DE4316484C2

DE4316484C2 - Flow limiter for district heating systems

Info

Publication number: DE4316484C2
Application number: DE4316484A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Frank
Original assignee: Samson AG
Current assignee: Samson AG
Priority date: 1993-05-17
Filing date: 1993-05-17
Publication date: 2001-05-23
Anticipated expiration: 2013-05-18
Also published as: DE4316484A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Durchflussbegrenzer für Fernheizungsanlagen gemäß der im Oberbegriff des An spruches 1 angegebenen Art.The invention relates to a flow limiter for District heating systems according to the in the preamble of the An award 1 specified Art.

Ein derartiger Durchflussbegrenzer ist aus der DE 27 05 891 B2 bekannt und weist in einem gemeinsamen Ge häuse einen Differenzdruckregler und einen Durchfluss geber auf. Der Durchflussgeber ist als von einem Motor betätigbares Einsitzventil mit Sitz und Kegel ausgebil det.Such a flow limiter is from DE 27 05 891 B2 known and points in a common Ge housing a differential pressure regulator and a flow give up. The flow transmitter is as from a motor actuatable single seat valve with seat and cone det.

In Fernheizungsrohrnetzen tritt das Problem auf, die Benutzer des Rohrleitungsnetzes unabhängig davon zu ma chen, ob sie in der Nähe der Heizwasser-Druckpumpe oder weit entfernt davon angeschlossen sind. In der Nähe der Druckpumpe ist der Differenzdruck zwischen Vor- und Rücklauf groß, der Differenzdruck wird um so kleiner, je weiter entfernt die Anschlussstelle ist. Um die Be nutzer unabhängig vom Anschlussort zu machen, sind da her in jeder Anschlussstation Durchflussbegrenzungen unter Benutzung der eingangs genannten Durchflussbe grenzer vorgesehen.The problem arises in district heating pipe networks Users of the pipeline network regardless of ma whether they are near the heating water pressure pump or connected far from it. Near the Pressure pump is the differential pressure between upstream and downstream Return large, the differential pressure becomes smaller, the further away the junction is. To the Be to make users independent of the connection location flow limits in each connection station using the flow rates mentioned at the beginning Border provided.

Bei älteren Fernheizungsnetzen wurde der Durchfluss da durch begrenzt, dass Vor- oder Rücklauf mit einer Norm blende versehen wurden und ein an anderer Stelle der Rohrleitung eingebauter Differenzdruckregler dafür sorgte, dass der Differenzdruck an der Blende etwa konstant blieb. Mit Hilfe des Normblendensignals konnte der Durchfluss auch gemessen werden. Heutzutage wird statt einer Normblende eine verstellbare Öffnung in Form eines von Hand oder von einem Stellantrieb, z. B. einem Elektromotor, betätigbaren Ventiles vorgesehen, das in ein und derselben Armatur mit dem den Differenz druck konstant haltenden Differenzdruckregler unterge bracht ist.With older district heating networks, the flow was there limited by that forward or reverse with a norm aperture have been provided and a elsewhere the Pipeline built-in differential pressure regulator therefor ensured that the differential pressure at the orifice was approximately constant stayed. With the help of the standard aperture signal the flow rate can also be measured. Nowadays instead of a standard aperture an adjustable opening in Form one by hand or by an actuator, e.g. B. an electric motor, actuable valves are provided, that in the same valve with the difference differential pressure regulator which keeps the pressure constant is brought.

Die Erfahrung hat nun gezeigt, dass es z. B. beim An fahren einer Benutzerstation, beim Schnellschluss oder bei ungewollten Druckschwankungen im Vorlauf oder Rück lauf des Fernheizungsnetzes passieren kann, dass die Druckdifferenz am Kegel des Durchflussgebers, dessen Hub den wirksamen Querschnitt des Durchflussgebers be stimmt, außerordentlich hoch wird; dies ist in der Re gel der Fall, wenn der Kegel des Durchflussgebers auf seinem Sitz aufliegt. Die am Kegel wirkenden Kräfte können so hoch werden, dass der Stellantrieb, mit wel chem der Kegel verstellt werden kann, nicht mehr in der Lage ist, ihn von seinem Sitz anzuheben.Experience has shown that e.g. B. at An drive a user station, during quick closing or in the event of unwanted pressure fluctuations in the forward or reverse course of the district heating network can happen that the Pressure difference at the cone of the flow transmitter, the Stroke the effective cross section of the flow transmitter true, is extremely high; this is in the re gel the case when the cone of the flow transmitter on rests on its seat. The forces acting on the cone can become so high that the actuator, with wel chem the cone can be adjusted, no longer in the Is able to lift him from his seat.

Es ist daher vorgeschlagen worden, den Durchflussgeber nicht mit einem einfachen Einsitzventil auszurüsten, sondern mit einem entlasteten Ventil, bei dem die am Kegel wirkenden Kräfte unabhängig von dem an ihm herr schenden Differenzdruck sind. Eine solche Lösung des Problems ist aber technisch aufwendig.It has therefore been suggested the flow transmitter not to be equipped with a simple single-seat valve, but with a relieved valve, in which the The forces acting on the cone are independent of the one on it differential pressure. Such a solution of the But the problem is technically complex.

Des Weiteren sind in der DE 92 17 577 U1 ein Hilfsventil und ein Hauptventil offenbart, die sich entgegen der Strömungsrichtung öffnen. Damit soll die Durchflussmen ge durch das Ventil gesteuert werden. Der Hilfskegel ist formschlüssig an einen Hauptkegel gekoppelt. Unab hängig vom anliegenden Differenzdruck öffnet immer zu nächst der Hauptkegel.Furthermore, in DE 92 17 577 U1 there is an auxiliary valve and discloses a main valve that opposes the Open flow direction. The flow rate should be controlled by the valve. The auxiliary cone is positively coupled to a main cone. Independent depending on the applied differential pressure always opens next the main cone.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Durch flussbegrenzer gemäß der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art zu schaffen, der ein einfaches Öffnen des Druckgebers auch bei hohen Differenzdrücken er möglicht.The invention has for its object a flow restrictor according to the preamble of the claim 1 specified type of creating an easy opening the pressure transmitter even at high differential pressures possible.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 in Verbindung mit seinen Oberbegriffs merkmalen gelöst.This task is characterized by the characteristics of claim 1 in connection with its preamble features solved.

Der Erfindung liegt hierbei die Erkenntnis zugrunde, dass durch Öffnen eines in der Querschnittsfläche ge genüber dem Hauptkegel kleineren Hilfskegels eine auf grund der geringeren Querschnittsfläche geringere Kraft zum Öffnen des Hilfskegels benötigt wird. Mit Öffnen des Hilfskegels wird zunächst der Differenzdruck ver kleinert. In Abhängigkeit eines vorbestimmten Diffe renzdruckes öffnet dann der Hauptkegel, indem er zum Hilfskegel aufschließt. Das Öffnen des Hauptkegels in Abhängigkeit des anliegenden Differenzdruckes gewähr leistet eine Feder.The invention is based on the finding that by opening one in the cross-sectional area ge compared to the main cone of smaller auxiliary cones due to the smaller cross-sectional area, less force is needed to open the auxiliary cone. With opening of the auxiliary cone, the differential pressure is first ver diminishes. Depending on a predetermined difference the main cone then opens to the Auxiliary cone unlocks. Opening the main cone in Depending on the applied differential pressure does a feather.

Nach der Erfindung sind auf einer gemeinsamen Ventil stange der Kegel darauf lose und ein Hilfskegel orts fest auf der Ventilstange sitzend angeordnet, eine Fe der, die sich an einem Anschlag der Ventilstange ab stützt, drückt den Kegel in Anlage mit dem Hilfskegel und eine Bohrung im Kegel bildet mit dem Hilfskegel ein Hilfsventil, wobei für das Öffnen und bei Übersteigen eines vorbestimmten, an dem Kegel anliegenden Diffe renzdruckes zunächst das Hilfsventil durch Abheben des Kegels entgegen der Kraft der Feder geöffnet und mit Unterschreiten des Differenzdruckes der Kegel zum Hilfskegel aufschließt.According to the invention are on a common valve the cone is loose on it and an auxiliary cone in place firmly seated on the valve stem, an Fe the one that stops at a stop of the valve stem supports, pushes the cone into contact with the auxiliary cone and a hole in the cone forms with the auxiliary cone Auxiliary valve, being used for opening and when exceeding of a predetermined difference lying on the cone the auxiliary valve by lifting the Cone opened against the force of the spring and with Falling below the differential pressure of the cone to Auxiliary cone unlocks.

An Stelle einer formschlüssigen Verbindung zwischen Hauptkegel des Durchflussgebers und Ventilstange wird dieser erfindungsgemäß auf der Ventilstange von einer Feder beaufschlagt beweglich gehalten und es wird mit tels eines Hilfskegels beim Öffnen eine Verbindung zwi schen Hinter- und Vorderseite des Hauptkegels dann her gestellt, wenn der Differenzdruck am Kegel zu hoch ist. Hierzu ist die Federkraft der Feder so zu bemessen, dass sie größer als die im Normalbetrieb auftretende Strömungskraft ist. Auf diese Weise werden die oben ge nannten den Betrieb der Durchflussbegrenzer gefährden den hohen Differenzdrücke am Durchflussgeber auf einfa che und betriebssichere Weise mit Sicherheit vermieden.Instead of a positive connection between The main cone of the flow sensor and valve rod is this according to the valve stem of one The spring is kept movable and it is loaded with tels of an auxiliary cone when opening a connection between then back and front of the main cone set if the differential pressure at the plug is too high. For this purpose, the spring force of the spring must be measured that it is larger than that occurring in normal operation Flow force is. In this way, the above ge named endanger the operation of the flow restrictor the high differential pressures on the flow sensor to simp safe and reliable way avoided with certainty.

Die Erfindung ist nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels beschrie ben.The invention is based on one in the Description of the drawing shown embodiment ben.

Wie die einzige Figur zeigt, umfasst ein Durchflussbe grenzer 10 in einem gemeinsamen Gehäuse 11 einen Durch flussgeber 12 und einen Differenzdruckregler 14, welche den wirksamen Durchtrittsquerschnitt zwischen einem Zu lauf 16 mit dem Druck p1 und einem Ablauf 18 mit dem Druck p2 beeinflussen.As the only figure shows, a flow limiter 10 in a common housing 11 comprises a flow sensor 12 and a differential pressure regulator 14 , which influence the effective passage cross section between an inlet 16 with the pressure p1 and an outlet 18 with the pressure p2.

Der Differenzdruckregler 14 ist an sich bekannter Bau art und besitzt ein Differenzdruckmesswerk 20 mit einer von einer Feder 21 einseitig belasteten Membrane 22, auf die einerseits über eine Leitung 24 der Vorlauf druck p1 aus dem Zulauf 16 und andererseits der Zwi schendruck pa aus dem Strömungsbereich hinter dem Dif ferenzgeberteil 12 einwirkt, der über eine Bohrung 25 in den Raum unterhalb der Membran 22 gelangt.The differential pressure regulator 14 is art known per se construction and has a differential pressure measuring unit 20 having a unilaterally loaded by a spring 21, diaphragm 22, on the one hand, pressure via a line 24 of the flow from the inlet 16 and the other part of the interim pa's pressure p1 from the flow region behind the Dif ferenzgeberteil 12 acts, which passes through a bore 25 in the space below the membrane 22 .

Das von Hand oder von einem Stellantrieb, z. B. von ei nem Elektromotor verstellbare Drosselorgan des Durch flussgeberteiles 12 ist zweiteilig ausgebildet und um fasst auf einer gemeinsamen Ventilstange 30 einen dar auf lose angeordneten, den Querschnitt des Durchflussgebers 12 bestimmenden Kegel 32 und einen Hilfskegel 33, der ortsfest auf der Ventilstange sitzt. Über eine Feder 35, die sich an einem Anschlag 36 der Ventil stange 30 abstützt, wird der lose Hauptkegel 32 in An lage mit dem Hilfskegel 33 gehalten. Eine Bohrung 37 im Kegel 32, welche mithin den Sitz des Hilfsventiles bil det, verbindet die stromauf liegende Seite des Kegels 32 mit der stromab liegenden Seite, wenn die Stell kräfte an der Ventilstange 30 zu klein sind, um den Ke gel 32 vom Sitz abzuheben oder allgemein gesagt, wenn der Differenzdruck p1 - pa (pa = Druck zwischen p1 und p2) so hoch ist, dass der Ventilkegel 32 entgegen der Kraft der Feder 35 vom Hilfskegel 33 abgehoben wird.That by hand or by an actuator, e.g. B. by egg NEM electric motor adjustable throttle body of the flow sensor part 12 is formed in two parts and in order on a common valve rod 30 a loosely arranged, the cross section of the flow sensor 12 determining cone 32 and an auxiliary cone 33 , which is fixed on the valve rod. Via a spring 35 , which is supported on a stop 36 of the valve rod 30 , the loose main cone 32 is held in position with the auxiliary cone 33 . A bore 37 in the cone 32 , which bil det the seat of the auxiliary valve connects the upstream side of the cone 32 to the downstream side when the actuating forces on the valve rod 30 are too small to lift the cone 32 from the seat or generally speaking, if the differential pressure p1-pa (pa = pressure between p1 and p2) is so high that the valve cone 32 is lifted off the auxiliary cone 33 against the force of the spring 35 .

Der Differenzdruckregler 14 regelt über den Querschnitt zwischen Drosselorgan 40 und der dem Drosselorgan 40 zugewandten Seite des Ventilsitzes 50 den Differenz druck p1 - pa und damit den Durchfluss.The differential pressure controller 14 controls the cross-section between the throttle element 40 and the side of the valve seat 50 facing the throttle element 40, the differential pressure p1-pa and thus the flow.

Auf den freien Querschnitt des Ventilsitzes 50 zwischen Zulauf 16 und Ablauf 18 wirken also zwei einander ge genüberliegende Drosselorgane, nämlich 40 und 32 ein, von denen das erste Drosselorgan 32 den gewünschten Durchfluss voreinstellt und entweder von Hand oder durch den genannten Elektromotor bewegt werden kann, während das zweite Drosselorgan 40 mittels einer Stange 23 über das Differenzdruckmesswerk bewegt wird und den vorgegebenen Differenzdruck auf gleicher Höhe hält. Je nach Höhe des Differenzdruckes an der Membran 22 wird also ein bestimmter Querschnitt zwischen Drosselorgan 40 und der dem Drosselorgan 40 zugewandten Seite des Ventilsitzes 50 eingestellt. Der Differenzdruck pa zwi schen dem Eingangsdruck p1 und dem Druck hinter dem Durchflussgeber 12 liegt in der Regel in der Größen ordnung von wenigen k Pa. On the free cross-section of the valve seat 50 between inlet 16 and outlet 18 , two opposing throttling members act, namely 40 and 32, of which the first throttling member 32 presets the desired flow rate and can be moved either by hand or by said electric motor, while the second throttle element 40 is moved by means of a rod 23 over the differential pressure measuring mechanism and keeps the predetermined differential pressure at the same level. Depending on the level of the differential pressure on the diaphragm 22 , a specific cross section between the throttle element 40 and the side of the valve seat 50 facing the throttle element 40 is set. The differential pressure pa between the inlet pressure p1 and the pressure downstream of the flow transmitter 12 is usually in the order of a few k Pa.

Wird nun beim Anfahren der Benutzerstation oder bei un gewollten Druckschwankungen im Vorlauf oder Rücklauf unabhängig von der Einstellage des Hauptkegels 32, insbesondere bei seiner geschlossenen Stellung, der Differenzdruck p1 - pa am Hauptkegel 32 so groß, dass die Stellkräfte an der Ventilstange den Kegel 32 nicht mehr von seinem Sitz abzuheben imstande sind, dann wird zu nächst der Hilfskegel 33 bewegt, wodurch Druckausgleich an 32 stattfindet und der wirksame Querschnitt wieder frei eingestellt werden kann.If the user station starts up or if there are unwanted pressure fluctuations in the flow or return, regardless of the setting position of the main cone 32 , especially in its closed position, the differential pressure p1 - pa on the main cone 32 is so great that the actuating forces on the valve rod do not cause the cone 32 are able to lift more from its seat, then the auxiliary cone 33 is moved next, whereby pressure equalization takes place at 32 and the effective cross section can be freely adjusted again.

Claims

1. flow limiter ( 10 ) for district heating systems with in a common housing ( 11 ) arranged differential pressure regulator ( 14 ) and flow transmitter ( 12 ), which is designed as a single-seat valve actuated by a motor with seat ( 50 ) and cone (main cone 32 ), characterized that on a common valve rod ( 30 ) the cone (main cone 32 ) is loose and an auxiliary cone ( 33 ) is fixedly seated on the valve rod, that a spring ( 35 ) is located on a stop ( 36 ) of the valve rod ( 30 ) supports, the cone (main cone 32 ) presses into contact with the auxiliary cone ( 33 ), and that a bore ( 37 ) in the cone (main cone 32 ) with the auxiliary cone ( 33 ) forms an auxiliary valve, whereby for opening and when exceeding a predetermined differential pressure on the cone (main cone 32 ), the auxiliary valve ( 33 ) opens by lifting the cone (main cone 32 ) against the force of the spring ( 35 ) and with U If this differential pressure falls below, the plug (main plug 32 ) opens up to the auxiliary plug ( 33 ).