-
Warmwasserheizungs- oder -bereitungsanlage mit
-
Rücklaufbeiiiischung zum verbraucherseitigen Vorlauf Die Erfindung
betrifft eine Warmwasserheizungs- oder -bereitungsanlage mit Rücklaufbeimischung
zum verbraucherseitigen Vorlauf, bei der in der sekundärseitigen Vorlaufleitung
zu wenigstens einem Verbraucher eine saugseitig an eine von der sekundärseitigen
Rücklauf leitung vom Verbraucher abzweigende Bypassleitung angeschlossene, regelbare
Strahlpumpe liegt, die beispielsweise aus einem Fernheiznetz gespeist ist und der
primärseitig ein auf einen bestimmten Sollwert eingestellter Druckregler vorgeschaltet
ist, welcher den Druck in der primärseitigen Rücklaufleitung auf dem Sollwert hält.
-
Bei Warmwasserheizungs- oder -bereitungsanlagen, die aus einem Fernheiznetz
gespeist sind, muß Vorsorge getroffen werden, daß im Stdrungsfalle auftretende Druckerhöhungen
im Vorlauf des Fernheiznetzes nicht auf den Verbraucher übertragen werden. Bei Heizungsanlagen
mit elektrischer Untwälzpumpe in der verbraucherseitigen Vorlaufleitung sind zu
diesem Zwecke eigene Sicherheitseinrichtungen in Gestalt
eines
Druckreduzierventiles und einer sogenannten Abblaseinrichtung vorgesehen.
-
Da es bei einer Warmwasserheizungs- oder -bereitungsanlage mit in
der verbraucherseitigen Vorlaufleitung liegender Strahlpumpe nötig ist, der Strahlpumpe
den vollen Vorlaufdruck des Fernheiznetzes zur Aufrechterhaltung der Zirkulation
in der Warmwasserheizungs- oder -bereitungsanlage zuzuführen, wurde in der älteren
Patentanmeldung P 26 59 770.6 schon vorgeschlagen, der Strahlpumpe primärseitig
ein als Druckregler wirkendes Druckreduzierventil vorzuschalten, dessen Verschlußstück
mit einem Stellmotor gekuppelt ist, der mit dem Druck in der Rücklaufleitung im
Sinne des Schließens bei steigendem Druck in der Rücklaufleitung beaufschlagt ist.
Durch diesen Druckregler wird zwar der Verbraucher gegen unzulässige, von dem sich
ändernden Vorlaufdruck des Fernheiznetzes ausgehende Druckerhöhungen geschützt,
doch ist es in der Praxis bei solchen Warmwasserheizungs- oder -bereitungsanlagen
häufig erforderlich, Vorsorge zu treffen, daß einerseits der Druck in der Anlage
auf einem bestimmten Wert gehalten und andererseits vermieden wird, daß dem Fernheiznetz
eine einen bestimmten Maximalwert überschreitende Menge des Wärmeträgers in der
Zeiteinheit und damit eine entsprechende, höher als ein Maximalwert liegende Wärmemenge
entnommen wird.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Warmwasserheizungs- oder -bereitungsanlage
zu schaffen, bei der neben der eintrittsseitig angeordneten Druckregelung zusätzlich
eine austrittsseitige Druckhaltung und eine Durchflußmengenbegrenzung bei einfachem
Aufbau der Anlage vorhanden sind, wobei eine hohe Einstellsicherheit der Anlage
gewährleistet werden kann, während andererseits der zur Einstellung erforderliche
Arbeitsaufwand auf ein Minimum reduziert werden kann.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die eingangs genannte Warmwasserheizungs-
oder -bereitungsanlage erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß in der primärseitigen
Rücklauf leitung eine Blende liegt und der Druckabgriff des Druckreglers in Strömungsrichtung
vor der Blende angeordnet ist und daß der Blende in Strömungsrichtung ein mit dem
Druck hinter der Blende beaufschlagter und einen einstellbaren Sollwert aufweisender
Durchflußmengenregler nachgeschaltet ist, durch den ausgehend von dem von dem Druckregler
vor der Blende gehaltenen Druck an der Blende ein bestimmter, unterhalb eines vorgegebenen
Maximalwertes liegender Differenzdruck einregelbar ist.
-
Durch den der Strahlpumpe vorgeschalteten Druckregler wird der in
Strömungsrichtung vor der in der RUcklaufleitung angeordneten Blende liegende Druck
auf einen bestimmten konstanten Sollwert eingeregelt. Um eine Durchflußmengenbegrenzung
zu erzielen, braucht der Durchflußmengenregler lediglich den in Strömungsrichtung
hinter der Blende herrschenden Druck auf einem (kleineren) konstanten Wert zu halten,
um damit eine konstante Druckdifferenz an der Blende zu erzielen, die bekanntlich
bei inkompressiblem Medium ein Maß für eine dann ebenfalls konstante Durchflußmenge
darstellt. Die Blende kann eine veränderliche Durchflußöffnung aufweisen, womit
die Möglichkeit besteht, die Durchflußmenge entsprechend den jeweiligen Erfordernissen
zu verändern.
-
Besonders einfache Verhältnisse bei einem Minimum an Einstellaufwand
und höchster Einstellsicherheit ergeben sich, wenn der Druckregler und der Durchflußmengenregler
eine gemeinsame Sollwerteinstellung aufweisen, so daß lediglich an einer Stelle
eine Sollwerteinstellung vorgenommen werden kann. Zu diesem Zwecke können in einer
bevorzugten Aus führungs form der Druckregler und der Durchflußmengenregler eigene,
unterschiedlich bemessene zusätzliche Sollwertglieder
aufweisen
und der resultierende Sollwert des Druckreglers und des Durchflußmengenreglers jeweils
durch die Summe des durch diese zusätzlichen Sollwertglieder und eines dem Druckregler
und dem Durchflußmengenregler gemeinsam vorgegebenen Sollwertes gebildet sein. Die
unterschiedliche Bemessung der eigenen zusätzlichen Sollwertglieder des Druckreglers
und des Durchflußmengenreglers ergibt die an der Blende liegende notwendige Druckdifferenz,
die beispielsweise 0,15 atü betragen kann. Die der Einstellung der Blende entsprechende
maximale Durchflußmenge kann dabei in keinem Falle überschritten werden. Durch Verstellung
des gemeinsamen Sollwertanteiles des Druckreglers und des Durchflußmengenreglers
können die anderen Parameter der Anlage in einfacher Weise einreguliert werden.
-
Sehr einfache konstruktive Verhältnisse ergeben sich, wenn der Druckregler
und der Durchflußmengenregler jeweils einen Membran- oder Kolbenstellmotor aufweisen
und die Membran oder der Kolben der beiden Stellmotoren jeweils einseitig gemeinsam
mit einem konstanten Sollwertdruck beaufschlagt sind. Dazu kann an die beiden Stellmotoren
ein gemeinsames, mit dem Sollwertdruck beaufschlagtes,geschlossenes Druckgefäß angeschlossen
sein. Der Sollwertdruck kann dann durch einfache Veränderung des in dem Druckgefäß
herrschenden Mediumdruckes verändert werden.
-
Vorteilhaft ist es, wenn das Druckgefäß ein über einer Flüssigkeitsvorlage
angeordnetes, unter dem Sollwertdruck stehendes Gaspolster enthält. Die Flüssigkeitsvorlage
verhindert dabei eine direkte Berührung des Gaspolsters mit den Membranen der Stellmotoren,
so daß auch ein Hindurchdiffundieren des Gases durch die Membranen der Stellmotoren
ausgeschlossen ist.
-
Weitere vorteilhafte Merkmale sind Gegenstand von Unteransprüchen.
-
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der
Erfindung dargestellt. Die Figur zeigt eine Warmwasserheizungs- oder -bereitungsanlage
gemäß der Erfindung in schematischer Darstellung.
-
In der primärseitigen Vorlaufleitung eines Fernheizwerkes liegt eine
Strahlpumpe 1, deren Treibdüse mit dem Vorlauf des Fernheizwerkes gespeist ist und
deren Diffusor 2 an einen Verbraucher 3 angeschlossen ist, der seinerseits mit einer
primärseitigen Rücklaufleitung 02 verbunden ist. Parallel zu dem Verbraucher liegt
eine von der Rücklaufleitung 02 abzweigende Bypassleitung 03Mi, die an die Saugseite
der Strahlpumpe 1 angeschlossen ist.
-
Die Strahlpumpe 1 ist über einen Stellmotor 4 regelbar, derart, daß
ihr wirksamer Treibdüsenquerschnitt den jeweiligen Betriebserfordernissen entsprechend
eingestellt werden kann.
-
Der Strahlpumpe 1 ist primärseitig ein auf einen bestimmten Sollwert
eingestellter Druckregler 5 vorgeschaltet, der in der Vorlaufleitung 01 zwischen
dem Fernheiznetz und der Strahlpumpe 1 liegt. Der Druckregler 5 ist in Gestalt eines
Stellventiles ausgebildet, dessen Ventilgehäuse 6 durch eine Zwischenwand 7 in zwei
Kammern unterteilt ist, welche über die DurchfluBöffnung eines in der Zwischenwand
7 angeordneten Ventilsitzes 8 miteinander in Verbindung stehen. Mit dem Ventilsitz
8 wirkt ein koaxialer Ventilkegel 9 zusammen, der über eine Ventilspindel 10 mit
der Membran 11 eines Membranstellmotors 12 gekuppelt ist, welcher unmittelbar auf
das Ventilgehäuse 6 aufgesetzt ist. Der Membranstellmotor 12 enthält ein eigenes
Sollwertglied in Gestalt einer Druckfeder 13, die einerseits über ein entsprechendes
Membranteller gegen die Membran 11 und andererseits gegen eine mit dem Ventilgehäuse
6 starr verbundene Führungsscheibe 14 abgestützt
ist. Die Führungsscheibe
14 weist eine durchgehende Bohrung 15 für die Ventilspindel 10 auf, die mittels
einer Dichtung 16 gegen die Ventilspindel 10 abgedichtet ist, so daß auch eine der
Druckfeder 13 zugeordnete Druckkammer 17 des Membranstellmotors 12 gegen den Innenraum
des Ventilgehäuses 6 abgedichtet ist.
-
Der Ventilkegel 9 ist entlastet ausgebildet; zu diesem Zwecke ist
mit der Ventilspindel 10 ein Entlastungskolben 18 verbunden, der topfartig ausgebildet,
randseitig durch eine Dichtung 19 gegen das Führungsstück 14 abgedichtet ist, und
in den eine an dem Ventilkegel 9 mündende Entlastungsbohrung 20 führt.
-
In der primärseitigen Rücklaufleitung 02 liegt ein Durchflußmengenregler
21, der ein Stellventil mit einem Ventilgehäuse 22 aufweist, das durch eine Trennwand
23 in zwei Kammern unterteilt ist. In die Trennwand 23 ist ein Ventilsitz 24 eingefügt,
dem eine Drosselscheibe 25 zugeordnet ist, die mittels einer Stellspindel 26 und
einer Gewindespindel 27 in dem Ventilgehäuse 22 axial verstellbar angeordnet ist.
Die Drosselscheibe 25 ist koaxial zu dem Ventilsitz 24 derart gehaltert, daß sie
mit diesem zusammen eine Blende bildet, deren Durchflußöffnung durch entsprechende
Verstellung des axialen Abstandes der Drosselscheibe 25 von dem Ventilsitz 24 verändert
werden kann.
-
Auf der der Drosselscheibe 25 gegenüberliegenden Seite des Ventilsitzes
24 ist ein Regelkörper 28 koaxial angeordnet, der auf einer Stellspindel 29 sitzt,
die über geeignete Membranteller mit einer Membran 30 eines Membranstellmotors 31
gekuppelt ist. Der Membranstellmotor 31 ist dem Ventilgehäuse 22 starr verbunden;
er weist zwei Kammern 32, 33 auf, von denen die eine Kammer 33 eine ein Sollwertglied
bildende Druckfeder 34 enthält, die sich über die Membranteller gegen die Membran
30 und gegen ein
scheibenförmiges Führungsstück 35 abstützt, das
eine zentrische Führungsbohrung für die Stellspindel 29 aufweist. Das Führungsstück
35 ist mit einer Durchgangsöffnung 36 versehen; es ist randseitig über eine Dichtung
37 gegen den topfartig ausgebildeten Regelkörper 28 abgedichtet. Der Regelkörper
28 ist mit Durchtrittsöffnungen 38 ausgebildet, so daß er entlastet ist.
-
Die zweite Kammer 32 des Durchflußmengenreglers 21 ist gemeinsam mit
einer zweiten Druckkammer 38 des Membranstellmotors 12 des Druckreglers 5 über Impulsleitungen
39, 40 mit einem Druckgefäß 41 verbunden, in dem eine Wasservorlage 42 enthalten
ist, oberhalb der in dem Druckgefäß 41 ein Luftpolster 43 vorgesehen ist. Das Druckgefäß
41 ist mit einem Füll- bzw. Entleerungsventil 44 versehen; es trägt ein Manometer
45, das es gestattet, den im Inneren des Druckgef§ßes 41 herrschenden Druck abzulesen.
-
Die andere Druckkammer 17 des Membranstellmotors 12 ist schließlich
über eine Impulsleitung 46 mit der RUcklaufleitung 02 an einer,in Strömungsrichtung
gesehen, vor der durch den Drosselkdrper 25 und den Ventilsitz 24 gebildeten Blende
liegenden Stelle verbunden.
-
Die beschriebene Warmwasserheizungs- oder -bereitungsanlage arbeitet
wie folgt: Die Anlage ist über die Vorlaufleitung 01 aus dem Fernheiznetz mit einem
bestimmten Vorlaufdruck beaufschlagt, auf den die Strahlpumpe 1 mit ihrem wirksamen
Treibdüsenquerschnitt eingestellt ist. Der Membranstellmotor 12 des Druckreglers
5 ist über die Impulsleitung 46 mit dem in der Rücklaufleitung 02 vor der durch
die Drosselscheibe 25 und den ventilsitz 24 gebildeten Blende herrschenden Druck
über die Druckkammer 17 auf einer Seite der Membran 11 beaufschlagt,
während
auf der anderen Seite der Membran 11 über die Druckkammer 38 der in dem Druckgefäß
41 herrschende Druck auf die Membran 11 zur Einwirkung kommt. In dem Membranstellmotor
wird deshalb der in der RUcklaufleitung 02 abgegriffene Druck mit der Summe des
durch die Druckfeder 13 und den in dem Druckgefäß 41 herrschenden Druckes vorgegebenen,resultierenden
Sollwertes verglichen, was bedeutet, daß der Druckregler 5 durch entsprechende Verstellung
des Ventilkegels 9 den Druck in der Rücklaufleitung 02 vor der Blende auf einem
diesem Sollwert entsprechenden,konstanten Wert hält.
-
Der Membranstellmotor 31 des Durchflußmengenreglers 21 vergleicht
die über die Durchtrittsöffnungen 38 und die Öffnung 36, sowie die Kammer 33 erfolgende
Druckbeaufschlagung der Membran 30 mit dem sich aus der Summe der Wirkung der Druckfeder
34 und der von der in den Druckgefäß 41 herrschenden und über die Impulsleitung
40 sowie die Kammer 32 auf die Membran 30 übertragenen Druckbeaufschlagung gebildeten
resultierenden Sollwert. Er regelt entsprechend diesem resulierenden Sollwert den
hinter der von der Drosselscheibe 25 und dem Ventilsitz 24 gebildeten Blende herrschenden
Druck ein.
-
Die beiden jeweils Sollwertglied bildenden Druckfedern 13, 34 des
Druckreglers 5 und des Durchflußmengenreglers 21 sind derart unterschiedlich gewählt,
daß die Federkraft der Druckfeder 34 des Durchflußmengenreglers 21 etwas geringer
ist, als die Federkraft der Druckfeder 13 des Druckreglers 5. Da die Stellmotoren
12, 31 des Druckreglers 5 und des Durchflußmengenreglers 21 von dem Druckgefäß 41
aus über die Impulsleitung 39, 40 mit einem gleichen Sollwertdruck beaufschlagt
sind, wird
durch den Durchflußmengenregler 21 an dem Ventilsitz
24 und damit an der Blende eine Druckdifferenz aufrechterhalten, die beispielsweise
0,15 atü betragen kann.
-
Unabhängig von Schwankungen des Vorlaufdruckes des Fernheiznetzes
wird deshalb der Druckregler 5 vor der durch die Drosselscheibe 25 und den Ventilsitz
24 gebildeten Blende in Rücklaufleitung 02 stets einen konstanten Druck aufrechterhalten,
während der Durchflußmengenregler 21 an dieser Blende eine konstante Druckdifferenz
einregelt, die einer konstanten, in der Zeiteinheit durchfließenden Menge des Wärmeträgers
entspricht.
-
Wird über das Einlaßventil 44 der in dem Druckgefäß 41 herrschende
Druck des Luftpolsters 43 verändert, so erfolgt damit eine gleichzeitige Sollwertverstellung
des Druckreglers 5 und des Durchflußmengenreglers 21.
-
An dem Manometer 45 kann der jeweils eingestellte Sollwertdruck abgelesen
werden, so daß mit einem einzigen Blick die Sollwerteinstellung sowohl des Druckreglers
5 als auch des Durchflußmengenreglers 21 überwacht werden kann. Die Wasservorlage
42 dient dazu, die das Luftpolster 43 bildende Luft von den Membranen 11, 30 fernzuhalten
Und damit eine Diffusion der Luft durch die Membranen zu verhüten.
-
Die maximal über die Rücklaufleitung 02 abströmende Menge des warmetragers
ist durch die Einstellung der Drosselscheibe 25 und damit der in der Rücklaufleitung
02 liegenden Blende gegeben. Der Durchflußmengenregler 21 kann nur in dem Bereich
unterhalb dieses Maximalwertes
eine Durchflußmengenregelung vornehmen.
Durch entsprechende Verstellung der Drosselscheibe 25 kann die Durchflußöffnung
der Blende entsprechend den jeweiligen Erfordernissen eingestellt werden.
-
Sowohl bei dem Druckregler 5 als auch bei dem Durchflußmengenregler
21 handelt es sich um reine P-Regler bei denen in der beschriebenen Weise der Soll-
Istwertvergleich an den Membranen 11, 30 vorgenommen wird.
-
Grundsätzlich wäre es auch denkbar an diesen Stellen I-Regler oder
I-P-Regler zu verwenden.
-
- Patentansprüche -
Leerseite