DE2055056A1

DE2055056A1 - Temperatursteuersystem fur eine Boilerbattene

Info

Publication number: DE2055056A1
Application number: DE19702055056
Authority: DE
Inventors: Leo Woodland Hills Cahf Leonard James Edward Norwalk Cahf Block, (V St A )
Original assignee: Raypak Inc
Current assignee: Raypak Inc
Priority date: 1969-11-10
Filing date: 1970-11-09
Publication date: 1971-06-24
Also published as: NL7016234A; GB1335983A; DE2055056B2; DE2055056C3; US3576177A

Description

Temperatursteuersystem für eine Boilerbatterie

Die Erfindung befaßt sich alt eines System zur Steuerung des Betriebs einer Boilerbatterie bzw. einer aus Heizeinheiten bestehenden Batterie. Die Anzahl der der Batterie angehörenden und duroh das System gesteuerten Boiler ist an sich beliebig, kann also N betragen. Bei dem genannten System werden die Boiler aneinandergereiht oder gestuft. Wenn für ein Heizsystem ein einziger Erhitzungsboiler verwendet wird, so muß dieser eine ausreichende Kapazität haben, um das System unter extremen Kaltwetterbedingungen zu versorgen. Derartige extreme Bedingungen herrschen vielleicht während eines Zeitraums, der nur ein Hundertstel der gesamten Heisperiode ausmaoht. Infolgedessen würde dieser eine

109826/0935

Boiler sich häufig ein- and ausschalten. Statt eines einzigen großen Boilers werden vorzugsweise mehrere kleine Boiler, beispielsweise vier oder fünf, verwendet. Bei Verwendung mehrerer Boiler würden diese zu einem bestimmten Zeitpunkt mit steigender Belastung eingeschaltet, bis alle Boiler unter extremen Bedingungen hintereinandergesohaltet sind. Dieses Verfahren der Hintereinanderschaltung oder Aneinanderreihung bringt eine Anzahl Vorteile, zu denen auch gehört, daß die Ein-Aus-Schaltspiele auf ein Mindestmaß beschränkt werden und Brennstoffeineparungen während des Boilerbetriebs erreicht werden sowie eine bessere Temperatarsteuerung. Mit einem solchen System befaßt sich die Erfindung.

Es ist vorauszuschicken, daß Außeneinstellsteuerung ein Verfahren zur Einstellung der Boiler- oder Systemsteuerung nach der Außentemperatur ist, so daß die Kapazität den Heizungsbelastungsanforderungen angepaßt wird. Durch Senkung der Boileraustrittstemperatur wird die Gesamtheizkapazität des Systems verringert, und diese Einstellung oder Steuerung kann in Abhängigkeit von der Außentemperatur erfolgen.

Ausgehend von aus vielen Boilern bestehenden Systemen, die fttr jeden Boiler mit Ein- und Aussohaltsteuerungen versehen sind, beispielsweise Steuerventilen, die auf oder zu sind, besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Modulationssteuerung der Boilerkapazität in einem derartigen Boilersystem bzw. in einer Boilerbatterie zu schaffen, wobei die, Boiler aneinandergereiht werden und eine umgekehrte Befeuerungsreihenfolge vorgesehen wird, während die Moduletionssteuerung mit der Außeneinstellung oder dem Außentemperaturgeber arbeitet. Mit anderen Worten, die Vorteile der Modulationssteuerung und die Möglidkeit der Kapazltätsein-

109826/0935

stellung nach der Belastungskurv·. sollen in einem System realisiert werden, das sich die grundlegenden Vorteile der Boileraneinanderreihung oder -hintereinanderschaltung, ferner der Umkehrung der Befeuerungsreihenfolge und der Außentemperatursteuerung ebenfalls zunutze macht.

Des weiteren sollen die obigen Ziele in einem System verwirklicht werden, das sich selbst an Steuerelemente anpaßt, und die Verwendung von Steuerelementen ermöglicht, welche im Handel leicht erhältlich sind, ohne daß Spezia!instrumente entworfen und gebaut werden müssen. Dariiberhinaus soll sowohl unter steigenden als auch unter fallenden Belastungsbedingungen die geeignete Einstellung der Abgabekapazität nach der Belastungskurve leicht möglich sein. Ferner soll das erfindungsgemäße Steuersystem so beschaffen sein, daß aufeinanderfolgende Boiler bei bestimmten Winkelstellungen der Steuermotoren eingeschaltet werden, wodurch ein schrittweises Ansteigen der gesamten Boilerkapazität erreicht wird, alle Boiler jedoch zum Zeitpunkt der schrittweisen Erhöhung unter Modulationssteuerung stehen, wodurch das System sich auf eine Kapazität rückstβuern kann, die der Belastungeforderung entspricht.

Zu diesem Zweck wird bei dem aus mehreren Boilern bestehenden erfindungsgemäßen System für jeden einzelnen Boiler eine Modulationssteuerung geschaffen, vorzugsweise durch Modulation eines Ventils, das ein Gasfeuerungeventil sein kann. Somit wird über den ganzen Kapazitätsbereioh der ganzen Boilerbatterie eine Modulationasteuerung der Kapazität erzielt. Auf diese Weise läßt sich die Kapazität der kompletten Boilerbatterie genauer so steuern und einstellen, daß sie der Belastungskurve folgt, die von der Außentemperatur

109826/0935

oder anderen Belastungebedingungen bestismt wird. Zu dieaa« erzielten Vorteil tritt gleichzeitig der grundlegende Vorteil, daß anstelle eines einzelnen Boilers ■ehrere Boiler hlnterelnandergeechaltet sind, firfindungageaäß wird zur Erreichung dea obigen Ziele· die umgekehrte Reihenfolge der Befeuerung gewählt, wobei das Syste« ao eingestellt wird, daß dann, wenn die Reihenfolge der Befeuerung ««gekehrt wird, die Modulationssteuerung der einzelnen Boiler ebenfalle in uagekehrter Reihenfolge stattfindet. Ώλβ beschriebene Syste« paßt eich schnell aalbat an die beste Möglichkeit zur Einstellung oder Einrege lung dar Punkte in der Belastungskurre an, bei denen die Boiler hintereinander arbeiten, ao daß rom Standpunkt daa wirtaohaftliohen Betriebe und der Steuergenauigkeit der zu ateuernden Temperatur die beaten Ergebnisse und dar beate Vlrkungsgrad erzielt wird..

In ähnlicher Weise paßt sich das Syst·« selbst an die beate Möglichkeit der Einstellung oder Einregelung der Punkte an, bei denen die Boiler alt abnehmender Leietungaanfordarung aus der hintereinandergesohelteten Reihe herausgenommen werden, ao daß wiederum eine Steuerung der Kapazität " naeh dar Belaetungakurre erfolgt, wobei dleaa Einetellwerte oder Punkte im Syatam, die bei abnehmender Belaatung ander« Punkte alnd al· bei ateigender Beleatung, daa Syetem, wie oben erwähnt, schnell aapafibar maohen an die Erreichung daa angaatrabten Zialaa.

Bei der barersugtea Ausftthraagsform dea erfirndvagegemäsen Steuersystems werden Steuermetere des Prepertlettierugetype rerweatet, die Sohalter betätige», welche Med«letietageare»tile mit laergie apelaaa. Diese lobelter elad im Baadal erhältiiobe, neokenb* «tigte Schalter, die aioh bei einer bestimmten Gradstelleag ihrer Necken schliefen und bei einer

109826/0936

BAD ORIGINAL

anderen Gradstellung öffnen. Wenn ein folgender Boiler innerhalb einer Reihe aufeinanderfolgender Boiler zu einem bestimmten Zeitpunkt eingeschaltet wird, dann wird sein Gasventil bis zu einer vorher festgelegten Stellung geöffnet, beispielsweise so, daß es nur geringfügig weniger als halb offen ist. Dadurch ergibt sich ein plötzlicher Anstieg der gesamten Boilerkapazität, der für die augenblickliche Leistungsanforderung zu groß ist. Das Ventil jedoch, das sich gerade geöffnet hat, steht unter Modulations* steuerung und wird zusammen mit vorhergehenden Ventilen innerhalb der Reihe in der umgekehrten Richtung moduliert, so daß die Wirkung des Anstiegs der Gesamtkapazität äeerwurden wird, indem eine Rttoksteuerung in eine Position erfolgt, in der die Gesamtkapazität der Leistungsanforderung entspricht. Auf diese Weise wird die Kapazität über den gesamten Bereich der Boilerkapazität der Boilerbatterie so moduliert, daß sie mit den Leistungserfordernissen Übereinstimmt.

Zusammenfassend läßt sioh also sagen, daß die Erfindung sich mit einem Boilerbatteriesystem, bestehend aus N Boilern, mit Folgesteuerung befaßt. Jeder Boiler weist Modulationssteuerung auf, und zwar durch Steuerung eines Gasventils. Die Boiler werden aufeinanderfolgend eingeschaltet oder in Abhängigkeit von den Leistungs- bzw. Bemetungserfordernissen befeuert, wobei jeder Boiler, der sioh in Betrieb befindet, duroh Modulation gesteuert wird. Die Steuerung erfolgt von der Boileraustrittstemperatur auqait Nachstellung duroh die Außentemperatur. In bestimmten Intervallen wird die Feuerungsfolge der Beller umgekehrt, um dadurch anzustreben, daß die Befeuerungszeit aller Boiler ausgegliohen wird. Das Steuersystem ist so gebaut, daß es sich selbst an die Verwendung handelsüblicher Steuergeräte anpaßt.

109826/0935

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von AusfUhrungebeispielen der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine sohematische Ansicht einer typischen Boilerbatterieinstallation, ausgerüstet mit de« erfindungsgemäßen Steuersystem,

Fig. 2 ein graphisohes Sohaubild alt einer Kurve, die die Boilerkapazität als Funktion der Leistungsanforderung in Einheiten der Winkelstellung eines oder Hehrerer Steuermotore darstellt, und

Fig. 3 ein Schaltbild des Steuersystems von Figur 1 Im Detail.

Die Erfindung wird anhand eines aus mehreren Boilern bestehenden Systems bzw. eines Bollerbatteriesystems zur Erzeugung von Warmwasser fUr Heizzwecke beschrieben, wobei die Boiler gasbeheizt und durch Modulationsgasventile gesteuert werden. Es versteht sich jedoch, daß der Erfindungsvorschlag in gleicher Weise für ein Kühl- oder Entfeuohtungssystem verwendbar ist, bei dem das Arbeitemittel eher gekühlt als erwärmt wird. Mit anderen Worten, der Erfindungsvorechlag könnte auch für Vielfachtemperatur— änderungseinheiten verwendet werden, die eher Kühlung und Entfeuchtung bewirken als Erwärmung, so daß nur der Einfachheit halber and gewissermaßen als Beispiel die Erfindung an einem Vielfaohboilersystem bzw. einem Boilerbatteriesystem beschrieben wird.

In Figur i werden bei Bl, B2, B3 and Bh typisch· Erwärmungseinheiten oder Boiler gezeigt, in denen Wasser erhitzt und an eine Sammelleitung abgegeben wird, die es zu einem »u erwärmenden Raum transportiert. Das Beaugszelohen 10 bezeichnet eine Eintritts- oder RUokftthrwasserleitung, die

109826/0935

ait jede« Boiler durch ein· Abzweigleitung verbunden ist. Mit 12 ist eine Austrittsleitung oder Sammelleitung bezeichnet, die Mit jede« Boiler, wie gezeigt, duroh einen Auetrittsanschluß verbunden ist. In der Austrittsleitung befindet sich ein Temperaturfühler Tl.

Die gezeigten Erhitzer oder Boiler werden wie Üblich alt Gas befeuert und weisen Gassteuerventile Vl, V2, V3 und V4 in Gasleitungen 14a, i%b, 14o und 14d auf.

Die Steuerung ist ait einem Außenteaperaturnaohstellregler RC versehen, der vorzugsweise ein Potentiometer sein kann, beispielsweise derart, wie es la einzelnen in der U.S.A.Patentschrift 2 257 %71 beschrieben ist. Über einen Transformator 16 wird Energie zugeftthrt. Das Bezugszeichen T2 bezeichnet einen Außentemperaturfühler oder Thermostaten. Der Temperaturfühler Tl ist über ein Kabel 18 an den Nachstellregler angeschlossen, während der Temperaturfühler T2 über ein Kabel 20 mit dem Naohatellregler in Verbindung steht. Für die Steuermotore MA und MB wird ein Motortyp gewählt, der sich von einem Potentiometer steuern läßt, wobei das Steuersystem oder die Steuerschaltung dem Proportionierung typ entspricht, wie er in den U.S.A.Patentschriften 2 257 %71 und 2 109 062 beschrieben ist. Diese Motoren weisen ein Ausgleiohapotentiometer auf, so daß sie sich gemäß der Position einstellen, Ale von dem Steuerpetentiometer eingenommen wird, wobei der Steuersohaltkrels eine Brttokensohaltung 1st. Der Maohstellregler EC steuert über dl· Schaltung EA den Motor MA. Ib dem Motor MA befindet «loh ein Sternerpotentiometer, das über Ale Semalttng EB «em Motor MB so steeert, daß der Motor B der Position «es Motors MA folgt.

Amt «er Welle des Motors MA »efU4ea sicm awel 8tttu«rp«t«ntloaeter und zw«l Nockenschalter, die im Figur gosoigt sind, wobei die P«t«a.tieaeter die Bozugszeiohen APl,

109826/0936 ,

BAD ORIGINAL

ΑΡ2 und die Schalter die Bezugszeichen Sl und S2 tragen. Diese beiden Schalter werden von den Doppelnooken AGJ and AC2 bzw. Nockensoheiben betätigt. Sie entsprechen eine» handelübHohen Standardtyp, der in einer bestimmten Winkelstellung schließt und bei einer anderen Winkelstellung öffnet, wobei diese beiden Vorgänge durch Einstellen der Doppelnooken festgelegt werden können. Auf der Welle des Motors MB befinden sich ebenfalls zwei Potentiometer, die in Figur 3 «it BP3 und BP4 bezeichnet sind, sowie auch zwei Endschalter S3 und Sh, die von den Doppelnocken BC3 und BC4 betätigt werden. Das Bezugzeiohen TB in Figur 1 bezeichnet das Klemmenbrett. Von dem Klemmenbrett führen die Steuerkabel El, E2, E3 und Ek zu jedem der Ventile Vl, V2, V3 und V4. Als Teil der Schalttafel 15 sind ein Intervallzeitgeber und geeignete Relais vorgesehen, so daß die Steuerung der oben beschriebenen Art stattfinden kann. Die beschriebenen Elemente sind auf dem Schaltbrett 15 befestigt.

Die Motoren NA und MB entsprechen handelsüblicher Bauweise, so beispieleweise dem von der Minneapolis Honneywell Regulator Company hergestellten und mit MODUTROt bezeichneten Typ. Die Wellen dieser Motoren und die Potentiometer, die sie in dem hier beschriebenen System antreiben, arbeiten Über einen Bereich vori l60°.

In Figur 2 1st ein graphisohes Sohaubild gezeigt, das eine Boilerkapazitätskurve bezogen auf die Belastung bzw. Leistungsanforderung in Gradeinheiten der Winkelstellung der Steuermotore enthält. Die gezeigte Kurve stellt die gesteuerte Kapazität des Bollerbatteriesystems dar, wenn die Leistungsanforderungen steigen, sowie aueh die eingestellte oder gesteuerte Boilerkapasltät, wenn die Leistungsanforderungen sinken. Das in Figur 1 sohematisoh gezeigte Steuersystem kann den gesteuerten Boilerkapazitätekurven von Figur 2 entsprechend arbeiten. 1098 2 6/0935

In Figur 3 wird ein ^äohaltung8diagramm gezeigt, das das Steuersystem von Figur 1 im Detail beschreibt. Wie schematisch aus Figur 3 ersichtlich ist, können die Temperaturfühler T} und T2 einfaohe thermostatische Küvetten sein, die Balgelemente betätigen, welche ihrerseits einen Potentiometerschieber der Üblichen Art verstellen, sqwie dies beispielsweise in den obengenannten Patentschriften erläutert ist. Natürlich lassen sich auch kompliziertere Steuervorrichtungetypen benutzen. Der Naohstellregler RC steuert Über die Dreileiterschaltung EA den Motor MA, der seinerseits über die Dreileiterschaltung EB den Motor MB steuert und einstellt. Die Leiterdrähte 30 und 32 liefern die Energie für das Steuersystem.

Vie bereits erwähnt wurde, befinden sich die Doppelnocken ACl und AC2 auf der Welle des Motors MA, während die Do^ppelnocken BC3 und BC4 auf der Welle des Motors MB angeordnet sind. Die Wellen dieser Motoren drehen sich, wie oben ebenfalls erwähnt, über einen Bereich von 16O°. Die Doppelnooken schließen die Sohalter Sl bis Sh bei einer bestimmten Winkelstellung und öffnen diese Schalter bei einer anderen Winkelstellung, wie dies noch erläutert wird.

Die Bezugszeichen Rl, R2, R3 und R4 bezeichnen Steuerrelais oder Potentiometersteuerrelais, wobei die Potentiometer APa, AP2, BP3 und BP4 die Einstellung der vier Ventil· Vl bis V4 steuern. Das Relais Rl ist ein dreipoliges U_MsohaItrelais, wie aus der Zeichnung ersiehtHöh, mit einer Wioklung 3%. Da» Potentiometer APl ist an die drei Pol· dee Relais Ri durch einen Dreietrangkrtis Al angeschlossen. Die Relais R2, R3 und R4 gleichen dem Relais Rl, und ihr· Anschluss· an ihr· Pol· von den anderen drei Steuerpotentiometern erfeigen Über den Dreistrangkr«is A2, B3 und Bk.

109826/0935

Das dreipolige Relais Ei arbeitet, wie gezeigt, ■it drei Ein-Kontakten und drei Aas-Kontakten, wobei der eine Kontaktsatz durch einen Dreistrangkreis Ei an das Ventil Vl angeschlossen ist, während der andere aus drei Kontakten bestehende Satz Über den Dreistrangkreis £1-4 an das Ventil Yh angeschlossen ist. So hat das Beiais Ri zwei Stellungen, in deren einer das Potentiometer APl an das Ventil Vl and in deren anderer dieses Potentiometer an das Ventil Yk angeschlossen ist. Die Relais R2, R3 und Rk haben ebenfalls je zwei .Stellangen. In der einen Stellung des Relais R2 Verbindet es das Potentiometer AP2 mit dem Ventil V2 über einen Dreistrangkreis E2, während das Relais in seiner anderen Stellung dieses Potentiometer Über einen Dreistrangkreis E2-3 an das Ventil V3 ansohließt. In der einen Stellung des Relais R3 verbindet dieses Relais das Potentiometer BP3 über einen Dreistrangskreis E3 mit dem Ventil V3, während es in seiner anderen Stellung dieses Potentiometer über einen Dreistrangkreis E3-2 an das Ventil V2 anschließt. In der einen Stellung des Relais Rh verbindet dieses Relais das Potentiometer BPh über einen Dreistrang— kreis Eh mit dem Ventil Vh, während dieses Relais in seiner anderen Stellung dasselbe Potentiometer über einen Dreistrangkreis Eh-I an das Ventil Vi'anschließt. Daraus wird ersiohtlioh, daß sich dann, wenn die Relais Rl bis Rh ihre Stellung wechseln die Reihenfolge der Steuerung umkehrt, d.h. die Relais kehren dann die Ventilfolge Vl, V2, V3, VA in die Folge Vh₁ V3, V2, Vl am. Die von den Motoren MA and NB ausgeübte Steuerung bleibt jedoch in bezug auf die Ventil-Steuerpotentiometer dieselbe.

Das Bemugeaeichen SR bezeichnet ein Folgeumkehrsteuerrelals, das die Folge der Steuerung der Energieabgabe an die Ventile Vl bis Vh umkehrt. Dieses Relais ist, wie aus der Zeichnung ersiohtlioh, ein vierpoliges Relais mit vier

109826/0935

Ein- und vier Aus-Kontakten und einer Wicklung 36. Die vier Pole des Relais sind über die Leiterdrähte 38A, 38B, 38C und 38D in entsprechender Weise Mit den Schaltern Sl bis S4 verbunden. Der eine Satz Kontakte schließt die Ventile Vl bis V4 über die Verbindungen oder Drähte Dl bis D4 an die Energiezufuhr an und steuert die Energiezufuhr. Wenn das Relais SR seine Stellung ändert, so daß seine Pole alt dem anderen aus vier Kontakten bestehenden Satz in Berührung treten, sind die Schalter Sl bis S4 in umgekehrter Reihenfolge mit den Ventilen Vi, V2, V3 und Wk verbunden, d.h. der Schalter Sl steuert nun das Ventil V4, der Schalter S2 das Ventil V3, der Schalter S3 das Ventil V2 und der Schalter Sk das Ventil Vl, wie dies aus Figur 3 ersichtlich ist.

T bezeichnet einen 36—Stunden-Zeitgeber, der einen Schalter kO betätigt, welcher die Wicklung 36 des Relais SR sowie die Wicklungen 34a bis 34d der Relais Rl bis Rk steuert. Alle 36 Stunden kehrt er die Reihenfolge der Befeuerung um, wie noch beschrieben wird. Der Sohalter 40 steuert die Relaiswicklung 36 durch den Draht 44. Er stellt aber auch eine Verbindung zu de» Draht 46, ferner zu den Wicklungen 34a bis 34d, die parallel zum Draht 44 geschaltet sind, und zum Leiterdraht 32 her. Der Zeitgeber T kann über den Draht 37 von deM Schalter Sl oder direkt von der Leitung gesteuert werden. Der genaue Steuervorgang, auf den im obigen iM Detail bezug genommen wurde, wird nun anhand der Arbeitsweise des Steuersystems erläutert. Diese Arbeitsweise des in Figur 3 gezeigten Systems wird in Verbindung mit dem Schaubild von Figur 2 betrachtet.

Wie ausgeführt wurde, drehen sich die Motoren MA und MB über einen Winkelbereioh von I6o°. In der 0°-Steilung sind all« Boiler ausgeschaltet. Wenn die Außentemperatur Über 21,I⁰C liegt und die kombinierte Boileraustrittstemperatur hoch genug ist, wird an die Boiler keine Leistungsanforderung

109826/0935

gestellt. Venn die Außentemperatur fällt und/oder wenn die kombinierte Boilerwassertemperatur absinkt, übertragen die Fühler ihre Signale auf den Nachstellregler RC. Dadurch wird der Motor MA veranlaßt, sich zu drehen. Das Ausmaß der Drehung ist proportional der von den Fühlern angezeigten Anforderung. Vie erläutert, wird der Motor MB von dem Motor MA angetrieben. Bei geringer Belastung bleiben die Motoren zwischen der D - und 28 -Stellung, wobei nur der Boiler Nr.1, nämlich der Boiler Bl eingeschaltet ist. Bei extrem tiefen Temperaturen, wenn es ' also sehr kalt ist, d.h. extreme Anforderungen bezüglich der Heizbelastung gestellt werden, drehen sich die Motoren in ihre extreme Lage von 16O°, und an diesem Punkt sind alle Boiler eingeschaltet und arbeiten mit voller Kapazität bzw. voller Leistung.

Die Ventile Vl bis Vk sind nicht im Betrieb, d.h. sie bleiben geschlossen, bis sie durch Schließen der Schalter Sl bis Sk erregt werden. Falls diese Ventile nicht erregt werden, bleiben sie in ihrer geschlossenen Stellung, und zwar unabhängig von der Stellung ihrer Steuerpotentiometer.

Im folgenden werden nun die Winke Istellungen der

Schalter Sl bis S4 für das Öffnen und Schließen angegeben. Si öffnet und schließt bei 6°. S2 sohließt bei 28° und öffnet bei 13°. S3 schließt bei 36° und öffnet bei 20°. Sk schließt bei 60° und öffnet bei 30°. Man erkennt, daß diese Gradstellungen den Boiler—einschalt- und —ausschalt— punkten entsprechen, die in dem Sohaubild von Figur 2 eingetragen sind.

Wenn durch den Temperaturregler ein Wärmebedarf festgestellt wird, drehen sioh die Motoren MA und MB solange, bis sie die 6°-Stellung erreichen. Der Schalter Sl sohließt

109826/0935

_ _ 20550S8

sich und versorgt dadaroh Über das Relais SR das Ventil Vl mit Strom. Das Potentiometer APl moduliert nun über das Relais Rl die Stellung des Ventils Vl. Das Potentiometer APl ist so eingestellt, daß es sich bei einer Drehung der Motorwelle um %O° über seinen ganzen Steuerbereich bewegt. Wenn also die Temperaturbedingungen so sind, daß die Steuermotoren sich auf die 20°-Stellung drehen, dann wird der Boiler Nr. 1, das ist der Boiler Bl, in eine halbgeöffnete Position gesteuert, wodurch sich eine geringfügig größere als halbe Kapazität oder Leistung ergibt, da das Steuerpotentioaeter APl sich über die Hälfte seines Steuer— bereiches bewegt hat. An diesem Punkt liefert der Boiler Bl etwas mehr als die Hälfte seiner Gesamtleistung, was 15% der Gesamtleistung aller vier Boiler entspricht.

Falls die Temperaturregler weiterhin zusätzlichen Wärmebedarf melden, drehen sich die Motoren MA und MB solange weiter, bis sie die 28 —Stellung erreichen. An diesem Punkt schließt sich der Schalter S2. Dieser Schalter speist nun über das Relais SR das Ventil V2, das jetzt von dem Potentiometer AP2 gesteuert werden kann. Das Potentiometer AP2 ist so eingestellt, daß es bei 80°-ürehung über seinen ganzen Bereich wandert. Somit ist das Ventil in der 28 — Stellung dann weniger als halb geöffnet. Wenn die beiden ersten Boiler Bi und B2 geöffnet sind, liefern sie 30% der Gesamtleistung der vier Boiler. Dies geht aus dem Diagramm von Figur 2 hervor.

Falls noch weitere Wärme verlangt wird, drehen sich die Motoren in derselben Richtung. Wenn jedoch die 30 %-ige Gesamtkapazität bzw. -leistung größer ist als der augenblickliche Bedarf, dann geben die Boiler Nr. 1 und Nr. 2 weniger Leistung ab, bis am 13°-Punkt der Boiler Nr.2 sohließt und nur der Boiler Nr.1 geöffnet bleibt. An diesem Punkt fällt die Gesamtleistung plötzlioh von 15 % auf 10 %.

109826/0935

Aus de» obigen geht hervor, dafl sich das System dadurch kennzeichnet, daß es in der Lage ist, ober den ganzen Bereich des Leistungsbedarfs die Leistung in Übereinstimmung mit der Last zu steuern. D.h., wenn der zweite Boiler eingeschaltet bzw. geöffnet wird, dann arbeitet er mit etwas weniger als halber Leistung, so daß, wie aus Figur 2 ersichtlich, die Boilerleistung stufenartig ansteigt. Beide Boiler Bl und B2 befinden sich nunmehr unter Modulationssteuerung. Ihre Leistung bzw. Kapazität wird auf der unteren Kurve von Figur 2 solange nach unten gesteuert, bis die prozentuale Boilergesamtleistung so groß ist, daß sie den Belastungsanforderungen bzw. dem Leistungsbedarf entspricht. Auf diese Weise wird die Wirkung des sprunghaften Leistungsanstiegs durch Modulations— steuerung, die nach dem sprunghaften Anstieg einsetzt, kompensiert. Diese Betriebsweise ergibt sich entlang der ganzen Leistungskurve von Figur 2, was zur Folge hat, daß, wie bereits festgestellt, die volle Modulationssteuerung der Gesamtboilerkapazität bzw. -leistung der Boilerbatterie über den ganzen Bereich verwirklicht wird.

In gleicher W_eise öffnen andere Schalter ihre entsprechenden Boiler an den bezeichneten Gradstellungen. In allen Fällen folgt die Kurve bei einem erhöhten Wärmebedarf der aufwärts führenden Stufe, die dann entsteht, wenn ein zusätzlicher Boiler eingeschaltet bzw. geöffnet wird. Sobald eine Wärmebedarfverminderung einsetzt, folgt die Kurve den beiden unteren Kurven von Figur 2 bis zum Schließpunkt eines Boilers, wobei ein plötzlicher Leistungs- bzw. Kapazitätsabfall eintritt. Die waagrechten unterbrochenen Linien stellen abrupte Boilerleistungsänderungen dar.

Die Zeltgebervorrichtung T wird beispielsweise so eingestellt, daß sie den Schalter 40 für eine Betriebszeit

109826/0935

von 36 Stunden geschlossen hält und dann für den nächsten 36-Stunden-Betrieb öffnet. Wie erwähnt, steuert der Schalter die beiden Stellungen des Relais SR. Der Schalter 40 steuert, wie ebenfalls beschrieben, die Wicklungen der Relais Rl bis Rk. Wenn angenommen wird, daß der Schalter kO geschlossen wird und die Relais mit Strom versorgt werden, dann werden alle Schalter Sl bis Sk zur Steuerung der entsprechenden Ventile Vl bis Wk eingesetzt, und diese Ventile werden von den entsprechenden Potentiometern APl, AP2, BP3 und BP4 gesteuert. Nach einer 36 stündigen Betriebszeit, während der diese Befeuerungsreihenfolge eingehalten wird, öffnet der Zeitgeber T den Schalter kO, wodurch die Erregung der Relais unterbrochen wird. Wie bereits beschrieben wurde, wird nunmehr der Schalter Sl so geschaltet, daß er das Ventil V^ mit Strom versorgt, während der Schalter S2 das Ventil V3, der Schalter S3 das Ventil V2 und der Schalter Sk das Ventil Vl bedient.

Die vier Steuerpotentiometer sind nun auf ähnliche Weise Jnit den Steuerventilen Vl bis Yk in umgekehrter Reihenfolge verbunden. Die gewonnene Leistungskurve entspricht jetzt der in Figur 2 gezeigten mit der einzigen Ausnahme, daß die Boiler in der Reihenfolge Bk, B3, B2 und dann Bl aufeinanderfolgen. Auf diese Weise werden die Betriebsstunden gleichmässiger auf alle Boiler verteilt.

Es versteht sich, daß der Erfindungsvorschlag auch für andere Typen von Temperaturänderungsvorrichtungen anwendbar ist, d.h., Vorrichtungen, die kühlen oder entfeuchten sowie auch zur Erwärmung dienen, wobei die Steuerfolge in diesen Fällen ähnlich ist. In jedem Fall werden Leistungskurven der in Figur 2 gezeigten Art erhalten, und zwar sowohl bei steigender als auch bei fallender Belastung, während gleichzeitig die Vorteile der Hintereinanderschaltung der

109826/0935

— Io —

Einheiten und der in InterraIlen erfolgenden Umkehrung der Bfeuerungereihenfolge renrirklicht werden.

109826/0935

Claims

Patentansprüche

Temperatursteuersystem an einer aus Temperatur— änderungseinheiten bestehenden Batterie, gekennzeichnet durch zu jeder Temperaturänderungseinheit (B1,B2,B3,B%) gehörende Moduletionseinriohtungen (AP1,AP2,BP3,BP4) zur Steuerung der Temperaturänderungskapazitat der Batterie, ferner duroh temperaturempfindliche Einrichtungen (Tl,T2) und duroh Mittel (RC,MA,MB), mit denen die temperaturemfpindliohen Einrichtungen (Tl,T2) die Modulationseinriohtungen aller Temperaturänderungseinheiten (B1,B2,B3,B4) steuern, um daduroh die Gesamttemperaturänderungsausgangsleistung aller Einheiten variabel so zu steuern, daß sie den sich mit der Temperaturkndernden Belastungsanforderungen entsprechen.

2. System nach Anspruch 1, daduroh gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtungen mit Mitteln (APl, AP2, BP3, BP4) versehen sind, mit denen jede Temperaturänderungseinheit (B1,B2,B3,B4) bis zu einer bestimmten Kapazität modulationsgesteuert wird, bei der dann eine andere Temperaturänderungeeinheit veranlaßt wird, den Betrieb aufzunehmen und sich duroh Modtfetion steuern zu lassen.

3. System naoh Anspruch 1, gekennzeichnet duroh eine Einrichtung (ACl, AC2, BC3, BQk) mit der die Temperaturänderungseiaheiten (B1,B2,B3,B%) aufeinanderfolgend in Betrieb setzbar sind, wobei jede feigende Temperaturweohseleinheit bis sur Erreichung einer bestimmten Kapazität modulationsgesteuert wird.

%. System naoh Anspruch 31 gekennzeichnet duroh eine Einrichtung (T, SR₁), mit der die Folge, in der die Temperaturänderungeeinheiten in Betrieb gesetzt werden, in Intervallen umkehrbar ist,

109 826/0935

5. System naoh Anspruoh 4, gekennzeichnet durch einen Zeitgeber (T) zur Erzeugung der Intervalle, in denen die Reihenfolge des Betriebs der Temperaturänderungseinheiten umgekehrt wird.

6. System nach Anspruoh 4, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung, die Teil der Steuervorrichtung ist,mit der jede Temperaturänderungseinheit nach der Inbetriebnähme bis zu einer bestimmten Kapazität modulationsgesteuert wird, bei der dann die nächstfolgende TemperatürSteuereinheit in Betrieb gesetzt wird.

7. System naoh Anspruoh 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatursteuervorriohtung ein weiteres temperaturempfindliches Instrument (T2) aufweist, das auf eine Temperatur ansprioht, die für Belastungsänderungeerfordernisse bezeichnend ist.

8. System naoh Anspruoh 3, dadurch gekennzeichnet, da0 die Steuervorrichtung konstruktiv so aufgebaut ist, dafi einzelne Temperaturänderungeeinheiten (Bi,B2,B3,B%) auoh naoh der Inbetriebsetzung der nächstfolgenden Einheit weiter modulationsgesteuert werden.

9. System naoh Anspruoh 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellungen, bei denen die Temperaturänderungeeinheiten in Betrieb gesetzt werden, sich von den Einstellungen unterscheiden, bei denen sie abgeschaltet werden.

10. System naoh Anspruoh 3, daduroh gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung so aufgebaut ist, daß sie bei Jeder Temperaturänderungeeinheit einen bestimmten Kapazitätsanteil in Betrieb setzt, um daduroh eine stufenartige Erhöhung der Qesamtkapazität zu erreichen, wobei das System zur Anpassung der Gesamtkapazität an den Bedarf die in Betrieb befindlichen Einheiten durch Modulation steuert.

109826/0935

11. System nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch nookenbetätigte Steuerschalter (S1,S2,S*3,S4), die sich bei bestimmten Winkelstellungen schließen und bei anderen bestirnten Winkelstellungen öffnen.

12. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung gleichzeitig mehrere Boiler der Boilerbatterie (B1,B2,B3,B4) steuert.

109826/0935

t·

Leerseite