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Dampfbeheizte Wärmeübergabeanlage
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Die Erfindung betrifft eine dampfbeheizte Wärmeübergabeanlage mit
einem durch Kondensatanstau geregelten Wärmeübertrager, in dessen primärseitiger
Kondensatleitung ein Stellventil liegt, das über einen Stellantrieb in Abhängigkeit
von einer Regelgröße, beispielsweise der Temperatur des sekundärseitigen Vorlaufes,
selbsttätig verstellbar ist.
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Bei einer aus der DT-AS 1 018 439 bekannten Regelanordnung zur Temperaturregelung
dampfbeheizter Wärmeaustauscher ist in der Kondensatleitung des Wärmeaustauschers
ein Stellventil angeordnet, durch das der Kondensatabfluß in Abhängigkeit von der
unterkühlten Kondensattemperatur und der Vorlauftemperatur auf der Sekundärseite
des Wärmeaustauschers beeinflußt wird. Dabei können Schwankungen des Dampf- bzw.
Kondensatnetzes den Regelvorgang beeinflussen, während andererseits ein eigenes
in der Kondensatleitung liegendes Sicherheitsabsperrventil vorgesehen werden muß,
das die Kondensatleitung absperrt, wenn beispielsweise die Temperatur in dem sekundärseitigen
Vorlauf einen bestimmten Maximalwert überschreitet. Durch das Absperren der Kondensatleitung
wird erreicht, daß die Wärmetauscherfläche des Wärmeaustauschers augenblicklich
mit
ausgekühltem Kondensat überflutet wird, womit die weitere Wärmeübertragung von der
Primär- auf die Sekundärseite unterbunden wird.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine dampfbeheizte Wärmeübergabeanlage
mit Regelung der Wärmeübergabe durch Kondensatanstau im Wärmeübertrager zu schaffen,
bei der weitgehende Unabhängigkeit von Schwankungen des Dampf-bzw. Kondensatnetzes
gegeben ist und sich die Möglichkeit bietet, durch einfache Maßnahmen erforderlichenfalls
ein aus Sicherheitsgründen erforderliches Absperren der Kondensatleitung zu erzielen,
ohne daß dazu zusätzliche Armaturen in der Kondensatleitung;erforderlich wären.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist die eingangsgenannte Wärmeübergabeanlage
erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß dem Stellventil kondensatseitig ein
Differenzdruckregler nachgeordnet ist, durch den prirnärseitig die Differenz zwischen
dem Dampfdruck in der Kondensat leitung in Strömungsrichtung hinter dem Stellventil
herrschenden Druck ständig auf einen vorgegebenen Sollwert einregelbar ist.
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Der Differenzdruckregler regelt - entsprechend dem jeweiligen Offnungsgrad
des Stellventiles - in dem Dampf- bzw.
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Kondensatnetz auftretende Schwankungen selbsttätig aus, so daß diese
den Regelvorgang nicht beeinträchtigen können.
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In einer bevorzugten AusfUhrungsform kann dem Differenzdruckregler
eine in Abhängigkeit von einer überwachten Maximalgröße des sekundären Vorlaufes
gesteuerte Sicherheitseinrichtung zugeordnet sein, durch die er in eine die Kondensatleitung
absperrende Schließstellung über führbar ist. Dadurch, daß der Differenzdruckregler
beim
Ansprechen der Sicherheitseinrichtung unmittelbar in die Schließstellung
überführbar ist, in der er die Kondensatleitung absperrt, erübrigen sich zusätzliche
Absperrarmaturen in der Kondensatleitung.
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Der Differenzdruckregler und das Stellventil sind zweckmäßigerweise
zu einem einheitlichen Regelventil mit einem gemeinsamen Ventilgehäuse zusammengefaßt.
Dabei kann der Differenzdruckregler einen mit einem Rückstellglied versehenen Kolben-
oder Membranstellmotor aufweisen, dessen Kolben oder Membran über Impulsleitungen
auf der einen Seite mit dem Dampfdruck und auf der anderen Seite mit dem Druck hinter
dem Stellventil beaufschlagt ist, wobei in der dem Druck hinter dem Stellventil
zugeordneten Impulsleitung ein Ventil liegt, das in Abhängigkeit von der überwachten
Maximalgröße beeinflußbar ist. Sehr einfache konstruktive Verhältnisse ergeben sich
dabei, wenn der Differenzdruckregler einen mit dem Ventilsitz des Stellventiles
zusammenwirkenden Regelkörper aufweist, so daß sich ein eigener Sitz für den Differenzdruckregler
erübrigt.
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Im übrigen kann die Anordnung derart getroffen sein, daß das in der
Impulsleitung liegende Ventil ein Dreiwegeventil ist, durch das in Abhängigkeit
von der überwachten Maximalgröße der Stellmotor einseitig entweder mit der Kondensatleitung
oder der Atmosphäre verbindbar ist.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der
Erfindung dargestellt. Die Figur zeigt eine dampfbeheizte Wärmeübergabeanlage gemäß
der Erfindung in schematischer Darstellung.
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Die dampfbeheizte Wärmeübergabeanlage enthält einen Wärmeübertrager
1, der primärseitig an eine Dampfleitung 2 angeschlossen ist und von dem sekundärseitig
eine Kondensatleitung 3 abgeht. In dem Sekundärkreis des Wärmeübertragers 1 liegt
ein Verbraucher 4, der an eine Vorlaufleitung 5 angeschlossen ist und von dem aus
eine Rücklaufleitung 6 zu dem Wärmeübertrager 1 zurückführt. In der Rücklaufleitung
6 ist neben den üblichen Armaturen eine Umwälzpumpe 7 angeordnet.
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In der Kondensatleitung 3 liegt ein Stellventil 8, dessen Ventilgehäuse
9 durch eine Trennwand 10 in eine einlaufseitige Kammer 11 und eine auslaufseitige
Kammer 12 unterteilt ist. In der Trennwand 10 ist ein Ventilsitz 13 angeordnet,
der mit einem koaxialen Ventilkegel 14 zusammenwirkt, welcher mittels einer Ventilspindel
15 axial verschieblich in dem Ventilgehäuse 9 gelagert ist.
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Uber die Ventilspindel 15 ist der Ventilkegel 14 mit einem Stellmotor
16 gekuppelt, der seinerseits über einen Regler 17 von einem in der sekundärseitigen
Vorlaufleitung 5 liegenden Vorlauf-Temperaturfühler 18 beeinflußt ist.
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Der Regler 17 verstellt über den Stellmotor 16 den Ventilkegel 14
des Stellventiles 8 in dem Sinne, daß durch entsprechende Drosselung des Kondensatabflusses
das Kondensat in dem Wörmeübertrager 1 derart angestaut wird, daß die durch den
Temperaturfühler 18 gemessene Vorlauftemperatur auf einem vorgegebenen Sollwert
gehalten wird.
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Dem Stellventil 8 ist ein in dem gleichen Ventilgehäuse 9 untergebrachter
Differenzdruckregler 20 nachgeordnet, der einen mit dem Ventilsitz 13 des Stellventiles
8 zusammenwirkenden Regelkörper 21 aufweist.
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Der Regelkörper 21 des Differenzdruckreglers 20 ist bei 22 abgedichtet
axial verschieblich geführt; er steht unter der Wirkung einer Rückstellfeder 23
eines Membranstellmotors 24, dessen Membrane 25 mit dem Regelkörper 21 verbunden
ist.
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In dem Membranstellmotor 24 sind beidseitig der Membrane 25 jeweils
eine Kammer 26 bzw. 27 ausgebildet, von denen die Kammer 26 über eine Inpulsleitung
28, 29 mit der Durchflußöffnung des Ventilsitzes 13 verbunden und die andere Kammer
27 über eine Impulsleitung 30 mit dem Dampfdruck P1 beaufschlagt ist. In der Impulsleitung
28, 29 liegt ein Dreiwegeventil 31, das in der einen Stellung die beiden Teile 28,
29 der Impulsleitung miteinander verbindet und in der anderen Stellung den Impulsleitungsteil
29 absperrt und den anderen Impulsleitungsteil 28 und damit die Kammer 27 des Stellmotors
24 über eine Leitung 32 mit der Kondensatleitung 3 verbindet. In einer anderen alternativen
Ausführungsform könnte anstelle der Leitung 32 auch eine Leitung 33 vorgesehen sein,
die frei in die Atmosphäre mündet.
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Das Ventil 31 ist als Magnetventil ausgebildet; es ist durch einen
in der Vorlaufleitung 5 liegenden Sicherheitsthermostat 34 gesteuert, und zwar derart,
daß bei Überschreiten eines bestimmten Maximalwertes der überwachten Temperatur
des sekundärseitigen Vorlaufs das Ventil 31 derart umgeschaltet wird, daß es den
Impulsleitungsteil 29 absperrt und den Impulsleitungsteil 28 entweder über die Leitung
32 mit der Kondensatleitung 3 oder über die Leitung 33 mit der Atmosphäre verbindet.
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Durch den Differenzdruckregler 20 wird die Differenz des Dampfdruckes
P1 und des hinter dem Regelkörper 14 des Stellventiles 8 herrschenden Druckes P2
konstant auf einem
durch die Rückstellfeder 23 vorgegebenen Sollwert
gehalten, womit in dem Dampf- bzw. Kondensatnetz auftretende Schwankungen selbsttätig
ausgeregelt werden. Der Kondensatanstau wird dabei in bereits beschriebener Weise
in Abhängigkeit von der durch den Temperaturfühler 18 gemessenen Vorlauftemperatur
über das Stellventil 8 kontinuierlich geregelt.
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Wenn der Sicherheitsthermostat 34 eine den zulässigen Maximalwert
übersteigende Vorlauftemperatur feststellt, wird das Magnetventil 31 erregt, so
daß dieses umschaltet und in ebenfalls bereits erläuterter Weise über den Impulsleitungsteil
28 die Kammer 26 des Stellmotors 24 je nach Ausführungsform entweder mit der Kondensatleitung
3 oder der Atmosphäre verbindet. Dies hat zur Folge, daß der Druck in der Kammer
26 des Stellmotors 24 zusammenbricht und der Regelkörper 21 unter der Wirkung des
Dampfdruckes P1 in die Schließstellung überführt wird.
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Sowie der Kondensatabfluß über die Kondensatleitung 3 abgesperrt ist,
wird die Wärmetauscherfläche des Wärmeübertragers 1 mit ausgekühltem Kondensat überflutet,
so daß die Wärmeübertragung zum Stillstand kommt und die Vorlauftemperatur nicht
mehr ansteigen kann.
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Wenn die Vorlauftemperatur ihren maximal zulässigen Wert wieder unterschreitet,
steuert der Sicherheitsthermostat 34 das Ventil 31 wieder um, so daß dieses wiederum
die Verbindung zwischen den Impulsleitungsteilen 28, 29 herstellt und der Differenzdruckregler
20 wieder seine normale Regelfunktion aufnimmt.