DE3249042T1

DE3249042T1 - Dampfkesselanlage

Info

Publication number: DE3249042T1
Application number: DE19823249042
Authority: DE
Inventors: Sigurd Billingstad Heien; Alf Oslo Loevik
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-09-28
Filing date: 1982-09-28
Publication date: 1984-10-18
Also published as: WO1983001101A1; GB8312023D0; EP0089349A1; NO813278L; GB2116683A

Description

37550

ALF L0VIK

Oslo (Norwegen)

Dampfkesselanlage

Die Erfindung betrifft eine Dampfkesselanlage,beispielsweise für ein Ventilationssystem, in welcher der Dampfkessel mit einem oder mehreren elektrischen Heizelementen und mit einer Steuereinrichtung für die Entleerungs-, Spül- und Wassereinfüllfunktionen, ferner mit einem elektronischen Wasserstandsregler und einem druckausgleichenden Einfüllventil versehen ist und einen dampfdichten überlauf über ein Austrittsventil und einen pressostatgeregelten Dampfaustritt besitzt, und ein Betriebsregler zur Steuerung der verschiedenen Funktionen der Anlage vorgesehen ist.

Bei Dampfkesselanlagen der vorstehend beschriebenen Art tritt das Problem auf, daß beim Erhitzen des Wassers das Heizelement Blasen erzeugt, die platzen, ein Geräusch erzeugen und in den Dampf Wasserteilchen einbringen, die in dem Leitungsnetz zu einer stärkeren Kondensation und damit zu einem unnötigen Energieverbrauch führen.

Die Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer druckgeregelten Dampfkesselanlage, in der während des automatischen Entleerens und Spülens das druckausgleichende Einfüllventil eine Verminderung der Kondensation in dem Verteilungsnetzwerk bewirkt. Gleichzeitig soll die Bildung von Blasen beim Erhitzen des Wassers vermieden und selbst nach mehreren Spülvorgängen weniger Feuchtigkeit in den Dampf eingeführt werden.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erzielt, daß in einer Dampfkesselanlage der vorstehend beschriebenen Art eine Blasenunterdrückungseinrichtung in Form von zwei im Abstand übereinander angeordneten, gekrümmten Stahlblechen vorgesehen ist, die den Zwischenraum zwischen den Stirnwänden des Dampfkessels überbrücken, ferner ein Kondensatabscheider mit einer zu dem Dampfkessel zurückführenden Leitung, und ein Betriebsregler, der aus drei konzentrischen Ringen besteht, von denen der äußere Ring mehrere symmetrische Einkerbungen besitzt und von einem Elektromotor über ein Zahnrad und einen elastischen Kupplungsarm antreibbar ist, der mittels eines ortsfesten mittleren Ringes und eines einstellbaren inneren Ringes während der Drehung des Motors automatisch in die Einkerbungen des äußeren Ringes ein- und aus ihnen ausgerückt werden kann, so daß je nach dem Grad der Verunreinigung des Wassers das Entleeren und Spülen des Kessels und das Wiederfüllen des Kessels mit Wasser während geeigneter Zeiträume erfolgen.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen ausführlicher beschrieben. In diesen zeigt

Figur 1 schematisch eine Dampfkesselanlage, wobei im Querschnitt der Dampfkessel, die Isolierung, der elektronische Wasserstandsregler, der dampfdichte überlauf, ein automatisches Überlaufventil und ein pressostatgeregelter Dampfaustritt gezeigt sind.

Figur 2 zeigt im schematischen Querschnitt den Dampfkessel, die Blasenunterdrückungseinrichtung, das Heizelement und das Spülrohr,

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Figur 3 im Vertikalschnitt den Betriebsregler,

Figur 4 im Horizontalschnitt den Betriebsregler nach Figur 3,

Figur 5 im Querschnitt das Zuflußventil,

Figur 6 im Querschnitt das Ventilgehäuse des Absperrventils in der Schließstellung desselben,

Figur 7 das Ventil nach Figur 6 in der Offenstellung,

Figur 8 das Ventil nach Figur 6 in einem zu den Figuren 6 und 7 rechtwinkligen Querschnitt und

Figur 9 im Querschnitt eine zweite Ausführungsform des Ventils nach Figur 6.

Der Dampfkessel der Dampfkesselanlage ist mit einem Heizelement 2, einem über ein Magnetventil 5 mit dem Wassereinlaß 4 verbundenen Spülrohr 3, einer Blasenunterdrückungseinrichtung 6 und einem pressostatgeregelten Dampfaustritt 7 versehen, der stromabwärts von einem Kondensatabscheider 10 angeordnet ist, ferner mit einem automatischen Entleerungsventil 8 in Form eines im Wasseraustritt 11 angeordneten Absperrventils. Die Dampfkesselanlage besitzt ferner einen Überlauf, der mit einem Wasserstandsregler 15 verbunden ist. Der Austritt 11 steht über einen Zuflußkanal mit einem Einfüllventil 13 in Verbindung, das über ein Magnetventil 14 mit dem Wassereintritt 4 verbunden ist.

Der elektronische Wasserstandsregler 15 ist mit dem Austritt 11 und mit dem Kondensatabscheider 10 verbunden,

so daß Wasser sowohl über das Einfüllventil 13 als auch über das Spülrohr 3 und den Kondensatabscheider 10 zugeführt werden kann.

Die Blasenunterdrückungseinrichtung 6 besteht aus zwei im Abstand übereinander angeordneten, gekrümmten Stahlblechen 6a und 6b, die an den Stirnwänden des Kessels 1 befestigt sind. Die Blasenunterdrückungseinrichtung 6 ist in einem vorherbestimmten Abstand über dem Wasserspiegel angeordnet. Das untere Stahlblech 6a ist in seinem mittleren Teil mit Langlöchern 17 zum Einleiten von Dampf in den Raum zwischen den Blechen ausgebildet. Das obere Stahlblech 6b ist an beiden Enden mit Kondensatabscheidern in Form von geneigten Platten 18 versehen. Infolgedessen kondensiert große Tropfen enthaltender Dampf und läuft das Kondensat in der Axialrichtung des Kessels 1 längs entlang dem unteren Stahlblech 6a. Der übrige Dampf strömt an den Rändern des oberen Bleches 6b der Blasenunterdrückungseinrichtung vorbei und dann längs der Kesselwände aufwärts.

Am Dampfaustritt des Kessels ist ein Kondensatabscheider 10 vorgesehen, der zum Abscheiden weiteren Dampfes dient, der relativ große Wassertropfen enthält. Dieser Kondensatabscheider besteht aus einer U-förmigen, geneigten Platte, die oberhalb des Dampfaustritts angeordnet ist und deren Schenkel abwärts zu dem Dampfkessel hin zeigen.

Der Betriebsregler ist in den Figuren 3 und 4 ausführlicher dargestellt. Er besitzt einen Elektromotor 19 mit einem Zahnrad 20, das einem Wellenstummel 21 eine geeignete Drehzahl von beispielsweise einer Umdrehung pro Stunde erteilt. An dem Wellenstummel 21 ist ein elastischer Kupplungsarm 22 befestigt, der in Einkerbungen des äußeren Ringes 23 des Reglers eingreift und eine Verstellung bewirkt, die der Anzahl der zwischen den

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Einkerbungen vorhandenen Bögen entspricht. Diese Bewegung ist mittels des inneren Ringes 24 einstellbar, der vom Punkt a zum Punkt b verstellbar ist, wodurch der Drehwinkel von 1 bis 6 Zähnen vergrößert werden kann. An dem Punkt b wird der Kupplungsarm 22 aus der Einkerbung herausgehoben, worauf er auf dem mittleren Ring 25 von a bis b gleitet, um dort erneut in eine Einkerbung des äußeren Ringes 23 einzufallen, worauf dieser in die Stellung b bewegt wird. Infolgedessen wird eine Verstellung um 6 Bögen oder eine vollständige Umdrehung in zwei Stunden erhalten. Wenn der innere Ring 24 in die Stellung c bewegt worden ist, bewegt der Kupplungsarm 22 den äußeren Ring 23 nur um einen Bogen, so daß eine Umdrehung in 12 Stunden ausgeführt wird.

Der äußere Ring 23 besitzt ein Betätigungsglied 26, das während eines geeigneten Zeitraums während des Umlaufes den elektrischen Strom mit Hilfe von Mikroschaltern 27 und 28 ein- und ausschaltet. Die Schalter leiten das öffnen und Schließen des Entleerungsventils 8 und über das Magnetventil 5 das Spülen und das Einfüllen von Wasser ein.

Der innere Ring 24 ist an der Bodenplatte 29 mit Schrauben 30 befestigt und dank der Anordnung von Nuten 31 relativ zu der Bodenplatte 20 drehbar. Der äußere Ring 23 ist auf dem Boden 29 gleitend gelagert. Der mittlere Ring 25 ist am Boden 29 befestigt.

Figur 5 zeigt das druckausgleichende Einfüllventil 13, das zum automatischen Ausgleich von Druckschwankungen in der Zuleitung dient und austrittsseitig jederzeit die erforderliche Flüssigkeits- oder Gasmenge abgeben kann. Das Ventil besteht aus einem Gehäuse 101 mit einem Einlaß 102 in einem Stopfen 103 und einem Auslaß 104 in einem Stopfen 105. In dem

Ventilgehäuse 101 ist eine Membran 106 eingespannt, an der eine Federeinrichtung 107 und eine einstellbare Kappe 108 befestigt sind. Die Kappe besitzt eine einstellbare Hülse 108a mit einem Verschlußstück 109, das an einer Schraube 109a angreift und durch Drehung einer Exzenterseheibe 111 relativ zu einem Sitzkörper 110 bewegbar ist.

Die Kappe 108 umgibt den konischen Sitzkörper 110 derart, daß ein zwischen dem Einlaß und der Kappe vorgesehener Austrittsraum 112 bei steigendem Druck im Einlaß kleiner und bei sinkendem Druck im Einlaß größer wird.

Die relativ zu der Federeinrichtung 107 drehbare Exzenterscheibe 111 kann über einen Elektromotor zur Steuerung der Federspannung ferngesteuert werden. Dadurch kann der Abstand zwischen dem elastischen Verschlußstück 109 und dem Sitzkörper 110 verändert werden.

Bei der Verwendung in der bevorzugten Ausführungsform, d.h. in einer Dampfkesselanlage für ein Zentralheizungssystem, arbeitet das Druckausgleichsventil wie folgt:

Unter Druck stehendes Wasser strömt durch den Einlaß 102 ein und gelangt durch den konischen Sitzkörper 110 hindurch zu dem elastischen Verschlußstück 109 in der Kappe 108. Das Verschlußstück 109, die Kappe 108 und die Membran 106 werden gleichzeitig gegen die Federeinrichtung 107 gedrückt, wenn der Elektromotor die Exzenterscheibe 111 in die Stellung dreht, die der von dem Ventil abzugebenden Menge entspricht.

Infolge der Relativbewegung zwischen der Kappe 108 und dem konischen Sitzkörper 110 wird der Querschnitt des Austrittsraums 112 bei steigendem Druck verkleinert und bei sinkendem

Druck vergrößert. Auf diese Weise bewirkt das Ventil bei Druckschwankungen in der Zuleitung eine Vergleichmäßigung der durch das Ventil tretenden Wassermenge, weil der Wasserstrom bei steigendem Druck stärker und bei sinkendem Wasserdruck schwächer gedrosselt wird.

Somit kann der durch die Kappe 108 von dem Einlaß 102 zu dem Auslaß 104 gelangende Wasserstrom durch Erhöhung oder Verminderung der Federspannung geregelt werden, die ihrerseits von der Stellung der Exzenterscheibe 111 relativ zu der Federeinrichtung 107 abhängt.

Mit dem Austritt 11 des Kessels 1 in Figur 1 ist ein automatisch betätigtes Absperrventil 8 verbunden, das in den Figuren 6 und 7 in der Offen- bzw. Schließstellung ausführlicher dargestellt ist.

Das Ventil besitzt ein Gehäuse 201 mit Schraubkappen 202 und 203 und einer Trennwand 204. Auf der Welle 205 eines Elektromotors ist eine Scheibe 206 befestigt, die einen Kurbelzapfen 207a trägt, der in einem Rahmen 207 frei bewegbar ist, der seinerseits an einem Schaft 208 befestigt ist. Der Schaft 208 ist mit einem Verschlußstück 209 durch einen Gelenkzapfen 210 verbunden, der in der ovalen Ausnehmung 211 des Schaftes beweglich gelagert ist. Der Schaft ist an diesem Ende gegen ein elastisches Element 212 abgestützt. In der Schließstellung wird das Verschlußstück 209 gegen den Auslaß 213 mittels eines Anpreßgliedes 214 gedrückt, dessen Oberteil zwischen dem elastischen Element 212 und einem Anschlag 214a eingespannt ist. Während der öffnungs- und der Schließbewegung gleitet der das Anpreßglied 214 in auf beiden Seiten desselben in dem Ventilgehäuse 201 ausgebildeten Nuten (Figur 8).

Bei der Schließbewegung wird das Verschlußstück 209 zu dem Auslaß 213 hin vorgeschoben, bis das Anpreßglied 214 den von einer Einstellschraube gebildeten Anschlag 214a erreicht, worauf das Anpreßglied verschwenkt wird und das Verschlußstück gegen den Auslaß drückt.

Damit Verunreinigungen von Flanschen und anderen Teilen entfernt werden können, ist das Ventil mit einer Spüleinrichtung 216 versehen.

Zum periodischen öffnen und Schließen des Ventils wird dieses wie folgt betätigt.

Bei geschlossenem Ventil befindet sich der Kurbelzapfen 207a in seiner äußeren Stellung 217 und drückt der Schaft 208 gegen den Gelenkzapfen 210 und das elastische Element 212 und gegen den oberen Teil des Anpreßgliedes 214, das jetzt das Verschlußstück 209 gegen den Auslaß 213 drückt. Der auf den Auslaß 213 ausgeübte Druck kann mittels der Einstellschraube 214a eingestellt werden.

Wenn der Elektromotor anläuft und die Scheibe 206 im Uhrzeigersinn dreht, zieht der Kurbelzapfen 207a den Rahmen und den Schaft 208 von dem Verschlußstück 209 weg, so daß der sich in der ovalen öffnung 211 bewegende Gelenkzapfen das Anpreßglied 214 verstellt, und daher der von dem Anpreßglied auf den Auslaß 213 ausgeübte Druck weggenommen wird. Wenn der Kurbelzapfen die äußere Stellung 218 erreicht, wird der Motor angehalten und ist das Ventil vollständig geöffnet.

Zum Schließen des Ventils wird der Strom eingeschaltet und die Scheibe 206 im Uhrzeigersinn gedreht, worauf der Kurbelzapfen 207a den Rahmen 207 und mit ihm den Schaft 208 und das

AO

Verschlußstück 209 mittels des Anpreßgliedes 214 zu dem Auslaß 213 hin bewegt. In der äußeren Stellung ist das Ventil geschlossen und wird der Strom ausgeschaltet.

Das Anpreßglied 214 ist an seinem einen Ende mit Rollen 214b versehen, die während der öffnungs- und der Schließbewegung in zwei Nuten 215a laufen, die in der Wand des Ventilgehäuses auf je einer Seite des Auslasses 215 vorgesehen sind.

Eine zweite Ausführungsform des Absperrventils ist in der Figur 9 gezeigt. Hier werden die Dichtungen 301 des Ventils aufwärts in die Schließstellung bewegt, ohne daß in dem Ventil ein reibungsbedingter Verschleiß auftritt, weil das Verschlußstück quer zu dem Auslaß 313 bewegt und gleichzeitig gehoben wird. Diese Hebewirkung wird dadurch erhalten, daß der das Verschlußstück 309 tragende Schaft 308 gegen einen Anschlag 314 vorgeschoben wird, der von einer Einstellschraube gebildet wird. Das Verschlußstück besitzt eine geneigte untere Fläche, die mit einer Rolle 314 zusammenwirkt, die von einem starren Glied 307 getragen wird. Infolgedessen bewirkt ein Druck, der auf das Verschlußstück 309 auch noch ausgeübt wird, nachdem es mit dem Anschlag 314a in Berührung gelangt ist, daß ein Anpreßdruck das Verschlußstück 309 anhebt und die Dichtung 301 in die Schließstellung drückt. Das starre Glied 307 ist an einer das Verschlußstück 309 umgebenden Hülse 306 befestigt, die somit eine Führung für das Verschlußstück 309 bildet. Dieses besitzt eine Vertiefung 304 für den Schaft 308. In der Vertiefung 304 ist eine elastische Einlage 305 angeordnet, die den bei der Bewegung des Schaftes 308 auftretenden Stoß dämpft. Der Schaft 308 ist in der Hülse 306 mittels eines Stiftes 303 festgelegt.

Claims

-ic- 'A4 PATENTANSPRÜCHE

1.) Dampfkesselanlage für ein Ventilationssystem, in

welcher der Dampfkessel mit einem oder mehreren elektrischen Heizelementen und mit einer Steuereinrichtung für die Entleerungs-, Spül- und Wassereinfüllfunktionen, ferner mit einem elektronischen Wasserstandsregler und einem druckausgleichenden Einfüllventil versehen ist und einen dampfdichten Überlauf über ein Austrittsventil und einen pressostatgeregelten Dampfaustritt besitzt, und ein Betriebsregler zur Steuerung der verschiedenen Funktionen der Anlage vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Blasenunterdrückungseinrichtung (6) in Form von zwei im Abstand übereinander angeordneten, gekrümmten Stahlblechen vorgesehen ist, die den Zwischenraum zwischen den Stirnwänden (1a) des Dampfkessels (1) überbrücken, ferner ein Betriebsregler, der aus drei konzentrischen Ringen besteht, von denen der äußere Ring (23) mehrere symmetrische Einkerbungen besitzt und von einem Elektromotor (19) über ein Zahnrad (20) und einen elastischen Kupplungsarm (22) antreibbar ist, der mittels eines ortsfesten mittleren Ringes (25) und eines einstellbaren inneren Ringes (24) während der Drehung des Motors automatisch in die Einkerbungen des äußeren Ringes (23) ein- und aus ihnen ausgerückt werden kann, so daß j e nach dem Grad der Verunreinigung des Wassers das Entleeren und Spülen des Kessels und das Wiederfüllen des Kessels mit Wasser während geeigneter Zeiträume erfolgen.

2. Dampfkesselanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Stahlblech Langlöcher besitzt, die zum Einleiten von Dampf in den Raum zwischen den Blechen dienen, so daß Kondensat abgeschieden wird und in den Dampfkessel abläuft und der Dampf längs der Dampfkesselwände zu dem Austritt hin aufsteigt.

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3. Dampfkesselanlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Kondensatabscheider in Form von genelgten Platten auf boldon Seiten des Dampfkessels zwischen den Stahlblechen vorgesehen sind.

4. Dampfkesselanlage nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Dampfauslaß ein Kondensatabscheider in Form einer U-förmigen Platte vorgesehen ist, die zu dem Dampfkessel hin äbwärtsgeneigt ist.

5. Dampfkesselanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Wasseraustritt (11) des Dampfkessels (1) stromaufwärts von einem automatischen Absperrventil (8) ein elektronischer Wasserstandsregler (15) verbunden ist, so daß Wasser dem Dampfkessel (1) direkt über ein Magnetventil (14) und ein druckausgleichendes Einfüllventil (13) und einen Einlaß (12) in dem Austrittskanal (11) zuführbar ist, der auch mit dem automatischen Absperrventil (8) in Verbindung steht.

6_f Dampfkesselanlage nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Spülrohr (3) zum Reinigen des Dampfkessels (1) und der Heizelemente (2) und zum Einfüllen von Wasser über ein anderes Magnetventil (5) dient, wenn das Absperrventil (8) geschlossen ist.

7. Dampfkesselanlage nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer des Ventilgehäuses (101) des Zuflußventils (13) eine Membran (106) enthält, die an einer Federeinrichtung (107) befestigt ist sowie an einer einstellbaren Kappe (108), die einen konischen Sitzkörper (110) umgibt und einen Austrittsraum (112) begrenzt und deren Stellung relativ zu dem Sitzkörper und dem Austrittsraum in Abhängigkeit von dem Flüssigkeits- oder Gasdruck im Einlaß (102) des Ventils (13) von

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der Federeinrichtung (107) geregelt wird, deren Spannung von einem Elektromotor mittels einer drehbaren Exzenterscheibe (111) einstellbar ist.

8. Dampfkesselanlage nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe (108) in der Längsrichtung mittels einer Hülse (108a) einstellbar ist, die einen elastischen Verschlußkörper (109) besitzt, der mit einer Schraube (109a) und der Federeinrichtung (107) derart verbunden ist, daß durch Drehen der Exzenterscheibe (11) der Verschlußkörper (109) zu dem Sitzkörper (110) hinbewegt und dadurch das Ventil geschlossen wird.

9. Dampfkesselanlage nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrventil (8) ein Gestänge besitzt, das mit einem Anschlag (214a) zusammenwirkt und aus einem Anpreßglied (214) besteht, das an seinem einen Ende mit Rollen (214b) versehen und an seinem anderen Ende in einer keilförmigen Vertiefung (209a) des Verschlußstückes (209) frei beweglich gelagert ist und das in der Schließstellung des Ventils an einem elastischen Element (212) abgestützt ist und von ihm beeinflußt wird, das zwischen der Vertiefung (209a) und dem Ventilschaft (2o8) angeordnet ist.

10. Ventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen (214) in zwei Nuten (215a) geführt sind, die auf je einer Seite des Auslasses (215) vorgesehen sind.