DE2756881C2

DE2756881C2 - Dampfbeheizte Wärmeübergabeeinrichtung

Info

Publication number: DE2756881C2
Application number: DE19772756881
Authority: DE
Inventors: Juergen Dipl.-Ing. 7100 Heilbronn Baelz
Original assignee: Helmut Baelz GmbH
Current assignee: Helmut Baelz GmbH
Priority date: 1977-12-20
Filing date: 1977-12-20
Publication date: 1979-12-13
Also published as: DE2756881B1

Description

IJiL- l'rlindung betrifft eine dampfbehei/ie Wärnienbcrgabeeinrichlung mit einem (lurch Kondensataiisl.iu ν;'.Tegi'lten Wärmeübertrager.

Hei finer solchen Wäruieübcrgabeeinrichtung. wie sie in der l'r.ms hiiuiig Verwendung findet, liegt auf der l'rimiirseiti· in :1er Kondensatleitung ein Regelventil d;is beispielsweise in Abhängigkeit von dem Warmcver bninrh ,ml der S'-kiindiii Seite derart t'creuell ist. daß bei kleinem Wärmeverbrauch die Wärmeaustauscherfläche des Wärmeübertragers mit Kondensat weitgehend überflutet ist, so daß nur eine entsprechend geringe Wärmeübertragung stattfindet, während andererseits bei hohem sekundären Wärmebedarf die gesamte Wärmeaustauschfläche für die Wärmeübertragung zur Verfügung steht.

Die Wärmeübergabeeinrichtung wird im übrigen derart ausgelegt, daß der Dampfdruck in der primärseitigen Dampfzufuhrleitung einen bestimmten Höchstwert nicht überschreitet. Erforderlichenfalls ist dazu eine Druckbegrenzung in der Dampfzufuhrleitung vorgesehen. Bei einem zu hohen Dampfdruck auf der Primärseite besteht nämlich die Gefahr des Ausdamplens und damit einer unzulässigen Geräuschentwicklung auf der Sekundärseite.

Da der Wärmeverbrauch auf der Sekundärseite des Wärmeübertragers aber häufig veränderlich ist und demgemäß Wärmeverbraucher unregelmäßig zu- und abgeschaltet werden, ändert sich auch der Druck auf der Sekundärseite des Wärmeübertragers. Gleiches geschieht, wenn beispielsweise die in dem Sekundärkreislauf in der Regel vorhandene Umwälzpumpe ausfällt oder sonst eine Störung auftritt. Die Folge davon ist, daß der Druck auf der Sekundärseite des Wärmeübertragers beträchtlich kleiner als der Dampfdruck in den Rohren des Wärmeübertragers werden kann, mit dem Ergebnis, daß es zu dem gefürchteten Ausdampfen auf der Sekundärseite kommt.

Aufgabe der Erfindung ist es, hier abzuhelfen und mit einfachen Maßnahmen sicherzustellen, daß der primärseitige Dampfdruck in dem Wärmeübertrager kleiner oder wenigstens nicht wesentlich höher als der sekundärseitige Druck in dem Wärmeübertrager ist, und zwar unabhängig von Änderungen des Betriebszustandes der Sekundärseite der Wärmeübergabeeinrichtung.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Wärmeübergabeeinrichtung gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß in der primärseitigen Dampl'/cufuhrleilung ein mit dem primären Dampfdruck beaufschlagter Druckregler liegt, dem ein auf der Sekundärseite des Wärmeübertragers abgegriffener Sekundärdruck oder eine auf der Sekundärseite des Wärmeübertragers abgegriffene Sekundärdruckdifferen/. als Sollwert aufgeschaltet ist und durch den in dem Wärmeübertrager der primärseitige Druck kleiner oder nicht wesentlich höher als der sekundärseilige Druck gehalten ist.

Auf diese Weise ist sichergestellt, daß bei einer Änderung des Druckes auf der Sekundärseite des Wärmeübertragers selbsttätig eine t:ntsprechende Änderung des Dampfdruckes auf der Primärseite des Wärmeübertragers erfolgt, derart, daß der in den Rohren des Wärmeübertragers herrschende Dampfdruck kleiner oder nicht wesentlich höher als der Druck des die Rohre des Wärmeübertragers umgebenden sekundärseitigen Mediums ist. Um den Durchfluß durch den primärseitigen Druckregler weiter zu begrenzen, kann der dem Druckregler als Sollwert aufgeschaltete Sekundärdrtick bzw. die Sckundärdmekdifferenz einstellbar sein.

Im übrigen isl es zweckmäßig, wenn der (statische) Sckundärdruck kleiner als tier sekuiidäi'.eilige Druck in dem Wärmeübertrager ist. Damit ist ohne weitere Druckminderung in der den Sekiindärdnick führenden Inipulsleiiung stets gewährleistet, dall der primarseitige Dampfdruck kleiner als dir *'kuiidärscih|.>e Mcdiiimsdniek in dem Wiirnicüheir hut ist. Sehr einfache Verhältnisse -THcbcn siel d .·i. wenn der Sekundär-

druck in Strömungsrichtung vor einer im Sekundärkreislauf hinter dem Wärmeverbraucher liegenden Umwälzpumpe abgegriffen ist. Der Sekundärdruck ist damit um die Druckhöhe der Umwälzpumpe niedriger als der sekundärseitig in dem Wärmeübertrager herrschende Druck.

Wenn die Anordnung derart getroffen ist, daß dem Druckregler als Sollwert eine Sekundärdruckdifferenz aufgeschaltet ist, ist es vorteilhaft, wenn diese Sekundärdruckdifferenz an einer im Sekundärkreislauf liegenden Umwälzpumpe abgegriffen ist. Damit ist sichergestellt, daß bei Ausfall der Umwälzpumpe der Sekundärdifferenzdruck sofort zusammenbricht, womit der Druckregler die primärseitige Dampfzufuhr absperrt. Die Druckdifferenz kann aber auch an dem Verbraucher abgegriffen werden.

Um den Sekundärdruck und damit den dem Druckregler vorgegebenen Sollwert verändern zu können, kann zweckmäßigerweise in einer mit dem Sekundärdruck beaufschlagten Impulsleitung des Druckreglers ein Dreiwege-Motorventil liegen, dessen dritter Auslaß ins Freie entlüftet oder mit einem niedriger als der primärseitige Dampfdruck liegenden Druckpotential verbunden ist und das in Abhängigkeit von einer überwachten sekundären oder primären Regelgröße umschaltbar ist. Eine solche überwachte Regelgröße kann beispielsweise die Maximaltemperatur auf der Sekundärseite des Wärmeübertragers sein. Beim Auftreten einer unzulässigen Übertemperatur wirkt das Dreiwege-Ventil als Sicherheitseinrichtung, weil nach seiner Umschaltung der dem Druckregler als Sollwert vorgegebene statische Druck zusammenbricht und damit der Druckregler die primäre Dampfzufuhrleitung absperrt.

Wird dem Druckregler eine Sekundärdruckdifferenz als Sollwert aufgcschaltet, die bspw. an einer Umwälzpumpe in der erwähnten Weise abgegriffen ist, so kann parallel zu der Umwälzpumpe eine ein Regelventil enthaltene Bypass-Leitung kleinen Durchflußquerschnittes angeordnet sein, an deren Regelventil die Sekundärdruckdifferenz liegt. Wird das Regelventil geöffnet, so verschwindet die Druckdifferenz und damit die Sollwertbeaufschlagung des Druckreglers.

Durch entsprechende Regelung des Dreiwegeventils bzw. des Regelventils kann im übrigen eine stetige Veränderung des dem Druckregler aufgeschaltcten Sollwertes vorgenommen werden, die, wie erläutert, gegebenenfalls auch von einem jeweils zugeordneten Regler in Abhängigkeit von einer Regelgröße erfolgen kann.

Im übrigen isl es vorteilhaft, wenn der Druckregler eine in Schließrichtung wirkende Sollwertfeder enthält, die sicherstellt, daß bei Wegfall des von außen aufgeschalteten Sollwertes der Druckregler die Dampfzufuhrleitung absperrt. Daneben ist der Druckregler zweckmäßigerweise als P-Regler ausgebildet.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung dargcslcMt. Es zeigen jeweils in schemalischer Blockbild-Darstcllung

Fig. I eine Wärmeübcrpbceinrichtung gemäß der Erfindung in einer ersten Ausführungsfonu und

I 1 g. 2 eine Warmeübergabeeinrichtung gcmäU Jer Erfindung in der /weiten Ausfuhrungsform.

Ein bei I angedeuteter Wärmeübertrager liegt primärseitig über uinⁿ Dampf/ufiihrleitung Ol und eine Koruknsalleilung 02 an einem Dumpf-Eernhei/ne". Sekiindiirseitig sind an iL'n Wärmeübertrager 1 ν;η«. 04 und eine Riickhitifli'HuiiL' 0! ,üH'c schlossen, die gemeinsam mit einem bei 5 dargestellten Wärmeverbraucher den Sekundärkreislauf bilden. In der Rücklaufleitung 03 liegt eine Umwälzpumpe 6, durch die das sekundäre Heizmedium in dem in den Fig. 1,2 eingetragenen Pfeilsinne gefördert wird.

Der Wärmeübertrager 1 ist durch Kondensatanstau geregelt. Zu diesem Zwecke liegt in der Kondensatleitung 02 ein Regelventil 7, das in Gestalt eines Motorventiles ausgebildet und derart geregelt ist, daß

to bei zunehmenden Wärmebedarf des Wärmeverbrauchers 5 die Überflutung der Wärmeaustauschfläche des Wärmeübertragers 1 mit Kondensat verringert und damit die wirksame Wärmeaustauschfläche vergrößert wird, während umgekehrt bei verringertem Wärmebe-

ii darf des Wärmeverbrauchers 5 ein zunehmender Kondensatanstau und damit eine entsprechende Vergrößerung der Überflutung der WärnieauGtauschfläche des Wärmeübertragers 1 stattfinden.

In der Dampfzufuhrleitung 01 ist ein Druckregler 8 vorgesehen, der ein Stellventii 9 aufweist, dessen Verschlußstück über eine Ventilspindel 'ö und Membranteller 11 mit einer Membran 12 verbunden ist, die randseitig in einem auf das Stellventil 9 aufgesetzten Gehäuse 13 abgedichtet eingespannt ist, wobei beidseitig der Membran 12 zwei Druckkammern 14, 15 ausgebildet sind. Die Ventilspindel 10 steht unter der Wirkung einer Sollwertfeder 16, die im Schließungssinne auf die Ventilspindel 10 einwirkt, derart, daß das Stellventil 9die Dampfzufuhrleitung 01 absperren kann.

Die eine Druckkammer 13 ist über eine Impulsleitung 17 mit dem primärseitig an dem Wärmeübertrager 1 anliegenden Dampfdruck beaufschlagt, während die andere Druckkammer 14, die gegenüber der Ventilspindel 10 abgedichtet ist, über eine Inipulsleitung 18 mit

ii einem Sekundärdruck beaufschlagt ist, der in dem Sekundärkreislauf in Strömungsrichtung vor der Umwälzpumpe 6 und hinter dem Verbraucher 5 in der Rücklatifleitung 03 abgegriffen ist.
Der Druckregler 8 ist somit über die Impulsleitung 18

•in mit einem durch den Sekundärdruck gebildeten Sollwert beaufschlagt, der um die Förderhöhe der Umwälzpumpe 6 kleiner ist als der sekundärseitig in dem V/ärmeübertrager 1 herrschende Druck. Demgemäß hält der Druckregler 8 den Dampfdruck auf der

■»"> Primärseite des Wärmeübertragers 1, d. h. in der Dampfzufuhrleitung 01 hinter dem Stellventil 9, immer auf einem Wert, der kleiner ist als der sekundärseitige Druck in dem Wärmeübertrager I, und zwar unabhängig davon, ob sich durch Veränderung des Strömungs-

^ri(i Widerstandes des Wärmeverbrauchers 5 auf der .Sekundärseite eine Veränderung des Sekundärdruckes ergibt oder nicht. In d^m Falle, daß, beispielsweise ausge'ös: durch eine Störung, der den Sollwert bildende, über die Impulsleitung 18 zugefuhrte Sekundärdruck

■ > verschwindet, schließt die .Sollwertfeder 16 das Stellventii 9, so daß die Dampfzufuhr zu dem Wärmeübertrager 1 abgesperrt ist.

Um die Sollwcrtbeaufsehlagting des Druckreglers 8 verändern zu können, liegt in der Impulsleitung 18 ein

'"■ Drciwepe-rvioiorventil 19, dessen dritter Auslaß über eine i.fining 20 nut der Kondensatleiüing 02 um! damit einem niedi -ereti Druckniveau verbunden ist. In einer alte, naliven Ausführungsform könnte der dritte Auslaß des Dreiv-oT Mntorventiles H auch über eine Entlüf-

■ ι tungsleiUing 21 ins Γ me entlüftet sein.

Oas Dreiwegeventil 14 kanu ,inch eine Sieherheiisfunk I ion über ne Ii nie ί. ;ικΙ-.ρ, es ίίι eh einen Therm·". . ten Il atM-cM·.·;!·.·! werdi :\ ·.,- it·, der d'c /ulassiire

Maxiinaltemperatiir im Sekundärkreislaul iiberwai'hi Sollte diese Temperatur überschritten werden, wird da-Dreiwegeventil 19 umgeschaltet, womit die SoIIwertbeaiifschlagung des Druckreglers 8 entfällt und dessen Stellvenlil S durch ti ie .Sollwertfeder Ib geschlossen wird.

Im übrigen könnte in der Inipulsleitung 18 anstelle des Dreiwegeventilcs 19 naturgemäß auch ein entsprechend verstellbarer Druckminderer vorgesehen sein.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 2 ist die Anordnung grundsätzlich ähnlich jener nach I· i g. I getroffen, mit dem Unterschied jedoch, daß der auf den Druckregler 8 aufgeschaltete Sollwert durch einen Differenzdruck, der auf der Sekiindärseite abgegriffen ist. gegeben ist.

Zu diesem Zwecke weist der Druckregler 8 eine zweite Membran 23 auf. die über Membranteller 11 mit der Ventilspindel 10 gekuppelt ist und die randseitig der lh chis Stelkentil 9 weiter schließen, womit de Druckregler 8 den primärseitigen Dampfdruck de Wärmeübertragers I absenkt. I 'mgekehrles gilt für eins l.rhöhung der den Sollwert bildenden Druckdifferenz

lim diesen Sollwert regeln zu können, isl parallel zi der I Imwälzpimpc 6 /wischen den Impulsleilungen 18 2b ein Regelventil 27 vorgesehen, das als Motorsenti ausgebildet ist und in einer Bvpass-I.eiümg 28 liegt, dii einen kleinen Durchtrittsquerschnitt aufweist. Wird da

κι Regelventil 27 geöffnet, so wird die abgegriffem Druckdifferenz immer kleiner, bis sie schliclJliel zusammenbricht und die Sollwcrtfeder Ιβ de Druckreglers 8 über das Stellvenlil 9 die Danipfzufuh zu dem Wärmeübertrager 1 absperren kann.

I; Das Kegelventil 27 kann auch Teil einer Sicherhcits einrichtung sein, indem es in Abhängigkeit von den beispielsweise die Maximaltempcratur im Sekundär kreis überwachenden Thermostaten 22 derart gesteuer

eingespannt ist. derart, daß sie von zwei abgeschlossenen Druckkammern 24, 25 begrenzt ist. die beide gegen die Ventilspindel 10 abgedichtet sind.

Die Druckkammer 24 ist über eine Impulsleitung 26 auf der Druckseite der Umwälzpumpe 6 an die sckundärseitige Rücklaufleitung 0.3 angeschlossen, während die Impulsleitung 18 die andere Druckkammer 25 zwischen der Umwälzpumpe 6 und dem Verbraucher 5 mit der Rücklaufleitung 03 in Verbindung steht, derart, daß auf die Membran 23. die an der Umwälzpumpe 6 abgegriffene Druckdifferenz wirkt, die den Sollwert für den Druckregler 8 bildet.

Sinkt beispielsweise die an der Umwälzpumpe 6 abgegriffene Druckdifferenz ab. so kann die Sollwertfegeöffnet wird, womit in beschriebener Weise di Dampfzufuhr zu dem Wärmeübertrager 1 unterbrochei wird.

Der Druckregler 8 arbeitet mit der Sollwcrtfeder K als P-Regler.

:-> Der Differenzdruck kann, was nicht weiter dargestell ist. in einer Ausführiingsform auch beispielsweise ai dem Verbraucher 5 abgegriffen werden (Fig. 2) wahrem- die Ausführungsform nach F i g. 1 derar abgewandelt sein kann, daß der sekundärseitigt

in Druckabgriff an einer anderen Stelle des Sekundärkreis laufes. beispielsweise hinter der Umwälzpumpe 6 erfolgt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Dampfbeheizte Wärmeübergabeeinrichtung mit einem durch Kondensatanstau geregelten Wärmeübertrager, dadurch gekennzeichnet, daß in der primärseitigen Dampfzufuhrleitung (Ot) ein mit dem primären Dampfdruck beaufschlagter Druckregler (8) liegt, dem ein auf der Sekundärseite des Wärmeübertragers (1) abgegriffener Sekundärdruck oder eine auf der Sekundärseite des Wärmeübertragers (1) abgegriffene Sekundärdruckdifferenz als Sollwert aufgeschaltet ist und durch den in dem Wärmeübertrager (1) der primärseitige Druck kleiner oder nicht wesentlich höher als der sekundärseitige Druck gehalten ist. ^!

2. Wärmeübergabeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der den Sollwert bildende Sekundärdruck kleiner als der sekundärseitige Druck in dem Wärmeübertrager (1) ist.

3. Wärmeübergabeeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der den Sollwert bildende Sekundärdruck bzw. die Sekundärdruckdifferenz einstellbar ist.

4. Wärmeübergabeeinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der den -⁵ Sollwert bildende Sekundärdruck in Strömungsrichtung vor einer im Sekundärkreislauf hinter dem Wärmeverbraucher (5) liegenden Umwälzpumpe (6) abgegriffen ist.

5. Wärmeübergabeeinrichtung nach Anspruch 2 3<> oder 3, daduit-h gekennzeichnet, daß die Sekundärdruckdifferenz an einer ^;m Seki· idärkreislauf liegenden Umwälzpumpe (6) abgegriffen ist.

6. Wärmeübergabeeinrichtuni ;iach den Ansprüchen 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß parallel '5 zu der Umwälzpumpe (6) eine ein Regelventil (27) enthaltende Bypass-Leitung (28) kleinen Durchflußquerschnittes angeordnet ist, an deren Regelventil (27) die Sekundärdruckdifferen/. abgegriffen ist.

7. Wärmeübergabeeinrichtung nach den Ansprii- ■"> chen 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß in einer mit dem Sekundärdruck beaufschlagten Impulsleitung (18) des Druckreglers (8) ein Dreiwege-Motorventil (19) liegt, dessen dritter Auslaß ins Freie entlüftet oder mit einem niedriger als der primärsei- ⁴' tige Dampfdruck liegenden Druckpotentiometer verbunden ist und das in Abhängigkeit von einer überwachten sekundären oder primären Regelgröße umschaltbar ist.

8. Wärmeübergabeeinrichtung nach einem der ™ vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckregler (8) eine in Schließrichliing wirkende Sollwertfeder (16) enthält.

9. Wärmeübergabeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- ^ net. daß der Druckregler (8) ein P-Regler ist.