DE2847789B1 - Membran-Druckbehaelter mit integriertem Vorschaltgefaess - Google Patents
Membran-Druckbehaelter mit integriertem VorschaltgefaessInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Druckbehälter für Heißwasser-Hochdruckheizungsanlagen, der durch eine
Membran oder dergleichen getrennte Kammern aufweist, von denen eine Kammer ein kompressibles
Medium enthält und die andere Kammer zur Aufnahme von Ausdehnungswasser für den Druckausgleich dient,
und dem systemseitig ein Vorschaltgefäß zur Abkühlung des mit hoher Temperatur zurückströmenden Heizwassers
zugeordnet ist.
Derartige Druckbehälter dienen in geschlossenen Wasser-Heizungsanlagen dem Druck- und Volumenausgleich
im Heizsystem infolge von Temperaturschwankungen, Leckverlusten, Verdunstung, variablem Heizbedarf
usw. Dazu wird eine mit Heizwasser gefüllte Membran in Form einer den Anforderungen entsprechend
großen flexiblen Blase, beispielsweise Gummiblase, in einem Druckbehälter einem bestimmten Gasdruck
ausgesetzt. Der Druck richtet sich dabei nach der zu überwindenden Höhe; als Druckgas wird in der Regel
ίο Stickstoff verwendet. Die Membran oder Blase ist an
das Heizsystem angeschlossen und nimmt das zurückströmende Heizwasser auf und gibt es bei entsprechendem
Bedarf wieder an das Heizsystem ab. Die Wassertemperatur in der Blase soll dabei 1100C nicht
überschreiten, im allgemeinen liegt sie darunter.
Für bestimmte Anforderungen ist eine höhere Heizwassertemperatur erforderlich, die durch Erhöhung
des Druckes im Heizungssystem aufgrund allgemein bekannter physikalischer Gesetze erreicht
werden kann. Man arbeitet bei diesen Hochdruck-Heizungsanlagen in der Regel mit Wassertemperaturen um
130° C. Diese Temperatur stößt jedoch schon an die höchstzulässige Temperaturbelastung für den Werkstoff
der Wasserblase; diese soll aus Gründen der Betriebssicherheit nicht höher als mit HO0C beaufschlagt
werden. Es ist somit notwendig, das aus dem Heizsystem zurückströmende Heißwasser von 1300C
auf mindestens 110° C herunterzukühlen. Dies geschieht
in sogenannten Vorschalt- oder Zwischengefäßen, in denen zunächst das zu heiße Rücklaufwasser gesammelt
und erst nach entsprechender Abkühlung an den eigentlichen Rücklaufsammler, nämlich die in dem
Druckbehälter befindliche Wasserblase, weiter geleitet wird.
Derartige Vorschaltgefäße werden bisher von dem Druckbehälter getrennt gefertigt und aufgestellt. Dies
erfordert einen erheblich höheren Produktionsaufwand, denn es muß ein getrennter Kessel hergestellt, geprüft,
transportiert und installiert werden; außerdem benötigen diese separaten Vorschaltgefäße einen zusätzlichen
Standplatz in der fertigen Heizungsanlage.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Druckbehälter für eine Hochdruck-Heizwasseranlage zu schaffen, der
keinen oder nur einen unbeachtlichen Raummehrbedarf benötigt und kostengünstig zu fertigen ist, wobei die
geforderten Temperaturen sicher erreicht werden.
Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß das Vorschaltgefäß von der Membran entfernt in dem
Druckbehälter angeordnet ist.
so Die weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das Vorschaltgefäß mit einem in ihm oben
einmündenden Heizwasserzulauf und einem in ihm unten mündenden Steigrohr versehen ist und das
Steigrohr mit dem Innenraum der Membran verbunden ist, wobei das Steigrohr den Innenraum des Vorschaltgefäßes
vertikal durchmißt und seine Zulaufmündung tief gelegen ist, vorzugsweise nach unten offen in der
Nähe des Bodens des Vorschaltgefäßes liegt. Ferner ist es vorgesehen, daß der Innenraum des Vorschaltgefäßes
über das Steigrohr mittels einer Umgehungsleitung unter Umgehung des Druckbehälters mit dem Innenraum
der Membran verbunden ist, wobei die Umgehungsleitung über ein Stützrohr mit dem Innenraum der
Membran verbunden ist, und das Stützrohr die Membran in Abstand von dem Behälterzulauf hält und
mit seitlich angeordneten Durchtrittsöffnungen für das auszugleichende Wasser versehen ist.
Zur Ausgestaltung des Heizwasserzulaufes in den
ORIGINAL INSPECTED
erfindungsgemäßen Druckbehälter ist es vorgesehen, daß der Heizwasserzulauf in einen Mündungskasten
mündet, wobei der Mündungskasten höchstgelegen in dem Vorschaltgefäß angeordnet ist und für den
Heizwasserzulauf mit horizontal angeordneten Durchtrittsöffnungen versehen ist, bzw. der Mündungskasten
mit allseitig angeordneten Durchtrittsöffnungen versehen ist.
Durch diese Maßnahmen ist ein Hochdruck-Druckbehälter für Heißwasser-Heizungsanlagen mit integriertem
Vorschaltgefäß geschaffen, in dem das heiße Rücklaufwasser auf die erforderliche Temperatur
heruntergekühlt werden kann. Der Produktionsmehraufwand ist äußerst gering, auch ist der Platzbedarf in
der Heizungsanlage praktisch nicht höher als bei einem Niederdruck-Druckbehälter. Eine gegenseitige Temperaturbeeinflussung
über die Druckgasfüllung findet praktisch nicht statt, eine ggf. notwendige Temperaturführung
an dem Vorschaltgefäßteil des Druckbehälters ist leicht, beispielsweise in Form von Kühlrippen,
möglich.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend
näher beschrieben. Die Figuren zeigen im einzelnen:
F i g. 1 den Schnitt durch einen Druckbehälter mit integriertem Vorschaltgefäß,
F i g. 2 eine Detaildarstellung des Heizwasserzulaufs im Vorschaltgefäß.
Der in F i g. 1 dargestellte Druckbehälter 1 ist mittels Standbeinen 22 auf dem Flur 21 der nicht gezeigten
Heizungsanlage stehend aufgestellt. Dabei befindet sich unten in dem Druckbehälter 1 eine flexible Membran,
beispielsweise in Form einer Wasserblase 2. Die Wasserblase 2 ist aus einem Elastomer, beispielsweise
Gummi, und so groß ausgelegt, daß sie das Rücklaufwasser aufnehmen und das angeschlossene Heizungssystem
mit Sicherheit mit Heizwasser nachspeisen kann. Um eine Überdehnung der Wasserblase 2 zu vermeiden, ist
sie gegenüber dem Behälterinnenraum 20 mit einem Lochblech 3 abgestützt, welches ihre maximale Ausdehnung
entsprechend begrenzt. Im Innenraum 13 der Wasserblase 2 ist ein Stützrohr 4 vorgesehen, das einmal
verhindert, daß bei niedrigem Wasserstand die Blase in den Behälterzulauf 17 gesogen und dadurch der weitere
Wasserablauf verhindert wird, zum anderen sorgt das Stützrohr 4 durch seine über die ganze Länge verteilten
Durchtrittsöffnungen 18 für eine gleichmäßige Temperaturverteilung bei gefüllter Blase 2. Außerdem ist das
Stützrohr 4 an seinem oberen Ende mit einer Haltevorrichtung 23 versehen, mit der die Wasserblase
2 an dem Stützrohr 4 befestigt ist und so stets zumindest in seiner vertikalen Erstreckung gehalten wird.
Oben in dem Druckbehälter 1 befindet sich das Vorschaltgefäß 5, das mit einem Boden 6 von geeigneter
Festigkeit von dem Behälterinnenraum 20 abgeteilt ist. Das Vorschaltgefäß 5 hat dabei das gleiche Fassungsvermögen
wie die Wasserblase 2.
Vorzugsweise an seiner höchsten Stelle ist das Vorschaltgefäß 5 mit einem Mündungskasten 15
versehen, in den der Heißwasserzulauf 8 vom Heizungssystem, das durch den Systemanschluß 7
dargestellt ist, mündet. Der Mündungskasten 15 befindet sich dabei zugleich an der höchsten Stelle des
Druckbehälters 1. Im Innenraum 12 des Vorschaltgefäßes
5 ist ein vertikal verlaufendes Steigrohr 11 angeordnet. Das Steigrohr 11 ist unten offen, wobei
seine Zulaufmündung 14 in unmittelbarer Nähe etwa senkrecht über dem Gefäßboden 6 liegt. Das Steigrohr
11 ist oben im Mündungskasten 15 befestigt und hängt frei in den Innenraum 12 des Vorschaltgefäßes 5. An den
Mündungskasten 15 anschließend geht das Steigrohr 11 in den Kaltwasserablauf 9 über, der wiederum mit der
Umgehungsleitung 16 verbunden ist. Die Umgehungsleitung 16 stellt eine äußere Umgehung des Druckbehälters
1 dar und mündet in dem Behälterzulauf 17; sie verbindet so das Vorschaltgefäß 5 mit der Wasserblase
2. In die Umgehungsleitung 16 ist eine als Kappenventil ausgebildete Drossel 10 eingebaut, mit der die
Durchlaufgeschwindigkeit und -menge regulierbar ist.
Die Fig.2 zeigt eine Detaildarstellung des Mündungskastens
15. Der Mündungskasten 15 ist dabei vorzugsweise an der höchsten Stelle des Druckbehälters
1 angeordnet und mit seitlichen Durchtrittsöffnungen 19 versehen. In dem Mündungskasten 15 endet der vom
Systemanschluß 7 kommende Heißwasserzulauf 8. Der Mündungskasten 15 dient auch als Halterung für das frei
in das Vorschaltgefäß 5 hängende Steigrohr 11. Bei einer anderen Ausführungsform sind Durchtrittsöffnungen
19 nicht nur seitlich, sondern auch am Boden 24 des Mündungskastens 15 vorgesehen.
Anhand der oben beschriebenen Figuren wird nachfolgend die Funktion des Druckbehälters beschrieben.
Durch Erhöhung des Druckes im nicht dargestellten Heizungssystem ist es möglich, eine Heizwassertemperatur
von ca. 1300C zu erreichen. Dieses heiße Heizwasser dehnt sich aus und strömt in den
Druckbehälter 1 zurück. Dabei gelangt es aus dem Systemanschluß 7 zunächst in den Heizwasserzulauf 8
des Mündungskastens 15 im Vorschaltgefäß 5. Das Vorschaltgefäß 5 ist zunächst gänzlich mit kaltem
Wasser gefüllt. Durch die seitlich im Mündungskasten 15 angeordneten Durchtrittsöffnungen 19 wird das
ankommende spezifisch leichtere Heizwasser über das spezifisch schwerere Kaltwasser geschichtet. Das
Kaltwasser wird dabei nach unten verdrängt und gelangt durch die in der Nähe des Gefäßbodes 6
angeordnete Zulaufmündung 14 in das Steigrohr 11 und
von dort über die Umgehungsleitung 16 und das Stützrohr 4 in die Wasserblase 2. In dem Vorschaltgefäß
5 kann das angesammelte Heißwasser abkühlen, das jeweils kälteste Wasser sinkt nach unten zum Boden 6
und wird dort in das Steigrohr 11 gedrückt. Dadurch ist gewährleistet, daß nur abgekühltes Wasser in die
Wasserblase 2 gelangt. Versuche haben ergeben, daß das Wasser in der Wasserblase 2 mit einer Temperatur
im Niedertemperaturbereich ankommt.
Benötigt umgekehrt das Heizungssystem Heizwasser, so saugt es über den Mündungskasten 15 das in dem
Vorschaltgefäß 5 oben befindliche heißeste Wasser an, während das kalte Wasser aus der Wasserblase 2 durch
das Steigrohr 11 unten über dem Gefäßboden 6 nachgeschichtet wird. Dadurch wiederum können
zusätzliche Heizkosten gespart werden, da jeweils das Heizwasser mit dem größten Wärmeinhalt nachgespeist
wird. Die unter einem entsprechenden Druck stehende Stickstoffüllung des Behälterinnenraumes 20 gleicht
dabei auftretende Druckunterschiede aus, so daß es bei keinem Betriebszustand zu einem Unterdruck im
Heizungssystem kommen kann. Der Druckbehälter 1 muß nicht stehend mit übereinander angeordnetem
Vorschaltgefäß 5 und Wasserblase 2 sein, auch eine liegende Anordnung ist möglich, wobei das Vorschaltgefäß
5 und die Wasserblase 2 nebeneinander angeordnet sind. Auch kann in dem Vorschaltgefäß 5
eine weitere Wasserblase vorgesehen sein, um einer
eventuell möglichen Korrosion vorzubeugen.
Das in den Druckbehälter 1 integrierte Vorschaltgefäß
5 ist mit einer Einsatzöffnung 29 versehen, die sich vorzugsweise an der höchsten Stelle des Druckbehälters
1 befindet. In diese Einsatzöffnung 29 ist der Mündungskasten 15 mit dem mit ihm verbundenen
Heißwasserzulauf 8 und dem Steigrohr 11 als einheitliches, vorgefertigtes Bauteil eingesetzt. Die Einsatzöffnung
29 ist dabei so groß, daß sie in einer Doppelfunktion auch als Besichtigungsöffnung für das
Vorschaltgefäß 5 dienen kann. Die Einsatzöffnung 29 befimiet sich in einem Tragring 26, der fest mit der
Wandung des Druckbehälters 1 verbunden ist. Er weist eine erheblich größere Wanddicke als der Druckbehälter
1 auf und ist vorzugsweise mit diesem verschweißt. Die Einsatzöffnung 29 ist mit einem Behälterdeckel 25
verschlossen, der zugleich den äußeren Abschluß für den Mündungskasten 15 darstellt und durch den nur der
Heißwasserzulauf 8 und der Kaltwasserablauf 9 hindurchgeführt sind. Der Heißwasserzulauf 8 und der
Kaltwasserablauf 9 sind dabei mit dem Behälterdeckel 25 verschweißt. Zwischen dem Tragring 26 und dem
Behälterdeckel 25' ist eine elastische Dichtung 27 vorgesehen; diese kann auch aus einer — nicht
dargestellten —, bei einer anderen Ausführungsform vorgesehenen zweiten Wasserblase oder elastischen
Innenbeschichtung des Vorschaltgefäßes 5 hervorgehen. Der Behälterdeckel 25 und der Tragring 26 sind
mittels Bolzenschrauben 28 fest aber lösbar mit einander verbunden. Die Bolzenschrauben 28 sind in
ίο Sackbohrungen im Tragring 26 eingelassen, so daß
keine zusätzliche Abdichtung zwischen dem Innenraum 12 des Vorschaltgefäßes 5 und den Bolzenschrauben 28
erforderlich ist.
Seitlich an dem Druckbehälter 1 ist eine Besichtigungsöffnung 31 vorgesehen, durch die der Innenraum
20 zugänglich ist. Die Besichtigungsöffnung 31 ist druckdicht mit einem Deckel 30 verschlossen. Zur
Überwachung des Stickstoff-Drucks im Innenraum 20 des Druckbehälters 1 ist ein außen ablesbares
Manometer 32 und eine Sonde 33 vorgesehen.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (8)
1. Druckbehälter für Heißwasser-Hochdruckheizungsanlagen, der durch eine Membran oder
dergleichen getrennte Kammern aufweist, von denen eine Kammer ein kompressibles Medium
enthält und die andere Kammer zur Aufnahme von Ausdehungswasser für den Druckausgleich dient,
und dem systemseitig ein Vorschaltgefäß zur Abkühlung des mit hoher Temperatur zurückströmenden
Heizwassers zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorschaltgefäß (5)
von der Membran (2) entfernt in dem Druckbehälter
(I) angeordnet ist.
2. Druckbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorschaltgefäß (5) mit
einem in ihm oben einmündenden Heizwasserzulauf (8) und einem in ihm unten mündenden Steigrohr
(II) versehen ist und das Steigrohr (11) mit dem Innenraum (13) der Membran (2) verbunden ist.
3. Druckbehälter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steigrohr (11) den Innenraum
(12) des Vorschaltgefäßes (5) vertikal durchmißt und seine Zulaufmündung (14) tief gelegen,
vorzugsweise nach unten offen in der Nähe des Bodens (6) des Vorschaltgefäßes (5) liegt.
4. Druckbehälter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum (12) des
Vorschaltgefäßes (5) über das Steigrohr (11) mittels einer Umgehungsleitung (16) unter Umgehung des
Druckbehälters (1) mit dem Innenraum (13) der Membran (2) verbunden ist.
5. Druckbehälter nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umgehungsleitung (16)
über ein Stützrohr (4) mit dem Innenraum (13) der Membran (2) verbunden ist, und das Stützrohr (4) die
Membran (2) in Abstand von dem Behälterzulauf (17) hält und mit seitlich angeordneten Durchtrittsöffnungen
(18) für das auszugleichende Wasser versehen ist.
6. Druckbehälter nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizwasserzulauf (8) in
einen Mündungskasten (15) mündet, wobei der Mündungskasten (15) höchstgelegen in dem Vorschaltgefäß
(5) angeordnet ist.
7. Druckbehälter nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Mündungskasten (15) für
den Heizwasserzulauf (8) mit horizontal angeordneten Durchtrittsöffnungen (19) versehen ist.
8. Druckbehälter nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Mündungskasten (15) für
den Heizwasserzulauf (17) mit allseitig angeordneten Durchtrittsöffnungen (19) versehen ist.
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Cited By (1)
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1978
- 1978-11-03 DE DE19782847789 patent/DE2847789C2/de not_active Expired
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