DE2900840C2

DE2900840C2 - Ventil zur Regelung der internen Vorlauftemperatur einer Verbraucherstation einer Fernheizanlage

Info

Publication number: DE2900840C2
Application number: DE2900840A
Authority: DE
Inventors: Geert Nordborg Moeller
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 1979-01-11
Filing date: 1979-01-11
Publication date: 1982-07-01
Also published as: SE437295B; DK545179A; JPS5595047A; GB2042160B; NL7909162A; SE7910614L; DE2900840A1; FR2446445A1; CH643347A5; GB2042160A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Ventil zur Regelung der internen Vorlauftemperatur einer Verbraucherstation einer Fernheizanlage in Abhängigkeit von der externen Vorlauftemperatur eines von einer Zentrale gelieferten Heizmittels derart, daß jedem Wert der externen Vorlauftemperatur ein bestimmter kleinerer Wert der internen Vorlauftemperatur zugeordnet ist, mit zwei je einen Dehnstoff aufweisenden Systemen, die aus einem Fühler für die externe bzw. interne Vorlauftemperatur und einem Arbeitseleme:nt, deren verlagerbare Flächen miteinander verbunden sind, bestehen, und mit einem das Verschlußstück des Ventils verstellenden Stellglied.

Bei einem bekannten Ventil dieser Art (DE-AS 79 854) besteht der Dehnstoff beider Systeme aus einer Flüssigkeit. Das Stellglied besitzt ein eigenes Arbeitselement, das über eine Leitung mit dem Arbeitselement und daher mit dem Fühler verbunden ist. Dies ergibt einen komplizierten Aufbau, weil insgesamt drei Arbeitselemente vorgesehen sein müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventil der eingangs beschriebenen Art anzugeben, das einen einfacheren Aufbau hat.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß beide Systeme als Dehnstoff eine Flüssigkeits-Dampf-Füllung aufweisen, und daß die Arbeitselemente mechanisch mit dem Stellglied verbunden und gegensinnig vom Dampfdruck belastet sind, wobei sich ein Kraftgleichgewicht ergibt, wenn für einen V/ert der externen Fühlertemperatur ein bestimmter kleinerer Wert der internen Fühlertemperatur vorhanden ist

Bei dieser Konstruktion wird sowohl die externe als auch die interne Vorlauftemperatur in einen Dampfdruck umgesetzt. Die Drücke führen, multipliziert mit den Flächen der Arbeitselemente, zu bestimmten Kräften. Das Kraftgleichgewicht, das eintritt, wenn die Fühlertemperaturen ein bestimmtes Wertepaar bilden, ergibt eine definierte Lage für das VerschluEstück. Bei dieser Anordnung genügen zwei Arbeitselemente, so daß sich ein sehr einfacher Aufbau ergibt.
Das Ventil eignet sich in erster Linie für eine Verbraucherstation mit Zwangsumlauf in einer Schleife, die an einer Mischstelle mit einer externen Vorlaufleitung und an einer Trennstelle mit einer externen Rücklaufleitung verbunden ist Das Ventil kann in eine der externen Leitungen eingebaut werden. Durch das Ventil wird die interne Vorlauftemperatur in der internen Vorlaufleitung hinter der Mischstelle geregelt

Der einfachste Aufbau ergibt sich, wenn die beiden aus Arbeitselement und Fühler bestehenden Systeme eine unterschiedliche Füllung aufweisen. Dann ergeben sich Gleichgewichtsstellungen auch bei im übrigen gleich ausgebildeten Arbeitselementen, z. B. Balgelementen, bei unterschiedlichen externen und internen Vorlauftemperaturen. Die unterschiedliche Füllung wird in erster Linie dadurch bewirkt, daß unterschiedliche Stoffe, insbesondere Flüssigkeiten, eingefüllt werden. Sie kann aber auch dadurch erzielt werden, daß gleiche Stoffe mit bei Raumtemperatur unterschiedlichem Druck eingefüllt werden.

Eine andere Möglichkeit, Gleichgewichtsstellungen bei unterschiedlichen Temperaturen in der externen und internen Vorlaufleitung zu erhalten, besteht darin, daß die dem Druck ausgesetzten Flächen der Arbeitselemente unterschiedlich groß sind. Ferner kann gleichsinnig mit dem Arbeitselement, das mit dem Fühler für die interne Vorlaufleitung verbunden ist, eine einstellbare Feder wirken.

Man kann auch das der externen Vorlauftemperatur zugeordnete Arbeitselement wärmeleitend mit dem Gehäuse des zum Einbau in die externe Vorlaufleitung bestimmten Ventils verbinden. Hierbei übernimmt das Arbeitselement gleichzeitig die Funktion des einen Fühlers.

Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung veranschaulichter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein schematisches Schaltbild einer Fernheizanlage,

Fig. 2 ein in der Verbraucherstation verwendbares Ventil,

F i g. 3 ein Druck-Temperatur-Diagramm für die aus Fühler und Arbeitselement bestehenden Systeme,

Fig.4 in einem Diagramm die Abhängigkeit der externen und internen Vorlauftemperatur von der Außentemperatur und

F i g. 5 eine abgewandelte Form eines Ventils für die Verbraucherstation.

In F i g. 1 ist eine Zentrale 1 über ein Leitungsnetz 2

mit externen Vorlaufleitungen 3 und externen Rücklaufleitungen 4 mit einer (von mehreren) Verbraucherstationen 5 verbunden. Die Zentrale weist einen Heizkessel 6 und eine Rückmischleitung 7 mit einem Mischventil 8 auf, über das dem vom Heizkessel 6 gelieferten Heizmittel rücklaufendes, kälteres Heizmittel beigemischt werden kann. Das Mischventil 8 hat einen Stellmotor 9, der von einem Regler 10 gesteuert wird. Dieser kann von einem Außentemperaturfühler 11 gesteuert werden und besitzt eine Vorrichtung 12 zur Bewirkung der Nachtabsenkung.

Die Verbraucherstation 5 besitzt eine Schleife 13 mit einer Umwälzpumpe 14 aufweisenden internen Vorlaufleitung 15, einer internen Rücklaufleitung 16 und einer ein Rückschlagventil 17 aufweisenden Verbindungsleitung 18. Zwischen Vor- und Rücklaufleitung sind Heizkörper 19 mit vorgeschalteten Thermostatventilen 20 angeordnet, die in Abhängigkeit von der Raumtemperatur regeln. Parallel dazu ist eine Leitung 37 mit einem Ventil 38 geschaltet, das druckabhängig öffnet, wenn alle Ventile 20 oder ein wesentliche' Teil von ihnen geschlossen sind. An einer Mischstelle 21 ist die externe Vorlaufleitung 3 mit der internen Vorlaufleitung 15 verbunden. An einer Trennstelle 22 ist die externe Rücklaufleitung 4 mit der internen Rücklaufleitung 16 verbunden.

In der externen Rücklaufleiting 4 befindet sich ein Ventil 23, das in Abhängigkeit von einem ersten Fühler 24 in der externen Vorlaufleitung 3 und in Abhängigkeit von einem zweiten Fühler 25 in der internen Vorlaufleitung 15 derart geregelt wird, daß jedem Wert der externen Vorlauftemperatur r_e ein bestimmter kleinerer Wert der internen Vorlauftemperatur f, zugeordnet ist.

Im Betrieb wird lediglich die externe Vorlauftemperatur vom Regler 10 zentral geregelt. Die interne Vorlauftemperatur folgt dann in einem vorgegebenen Abhängigkeitsverhältnis.

Fig.2 zeigt schematisch ein Ventil 23, mit dessen Hilfe die Differenz zwischen externer und interner Vorlauftemperatur konstant gehalten wird. Das Ventil weist einen Zulaufstutzen 26, einen Ventilsitz 27 mit zugehörigem Verschlußstück 28 und einen Abflußstutzen 26' auf. Das Verschlußstück 28 wird von einer als Stellglied dienenden Ventilstange 2i getragen. Diese ist am oberen Ende durch die dem Innendruck ausgesetzte Fläche 30 eines Arbeitselements 31 und am unteren Ende durch die dem Innendruck ausgesetzte Fläche 32 eines Arbeitselements 3J belastet. Die Arbeitselemente sind Balgdosen, die einander entgegenwirken. Sie stehen übe/ Kapillarrohre 34 bzw. 35 mit den Fühlern 24 und 25 in Verbindung. Das obere Arbeitselement ist durch eine einstellbare Feder 36 belastet.

Die durch die Fühler und Arbeitselemente gebildeten Systeme I und II haben je eine unterschiedliche Flüssigkeits-Dampf-Füllung, die zu den in Fig.3 veranschaulichten Dampfdruckkurven für die Systeme I und II führen. Die dem Druck ausgesetzten Flächen 30 und 32 sind einander gleich. Bei einer höheren Temperatur ergibt sich eine Gleichgewichtsstellung beim Druck p\, bei einer kleineren Temperatur ergibt sich eine Gleichgewichtsstellung bei einem Druck pi. In

ίο beiden Fällen ist die Temperaturdifferenz At zwischen beiden Kurven annähernd gleich.

Dies führt zu einer Betriebsweise, wie sie in Fig.4 veranschaulicht ist Gemäß der oberen ausgezogenen Kurve ändert sich die externe Vorlauftemperatur t_c bei einem Ansteigen der Außentemperatur t_a von —15° bis + 20⁰C von etwa 125° C linear auf 90⁰C. Dem folgt die interne Vorlauftemperatur ί, mit einem Abstand von 40⁰C, so daß diese in demselben Außentemperaturbereich von etwa 85° auf 50° C absinkt

F i g. 5 zeigt eine andere Ausführu^gsform eines in die Vorlaufleitung 3 einsetzbaren Ventils 123, bei dem für entsprechende Teile um 100 erhöhte Bezugszeichen gegenüber Fig.2 verwendet werden. Unterschiedlich ist, daß die dem Innendruck ausgesetzte Fläche 130 des Arbeiiselements 131 kleiner ist als die dem Innendruck ausgesetzte Fläche 132 des Arbeitselements 133. Wenn hierbei beide Systeme die gleiche Füllung erhalten, ergibt sich wiederum eine definierte Abhängigkeit der internen Vorlauftemperatur von der externen Vorlauftemperatur. Jedoch ist nicht über den gesamten Verstellbereich die gleiche Differenz vorhanden. Das Arbeitselement 131 steht mit dem Gehäuse 139 des Ventils in wärmeleitender Verbindung und dient daher gleichzeitig als Fühler für die externe Vorlauftemperatür. Das Arbeitselement ist außen mit einer Isolierschicht 140 versehen.

Die Flüssigkeitsmenge in den beschriebener Systemen mit Flüssigkeits-Dampf-Füllung ist in bekannter Weise so gewählt, daß sich immer Flüssigkeit im Fühler beendet, gleichgültig ob dieser kälter oder wärmer als das Arbeitselement ist. Das wird erreicht, wenn das Flüssigkeitsvolumen kleiner als das Fühlervolumen, aber größer als die Summe der Volumina von Arbeitselement und Kapillarrohr ist.

Als Flüssigkeit für das »warme« System, die etwa zwischen 90° und 130° geeignet ist, kommt beispielsweise Trifluortrichloräthan (RI 13), als Flüssigkeit für das »kalte« System, die etwa zwischen 50° und 90°C geeignet ist, Äthylchlorid in Betracht.

Es kommen auch andere Füllungen in Betracht, beispielsweise eine Absorptionsfüllung, wie Kohle und CO₂

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: 29 OO 840

1. Ventil zur Regelung der internen Vorlauftemperatur einer Verbraucherstation einer Fernheizanlage in Abhängigkeit von der externen Vorlauftemperatur eines von einer Zentrale gelieferten Heizmittels derart, daß jedem Wert der externen Vorlauftemperatur ein bestimmter kleinerer Wert der internen Vorlauftemperatur zugeordnet ist, mit zwei je einen Dehnstoff aufweisenden Systemen, die aus einem Fühler für die externe bzw. interne Vorlaiiftemperatur und einem Arbeitselement, deren verlagerbare Flächen miteinander verbunden sind, bestehen, und mit einem das Verschlußstück des Ventils verstellenden Stellglied, dadurch gekennzeichnet, daß beide Systeme als Dehnstoff eine Flüssigkeits-Dampf-Füllung aufweisen und daß die Arbeitselemente (31, 33; 131, 133) mechanisch mit dem Stellgliedes, 128) verbunden und gegensinnig vom Dampfdruck belastet sind, wobei sich ein Kraftgleichgewicht ergibt, wenn für einen Wert der externen Fühlertemperatur (t_e) ein bestimmter kleinerer Wert der internen Fühlel temperatur (t) vorhanden ist.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Systeme eine unterschiedliche Füllung aufweisen.

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Druck ausgesetzten Flächen (130, 132) der Arbeitselemente (131, 133) unterschiedlich groß sind.

4. Ventil nach einem de. Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß gleichsinnig; mit dem Arbeitselement (33), das mit de..i Fühler (25) für die interne Vorlaufleitung (15) verbunden ist, eine einstellbare Feder (36) wirkt (Fig. 2).

5. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das der externen Vorlauftemperatur zugeordnete Arbeitselement (131) wärmeleitend mit dem Gehäuse (139¹) des zum Einbau in die externe Vorlaufleitung (3) bestimmten Ventils (123) verbunden ist.