DE2809105B2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Kaskadenregelung für eine Warmwasserheizungs- oder -bereitungsanlage mit
einer in der Vorlaufleitung zum Verbraucher liegenden Strahlpumpe, deren wirksamer Treibdüsenquerschnitt
durch einen zugeordneten Stellmotor verstellbar ist und die saugseitig an eine Zurücklaufbeimischung dienende,
von der Rücklaufleitung abzweigende Beipaßleitung zum Verbraucher angeschlossen ist.
Bei dieser Kaskadenregelung ist gemäß dem Hauptpatent die Anordnung derart getroffen, daß in der
Vorlaufleitung zum Verbraucher ein Thermostatventil angeordnet ist, welches in Abhängigkeit von der
Umgebungstemperatur eine Druckänderung hervorruft, die den Stellmotor der Strahlpumpe zur Verstellung des
wirksamen Treibdüsenquerschnittes beaufschlagt.
Dabei geht das Hauptpatent davon aus, daß es bei Raumheizungsanlagen mit Rücklaufbeimischung an sich
bekannt ist, einzelnen Wärmeverbrauchern, beispielsweise den Heizkörpern, jeweils ein Thermostatventil
zuzuordnen, das die dem jeweiligen Wärmeverbraucher zuströmende Wassermenge in Abhängigkeit von der feo
Umgebungstemperatur so regelt, daß ein Sollwert der Umgebungstemperatur eingeregelt wird. Wegen des
kleinen Hubbereichs, in dem das als Proportionalrelger wirkende Thermostatventil arbeitet, ist seine Regelgenauigkeit
dabei begrenzt. b5
Dadurch, daß in der Vorlaufleitung zum Verbraucher ein Thermostatventil angeordnet ist, welches in
Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur eine Druckänderung hervorruft, die den Stellmotor der
Strahlpumpe zur Verstellung des wirksamen Treibdüsenquerschnittes beaufschlagt, wird erreicht, daß beispielsweise
bei einem durch einen Anstieg der Umgebungstemperatur bedingten Schließen des Thermostatventils
der Druck in der Vorlaufleitung vor dem Thermostatventil ansteigt, womit über dem Stellmotor
der Strahlpumpe eine Verringerung des wirksamen Treibdüsenquerschnittes hervorgerufen wird. Dies hat
zur Folge, daß die beispielsweise aus dem Fernheiznetz zugeführte Wassermenge entsprechend herabgesetzt
wird, womit der Druck in der verbraucherseitigen Vorlaufleitung und damit im System konstant gehalten
wird, weil die umlaufende Wassermenge reduziert wird.
Diese Wirkungsweise der Kaskadenregelung setzt aber voraus, daß der Rücklaufdruck konstant ist, was in
der Praxis häufig der Fall ist Beispielsweise in Fernheiznetzen kann aber ein schwankender Rücklaufdruck
auftreten, wodurch dann die Funktion der Kaskadenregelung beeinträchtigt würde.
Aufgabie der Zusatzerfindung ist es deshalb, die Kaskadenregeiung nach dem Hauptpatent in dem Sinne
weiterzubilden, daß auch bei schwankendem Rücklaufdruck bei einer Warmwasserheizung- oder -bereitungsanlage
der eingangs genannten Art der Vorteil einer verbesserten Regelgenaugigkeit am Verbraucher und
der auf der Verbraucherseite gewährleisteten Druckbegrenzung erhalten bleibt und gleichzeitig der Stellmotor
der Strahlpumpe unabhängig von Schwankungen des Rücklautdruckes ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Kaskadenregelung erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß dem
Stellmotor der an dem Thermostatventil und dem Verbraucher liegende Differenzdruck aufgeschaltet ist.
Bei einem als Membranstellmotor ausgebildeten Stellmotor, dem durch eine eingebaute Sollwertfeder
ein fester Sollwert vorgegeben ist und der über eine strömungsaufwärts von dem Thermostatventil abgehende
Impulsleitung an die Vorlaufleitung angeschlossen ist, kann dies in einfacher Weise derart geschehen, daß
der Membranstellmotor auf der gegenüberliegenden Memibranseite über eine Impulsleitung mit der Rücklaufleitung
verbunden ist.
Dadurch, daß dem Stellmotor nicht nur der strömungsaufwärts vor dem Thermostatventil in der
Vorlaufleitung herrschende Druck, sondern auch der in der Rücklaufleitung bestehende Druck aufgeschaltet
wird, werden Schwankungen des Rücklaufdruckes selbsttätig ausgeglichen, so daß die erzielbare Regelgenauigkeit
im wesentlichen unabhängig von Rücklaufdruclcschwankungen ist.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung schematisch dargestellt. Es
zeigt
F i g. 1 eine Warmwasserheizungsanlage mit einer Kaskadenregelung gemäß der Erfindung und
F i g. 2 die Strahlpumpe der Warmwasserheizungsanlage nach F i g. 1 im axialen Schnitt in einer Prinzipdarstellung.
Bei der in F i g. 1 dargestellten Warmwasserheizungsanlage liegt in der Vorlaufleitung 04 zu dem bei 1
angedeuteten Verbraucher eine Strahlpumpe 2, die treibstromseitig über eine netzseitige Vorlaufleitung 01
aus einem nicht weiter dargestellten Fernheiznetz gespeist ist. Saugseitig ist die Strahlpumpe 2 an eine von
der Verbraucherrückleitung 03 abzweigende Bypassleitung 3 zum Verbraucher 1 angeschlossen, die es
gestattet, dem Vorlauf zum Verbraucher 1 ausgekühltes
Rücklaufwasser beizumischen, um damit die Vorlauftemperatur
zweckentsprechend einregeln zu können. Das ausgekühlte Kondensat strömt schließlich über eine
Rücklaufleitung 02 in die nicht weiter dargestellte Kondensatleitung des Fernheiznetzes zurück.
Die Strahlpumpe 2 ist in ihrem grundsätzlichen Aufbau in Fig.2 schematisch veranschaulicht: Die
Treibdüse 4 ist in einer Gehäusezwischenwand 5 angeordnet, die eine an die netzseitige Vorlaufleitung 01
angeschlossene Treibstromkammer 6 von einer mit der Bypassleitung 3 verbundenen Ansaugkammer 7 trennt.
Koaxial zu der Treibdüse 4 ist eine in die Ansaugkammer
7 ragende Fangdüse 8 angeordnet, die in einen Diffusor 9 übergeht, an den die verbraucherseitige
Vorlaufleitung 04 angeschlossen ist.
Der wirksame Durchtrittsquerschnitt der Treibdüse 4 kann durch eine koaxiale Düsennadel 10, welche einen
zweckentsprechenden Regelkörper 11 trägt, verändert werden. Zu diesem Zwecke ist die bei 12 in einem
Gehäuse 13 verschieblich gelagerte Düsennadel 10 mit einem Membranstellmotor 14 gekuppelt, dessen Membran
15 auf ihren beiden Seiten jeweils eine bis auf einen Einlaßschluß geschlossene Kammer 16 bzw. 26 begrenzt.
Außerdem wirkt auf die Membran 15 über die Düsennadel 10 eine Sollwertfeder 17, die sich auf der
einen Seite gegen einen mit der Düsennadel 10 verbundenen Federteller 18 und auf der anderen Seite
gegen das Gehäuse 13 abstützt. Die Vorspannung der Sollwertfeder 17 kann durch eine bei 19 angedeutete
Stellmutter verändert werden. Im übrigen ist die Düsennadel 10 bei 12 abgedichtet gelagert, was der
Ordnung halber bemerkt sei.
In der Vorlaufleitung 04 zum Verbraucher 1 liegt ein
Thermostatventil 20, dessen Dehnkörper auf die Umgebungs- oder Raumtemperatur anspricht, und das
die dem Verbraucher 1 zuströmende Wassermenge und damit die dem Verbraucher zugeführte Wärmemenge
entsprechend einem eingestellten Sollwert regelt. Strömungsaufwärts von dem Thermostatventil 20
zweigt von der verbraucherseitigen Vorlaufleitung 04 eine Impulsleitung 21 ab, die in den geschlossenen Raum
16 des Membranstellmotors 14 der Strahlpumpe 2 mündet. Strömungsabwärts von dem Verbraucher 1
geht von der verbraucherseitigen Rücklaufleitung 03 eine zweite Impulsleitung 25 ab, die zu der zweiten
Kammer 26 des Membranstellmotors 14 führt. Damit ist die Membran 15 des Membranstellmotors mit dem an
dem Thermostatventil 20 und dem Verbraucher 1 liegenden Differenzdruck beaufschlagt.
Steigt bei konstant angenommenen Rücklaufdruck (in der Rücklaufleitung 02) die Umgebungs- oder Raumtemperatur
über den an dem Thermostatventil 20 eingestellten Sollwert an, so drosselt das Thermostatventil
wie bei der Kaskadenregelung nach dem Hauptpatent die verbraucherseitige Vorlaufleitung 04.
Dies hat einen Druckanstieg in dem strömungsaufwärts von dem Thermostatventil 20 liegenden Teil der
verbraucherseitigen Vorlaufleitung 04 zur Folge, weleher
über die Impulsleitung 21 und den geschlossenen Raum 16 die Membran 15 des Membranstellmotors 14
beaufschlagt. Da die Membran 15 mit der Differenz des von der Sollwertfeder 17 vorgegebenen Sollwertes und
des in der verbraucherseitigen Vorlaufleitung 04 vor dem Thermostatventil 20 herrschenden Istdrucks
beaufschlagt ist, wird bei einem Druckanstieg in dem vor dem Thermostatventil 20 liegenden Vorlaufleitungsteil
die Düsennadel 10 und damit der Regelkörper 11 im Sinne der Verringerung des wirksamen Querschnitts der
Treibdüse 4 verstellt. Dies hat zur Folge, daß die von der Strahlpumpe 2 in die verbraucherseitige Vorlaufleitung
04 eingespeiste Wassermenge verringert wird, bis der Druck in dem verbraucherseitigen Leitungssystem
wieder auf den von der Sollwertfeder 17 gegebenen Wert eingeregelgt ist.
Schwankt jedoch der Druck in der Rücklaufleitung 02, beispielsweise weil das Fernheiznetz mit schwankendem
Rücklaufdruck arbeitet, so wird die Rücklaufdrukkänderung über die Impulsleitung 25 auf die Membrane
«) 15 in dem Sinne aufgeschaltet, daß sie selbsttätig
kompensiert wird. Steigt beispielsweise der Rücklaufdruck in der Rücklaufleitung 02 an, so erhält der
Membranstellmotor 14 über die Impulsleitung 25 eine zusätzliche Druckbeaufschlagung im Öffnungssinne, so
<5 daß die Düsennadel 10 und damit der Regelkörper 11 im
Sinne einer entsprechenden Vergrößerung des wirksamen Querschnitts der Treibdüse 4 verstellt werden, was
zur Folge hat, daß die aus der Vorlaufleitung 01 einströmende Wassermenge sich erhöht und damit die
Wirkung des erhöhten Rücklaufdruckes kompensiert wird.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel zweigt die Impulsleitung 25 unmittelbar hinter dem Verbraucher 1
von der verbraucherseitigen Rücklaufleitung 03 ab. Es
4ϊ sind auch Fälle denkbar, in denen es zweckmäßig ist, den
Abzweigpunkt der Impulsleitung 25 in die netzseitige Rücklaufleitung 02, d. h., strömungsabwärts hinter den
Abzweigpunkt der Bypassleitung 3 zu legen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Kaskadenregelung für eine Warmwasserheizungs- oder -bereitungsanlage mit einer in der
Vorlaufleitung zum Verbraucher liegenden Strahlpumpe, deren wirksamer Treibdüsenquerschnitt
durch einen zugeordneten Stellmotor verstellbar ist und die saugseitig an eine zur Rücklaufbeimischung
dienende, von der Rücklaufleitung abzweigende Beipaßleitung zum Verbraucher angeschlossen ist, ι ο
wobei in der Vorlaufleitung zum Verbraucher ein Thermostatventil angeordnet ist, welches in Abhängigkeit
von der Umgebungstemperatur eine Druckänderung hervorruft, die den Stellmotor der
Strahlpumpe zur Verstellung des wirksamen Treibdüsenquerschnittes beaufschlagt nach Patent P
25 25 643.3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Stellmotor (14) der an dem Thermostatventil
(20) und dem Verbraucher (1) liegende Differenzdruck, ausgeschaltet ist.
2. Kaskadenregelung nach Anspruch 1, mit einem als Membransteilmotor ausgebildeten Stellmotor,
dem durch eine eingebaute Sollwertfeder ein fester Sollwert vorgegeben ist und der über eine
strömungsaufwärts von dem Thermostatventil abgehende Impulsleitung an die Vorlaufleitung angeschlossen
ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Membranstellmotor (14) auf der gegenüberliegenden
Membranseite über eine Impulsleitung (25) mit der Rücklaufleitung (03) verbunden ist.
3. Kaskadenregelung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsleitung (25) strömungsabwärts
hinter dem Abzweigpunkt der Bypassleitung (3) mit der netzseitigen Rücklaufleitung
(02) verbunden ist.
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