DE3440588A1

DE3440588A1 - Temperaturregler fuer waermetauscher

Info

Publication number: DE3440588A1
Application number: DE19843440588
Authority: DE
Inventors: Willi 4050 Mönchengladbach Hecking; Arend Sasserath
Original assignee: SYR INDUSTRIEARMATUREN und GER
Current assignee: SYR INDUSTRIEARMATUREN und GER
Priority date: 1984-11-07
Filing date: 1984-11-07
Publication date: 1986-05-07
Also published as: SE8505105D0; SE8505105L

Description

DiPL-PHYS. JÜRGEN WEISSE · dipCchkm. DR RUDOLF WOLGAST

PATENTANWÄLTE · EUROPEAN PATENT ATTORNEYS

j BÖKENBUSCH 41 · D 5620 VELBKRT ll-LANGENBERG

Postfach 110386 · Telefon (02052)4019 · Telex: 8516895

Patentanmeldung

SYR Industriearmaturen und -Gerätebau GmbH,

Mühlenstraße 62, D-4052 Korschenbroicn 1
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Temperaturregler für Wärmetauscher

Die Erfindung betrifft einen Temperaturregler für Wärmetauscher, die Wärme von dem warmen Wasser eines Primärsystems auf Brauchwasser in einem Sekundärsystem übertragen.

Bei großen Heizungssystemen, insbesondere bei Fernheiznetzen, erfolgt die Brauchwassererwärmung im allgemeinen über das Heizungssystem. Es ist zu diesem Zweck bekannt, Warmwasserspeicher zu verwenden, die von dem Heizungswasser erwärmt werden. Solche Warmwasserspeicher werden über ein normales Temperaturregelventi1 geregelt. Solche Warmwasserspeicher haben jedoch einen erheblichen Raumbedarf. Das führt zu Schwierigkeiten bei der Versorgung von kleineren, einzelnen Wohnungseinheiten, beispielsweise in Wohnblocks.

Es ist aus diesem Grunde bekannt, die Brauchwassererwärmung durch einen Durchlauferhitzer zu bewirken, also praktisch einen Wärmetauscher, bei welchem das Brauchwasser nach dem Gegenstromprinziρ von dem Heizungswasser im Durchlauf erwärmt wird. Die Regelung dieser Durchlauferhitzer bietet jedoch

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Schwierigkeiten. Wenn man einen üblichen Temperaturregler verwenden wollte, bei welchem ein Temperaturfühler im Brauchwasserauslauf angeordnet ist, dann fällt in den Zeiten, in denen kein Wasser entnommen wird, die Temperatur an dem Temperaturfühler ab. Das im Auslauf stehende Wasser kühlt sich ab, und es strömt kein erwärmtes Wasser aus dem Wärmetauscher nach. Infolgedessen würde der Temperaturregler Untertemperatur signalisieren und den Durchfluß von heißem Heizungswasser durch den Wärmetauscher freigeben. Der Wärmetauscher würde dadurch maximal aufgeheizt. Das führt zu relativ hohen Wärmeverlusten. Weiterhin würde die Rücklauftemperatur bei Fernheizsystemen unzulässig stark angehoben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Temperaturregler für Wärmetauscher der eingangs genannten Art so auszubilden, daß Wärmeverluste durch unnötige Aufheizung des Wärmetauschers in den Zeiten, in denen kein Brauchwasser gezapft wird, vermieden werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß

(a) in dem Primärsystem Ventilmittel angeordnet sind, die von einem ersten Stellglied betätigbar sind,

(b) das erste Stellglied von einem im Sekundärsystem beim Zapfen von Brauchwasser auftretenden dynamischen Differenzdruck beaufschlagt ist, derart, daß es

(b ) bei Auftreten eines solchen Differenzdrucks die Ventilmittel im öffnenden Sinne ansteuert und

(b ) bei Wegfall des Differenzdrucks die Ventilmittel schließt,

(c) ausl aufseitig von dem Wärmetauscher in dem Sekundärsystem ein Temperaturfühler angeordnet ist und

(d) ein zweites Stellglied vorgesehen ist,

(d ·]) das von der Temperatur im Auslauf gesteuert ist und

(d ) durch das die Ventilmittel mit steigen-2

der Auslauftemperatur unabhängig von dem Zustand des ersten Stellgliedes im schließenden Sinne ansteuerbar sind.

Ausgestaltungen der Erfindung, die insbesondere einen einfachen und kompakten Aufbau des Temperaturreglers gewährleisten, sind Gegenstand der Unteransprüche.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert:

Fig. 1 zeigt schematisch einen Wärmetauscher mit Temperaturregler.

Fig. 2 zeigt einen Vertikai schnitt durch den Temperaturregler.

Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf den Temperaturregler.

Fig. 4 zeigt einen Schnitt längs der Linie A-B von Fig.3.

Fig. 5 zeigt einen Schnitt C-D von Fig.3.

Mit 10 ist ein Primärsystem bezeichnet. Es kann sich dabei um eine Leitung handeln, die zwischen Vorlauf und Rücklauf eines Heizungssystems liegt und heißes Heizungswasser führt. Ein Sekundärsystem 20 ist mit einem Einlauf 22 an eine Versorgungsleitung angeschlossen und weist einen Auslauf 24 auf, an welchem warmes Brauchwasser gezapft werden kann. Ein Wärmetauscher 26 ist in dem Primärsystem 10 und dem Sekundärsystem 20 angeordnet und überträgt Wärme von dem warmen Wasser des Primärsystems im Durchlauf auf das Brauchwasser in dem Sekundärsystem.

In dem Primärsystem 10 sind Ventilmittel 28 angeordnet, die von einem ersten Stellglied 30 betätigbar sind. Das erste Stellglied 30 ist von einem im Sekundärsystem 20 beim Zapfen von Brauchwasser auftretenden dynamischen Differenzdruck beaufschlagt, •derart, daß es bei Auftreten eines solchen Differenzdrucks die Ventilmittel 28 im öffnenden Sinne ansteuert und bei Wegfall des Differenzdrucks die Ventilmittel schließt. In Fig. 1 ist das dadurch angedeutet, daß das Stellglied 30 über Leitungen 32 und 34 mit dem Einlauf 22 bzw. dem Auslauf 24 verbunden ist. Aus!aufsei tig von dem Wärmetauscher 26 ist in dem Sekundärsystem ein Temperaturfühler 36

angeordnet. Es ist ein zweites Stellglied 38 vorgesehen, das von der Temperatur im Auslauf gesteuert ist, was in Fig.! durch eine Leitung 40 zwischen Temperaturfühler 36 und zweitem Stellglied 38 angedeutet ist. Durch das zweite Stellglied 38 sind die Vent.i lmittel 28 mit steigender Ausl auf temperatur unabhängig von dem Zustand des ersten Stellgliedes 30 im schließenden Sinne ansteuerbar. Man kann es auch anders ausdrücken: Das zweite Stellglied 38 liefert eine sich mit steigender Temperatur im schließenden Sinne verlagernde Grenze, bis zu welcher die Ventilmittel 28 durch das erste Stellglied geöffnet werden können.

Auf diese Weise fließt nur dann heißes Heizungswasser durch das Primärsystem 10, wenn das erste Stellglied 30 angesprochen hat, wenn also die Strömung im Sekundärsystem 20 einen Differenzdruck an dem Wärmetauscher 26 hervorruft. Ist dagegen der Auslauf 24 abgesperrt, dann schließen die Ventilmittel 28, und zwar auch dann, wenn der Temperaturfühler 36 Untertemperatur signalisiert.

Bei der in Fig.2 bis 5 dargestellten bevorzugten Ausführungsform sind die Ventilmittel 28 von einem einzigen Ventil 42 gebildet. Das Ventil 42 ist durch eine Rückholfeder 44 im öffnenden Sinne vorbelastet. Das erste und das zweite Stellglied 30 und 38 greifen gegen die Wirkung der Rückholfeder 44 kraftschlüssig an dem Ventil 42 an. Das erste Stellglied 30 enthält eine von dem Differenzdruck beaufschlagte Membran 46 mit einem Membranteller 48. Die Membran 46 ist von einer die Rückholfeder 44 überwindenden Belastungsfeder 50 belastet. Das zweite Stellglied 38 enthält einen Temperaturweg-

geber 52, der auf die Temperatur im Auslauf 24 des Sekundärsystems anspricht. Dieser Temperaturweggeber ist auf dem MembranteTler 48 angeordnet und greift mittels eines durch den Membranteller 48 hindurchgeführten Übertragungsgliedes 54 kraftschlüssig an dem Ventil 42 an. An dem Membranteller 48 ist zu diesem Zweck ein sich in Richtung auf das Ventil 42 hin erstreckender hülsenförmiger Ansatz 56 angebracht, dessen Bohrung 58 durch den Membranteller 48 hindurch verläuft. An dem venti1seitigen Ende des Ansatzes 56 sitzt ein pi 1 zf örmi ger Teil 60, der mit einem Schaft 62 in dem Ansatz 56 geführt ist und einen Kopf 64 aufweist, welcher an die Stirnfläche des hülsenförmigen Ansatzes 56 anlegbar ist. Ein mit dem Ventil 42 in Wirkverbindung stehender Übertragungsstößel 66 liegt kraftschlüssig an dem Kopf 64 an. Das Übertragungsglied 54 des Temperaturweggebers 52 ist ein Stößel, der von der dem Ventil 42 abgewandten Seite her in die Bohrung 58 des Ansatzes 56 ragt.

Das Ventil 42 ist in einem rohrförmigen Ventilgehäuse 68 mit einem Einlaßanschluß 70 und einem damit fluchtenden Auslaßanschluß 72 und einer dazwischenliegenden Trennwand 74 angeordnet. Die Trennwand 74 bildet einen Venti1durchgang 76 mit einem Ventilsitz 78, dessen Achse 80 senkrecht zu der Achse 82 des Einlaß- und Auslaßanschlusses 70 bzw. 72 verläuft. Das Ventilgehäuse 68 bildet einen zu dem Ventilsitz 78 gleichachsigen seitlichen Anschlußstutzen 84. In dem Anschlußstutzen 84 sitzt ein erster, ringförmiger Führungsteil 86, in welchem der Schaft 88 eines mit dem Ventilsitz 78 zusammenwirkenden Venti1schließkörpers 90 geführt ist. An dem ersten Führungsteil 86 stützt sich die

Rückholfeder 44 ab, die mit ihrem anderen Ende an einem Bund 92 des Schafts 88 anliegt. In dem ringförmigen ersten Führungsteil 88 sitzt ein zweiter Führungsteil 94, der eine Führung für den Übertragungsstößel 66 bildet. Der zweite Führungsteil 94 weist einen zylindrischen Mantelteil 96 auf, der in den ersten Führungsteil 88 eingeschraubt ist, eine ringförmige, radiale Zwischenwand 98 innerhalb des Mantelteils 96 und einen zylindrischen, zentralen Teil 100, der von der Zwischenwand 98 gehalten ist. Der zentrale Teil 100 weist eine Führungsbohrung auf, in welcher der Übertragungsstößel 66 abdichtend geführt ist. Der Schaft 88 des Venti1 sch!ießkörpers 90 ist hohlzylindrisch ausgebildet und auf einem Abschnitt des besagten zylindrischen, zentralen Teils 100 geführt. Der Übertragungsstößel 66 liegt auf dem Grund der Längsbohrung des Schafts 88 an.

Ein kreisrundes flaches Gehäuse 102 ist durch die Membran 46 in eine einlaufseitige Membrankammer 104 und eine auslaufseitige Membrankammer 106 unterteilt. Das Gehäuse 102 weist auf diametral gegenüberliegenden Seiten fluchtende Anschlußstutzen 108 und 110 zum Einbau in die Ausl auf leitung 24 des Sekundärsystems 20 stromab von dem Wärmetauscher 26 (Fig.l) auf. In der auslaufseitigen Membrankammer ■106 sind die Belastungsfeder 50 und der Temperaturweggeber 52 angeordnet. Der Temperaturweggeber 52 kann ein Dehnstoffthermostat sein. Er übernimmt auf diese Weise gleichzeitig die Funktion des Temperaturfühlers und des Stellgliedes. Die einlaufseitige Membrankammer 104 hat einen Anschluß 112 (Fig.5) für eine Verbindung zur Einlaufleitung 82 des Sekundärsystems 20 stromauf von dem Wärmetauscher

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26. Das Gehäuse 102 weist weiterhin einen zentralen Anschlußstutzen 114 auf, der mit dem Anschlußstutzen 84 des Ventilgehäuses 68 mittels einer Überwurfmutter 116 verbunden ist. In dem Anschlußstutzen 114 des Gehäuses 102 sitzt ein ringförmiges gestuftes Dichtstück 118, das unter Zwischenlage von Dichtmitteln (O-Ringen) abdichtend an der Innenwandung des Anschlußstutzens 114 des Gehäuses und an der Innenwandung des Hantelteils 96 des zweiten Führungsteils 94 anliegt.

Die beschriebene Anordnung arbeitet wie folgt:

Bei geschlossenem Auslaß herrscht in den beiden Membrankammern 104 und 106 der gleiche statische Druck. Die Belastungsfeder 50 überwindet die Rückstellfeder 44 über den hül senf örmigen Ansatz 56, den Kopf 64 und den Übertragungsstößel 66 und hält das Ventil 42 in seiner Schließstellung. Es fließt daher kein Heizungswasser in dem Primärsystem durch den Wärmetauscher 26. Das gilt, obwohl der Temperaturweggeber 52 im Auslauf 24 sich abkühlt und der Stößel 54 zurückgezogen wird. Unnötige Wärmeverluste durch Aufheizen des Wärmetauschers 26 werden dadurch vermieden.

Wenn Brauchwasser gezapft wird, dann tritt zwischen der einlaufseitigen Membrankammer 104 und der auslaufseitigen Membrankammer 106 ein Differenzdruck auf, durch den die Membran 46 nach oben in Fig.2 bewegt wird unter Überwindung der Kraft der Belastungsfeder 50. Da der Temperaturweggeber 52 zunächst den Stößel 54 zurückgezogen hält, wird das Ventil 42 durch die Rückstellfeder 44 geöffnet. Es fließt jetzt heißes Heizungswasser durch den Wärme-

' tauscher 26 und gibt Wärme an das strömende Brauchwasser ab. Hierdurch wird das Brauchwasser im Auslauf 24 erhitzt. Der Temperaturweggeber 52 dehnt sich entsprechend aus und bewegt den Stößel 54 nach unten in Fig.2. Dadurch wird das Ventil 42 über den Schaft 62, den Kopf 64 und den Übertragungsstößel 66 in eine Zwischenstellung gedrückt, in welcher gerade so viel Heizungswasser durch den Wärmetauscher 26 geleitet wird, daß das gezapfte Brauchwasser eine vorgegebene, gewünschte Temperatur annimmt. Der Stößel 52 bildet gewissermaßen einen Anschlag, der die Öffnungsbewegung des Ventils 42 unter dem Einfluß der Rückstellfeder 44 begrenzt, wenn ein Differenzdruck auftritt und die Membran 46 mit dem hülsenförmigen Ansatz 56 des Membrantellers 48 nach oben in Fig.2 zurückgezogen ist.

Claims

Patentansprüche

1. Temperaturregler für Wärmetauscher, die Wärme von dem warmen Wasser eines Primärsystems im Durchlauf auf Brauchwasser in einem Sekundärsystem übertragen,

dadurch gekennzeichnet, daß

(a) in dem Primärsystem (10) Ventilmittel (28)

angeordnet sind, die von einem ersten Stellglied (30) betätigbar sind,

(b) das erste Stellglied (30) von einem im Sekundärsystem (20) beim Zapfen von Brauchwasser auftretenden dynamischen Differenzdruck beaufschlagt ist, derart, daß es

(b , ) bei Auftreten eines solchen Differenzdrucks die Ventilmittel (28) im

öffnenden Sinne ansteuert und

(b₂ ) bei Wegfall des Differenzdrucks die Ventilmittel (28) schließt,

(c) aus!aufseitig von dem Wärmetauscher (26) in dem Sekundärsystem (20) ein Temperaturfühler (36) angeordnet ist und

(d) ein zweites Stellglied (38) vorgesehen

ist,

(d -j ) das von der Temperatur im Auslauf

gesteuert ist und

(d 2 ) durch das die Ventilmittel (28) mit steigender Auslauftemperatur unab

hängig von dem Zustand des ersten Stellgliedes (30) im schließenden Sinne ansteuerbar sind.

2. Temperaturregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

(a) die Ventilmittel (28) von einem einzigen Ventil (42) gebildet sind,

(b) das Ventil (42) durch eine Rückholfeder (44) im öffnenden Sinne vorbelastet ist und

(c) das erste und das zweite Stellglied (30,

38) gegen die Wirkung der Rückholfeder (44) in Schließrichtung kr aft schlüssig an dem Ventil (42) angreifen.

3. Temperaturregler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

(a) das erste Stellglied (30) eine von dem Differenzdruck beaufschlagte Membran (46-) mit einem Membranteller (48) enthält,

(b) die Membran (46) von einer die Rückholfeder (44) überwindenden Belastungsfeder (50) belastet ist,

(c) das zweite Stellglied (38) einen Tempera-

turweggeber (52) enthält, der auf die Temperatur im Auslauf (24) des Sekundärsystems (20) anspricht,

(d) der Temperaturweggeber (52) auf dem Membranteller (48) angeordnet ist und mittels eines durch den Membranteller (48) hindurchgeführten Übertragungsgliedes (54) kraftschlüssig an dem Ventil (42) an

greift.

4. Temperaturregler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
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(a) an dem Membranteller (48) ein sich in Richtung auf das Ventil (42) hin erstreckender hülsenförmiger Ansatz (56) angebracht ist, dessen Bohrung (58) durch den Membranteller (48) hindurch verläuft,

(b) an dem venti 1 sei ti gen Ende des Ansatzes (56) ein pilzförmiger Kopfteil (60) sitzt, der mit einem Schaft (62) in dem Ansatz

(56) geführt ist und einen Kopf (64) auf

weist, welcher an die Stirnfläche des hülsenförmigen Ansatzes (56) anlegbar ist,

(c) ein mit dem Ventil (42) in Wirkverbindung stehender Übertragungsstößel (66) kraftschlüssig an dem Kopf (64) anliegt und

(d) das Übertragungsglied (54) des Temperaturweggebers (52) ein Stößel ist, der von der dem Ventil (42) abgewandten Seite her in

die Bohrung 858) des Ansatzes (56) ragt.

5. Temperaturregler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß

(a) das Ventil (42) in einem rohrförmigen Ventilgehäuse (68) mit einem Einlaßanschluß

(70) und einem damit fluchtenden Auslaßanschluß (72) und einer dazwischen liegenden Trennwand (74) angeordnet ist,

(b) die Trennwand (74) einen Venti1durchgang

(76) mit einem Ventilsitz (78) bildet, dessen Achse (80) senkrecht zu der Achse (82) des Einlaß- und Auslaßanschlusses (70,72) verläuft,

(c) das Ventilgehäuse (68) einen zu dem Ventilsitz (76) gleichachsigen seitlichen Anschlußstutzen (84) bildet,

(d) in dem Anschlußstutzen (84) ein erster

ringförmiger Führungsteil (86) sitzt, in welchem der Schaft (88) eines mit dem Ventilsitz (78) zusammenwirkenden Ventilschließkörpers (90) geführt ist und an welchem sich die Rückholfeder (44) ab

stützt, die mit ihrem anderen Ende an einem Bund (92) des Schafts (88) anliegt, und

(e) in dem ringförmigen, ersten Führungsteil

(86) ein zweiter Führungsteil (94) sitzt, der eine Führung für den Übertragungsstößel (66) bildet.

6. Temperaturregler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Führungsteil (94)

(a) einen zylindrischen Mantelteil (96) aufweist, der in den ersten Führungsteil (86)

eingeschraubt ist,

(b) eine ringförmige, radiale Zwischenwand (98) innerhalb des MantelteiIs"(96) und

(c) einen zylindrischen, zentralen Teil (100), der von der Zwischenwand (98) gehalten ist und eine Führungsbohrung aufweist, in welcher der Übertragungsstößel (66) abdichtend geführt ist.

7. Temperaturregler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß

(a) ein kreisrundes, flaches Gehäuse (102)

durch die Membran (46) in eine einlaufseitige und in eine ausl aufseitige Membrankammer (104,106) unterteilt ist,

(b) das Gehäuse (102) auf diametral gegenüberliegenden Seiten fluchtende Anschlußstutzen (108,110) zum Einbau in die Auslaufleitung (24) des Sekundärsystems (20) stromab von dem Wärmetauscher (26) aufweist,

(c) in der auslaufseitigen Membrankammer (106) die Belastungsfeder (50) und der Temperaturweggeber (52) angeordnet sind,
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(d) die ein1aufseitige Membrankammer (104)

einen Anschluß (112) für eine Verbindung zur Einlaufleitung (22) des Sekundärsystems (20) stromauf von dem Wärmetauscher (26) aufweist und

(e) das Gehäuse (102) einen zentralen Anschlußstutzen (114) aufweist, der mit dem Anschlußstutzen (84) des Venti1 gehäuses (68) verbunden ist.

8. Temperaturregler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Anschlußstutzen (114) des Gehäuses (102) ein ringförmiges, gestuftes Dichtstück (118) sitzt, das unter Zwischenlage von Dichtmitteln abdichtend an der Innenwandung des Anschlußstutzens (114) des Gehäuses und an der Innenwandung des Mantelteils (96) des zweiten Führungsteils (94) anliegt.