DE307995C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 36 c. GRUPPE

KARL SCHMIDT in DRESDEN. Schnellumlaufsicherung für Warmwasserheizungen. Patentiert im Deutschen Reiche vom 26, November 1912 ab.

Um die Warmwasserheizungen gegen unzulässige Drucksteigerungen zu schützen, wird . gewöhnlich eine zu einem Ausdehnungsgefäß führende .Ausdehnungsleitung verwendet.

Vom System absperrbare Kessel, soweit sie nicht durch ein eigenes Sicherheitsventil geschützt sind, werden entweder durch eine Umgehungsleitung mit dem System oder durch ein dünnes Ausdehnungsrohr mit dem" Ausdehnungsgefäß unmittelbar verbunden.

Diese Anlagen kochten leicht über und mußten deshalb ein weites Überlaufrohr haben, und da dieses bei der meist plötzlich eintretenden Dampfbildung das herausgedrückte Wasser auch nicht immer fassen konnte, so wurde noch eine Wasserfangtasse unter dem Ausdehnungsgefäß angeordnet, tun das über den Rand überfließende Wasser aufzufangen.
Die bisher beschriebenen Sicherungen sorgten im wesentlichen nur für die -normale Ausdehnung des Wassers im System und wurden dementsprechend bemessen.

Um ein Ausglühen des Kessels durch Abdampfen des Kesselwassers zu verhindern,

wurde eine schwache Umgehung der Rücklaufsabsperrung angeordnet, die möglichst nur so viel Wasser zulaufen ließ, als der Kessel im ungünstigsten Falle verdampft. Weitere Umgehungen· der Rücklauf absperrung wurden ver-

mieden, da bei Schaltung der Vorlaufumgehung auf Atmosphäre sonst zu große Wasserverluste aus dem System eintreten könnten.

Der abgesperrte Kessel wird hierbei als Dampfkessel betrachtet und die Sicherungen bezwecken, den Kessel keinem gefahrbringenden Drucke auszusetzen, nehmen aber auf die Sicherung des Heizsystems keine Rücksicht.

Die neue Sicherheitsvorrichtung bezweckt, den Wasserkessel als-solchen zu erhalten, also zu verhindern, daß er sich aus einem Warmwasserin einen Dampferzeuger verwandelt. Sie besteht darin, daß bei Eintritt einer Hemmung des beabsichtigten Umlaufes in der Warmwasserheizungsanlage diese sich unter Benutzung eines Aushilfesystems in eineSchnell-Stromheizungsanlage selbsttätig umwandelt, und zwar derartig, daß eine vom Kessel abgehende, von ihm nicht absperrbare Rohrleitung S die Leistungen der Vorlauf- und Motorleitung dieser Schnellumlauf heizung übernimmt und daß das geförderte Heißwasser, nach Ausscheiden des mitgeführten Dampfes durch eine Rückkühlanlagej als welche die Heizanlage selbst dienen kann, gekühlt, dem Kessel ungehindert wieder zuströmt. Die Ein-^; zelteile dieser Schnellstromheizung, nämlich die als neuer Vorlauf arbeitende Leitung S, die das Heißwasser nach dem Heizsystem zurückführende Leitung F und die Umgehungen der Absperrvorrichtungen des Systems, sind nach den Regeln für Schnellstromheizungen gegeneinander abzustimmen.

Das die Stauwärme abführende Rohr S (im folgenden als Motorstandrohr bezeichnet) hat die Zwecke eines Standrohres und dient gleichzeitig als Motorrohr im Sinne der Schnellstromheizungen.

Die Leitung F führt das heiße Wasser nach der Rückkühlanlage und wird als Rückkühlrohr bezeichnet. Kann das Rückkühlrohr die

Kesselspeisung nicht voll übernehmen, so muß noch eine Hilfsspeiseleitung F, ausgeführt werden. Die Schnellstromsicherung bietet folgende Vorteile:

i. Die Umtriebskraft ergibt sich aus dem Gewichtsunterschied zwischen Vor- und Rück-. laufwassersäule. Die Umtriebskraft wird also um so größer, je tiefer das zum Kessel zurücklaufende Wasser heruntergekühlt wird. Eine

ίο möglichst tiefe Abkühlung ist zu erreichen, wenn die Wärmedurchgangsflächen des ganzen Heizsystems zur Verfügung stehen. Je kalter andererseits das dem Kessel zuströmende Wasser ist, desto kleiner kann seine Menge im Verhältnis zu der vom Kessel abzuführenden Wassermenge sein. Wiederum können die Abmessungen der Aushilfs-Schnellumlaufsheizung um so enger sein, je weniger Wasser darin umzulaufen braucht. Bei gleichem Rohrwider- stand kann überdies erwärmtes Wasser oder Dampfwassergemisch mehr Wärme , als die gleiche Raumeinheit Dampf abführen, während auf die Gewichtseinheit bezogen, Dampf natürlich mehr Wärmeeinheiten fordert als Wasser.

Durch die Schnellstromsicherung wird also die Betriebskraft vergrößert und die durch

. diese Kraft zu leistende Arbeit vermindert und ein günstigeres Wärmebeförderungsmittel eingeführt.

Alle diese Punkte wirken auf eine Verkleinerung der Abmessungen der Schnellstromsicherung hin.

2. Da alles durch das Motorstandrohr S geförderte Wasser durch das Rückkühlrohr F zum Kessel zurückgeleitet wird, so entstehen keine Wasserverluste. Der im Motorrohr sich bildende Dampf macht so wenig aus, daß der Wasserspiegel im Ausdehnungsgefäß nur wenige Zentimeter sinkt.

\μ> 3. Durch die Erhaltung des Wassers im Ausdehnungsgefäß bleibt der Höhenunterschied zwischen dem Ausdehnungsgefäß und der Einmündung des Motorstandrohres stets annähernd gleich. Das Wiederangehen der Sicherheitsanlage wird also erleichtert und die Umwälzarbeit bleibt bei allen Überwurfsperioden dieselbe.

Als Kühlkörper werden zweckmäßig die Heizkörper und das Heizsystem verwendet.

Die Heizkörperabsperrungen müssen dabei so ausgeführt werden, daß der für die Wasserrückleitung erforderliche Querschnitt nicht unterschritten Vird, z. B, durch Umgehungsleitungen der Absperrhähne Du (Fig. 1) oder Ausführung einiger S.tränge im Einrohrsystem. Kann der erforderliche Querschnitt nur zum Teil oder gar nicht im System in der vorgedachten Weise gesichert werden, so muß eine besondere Hilfsspeiseleitung E ausgeführt werden.

. Die Hauptrücklaufabsperrung vor dem Kessel muß derartig umgangen werden, daß der für die Wasserrückleitung erforderliche Querschnitt gewährleistet bleibt.

Das mit der ehemaligen Ausdehnungsleitung zweckmäßig zu vereinigende Rückkühlrohr F hat einen weitergehenden Zweck. Seine Bemessung hat deshalb nicht mehr nach den Erfordernissen der Ausdehnung des Wassers zu erfolgen, sondern nach den höheren Anforderungen der Schnellumlauf sicherung.

Fig. ι stellt schematisch eine Pumpen warmwasserheizung dar. Das im Kessel K erwärmte Wasser wird mittels der Pumpe P in die Vorlaufleitung B gefördert. Nach Abscheidung der Luft im Ausdehnungsgefäß Z strömt das warme Wasser nach "den Heizkörpern und durch die mittels des Hauptabsperrventiles V₁ absperrbare Rücklauf leitung nach dem Kessel if zurück. Tritt eine Hemmung des soeben beschriebenen gewöhnlichen Umlaufes ein, so schaltet sich die Schnellumlaufsicherung selbst-' tätig ein. Das heiße Wasser strömt dabei durch das Motorstandrohr S nach dem Ausdehnungsgefäß A und schüttet bei α oberhalb des Wasserspiegels aus. Hier scheidet sich der Dampf vom Wasser. Der Dampf strömt durch die Wrasenleitung W ab. Das heiße Wasser strömt durch das Rückkühlrohr F in den Vorlauf der Warmwasserheizung. Das Rückkühlrohr F kann sowohl bei d an das Motorstandrohr S unmittelbar angeschlossen werden (F₁), als auch an die Überlauf leitung bei e (F₂). Wenn das Hilfsspeiserohr E gänzlich weggelassen wird, so sind einige Heizkörper mit Umgehung und Dreiwegvorrichtung Du zu versehen. Ferner muß die Absperrvorrichtung F₁ am Hauptrücklauf mit einer Umgehung und einer Dreiwegvorrichtung De ausgestattet werden, die es ermöglicht, den Kessel entweder mit der Warmwasserheizung oder der Atmo-_Vioo sphäre zu verbinden.

Fig. 2 stellt die' Anordnung bei Verteilung der Rohrleitung von unten dar. Bei Verwendung trockener Luftleitungen kann die wagerechte Leitung Y, welche die einzelnen senkrechten Luftleitungen L sammelt, bei entsprechender Bemessung unmittelbar als oberer Teil des Motorstandrohres S verwendet werden. Das überkochende Wasser läuft hierbei bereits durch die senkrechten Einzelluftleitungen L dem System wieder zu. Die senkrechten Luftleitungen dienen somit gleichzeitig als Rückkühlrohre, während die wagerechte Leitung gleichzeitig als Teil des Motorstandrohres und als Luft- und Rückkühlleitung arbeitet.

Nach Fig. 3 wird das Rückkühlrohr. F unterhalb des Wasserspiegels des Ausdehnungsgefäßes A eingebunden. Es kann dann ein besonderes Ausdehnungsrohr entbehrt werden. Bedienen mehrere Kessel ein System gemeinsam, so braucht man nur ein Rücklauf rohr F für dieses System anzuordnen.

Die Motorstandrohre (S₁, S₂, S₃) müssen jedoch für .jeden Kessel gesondert hoch geführt werden, um jeden Kessel für sich regeln und abstellen zu können.

Eine Vereinigung der Motorstandrohre würde, das Angehen eines Einzelkess,els unmöglich machen, da die Dampfblasen durch aus den Nebenkesseln mitgerissenes Wasser unter Wasserschlagbildung verdichtet werden würden.

ίο Das Standrohr würde also nicht die Wirkung eines Motorrohres übernehmen können.

Die Wirkungsweise der Schnellstromsicherung ist die folgende:

Bei Eintritt einer Umlaufhemmung steigt die Temperatur im Kessel. Bevor sich Dampf bildet, steigen die der Dampfbildung vorangehenden Luftblasen in dem Motorstandrohr S hoch und erleichtern die Wassersäule in ihm. Sobald die Wassersäule sich bis zum Uberlauf α in das Ausdehnungsgefäß A gehoben hat, strömt das Wasser- und später das Luft-, Dampf- und Wassergemisch über. Luft, Dampf und Wasser Scheiden sich im Ausdehnungsgefäß voneinander. Das 100 ° C warme Wasser strömt durch das Rückkühlrohr F· nach dem Heizsystem, wo es in den Leitungen und den Heizkörpern gekühlt wird. Von hier strömt es dann dem Kessel wieder zu.

Das Sicherheitssystem wird für die bei irgendeiner Umlaufhemmung etwa mögliche größte Wärmestauung der gleichzeitig zu betreibenden Kessel berechnet. Kommt aber nur ein Kes· sei und dieser überdies bei schwacher Beanspruchung zur Dampfbildung, so fällt sofort nach Einleitung der Schnellstromsicherung die Temperatur im Motorstandrohr und im Kessel sehr schnell, und sobald die Temperatur im Motorstandrohr auf etwa 100° C gefallen ist, wird die? Schnellstromsicherung wieder selbsttätig unterbrochen.

Wenn die Umlaufhemmung noch weiter besteht, so steigt die Kesseltemperatur wieder von neuem an bis zur Dampfbildung und eine neue Überwurfperiode beginnt. Dieses Spiel setzt sich so lange fort, bis der Brennstoff abgebrannt ist, sofern nicht schon vorher durch Eingreifen des Heizers Abhilfe geschaffen worden ist. Nach Beendigung der ersten Überwurfperiode kann beim Fehlen des Rückkühlrohres F so viel Wasser aus dem System durch den Überlauf ausgeworfen sein, daß der Wasserspiegel des Systems etwa bis an die Heizkörper des obersten Stockwerkes gesunken ist. Natürlich stellt sich auch der Wasserstand im Motorstandrohr S und im Hilfsspeiserohr E in entsprechender Höhe ein. Wenn jetzt der Kessel wieder zum Überwerfen kommen soll, so muß das Wasser im Sicherheitsrohr S um die Stockwerkshöhe, etwa 4 m, erleichtert wer^ den, was aber erst möglich ist, wenn sich der Wassersäule im Motorstandrohr eine entsprechende Menge Dampf zugemischt hat. Das Angehen der Sicherheitsvorrichtung wird also bei jeder späteren Überwurfperiode und bei jeder weiteren Absenkung erschwert werden. Ist aber das Rückkühlrohr F vorhanden, so senkt sich der Wasserstand im Gefäß A nur um die wirklich verdampfte Wässermenge, die nur wenige Zentimeter Wassersäule beträgt. Es wird also durch Anordnung des Rückkühlrohres F das ganze Heizsystem wieder eingeschaltet, nur daß das Heißwasser nicht durch den Vorlaufs, sondern über den Umweg durch das Aushilfssystem, nämlich das Motorstandrohr S, das Gefäß A, das Rückkühlrohr F und 75-die Heizkörper zum Kessel zurückgelangt.

Die gefährdete Warmwasserheizung verwandelt sich nur aus einer Schwerkraft- oder Pumpenheizung in eine Schnellumlaufheizung.

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Claims (1)

1. Patent-Anspruch: .

   Schnellumlaufsicherung für Warmwasserheizungen mit gegen das System absperrbaren Kesseln, gekennzeichnet durch ein vom Kessel abgehendes unabsperrbares Sicherheitsrohr (S) und ein vom oberen Ende des Sicherheitsrohres. (S) und vom Ausdehnungsgefäß (A) oder nur vom Ausdehnungsgefäß (A) abzweigendes Rückkühlrohr (F), durch das bei Eintritt einer Hemmung des regelmäßigen Umlaufes der Warmwasserheizungsanlage das geförderte heiße Wasser nach Ausscheiden von Dampf nach einer Rückkühlanlage geführt wird, von wo es dem Kessel ungehindert wieder zuströmt, während eine oder mehrere in dem Rückkühlrohr (F) oder der Rückkühlanlage vorhandene Absperrvorrichtungen als Dreiwegvorrichtung mit Umgehungsleitungen (De und Du) ausgebildet sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.