DE4300560A1

DE4300560A1 - Control for hot water circulating pump - has sensors for input temperature and input pressure to pump and with microprocessor control to prevent cavitation

Info

Publication number: DE4300560A1
Application number: DE4300560A
Authority: DE
Inventors: Young-Suk Kwon
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 1992-01-14
Filing date: 1993-01-12
Publication date: 1993-07-22
Also published as: IT1261740B; ITRM930014A1; ITRM930014A0; JPH05248646A; KR950005848B1; KR930016670A

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einer Umwälzpumpen-Schutz vorrichtung in einem Kessel bzw. einem Warmwasserberei ter, und insbesondere mit einer Schutzvorrichtung, welche eine Umwälzpumpe auf der Basis eines Druckes und einer Temperatur eines Heizwassers bzw. Heißwassers steuert, welches durch eine Wassereinlaßleitung der Pumpe strömt, um eine Beschädigung der Pumpe selbst zu verhindern.

Im allgemeinen wird ein Kessel bzw. ein Warmwasserbereiter typischerweise eingesetzt, um einen kontakten Raum aufzu wärmen und/oder über einen Heizwasser-Umlaufkreis Heiz wasser bzw. Heißwasser zu liefern.

Bei einem derartigen Umlaufkreis ist eine Umwälzpumpe mit einer Einlaßleitung verbunden, über die das Heizwasser bzw. Heißwasser eingeleitet wird. Die Umwälzpumpe ist auch über eine Auslaßleitung mit einem Wärmeübertrager verbun den, welcher über eine Auslaßleitung mit einem Drei-Wege- Ventil verbunden ist.

Das Drei-Wege-Ventil ist im allgemeinen mit einer Heiß wasserausgabeeinrichtung über eine Wasserversorgungsleitung verbunden. Die Heißwasserausgabeeinrichtung ist mit einer Wasserrücklaufleitung und einer Wasserversorgungsleitung verbunden, welche in Fluidverbindung miteinander stehen.

Nunmehr erfolgt die Beschreibung der Arbeitsweise des Heiz wasser-Umlaufkreises, welcher den vorstehend genannten Auf bau hat.

Wenn die Umwälzpumpe arbeitet, wird Wasserunterdruck geför dert. Das so unter Druck stehende Wasser wird in das Drei- Wege-Ventil über einen Wärmeübertrager eingeleitet. In diesem Fall dient eine Wasserablaufleitung als eine Ein laßseite der Umwälzpumpe mit einem verminderten Druck. Folg lich wird eine erste Auslaßkammer der Heißwasser-Ausgabe einrichtung im Druck herabgesetzt.

Ein Druck einer zweiten Auslaßkammer der Heißwasser-Aus gabeeinrichtung steigt durch das Heißwasser an, welches von dem Drei-Wege-Ventil über die Zufuhrleitung eintritt und eine Membrane wird von der rechten Seite her durch den Druck der zweiten Auslaßkammer beaufschlagt. Wenn zu die sem Zeitpunkt eine Fluidmenge in der Kammer kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, wird ein Ventil, welches eine Wassersammelkammer sperrt, in Richtung nach rechts geöffnet, so daß Wasser in die Wasserauslaßkammer über ein Bypaß ventil eingeleitet und dann zu der Umwälzpumpe zurückge fördert wird. Folglich kann das Heißwasser einem Haupt- Wärmeübertrager mit einem konstanten Strömungsverhältnis zugeführt werden.

Typischerweise steuert ein derartiges Heißwasser-Umlauf system die Umwälzpumpe derart, daß die Leitungen und an dere Einrichtungen geschützt werden, und daß ein charak teristisches Verhalten des Kessels sichergestellt wird, welcher eine darin eingebaute Umwälzpumpe hat. Bei diesem System muß eine Schutzeinrichtung eingesetzt werden, wel che die Umwälzpumpe vor einer Überlastung unter einer im wesentlichen Anpassung an die Charakteristik der Pumpe selbst schützt.

In US-A-45 19 540 ist beispielsweise eine Gaskessel-Steuer einrichtung beschrieben, bei der ein Heißwasser-Temperatur sensor an einer Heißwasser-Durchgangsleitung angeordnet und mit einem Mikroprozessor verbunden ist, welcher als eine Umwälzpumpen-Steuereinrichtung dient, um die Umwälzpumpe vor Beschädigungen infolge eines Anstiegs der Temperatur des Heißwassers zu schützen.

Somit wird hierbei die Temperatur des durch die Leitung strömenden Heißwassers mit Hilfe des Wassertemperatursen sors erfaßt, welcher seinerseits ein Signal erzeugt, wel ches der erfaßten Temperatur zugeordnet ist. Das Signal wird in den Mikroprozessor eingegeben, welcher es in ein digitales Signal umwandelt und dieses mit der erfaßten Heiß wassertemperatur und einer Bezugstemperatur vergleicht, die darin vorprogrammiert ist, um eine Arbeitsweise der Umwälz pumpe zu bestimmen. Wenn die erfaßte Temperatur des Heiß wassers höher als die Bezugstemperatur ist, erzeugt der Mikroprozessor ein Signal, um das Arbeiten der Umwälzpumpe zu stoppen. Wenn hingegen die Temperatur des Heißwassers niedriger als die Bezugstemperatur ist und wenn der Druck des Heißwassers infolge einer Eigenabnormalität des Kes sels herabgesetzt ist, wird Heißwasser in ungenügender Wei se der Umwälzpumpe zugeleitet. Als Folge hiervon läuft die Pumpe leer. Als Folge hiervon wird der Überdruck unter den Dampfdruck des Wassers abgesenkt und es wird somit Dampf erzeugt. Aus diesem Grunde werden infolge einer Kavitations wirkung, welche durch den Dampf verursacht wird, Geräusche erzeugt. Ferner gerät das System infolge des Leerlaufens der Umwälzpumpe in Schwingung.

Bei einer derartigen üblichen Umwälzpumpen-Steuereinrich tung wird die Pumpe durch die erfaßte Temperatur des Heiß wassers ohne Berücksichtigung einer Veränderung des Wasser drucks gesteuert. Eine Schwierigkeit hierbei ist darin zu sehen, daß die Standzeit des Kessels bzw. Warmwasserbe reiters hierdurch in unerwünschter Weise verkürzt wird.

Die Erfindung zielt daher darauf ab, eine Umwälzpumpen- Schutzvorrichtung bereitzustellen, welche einen Druck und eine Temperatur des durch einen Einlaß einer Umwälzpumpe strömenden Heißwassers detektiert und kontinuierlich eine Energieversorgung mit der Pumpe auf der Basis des ermit telten Ergebnisses herstellt oder diese Energieversorgung zeitweilig unterdrückt, um ein Arbeiten der Umwälzpumpe zu steuern, indem eine Beschädigung der Pumpe selbst verhin dert wird.

Nach der Erfindung wird hierzu eine Umwälzpumpen-Schutz vorrichtung für einen Kessel bzw. Warmwasserbereiter ange geben, welche folgendes aufweist: einen Temperatursensor, welcher in einer Einlaßleitung einer Umwälzpumpe angeordnet ist, um eine Temperatur eines durch die Leitung strömenden Heißwassers zu erfassen und ein Temperatursensorsignal unter Zuordnung zu der erfaßten Temperatur zu erzeugen; einen Drucksensor, welcher in der Leitung angeordnet ist, um ei nen Wasserdruck des Heißwassers zu detektieren und ein Wassererfassungssignal unter Zuordnung zu dem erfaßten Was serdruck zu erzeugen; eine Analog - zu - Digital - Wandler schaltung zum Wandeln der Temperaturdaten und der Wasser druckdaten in digitale Signale; und einen Mikrocomputer, welcher elektrisch mit der Analog - zu - Digital - Wandler schaltung verbunden ist, um die Temperaturdaten und die Wasserdruckdaten mit Bezugsdaten, welche vorgegeben sind, zu vergleichen und die Umwälzpumpe auf der Basis des Ver gleichsergebnisses zu steuern.

Bei der erfindungsgemäßen Auslegung vergleicht der Mikro prozessor den Temperaturzustand des durch die Einlaßleitung strömenden Heizwassers mit dem minimalen Ansaugdruckzustand, welcher nach Maßgabe der Temperatur vorgegeben ist. Wenn da her die Bedingungen zufriedenstellend sind, steuert der Mi kroprozessor das Arbeiten der Umwälzpumpe, wobei eine Be triebsstabilität und ein effektiver Betrieb der Pumpe si chergestellt werden.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von bevor zugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beige fügte Zeichnung. Darin zeigt:

Fig. 1 ein detailliertes Schaltungsdiagramm einer Um wälzpumpen-Schutzvorrichtung nach der Erfin dung,

Fig. 2 ein Flußdiagramm zur Verdeutlichung einer Ar beitsabfolge der Umwälzpumpen-Schutzvorrich tung nach der Erfindung, und

Fig. 3 eine Ansicht zur Verdeutlichung eines üblichen Heißwasser-Umlaufkreises, bei dem die Erfin dung zum Einsatz kommt.

Nachstehend wird eine bevorzugte Ausführungsform nach der Erfindung näher erläutert.

Fig. 3 ist eine Ansicht zur Verdeutlichung eines Heißwasser- Umlaufkreises, bei dem die Erfindung eingesetzt wird, und Fig. 1 zeigt eine Gesamtauslegung einer Umwälzpumpen-Schutz vorrichtung nach der Erfindung.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 1 sind in einer Einlaß leitung 2 einer Umwälzpumpe 1, welche ein Heizwasser bzw. Heißwasser 1 umwälzt, ein Drucksensor 3 und ein Temperatur sensor 4 angeordnet und mit einer Analog - zu - Digital - Wandlereinrichtung 6 über einen Leitungsdraht 5 verbunden. Ein Mikrocomputer 7 ist mit dem Temperatursensor 4 und einem Drucksensor 3 über den Analog - zu - Digital - Wandler 6 ver bunden. Ein Ausgangsanschluß des Mikrocomputers 7 ist mit einem Spannungsversorgungs-Anschluß (nicht gezeigt) der Umwälzpumpe 1 verbunden.

Nunmehr soll die Arbeitsweise und die Wirkungsweise der Um wälzpumpen-Schutzvorrichtung nach der Erfindung erläutert werden.

Die Umwälzpumpe 1 wird mit Hilfe einer Energieversorgungs spannung betrieben, und die Drücke in der Einlaßleitung 2 und der Auslaßleitung 5 ändern sich in Abhängigkeit von der Zirkulation des Heißwassers bzw. Heizwassers. Die Tempera tur des in der Einlaßleitung 2 strömenden Wassers wird mit Hilfe des Temperatursensors 4 festgestellt, welcher in der Leitung 2 angeordnet ist. Der Druck des Wassers wird mit Hil fe des Drucksensors 3 festgestellt, welcher in der Leitung 2 angeordnet ist.

Die Temperatur- und Druckwerte, welche mit Hilfe des Tempe ratursensors 4 und des Drucksensors 3 erfaßt werden, wer den an den Analog - zu - Digital - Wandler 6 angelegt. Folg lich wandelt der Wandler 6 die Temperatur- und Druckwerte in digitale Signale um und gibt die digitalisierten Signale an den Mikrocomputer 7 ab, welcher die digital umgewan delten Temperatur- und Drucksignale mit vorprogrammierten Bedingungen vergleicht und analysiert, um die Energiever sorgungsspannung an die Umwälzpumpe 1 anzulegen oder dieses Anlegen zu unterdrücken.

In der Tabelle 1 ist der geeignete Wasserdruck unter Zuord nung zu der Temperatur des Heißwassers angegeben.

Tabelle 1

Wenn nach Maßgabe eines Flußdiagramms in Fig. 2 die Tempera tur des Heißwassers in einem Bereich von 75°C bis 90°C liegt und der erfaßte Druck größer als 0,049 bar ist, erfolgt die Steuerung über den Mikrocomputer 7 derart, daß an die Um wälzpumpe 1 kontinuierlich die Versorgungsspannung angelegt wird.

Wenn hingegen die erfaßten Temperatur- und Druckwerte außer halb eines Bereiches mit den vorstehend genannten Bedingun gen liegen, steuert der Mikrocomputer 7 die Umwälzpumpe 1 derart, daß das Anlegen der Versorgungsspannung unterdrückt wird. Als Folge hiervon wird das Arbeiten der Pumpe 1 ge stoppt, und dieser abnorme Betriebszustand wird einer Be dienungsperson mittels eines Alarms angezeigt.

Wie sich aus der vorstehenden Beschreibung ergibt, wird das Anlegen der Versorgungsspannung unter den Bedingungen unter drückt, daß der Wasserdruck P unter 0,392 bar bei der Was sertemperatur T von 90°C<T<110°C ist, oder daß der Wasser druck P kleiner als 1,08 bar bei der Temperatur von T<110°C ist. Der abnormale Zustand, bei dem das Anlegen der Versor gungsspannung unterdrückt wird, wird über die Alarmeinrich tung bestätigt.

Die in der Tabelle 1 angegebenen Werte sind als eine nicht beschränkende Aufzählung zu verstehen, und sie können sich in Abhängigkeit von einer Kapazität eines Kessels ändern, indem ein modifiziertes Programm im Mikrocomputer 7 gespei chert wird.

Da nach der voranstehenden Beschreibung der Umwälzpumpen- Schutzvorrichtung die Pumpe in geeigneter Weise auf der Basis der Temperaturen des Drucks des Heißwassers gesteu ert wird, lassen sich Kavitationsgeräusche verhindern, wel che dadurch auftreten, daß teilweise Dampf dadurch erzeugt wird, daß der Druck des Wassers niedriger als der Dampf druck des Wassers ist. Wenn ferner die Umwälzpumpe da durch leerläuft, daß ein unzulänglicher Heizwasserstrom im Umlaufsystem vorhanden ist, lassen sich auf diese Weise Lager in der Pumpe in effektiver Weise vor Beschädigungen schützen.

Claims

Umwälzpumpen-Schutzvorrichtung in einem Kessel, gekennzeichnet durch:
einen Temperatursensor (4), welcher in einer Ein laßleitung (2) einer Umwälzpumpe (1) angeordnet ist, eine Temperatur eines durch die Leitung (2) strömenden Heißwas sers erfaßt und ein Temperatursensorsignal entsprechend der erfaßten Temperatur erzeugt;
einen Drucksensor (3), welcher in der Leitung (2) zum Detektieren eines Wasserdrucks des Heizwassers ange ordnet ist und ein Wasserdrucksignal entsprechend dem er faßten Wasserdruck erzeugt;
eine Analog - zu - Digital - Wandlerschaltung (6) zum Umwandeln des Temperatursignals und des Wasserdruck signals in digitale Signale jeweils; und
einen Mikrocomputer (7), welcher elektrisch mit der Analog - zu - Digital - Wandlerschaltung (6) verbunden ist, um die Temperaturdaten und die Wasserdruckdaten mit vorgegebenen Bezugsdaten zu vergleichen und die Umwälzpumpe (1) auf der Basis des Vergleichsergebnisses zu steuern.