DE3613906A1 - Vorrichtung zur inhaltsueberwachung von mit gasdruck beaufschlagten ausdehnungsgefaessen und dgl. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Inhaltsüberwachung von mit Gasdruck beaufschlagten Ausdehnungsgefäßen und dgl. zwecks Anzeige und/oder Steuerung eines Flüssigkeitsvolumens mittels eines im Ausdehnungsgefäß angeordneten, membranartigen, bzw. elastischen Mittels zur Trennung und Veränderung des im Ausdehnungsgefäß vorhandenen Volumens im Flüssigkeits- und Gasraum.

Ausdehnungsgefäße dieser bekannten Art werden verwendet, um in geschlossenen Rohrsystemen, z.B. bei Heizungs-, Kälte- und Solaranlagen, eine durch Temperaturänderung entstehende Volumenzunahme oder -abnahme auszugleichen.

Bei bekannten Ausdehnungsgefäßen wird die Volumenzunahme des sich ausdehnenden Mediums, z.B. Wasser bei einer Heizungsanlage, von einer in einem Druckbehälter installierten Gummiblase aufgenommen, wobei über ein vom Anlagendruck gesteuertes Ventil so lange Luft abgelassen wird, bis der Solldruck der Anlage erreicht ist.

Zusätzlich wird das Ausdehnungsgefäß zum Vorhalten eines Wasserreservoirs verwendet. Um beim Befüllen der Anlage dieses Reservoir von dem erforderlichen Anlagenvolumen meßtechnisch trennen zu können, ist eine Inhaltsanzeige erforderlich. Da die in Stufen gestaffelten Volumina der Ausdehnungsgefäße nicht den tatsächlich erforderlichen Anlageninhalten entsprechen, ist es wichtig, beim Befüllen der Anlage das der Mediumtemperatur entsprechende Volumen im Ausdehnungsgefäß meßtechnisch erfassen zu können. Die Inhaltsanzeige wird auch dazu benutzt, um Wassermangel bei eventuell auftretenden Leckagen zu melden. Um in Abhängigkeit des Gefäßvolumens verschiedene Anlagenfunktionen beeinflußen zu können, ist auch hierzu eine Inhaltsanzeige, gegebenenfalls mit einer elektrischen Fernsignalisierung, erforderlich.

Die Inhaltsmessung wird bei Ausdehnungsgefäßen bekannterweise z.B. mit gewichtsabhängigen Systemen durchgeführt, bei denen das beim Befüllen ansteigende Gewicht im Gefäß gemessen wird. Hierzu wird das Gefäß frei beweglich, z.B. mit einem der Standfüße auf ein Federpaket gestellt, wobei die Federverkürzung bei Gewichtszunahme das Maß für die Volumenänderung darstellt. Bei diesen bekannten Vorrichtungen ist auch bekannt, die Änderung des Federweges induktiv zu erfassen, elektronisch umzuformen und den Inhalt digital anzuzeigen.

Bei Meßvorrichtungen vorbeschriebener Art werden auch Druckmeßdosen anstatt der Federn verwendet, wobei die Druckänderung in der Meßdose über ein Manometer die Füllmenge anzeigt.

Diese bekannten Vorrichtungen gemeinsam sind mit erheblichen Nachteilen behaftet, die darin bestehen, daß ein solches Ausdehnungsgefäß nicht starr mit dem Rohrsystem verbunden werden kann, was einen zusätzlichen technischen Aufwand erfordert. Die nicht starre Verbindung ist erforderlich, da durch die Temperaturänderung bedingte Längenveränderungen im Rohrleitungssystem Momente auf den Meßort ausüben und die tatsächlichen Gewichtsmeßwerte verfälsche. Aber auch andere von außen auf das Ausdehnungsgefäß wirkende Kräfte, z.B. eine sich abstützende Person oder ein angelehnter schwerer Gegenstand, können die erforderlichen genauen Meßwerte derart verfälschen, daß z.B. Grenzsituationen wie Wassermangelmeldungen oder Kompressorstörungen angezeigt und ausgelöst werden, die überhaupt nicht vorhanden sind.

Ferner ist bekannt, die Volumenänderung in Ausdehnungsgefäßen dieser Art kapazitiv zu ermitteln. So wurde vorgeschlagen, einen mittels eines Gewichtes gespannten isolierten Draht im Ausdehungsgefäß aufzuhängen, wobei z.B. bei Volumenzunahme und dadurch bedingter Ausdehnung der Gummiblase der Draht mehr oder weniger gegen die Behälterwandung gedrückt wird. Die hierdurch erzeugte Kapazitätsänderung zwischen dem als Kondensator wirkenden isolierten Draht und der Behälterwandung wird als Maß des Füllvolumens verwendet.

Aber auch diese bekannte Meßmethode hat sich in der Praxis als nachteilig erwiesen, da die erforderliche exakte Lage des Drahtes nicht zu gewährleisten ist. Da durch Rollen oder Kippen des Gefäßes auf der Baustelle und bei der Montage sich der Draht leicht um die Membrane wickeln oder verklemmen und beim anschließenden Befüllen sogar aus der Halterung gerissen werden kann. Selbst bei genauer Lage des Drahtes sind Meßungenauigkeiten z.B. durch Feuchtigkeit im Gasraum und Korrosion an der Behälterwandung nicht zu vermeiden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Inhaltsüberwachung von Ausdehnungsgefäßen eingangs genannter Art zu schaffen, mit der die vorbeschriebenen Nachteile behoben werden. Darüberhinaus sollen verfälschte Meßergebnisse durch äußere Einwirkung oder ungenaue Montage, aber auch durch Luftfeuchtigkeit vermieden werden. Das Ausdehnungsgefäß soll auch starr mit dem Rohrsystem verbunden werden können. Ferner stellt sich die Erfindung die Aufgabe, mit geringstem technischen Aufwand und einfachen Mitteln, genauere Meßergebnisse, insbesondere im unteren, als auch im oberen Füllungsbereich zu erzielen.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zur Inhaltsüberwachung von Ausdehnungsgefäßen gemäß dem Oberbegriff erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß über der Oberfläche des ausdehnungsfähigen bzw. elastischen Mittels ein Band oder Gurt aus nicht dehnbarem Material angeordnet ist, das an einem Ende innen an der Gefäßwandung fest verankert ist und am anderen Ende unter Einwirkung eines Zugmittels geführt wird und durch dessen Längenveränderung das Volumen im Ausdehnungsgefäß meßbar ist.

Bei Füllstandsmeßgeräten ist es allgemein bekannt, ein auf einer Speicherrolle aufrollbares Flachbandkabel zu verwenden, das einerseits an einem auf der Oberfläche eines Flüssigkeitsspiegels aufliegenden Schwimmer befestigt ist und andererseits sich bei verändernder Füllstandshöhe auf der Speicherrolle auf- oder abrollt. Bei den Meßgeräten dieser Art ist z.B. aus der DE-PS 30 45 448 auch bekannt das aufrollbare Band elektrisch abzutasten bzw. die Verdrehung der Speicherrolle für elektrische Steuerungsimpulse zu nutzen. Diese bekannten Einrichtungen befassen sich aber nicht mit den Problemen der vorliegenden Erfindung, nämlich die Volumenverhältnisse zwischen einem Flüssigkeitsraum und einem Gasraum in einem Ausdehnungsgefäß wirkungsvoll zu erfassen, wobei insbesondere die präzise Erfassung der Volumenverhältnisse in den kritischen Minimal- und Maximalbereichen, z.B. bei Heizungsanlagen, für die Betriebssicherheit der Anlagen unbedingt erforderlich ist.

Ein mit den erfindungsgemäßen Merkmalen ausgestattetes Ausdehnungsgefäß gewährleistet nicht nur sichere und genauere Meßwerte, sondern ist auch völlig unempfindlich gegen unsachgemäße Behandlung beim Transport, bei der Montage sowie bei ungenauem Einbau und kann zudem starr an ein Rohrnetz angeschlossen werden.

Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Anhand der Zeichnungen soll die Erfindung beispielsweise näher erläutert werden.

Diese zeigen in

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Ausdehnungsgefäßes,

Fig. 2 ein Volumen-Bandlängungs-Diagramm.

In Fig. 1 ist ein aufrechtstehendes Ausdehnungsgefäß 1 perspektivisch dargestellt, in dem auf der Oberfläche 2 einer das Flüssigkeitsvolumen aufnehmenden Blase 3 aus Gummi oder Kunststoff, - als elastisches Mittel -, ein Band oder Gurt 4 gespannt ist. Das Band 4 ist am Boden des Ausdehnungsgefäßes 1 mittels einer Halteöse 7 nahe am Einlauf der Blase 3 fest verankert. Das Band 4 wird am freigeführten Ende 6 in Richtung 9 unter einer Zugspannung gehalten, indem das Bandende 6 auf einer mittels einer Spiralfeder auf Spannung gehaltenen Bandspule 10 aufgewickelt ist und das Band 4 bei jeder Ausdehnungsform der Blase 3 auf der Oberfläche 2 straff gespannt anliegen läßt.

Die Blase 3 wird am oberen Ende mittels einer Aufhängung 11 im Ausdehnungsgefäß 1 gehalten. Bei der Befüllung der Blase 3 mit dem flüssigen Medium durch die Zuleitung 12 beginnt die Ausdehnung der Blase 3 zunächst im unteren Minimalbereich 21 in Pfeilrichtung 13, so daß die Oberfläche 2 mit dem aufliegenden Band 4 sich bis in die Position 14 bis zur Gefäßwandung 5 ausdehnt.

Bei dieser Teilfüllung im Minimalbereich 21 des Volumens wird bereits eine erhebliche Bandlängung BL erzielt, weil das Band 4 zunächst in einem weiten Bogen durch die sich füllende Blase 3 auf den Boden des Ausdehnungsgefäßes 1 und zur Gefäßwandung 5 aus der ursprünglichen Lage verdrängt wird. Durch diese Bandlängung wird ein erhebliches Stück des Bandes 4 von der Bandspule 10 abgewickelt. Dadurch ergibt sich bei geringer Zunahme des flüssigen Volumens im Minimalbereich 21, - wie auch aus dem Diagramm der Fig. 2 ersichtlich ist -, durch die sich hier ergebende Spreizung eine genaue Messung, die sich auf einer Maßanzeige 15 schon bei geringer Volumenabweichung genau ablesen läßt. Über die in diesem Minimalbereich 21 sehr empfindlich reagierende Bandspule 10 lassen sich auch sehr präzise elektrische Impulse abnehmen, die z.B. für Steuerungsbefehle für verschiedene Einrichtungen bei einer Heizungsanlage erforderlich sind.

Im mittleren Füllungsbereich, dem Normalbereich 20, stellt sich bei größerer Zunahme des flüssigen Volumens nur eine geringe Bandlängung ein, die wiederum vorteilhaft ist, da in diesem Bereich ein normaler Betriebszustand in der zu überwachenden Anlage herrscht und sich dadurch Steuerungsfunktionen erübrigen.

Im oberen Maximalbereich 19 tritt wiederum eine erhebliche Bandlängung BL ein, da das Band 4 in Pfeilrichtung 16 in die Ausdehnungsposition 17 bis zum oberen Gefäßboden 18 verdrängt wird. Durch diese größere Bandlängung BL bei geringerer Zunahme des flüssigen Volumens wird wiederum durch die sich ergebende Spreizung in der Meßanzeige 15 eine feinregulierende Überwachungs- und Steuerungsfunktion erreicht, die in diesem Gefahrenbereich der Überfüllung besonders wichtig ist.

Die elektrische Anzeige des Flüssigvolumens, z.B. für eine Fernanzeige oder auch für die Steuerung des Zulaufs des flüssigen Mediums, kann zweckmäßig über ein auf der Bandspulenwelle 22 angeordneten Potentiometer 23 oder über ein anderes bekanntes Schaltelement erfolgen.

In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist die Bandspule 10 mit der Meßanzeige 15 und/oder mit den elektrischen Schaltelementen, wie z.B. dem Potentiometer 23, in einem druckdichten Gehäuse 24 untergebracht. Das nach außen druckdichte Gehäuse 24 steht mit dem Gasraum 25 des Ausdehnungsgefäßes 1 in Verbindung.

In einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel kann das Gehäuse 24 mit der gesamten Einrichtung, der Meßanzeige 15, der Bandspule 10 und den elektrischen Schalt- und Steuerungselementen 23, auf dem Behälterflanschdeckel 26 der Inspektionsöffnung des Ausdehnungsgefäßes fest und druckdicht verbunden sein. Durch eine solche Ausführungsform ist es möglich, vorhandene Ausdehnungsgefäße 1 einfach und problemlos mit der vorbeschriebenen Einrichtung der Erfindung nachträglich auszurüsten. Zu diesem Zweck kann z.B. ein vorhandener Flanschdeckel mit dem in Fig. 1 dargestellten Behälterflanschdeckel 26 ausgetauscht werden. Die gesamte Meßeinrichtung kann auch direkt im Gasraum 25, z.B. unter dem Behälterflanschdeckel 26, angeordnet werden.

Hierzu wird in den Behälterboden zur Aufnahme der Halteöse 7 nahe der Einlauföffnung 8 ein Loch gebohrt. Mittels eines von unten durchgesteckten Drahtes wird die Halteöse 7 mit dem Band 4 und dem darunter befindlichen Gewindebolzen von oben durch die Inspektionsöffnung durch die Bohrung für die Halteöse 7 gezogen.

Der aus dem Boden des Ausdehnungsgefäßes 1 hervorgezogene Gewindebolzen der Halteöse 7 wird außerhalb des Behälterbodens, mit einer Dichtungsscheibe versehen, verschraubt. Damit ist das Band 4 im Ausdehnungsgefäß 1, wie in Fig. 1 dargestellt, funktionsgerecht installiert. Nach Verschrauben des Behälterflanschdeckels 26 kann die erfindungsgemäße Vorrichtung in Betrieb genommen werden.

• Bezeichnung der Einzelteile:  1 Ausdehnungsgefäß
   2 Oberfläche des Ausdehnungsgefäßes
   3 Blase zur Aufnahme des flüssigen Mediums
   4 Band oder Gurt
   5 Behälterwandung
   6 freies Bandende
   7 Halteöse für das Band
   8 Einlauf für das flüssige Medium
   9 Zugrichtung des Bandes
  10 Bandspule
  11 Aufhängung der Blase
  12 Zuleitung für flüssiges Medium
  13 Ausdehnungsrichtung der Blase
  14 Ausdehnungsposition des Bandes
  15 Meßanzeige
  16 Pfeilrichtung
  17 Ausdehnungsposition des Bandes
  18 oberer Gefäßboden des Ausdehnungsgefäßes
  19 Maximalbereich
  20 Normalbereich
  21 Minimalbereich
  22 Bandspulenwelle
  23 Potentiometer
  24 druckdichtes Gehäuse
  25 Gasraum des Ausdehnungsgefäßes
  26 Behälterflanschdeckel

Claims (6)

1. Vorrichtung zur Inhaltsüberwachung von mit Gasdruck beaufschlagten Ausdehnungsgefäßen und dgl. zwecks Anzeige und/oder Steuerung eines Flüssigkeitsvolumensmittels eines im Ausdehnungsgefäß angeordneten membranartigen, bzw. elastischen Mittels zur Trennung und Veränderung des im Ausdehnungsgefäß vorhandenen Volumens im Flüssigkeits- und Gasraum, dadurch gekennzeichnet, daß über der Oberfläche (2) des ausdehnungsfähigen bzw. elastischen Mittels (3) ein Band oder Gurt (4) aus nicht dehnbarem Material angeordnet ist, das an einem Ende innen an der Gefäßwandung (5) fest verankert ist und am anderen Ende unter Einwirkung eines Zugmittels geführt wird und durch dessen Längenveränderung (6) das Volumen im Ausdehnungsgefäß (1) meßbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem Ausdehnungsgefäß (1) herausgeführte, oder im Behälter befindliche, Bandende (6) mittels einer Zug- oder Druckfeder unter einer Zugspannung in Richtung (9) geradlinig gehalten und geführt ist, das Bandende (6) mit einer direkt ablesbaren mechanischen Maßanzeige (15) und/oder mit einer elektrisch abtastenden Einrichtung (23) zur Anzeige und/oder Steuerung ausgestattet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem Ausdehnungsgefäß (1) herausgeführte Band- oder Gurtende (6) auf einer unter Zugspannung (9) stehenden Spule (10) aufwickelbar ist, wobei die Spulenwelle (22) mit einer mechanischen Anzeige (15) und/oder zur Erfassung eines elektrischen Meßwertes mit einer Einrichtung, z.B. einem Potentiometer (23), verbunden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem Ausdehnungsgefäß herausgeführte Band- oder Gurtende (6) mit einer Zugvorrichtung (10) und der Anzeige- bzw. Meßeinrichtung (10, 15, 22, 23) in einem druckdichten Gehäuse (24) eingeschlossen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das druckdichte Gehäuse (24) mit dem Gasraum (25) des Ausdehnungsgefäßes (1) in Verbindung steht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das die Zugvorrichtung (8) und die Anzeige-, bzw. Meßeinrichtung (10, 15, 22, 23) im druckdichten Gasraum (17) des Ausdehnungsgefäßes (1) angeordnet ist.