DE3810739C1 - Safety device for a distant-heating transfer station - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitseinrichtung mit einem in einer Fernheizungsübergabestation anzuordnenden schließ­ federbelasteten Druckminderer.

Der in den Rohrleitungen eines Fernheizungssystems an­ stehende Druck muß für die Übergabe an eine Hausanlage redu­ ziert werden, da eine Hausanlage in der Regel nicht an den hohen Druck des Fernheizungssystems angepaßt ist. Hier­ zu ist in der Vorlaufleitung ein Druckminderer vorgesehen. Weiterhin ist in einer vom Vorlauf hinter dem Druckminderer abzweigenden Sicherheitsüberströmleitung ein Sicherheits­ überströmventil angeordnet. In der Regel werden heute beide Funktionselemente, nämlich Druckminderer und Überström­ ventil separat und mit Federkraftsollwertverstellung oder mit rein pneumatischer Sollwertvorgabe ausgebildet, wobei bei letzterem die Sollwertvorgabe auf die Regelflächen der Antriebe über Verbindungsleitungen aufgebracht wird; durch die Verrohrungsmaßnahmen ist keine hinreichende Dichtigkeit gegeben, so daß ein Wegdriften des Sollwerts auftreten kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kompaktes in einem gemeinsamen Gehäuse anordbares Regelgerät für Druckminderer und Sicherheitsüberströmventil zu schaffen, welches auch die Sicherheitsstellung gegenüber Defekten er­ möglicht.

Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe bei einer Ein­ richtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Druckminderer über eine erste Regelfläche auf eine Sollwertkammer wirkt, daß die Sollwertkammer der ersten Regelfläche gegenüberliegend durch eine zweite Regelfläche begrenzt ist, die auf ein in einer Überströmleitung anzuord­ nendes Sicherheitsüberströmventil wirkt und daß auf die der Sollwertkammer abgewandte Seite der zweiten Regelfläche eine Öffnungsfeder des Sicherheitsüberströmventils wirkt.

Hierdurch können beide Funktionselemente eine gemeinsame Sollwertvorgabe erhalten, die in der Regel hydraulisch, also durch Flüssigkeit in der Sollwertkammer erfolgt. Hier­ durch werden Gasverluste und damit ein Wegdriften des Soll­ werts, wie dies bei bekannten pneumatischen Sollwertvor­ gaben auftritt, zuverlässig vermieden.

In bevorzugter Ausgestaltung kann vorgesehen sein, daß die Sollwertkammer mit einem Ausdehnungsgefäß verbunden ist, wobei insbesondere das Ausdehnungsgefäß eine Membran zur Medientrennung aufweist und daß der die Sollwertkammer relativ zum Membran abgewandte Bereich des Ausdehnungs­ gefäßes mit Gas gefüllt ist.

Durch diese Ausbildung wird also eine gemeinsame pneuma­ tisch-hydraulische Sollwerteinstellung des kompakten Regel­ gerätes ermöglicht, wodurch beide mechanisch wirkenden Druckregler, der eine zur Druckreduzierung, der andere zur Überwachung des reduzierten Druckes gemeinsam beauf­ schlagt werden.

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung ist vorgesehen, daß zumindestens für eine der die Sollwertkammer begrenzenden Regelflächen Anschlagflächen auf der der jeweiligen Feder abgewandten Seite angeordnet sind, wobei insbesondere die Anschlagflächen als Flanschringe an einem umlaufenden Flansch ausgebildet sind.

Die Ventileinrichtungen sind an einem Doppelmembranantrieb angeordnet, welcher durch zwei tonnenförmig gewölbte Mem­ brandeckel gebildet ist, an denen jeweils eine Feder des Druckminderers bzw. des Sicherheitsüberströmventils an­ liegt, die mit ihrem anderen Ende auf die Regelfläche, die als Platte ausgebildet ist und über einen Stößel mit dem Ventilkopf des entsprechenden Ventils in Verbindung steht, anliegt. Die Sollwertkammer ist gegenüber dem Raum, in dem sich die Federn befinden, jeweils durch eine unter­ halb der Regelfläche, d. h. entlang derselben auf ihrer im Ventilstößel abgewandten Seite geführt und am Umfangs­ rand zwischen Randbereichen der Membrandeckel eingespannt, wobei in bevorzugter Ausgestaltung zwischen beide Membran­ ränder der Flanschring eingelegt werden kann, wodurch er­ reicht wird, daß eine hinreichend große Sollwertkammer bei weitgehend in einer Ebene - bis auf Membranschlaufen - ausgebildeten Membranen eingesetzt werden kann.

Das Membranausdehnungsgefäß dient zur Sollwertvorgabe für die beiden Membranventile. Eine über Gasdruck vorgespannte Membran im Ausdehnungsgefäß überträgt den Sollwertdruck auf die Membranventile hydraulisch, durch die in der Soll­ wertkammer und im Ausdehnungsgefäß stehende Übertragungs­ flüssigkeit.

Durch die Membranen der Membranventile wird eine hohe Flexibilität erreicht, die bei der gewählten Ausgestaltung mit einer Übertragungsflüssigkeit auch mit hinreichend dünner Wandstärke ausgeführt werden können, ohne daß ein Wegdriften des Sollwertes auftritt, wie dies bei einer rein pneumatischen Sollwerteinstellung der Fall wäre, auftreten kann. Durch die hydraulische Kraftübertragung wird eine optimale Dämpfung des Regelkreises und damit eine gute Stabilität der Druckregelung erreicht. Ein praktischer Vorteil ergibt sich, daß die Kombination von Druckminderer und Sicherheitsüberströmventil mit vorgespannter Gasfeder einbaufertig montiert und geliefert werden kann. Die erfin­ dungsgemäße Einrichtung bietet eine hohe Sicherheit gegen Membrandefekte, da in diesem Falle einerseits der Druck­ minderer aufgrund des nachlassenden Druckes in der Soll­ wertkammer unter Einwirkung seiner Schließfeder schließt und andererseits das Sicherheitsüberströmventil unter Ein­ druck seiner Öffnungsfeder öffnet.

In der nachfolgenden Beschreibung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezug­ nahme auf die Zeichnung im einzelnen erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der wesentlichen Teile einer Fernheizungsübergabestation;

Fig. 2 eine Detaildarstellung der Sicherheits­ einrichtung.

Eine Fernheizungsübergabestation dient zur Übergabe des wärmetragenden Mediums, wie Wasser, von einem Fernheizungs­ rohrleitungssystem zu einer Hausheizungsanlage. Hierzu ist der im Fernheizungssystem notwendige und vorhandene Druck wesentlich zu vermindern, da eine Hausheizungsanlage auf den Druck des Fernheizungssystems nicht ausgelegt ist. Aus diesem Grunde weist eine Fernheizungsübergabestation 1 einen Druckminderer 2 in der Vorlaufleitung 3 auf. Dem Druck­ minderer sind ein Manometer 4 vor- und ein Manometer 6 nachgeordnet. Aus Sicherheitsgründen zweigt aus der Vor­ laufleitung 3 hinter dem Druckminderer 2 eine Überström­ leitung 7 ab, in der ein Sicherheitsüberströmventil 8 an­ geordnet ist. Die Vorlaufleitung 3 führt zur Hausanlage 9, von dort führt eine Rücklaufleitung 11, in der ebenfalls ein Manometer 12 angeordnet ist, wieder zurück ins Fern­ heizungsnetz. Die Überströmleitung 7 mündet in die Rück­ laufleitung 11.

Die Ventile 2, 8 weisen mit Ventilsitzen 21, 23 zusammen­ wirkende Ventilköpfe 22, 24 auf, wobei der Ventilkopf 22 des Druckminderers 2 durch eine Schließfeder 26 in eine Schließstellung und der Ventilkopf 24 durch eine Öffnungs­ feder 27 in Öffnungsstellung gedrückt wird. Die Ventil­ köpfe 22, 24 ragen über jeweils einen Stößel 28, 29 in ein gemeinsames Gehäuse 30. Das Gehäuse weist einen Flansch­ ring 31 auf, in dessen Randbereich 32 an beiden Stirnseiten tonnenförmig gewölbte Mebrandeckel 33, 34 befestigt sind, beispielsweise durch Verbordeln, Verschrauben od. dgl. Jeweils zwischen Flanschring 31 und Membrandeckel 33 bzw. 34 ist eine Membran 37, 38 mit eingespannt. Die Membranen 37, 38 und der Flanschring 31 begrenzen so eine Sollwert­ kammer 39, die eine durch einen Schraubstöpsel 41 ver­ schließbare Öffnung 42 aufweist. Weiterhin weist der Flanschring 31 eine Öffnung 43 auf, über die ein Ausdehnungs­ gefäß 44 angeschlossen ist. Auf der der Sollwertkammer 39 abgewandten Seite der Membran liegt jeweils eine fest mit dem jeweiligen Stößel 28, 29 verbundene Widerlagerplatte 46, 47 an. Die Federn 26, 27 sind zwischen den Membran­ deckeln 33, 34 und der jeweils benachbarten Platte 46, 47 angeordnet und sie wirken derart in der erwähnten Weise über die Platten 46 bzw. 47, die Stößel 28, 29 auf die Ventilköpfe 22, 24 in Richtung des Druckminderers 2 bzw. Öffnungsrichtung des Sicherheitsüberströmventils 8. Hinter dem Manometer 6 ist ein Rückschlagventil 5 angeordnet, um zu verhindern, daß beim Öffnen des Ventils 8 die Haus- Heizungsanlage leerläuft.

Der Federdruck wird durch die in der Sollwertkammer 39 befindliche Flüssigkeit begrenzt, über die die Federn 26, 27 gegeneinander wirken. Zwischen den Membranen 37, 38 sind Begrenzungsanschläge 51, 52 vorgesehen, die radial so weit nach innen ragen, daß die Platten 46, 47 ebenfalls an ihnen zum Anliegen kommen können. Die Begrenzungsan­ schläge 51, 52 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel einstückig mit dem Flansch 31 ausgebildet. Das Ausdehnungs­ gefäß 44 enthält eine Membran 61, die die über den Auslaß 43 in einen Teil des Gehäuses 44 befindliche Flüssigkeit der Sollwertkammer 39 von dem auf der anderen Seite der Membran 61 befindlichen Gas 62 trennt. Das Ausdehnungs­ gefäß ist also als Membranausdehnungsgefäß mit Gasfeder ausgebildet.

Durch die Füllung der Sollwertkammer kann ein Sollwert für die beiden Ventile 2, 8 vorgegeben werden. Der Druck­ minderer 2 reduziert unter Einfluß der Schließfeder 26 im Normalbetrieb den von dem Fernheizungssystem über die Vorlaufleitung 3 an der Hausanlage 9 anstehenden Druck des Wärmeübertragungsmediums. Der Sollwert ist in der Regel derart eingestellt, daß in diesem Normalbetrieb der Druck der Sollwertkammer das Sicherheitsüberströmventil 8 schließt. Steht nun ein übermäßiger Druck über den Druck­ minderer 2 der Vorlaufleitung 3 an, so wird hierdurch einerseits der Druckminderer 2 entgegen der Wirkung der Schließfeder 26 weiter geöffnet, die Platte 46 gibt nach, so daß die am Überströmventil 8 anliegende hydraulische Kraft durch die Sollwertkammer 39 reduziert wird und dieses unter Einwirkung der Öffnungsfeder 27 öffnen kann, wodurch durch das hierdurch bedingte Überströmen eine Begrenzung des an der Anlage 9 anliegenden Druckes erreicht wird. Insgesamt stellt sich daher auch bei Druckschwankungen im Fernheizungsrohrsystem und im Leitungssystem der Haus­ anlage 9 ein stabiler Zustand ein. Bei einem Membrandefekt nimmt der Druck in der Sollwertkammer 39 ab. Hierdurch schließt der Druckminderer 2 als Sicherheitsabsperrventil unter der Wirkung der Feder 26, während das Sicherheits­ überströmventil 8 unter Wirkung der Feder 27 voll öffnet, so daß die gesamte Einrichtung in eine Sicherheitsstellung geht, mit der zuverlässig ein übermäßiger Druckanstieg in der Hausanlage 9 verhindert wird.

Claims (7)

1. Sicherheitseinrichtung mit einem in einer Fernheizungs­ übergabestation anzuordnenden schließfederbelasteten Druckminderer, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck­ minderer (2) über eine erste Regelfläche (46) auf eine Sollwertkammer (39) wirkt, daß die Sollwert­ kammer (39) der ersten Regelfläche (46) gegenüber­ liegend durch eine zweite Regelfläche (47) begrenzt ist, die auf ein in einer Überströmleitung anzuord­ nendes Sicherheitsüberströmventil (8) wirkt und daß auf die der Sollwertkammer (39) abgewandte Seite der zweiten Regelfläche (47) eine Öffnungsfeder (27) des Sicherheitsüberströmventils (8) wirkt.

2. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Fluid eine Flüssigkeit ist.

3. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Sollwertkammer (39) mit einem Ausdehnungsgefäß (44) verbunden ist.

4. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausdehnungsgefäß (44) eine Membran (61) zur Medientrennung aufweist und daß der die Sollwertkammer (39) relativ zum Membran (61) abgewandte Bereich des Ausdehnungsgefäßes mit Gas (62) gefüllt ist.

5. Sicherheitseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindestens für eine der die Sollwertkammer (39) begrenzenden Regelflächen (46, 47) Anschlagflächen (51, 52) auf der der jeweiligen Feder (26, 27) abgewandten Seite angeordnet sind.

6. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagflächen als Flansch­ ringe an einem umlaufenden Flansch (31) ausgebildet sind.

7. Sicherheitseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollwert­ kammer durch Membranen (37, 38) abgedichtet ist, die zwischen Randbereichen von tonnenförmig gewölbten Membrandeckeln (33, 34), gegebenenfalls unter Zwischen­ lage eines Flanschringes (31) eingespannt sind.