge baut und können bei Bedarf ausgetauscht werden.The actuator 28 , the first control device 30 and the second control device 32 are built up in modules and can be replaced if necessary.
Das Stellglied 28 steuert den Durchfluß durch die Heizleitung 24 und somit durch den Wärmetauscher 12. Wird der Durchfluß blockiert, liegt das Stellglied 28 auf einem Ventilsitz 34 des Stellgliedgehäuses 36 auf. Das Stellgliedgehäuse 36 ist über einen Zulauf 38 und einen Ablauf 40 mit der Heizleitung 24 verbunden.The actuator 28 controls the flow through the heating line 24 and thus through the heat exchanger 12 . If the flow is blocked, the actuator 28 rests on a valve seat 34 of the actuator housing 36 . The actuator housing 36 is connected to the heating line 24 via an inlet 38 and an outlet 40 .
Die zweite Steuereinrichtung 32 ist mit einem Steuer kolben 42 versehen, der in einem Steuergliedgehäuse 44 koaxial mit dem Stellglied 28 verschiebbar gelagert ist.The second control device 32 is provided with a control piston 42 which is mounted in a control member housing 44 coaxially with the actuator 28 slidably.
Das Steuergliedgehäuse 44 weist einen Zulauf 46 sowie einen Ablauf 48 für das Brauchwasser auf, die jeweils an die Brauchwasserleitung 26 angeschlossen sind.The control member housing 44 has an inlet 46 and an outlet 48 for the process water, which are each connected to the process water line 26 .
An diese zweite Steuereinrichtung 32 schließt sich die erste Steuereinrichtung 30 an, die aus einem am Ablauf 22 des Brauchwassers aus dem Wärmetauscher 12 ange ordneten Temperaturfühler 50 und einem mit dem Tempe raturfühler 50 über eine Leitung 52 verbundenen Tempe raturregler 54 versehen ist.This second control means 32, the first control means 30 follows, which is provided from a at the outlet 22 raturregler of the service water from the heat exchanger 12 disposed temperature sensors 50 and one connected to the Tempe raturfühler 50 via a line 52 Tempe 54th
Der Temperaturregler 54 weist eine Antriebsstange 56 sowie einen Sollwertgeber 58 auf. Der Sollwertgeber 58 ist drehbar im Gehäuse 60 des Temperaturreglers 54 gelagert. Mit Drehen in die eine oder andere Richtung wird über den zurückgelegten Weg der Sollwert für die Temperatur des Brauchwassers eingestellt. In ent sprechender Weise wird dabei die Antriebsstange 56 in eine Ausgangsposition verfahren, die einer Sollwert-Temperatur zugeordnet ist.The temperature controller 54 has a drive rod 56 and a setpoint generator 58 . The setpoint generator 58 is rotatably mounted in the housing 60 of the temperature controller 54 . By turning in one direction or the other, the setpoint for the temperature of the hot water is set via the distance covered. In a corresponding manner, the drive rod 56 is moved into a starting position which is assigned a setpoint temperature.
Der Temperaturregler 54 betätigt die Antriebsstange 56 in bekannter Weise. Überschreitet die vom Temperatur fühler 50 gemessene Temperatur - Istwert-Temperatur - die eingestellte Sollwert-Temperatur, so wird die Antriebsstange 56 um einen der Temperaturdifferenz zwischen Istwert-Temperatur und Sollwert-Temperatur zugeordneten Betrag nach unten bewegt. Unterschreitet die über den Temperaturfühler 50 gemessene Istwert-Temperatur die Sollwert-Temperatur, so wird die Antriebsstange um einen der Temperaturdifferenz zwischen Istwert- und Sollwert-Temperatur zugeordneten Betrag nach oben bewegt, siehe Fig. 2.The temperature controller 54 actuates the drive rod 56 in a known manner. If the temperature measured by the temperature sensor 50 - actual value temperature - exceeds the setpoint temperature, the drive rod 56 is moved downward by an amount associated with the temperature difference between the actual temperature and the setpoint temperature. If the actual value temperature measured via the temperature sensor 50 falls below the desired value temperature, the drive rod is moved upwards by an amount associated with the temperature difference between the actual value and the desired value temperature, see FIG. 2.
Die Antriebsstange 56 greift in die zweite Steuerein richtung 32 ein und ist mit einem ringförmigen Ansatz 62 versehen, der als Anschlag dient.The drive rod 56 engages in the second Steuerein direction 32 and is provided with an annular projection 62 which serves as a stop.
Das Stellglied 28 ist mit einer Stange 64 versehen, die koaxial zur Antriebsstange 56 angeordnet ist, sich ebenfalls in die zweite Steuereinrichtung 32 hinein erstreckt und die Antriebsstange 56 beispielsweise zylindrisch umgreift. Die Antriebsstange 56 sowie die Stange 64 sind relativ zueinander beweglich. The actuator 28 is provided with a rod 64 , which is arranged coaxially to the drive rod 56 , also extends into the second control device 32 and surrounds the drive rod 56, for example, cylindrically. The drive rod 56 and the rod 64 are movable relative to one another.
Über die Stange 64 wird das Stellglied 28 in verschie dene Öffnungsstellungen bewegt. Die Stange 64 ist fertigungstechnisch zweigeteilt ausgeführt. Das mit dem Stellglied 28 verbundene untere Teil ist dabei in dem Stellgliedgehäuse 36 geführt gelagert. Außerhalb des Stellgliedgehäuses 36 ist eine Feder 66 vorgesehen, die zwischen dem Stellgliedgehäuse 36 und einem ringförmi gen Ansatz 68 auf der Stange 64 gespannt ist. Die Stange 64 wird somit entgegen der Schließrichtung des Stellgliedes 28 durch die Feder 66 belastet.About the rod 64 , the actuator 28 is moved in various opening positions. The rod 64 is made in two parts in terms of production technology. The lower part connected to the actuator 28 is guided in the actuator housing 36 . Outside the actuator housing 36 , a spring 66 is provided which is stretched between the actuator housing 36 and a ring-shaped approach 68 on the rod 64 . The rod 64 is thus loaded against the closing direction of the actuator 28 by the spring 66 .
Weiterhin ist die Stange 64, genauer gesagt ihr oberes Teilstück, auch durch das Steuergliedgehäuse 44 geführt.Furthermore, the rod 64 , more precisely its upper section, is also guided through the control member housing 44 .
In dem Steuergliedgehäuse ist ein weiterer ringförmiger Ansatz 68 vorgesehen, an dem der auf der Stange 64 gelagerte Steuerkolben 42 entgegen der Strömungs richtung, in Schließrichtung des Stellglieds 28, durch eine Feder 70 belastet ist. Die Feder 70 drückt auf der einen Seite den Steuerkolben 42 gegen den ringförmigen Ansatz 68, der als Anschlag für den Steuerkolben 42 dient, und auf der anderen Seite gegen den ringförmigen Ansatz 62, der für die Federn 70 als Anschlag dient.In the control member housing a further annular extension 68 is provided, on which the control piston 42 mounted on the rod 64 is loaded counter to the flow direction, in the closing direction of the actuator 28 , by a spring 70 . The spring 70 presses the control piston 42 on one side against the annular extension 68 , which serves as a stop for the control piston 42 , and on the other side against the annular extension 62 , which serves as a stop for the springs 70 .
Die Feder 70 umgreift sowohl die Antriebsstange 56 als auch die Stange 64 jeweils in ihrem Endbereich. Der ringförmige Ansatz 62 dient ebenfalls als Anschlag für die das zylindrische Ende der Stange 64.The spring 70 encompasses both the drive rod 56 and the rod 64 in their end region. The annular extension 62 also serves as a stop for the cylindrical end of the rod 64 .
Der Steuerkolben 42 ist mit einem Führungszylinder 74 versehen, der sich von dem Steuerkolben 42 in Richtung ringförmigen Ansatz 62 der Antriebsstange 56 erstreckt, und diesen umgreift. Der Steuerkolben 42 und der Führungszylinder 74 sind fest miteinander verbunden. Der Führungszylinder 74 umfaßt die Feder 70 und die Endbereiche der Antriebsstange 56 und der Stange 64. The control piston 42 is provided with a guide cylinder 74 which extends from the control piston 42 in the direction of the annular extension 62 of the drive rod 56 and engages around it. The control piston 42 and the guide cylinder 74 are firmly connected to one another. The guide cylinder 74 includes the spring 70 and the end portions of the drive rod 56 and the rod 64 .
Alternativ kann der Führungszylinder 74 auch innerhalb der beiden ineinandergreifenden Stangen 56 und 64 integriert ausgebildet sein.Alternatively, the guide cylinder 74 can also be formed integrated within the two interlocking rods 56 and 64 .
Der Zulauf 46 im Steuergliedgehäuse 44 ist in Bezug auf Fig. 2 gegenüber dem Ablauf des Steuergliedgehäuses 44 weiter unten angeordnet.The inlet 46 in the control member housing 44 is arranged further below with respect to the outlet of the control member housing 44 in relation to FIG. 2.
Fig. 2 zeigt den Steuerkolben 42 in der Position, wenn kein Brauchwasser entnommen wird. Die Innenkontur des Steuergliedgehäuses 44 ist so ausgeformt, daß sich die Spaltfläche zwischen Steuerkolben 42 und dem Steuer gliedgehäuse 44 bei axialer Verschiebung des Steuer kolbens 42 in Öffnungsrichtung vergrößert. Die Innen kontur ist im Schnitt konisch, kann aber auch parabo lisch ausgebildet sein. Mittels der Innenkontur im Steuergliedgehäuse 44 kann die entstehende Spaltfläche zwischen dem Steuerkolben 42 und der Innenkontur des Steuergliedgehäuses 44 optimal an das gewünschte Regelverhalten der Vorrichtung 14 angepaßt werden. Fig. 2 shows the spool 42 in position when no hot water is being drawn. The inner contour of the control member housing 44 is shaped such that the gap area between the control piston 42 and the control member housing 44 increases with the axial displacement of the control piston 42 in the opening direction. The inner contour is conical in section, but can also be parabolic. By means of the inner contour in the control member housing 44 , the resulting gap surface between the control piston 42 and the inner contour of the control member housing 44 can be optimally adapted to the desired control behavior of the device 14 .
Über die an dem Steuerkolben 42 anliegende Feder 70 wird die Stange 64 in Schließrichtung und über die an dem ringförmigen Ansatz 68 anliegende Feder 66 in Öffnungsrichtung belastet. Gemäß Fig. 2 befindet sich der Steuerkolben 42 und die Stange 64 im Kraftgleich gewicht. Der Druck stromauf und stromab des Steuer kolbens 42 ist gleich.The rod 64 is loaded in the closing direction by the spring 70 resting on the control piston 42 and in the opening direction by the spring 66 resting on the annular extension 68 . Referring to FIG. 2, the control piston 42 and the rod 64 is in force equal weight. The pressure upstream and downstream of the control piston 42 is the same.
Wird Brauchwasser an einem hier nicht dargestellten Entnahmeventil in der Brauchwasserleitung 26 stromab des Wärmetauschers 12 entnommen, entsteht ein Druck abfall über dem Steuerkolben 42. Der durch die Druck differenz zwischen stromauf und stromab des Steuer kolbens 42 hervorgerufene Wirkdruck erzeugt eine Kraft auf den Steuerkolben 42 axial in Öffnungsrichtung des Stellgliedes 28, so daß die Feder 70 komprimiert wird. If service water is drawn from a discharge valve (not shown here) in the service water line 26 downstream of the heat exchanger 12 , a pressure drop occurs across the control piston 42 . The differential pressure caused by the pressure difference between upstream and downstream of the control piston 42 generates a force on the control piston 42 axially in the opening direction of the actuator 28 , so that the spring 70 is compressed.
Über die axial in Öffnungsrichtung des Stellglieds 28 wirkende Feder 66 wird gleichzeitig das Stellglied 28 geöffnet, bis sich ein Kräftegleichgewicht zwischen den Federn 70, 66, dem Temperaturregler 54 und der durch die Druckdifferenz hervorgerufenen Kraft auf den Steuerkolben 42 einstellt.Via the spring 66 , which acts axially in the opening direction of the actuator 28 , the actuator 28 is opened at the same time until a force equilibrium between the springs 70 , 66 , the temperature controller 54 and the force caused by the pressure difference on the control piston 42 is established.
Die Stange 64 kann dabei maximal bis zum ringförmigen Ansatz 62 verschoben werden, der wie oben erwähnt, als Anschlag für die Stange 64 dient. Die an dem Steuer kolben 42 durch die Druckdifferenz entstehende Kraft wirkt somit gegen die Kraft der Feder 70, deren Vor spannung zum einen über die Antriebsstange 56 vom Temperaturregler 54 eingestellt ist.The rod 64 can be moved up to the annular extension 62 , which, as mentioned above, serves as a stop for the rod 64 . The resulting on the control piston 42 by the pressure difference force thus acts against the force of the spring 70 , the voltage of which is set on the one hand via the drive rod 56 by the temperature controller 54 .
In entsprechender Weise verstellt aber der Steuerkolben 42 zum anderen die Vorspannung der Feder 70. Diese Vorspannung der Feder 70 entspricht einer zugeordneten Sollwert-Temperatur der aus erster und zweiter Steuer einrichtung 30 und 32 bestehenden Steuereinheit. Inso fern wird auch über den Steuerkolben 42 die Sollwert-Temperatur der Steuereinheit eingestellt. Die Sollwert-Temperatur der Steuereinheit wird also auch in Abhän gigkeit davon verändert, ob und in welcher Menge Brauchwasser der Brauchwasserleitung 26 entnommen wird.In a corresponding manner, the control piston 42 on the other hand adjusts the preload of the spring 70 . This bias of the spring 70 corresponds to an assigned setpoint temperature of the first and second control devices 30 and 32 existing control unit. Insofar, the setpoint temperature of the control unit is also set via the control piston 42 . The setpoint temperature of the control unit is also changed as a function of whether and in what amount of hot water is taken from the hot water line 26 .
Dies ermöglicht sowohl die kraftschlüssige Verbindung des Steuerkolbens 42 zum Temperaturregler 54 als auch zum Stellglied 28. Die Antriebsstange 56 und die Stange 64 sind in Schließrichtung des Stellgliedes 28 kraft schlüssig über die Feder 70 und in Öffnungsrichtung dagegen formschlüssig über den Steuerkolben 42 mit dem Führungszylinder 74 und den ringförmigen Ansatz 72 miteinander verbunden.This enables both the non-positive connection of the control piston 42 to the temperature controller 54 and to the actuator 28 . The drive rod 56 and the rod 64 are positively connected in the closing direction of the actuator 28 via the spring 70 and in the opening direction, however, positively connected via the control piston 42 with the guide cylinder 74 and the annular extension 72 .
Die vorgespannte Feder 70 wirkt somit bei größerer Brauchwasserentnahme wie ein Schalter mit zwei Stellungen, die den durch den ringförmigen Ansatz 62 gebildeten Anschlag und durch das Kräftegleichgewicht der Federn 66 und 70 mit der durch die Druckdifferenz aus Steuerkolben 42 entstehenden Kraft definiert sind. In beiden Stellungen wird die Kraft von dem Temperatur regler 54 über die Antriebsstange 54 und die Stange 64 auf das Stellglied 28 übertragen. Somit wird auch bei geschlossenem Entnahmeventil für Brauchwasser die Wärmeübertragung im Wärmetauscher 12 geregelt.The preloaded spring 70 thus acts in the event of a large amount of hot water withdrawal as a switch with two positions, which are defined by the stop formed by the annular extension 62 and by the balance of forces of the springs 66 and 70 with the force resulting from the pressure piston 42 from the control piston. In both positions, the force from the temperature controller 54 is transmitted to the actuator 28 via the drive rod 54 and the rod 64 . Thus, the heat transfer in the heat exchanger 12 is regulated even when the extraction valve for process water is closed.
Der Temperaturregler 54 arbeitet hysteresearm immer gegen eine Sollwert-Verstellfeder 76 im Sollwertgeber 58 und gegen die am ringförmigen Ansatz 68 in Öffnungsrichtung des Stellgliedes 28 drückende Feder 66.The temperature controller 54 always works with low hysteresis against a setpoint adjusting spring 76 in the setpoint generator 58 and against the spring 66 pressing on the annular extension 68 in the opening direction of the actuator 28 .
Die Feder 70 kann bei größeren Brauchwasserentnahmen, nachdem die Stange 64 den durch den ringförmigen Ansatz 62 gebildeten Anschlag erreicht hat, weiter einfedern, über die Vorspannung der Feder 70 die Sollwert-Tempera tur und somit die Sollwert-Vorgabe der Steuereinheit weiterverstellen.The spring 70 can with larger process water withdrawals, after the rod 64 has reached the stop formed by the annular extension 62 , further deflect the presetting of the spring 70, the setpoint temperature and thus further adjust the setpoint specification of the control unit.
Bei geringerer Brauchwasserentnahme wird die Stange 64 nicht bis zu dem durch den ringförmigen Ansatz 62 gebildeten Anschlag verstellt, sondern nur entsprechend in das Kraftgleichgewicht von der durch den Differenz druck am Steuerkolben 42 erzeugten Kraft der Kraft der Feder 70 und der Feder 66 verstellt. Der Durchfluß des Brauchwassers durch die Vorrichtung 14 und somit die Temperatur des Brauchwassers wird über den veränderten Spalt zwischen dem Steuerkolben 42 und der Gehäuse innenkontur eingestellt. Die Spaltfläche ändert sich dabei in Abhängigkeit vom Hub des Steuerkolbens in Öffnungsrichtung. With less hot water withdrawal, the rod 64 is not adjusted up to the stop formed by the annular projection 62 , but only adjusted accordingly in the force balance of the force generated by the differential pressure on the control piston 42 of the force of the spring 70 and the spring 66 . The flow of the process water through the device 14 and thus the temperature of the process water is set via the changed gap between the control piston 42 and the housing inner contour. The gap area changes depending on the stroke of the control piston in the opening direction.
Die Steuereinheit 14 bildet eine kompakte Einheit aus Stellgliedgehäuse 36, Steuergliedgehäuse 44 und Temperaturregelgehäuse 60. Sie ist einfach und kostengünstig zu installieren. Dies ist insbesondere für kleinere Wohneinheiten mit Wärmetauschern von Vorteil.The control unit 14 forms a compact unit comprising the actuator housing 36 , the control element housing 44 and the temperature control housing 60 . It is easy and inexpensive to install. This is particularly advantageous for smaller residential units with heat exchangers.
Insbesondere wird die Vorrichtung für Brauchwasser leitungen mit Größen von DN 15 bis DN 25 verwendet.In particular, the device for domestic water Pipes with sizes from DN 15 to DN 25 are used.
BezugszeichenlisteReference list
10 Anlage
12 Wärmetauscher
14 Vorrichtung
16 Zulauf des Fernheizwassers zum Wärmetauscher
18 Ablauf des Fernheizwassers aus dem Wärmetauscher
20 Zulauf des Brauchwassers zum Wärmetauscher
22 Ablauf des Brauchwassers aus dem Wärmetauscher
24 Heizleitung
26 Brauchwasserleitung
28 Stellglied
30 erste Steuereinrichtung (T)
32 zweite Steuereinrichtung (Q)
34 Ventilsitz
36 Stellgliedgehäuse
38 Zulauf des Fernheizwassers zum Stellgliedgehäuse
40 Ablauf des Fernheizwassers aus dem Stellgliedgehäuse
42 Steuerkolben
44 Steuergliedgehäuse
46 Zulauf des Brauchwassers zum Steuergliedgehäuse
48 Ablauf des Brauchwassers aus dem Steuergliedgehäuse
50 Temperaturfühler
52 Leitung
54 Temperaturregler
56 Antriebsstange
58 Sollwertgeber
60 Gehäuse des Temperaturreglers
62 ringförmiger Ansatz
64 Stange
66 Feder
68 ringförmiger Ansatz
70 Feder
72 ringförmiger Ansatz
74 Führungszylinder
76 Sollwert-Verstellfeder 10 annex
12 heat exchangers
14 device
16 Inlet of the district heating water to the heat exchanger
18 District heating water drain from the heat exchanger
20 Inlet of the domestic water to the heat exchanger
22 Drainage of service water from the heat exchanger
24 heating cable
26 Process water pipe
28 actuator
30 first control device (T)
32 second control device (Q)
34 valve seat
36 actuator housing
38 District heating water inlet to actuator housing
40 District heating water drain from the actuator housing
42 control pistons
44 control unit housing
46 Inlet of service water to the control unit housing
48 Drainage of service water from the control unit housing
50 temperature sensors
52 line
54 temperature controller
56 drive rod
58 setpoint adjuster
60 Housing of the temperature controller
62 ring-shaped approach
64 bars
66 spring
68 ring-shaped approach
70 spring
72 ring-shaped approach
74 guide cylinders
76 Setpoint adjustment spring
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