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Einrichtung zum Einhalten des Überdruckes der Heizflüssigkeit in einem
geschlossenen, mit Umwälzpumpe arbeitenden Kreislaufsystem, das mit der Druckseite
einer zum Zuführen von Heizflüssigkeit dienenden Pumpe in Verbindung steht Die Irrfindung
bezieht sich auf solche Anlagen, bei denen eine Flüssigkeit innerhalb eines geschlossenen,
mitUmwälzpumpe arbeitenden. Systems umläuft. Bei derartigen Anlagen, die bei Dampferzeugern
mit mittelbarer Beheizung und bei Heizungsanlagen angewendet werden, dient die Flüssigkeit
als Wärmeträger, der an einer Stelle, z. B. aus Rauchgasen einer Feuerung oder Abwärmequellen,
Wärme aufzunehmen und zu anderem Stellen,. z. B. zu Dampferzeugern, Heizkörpern,
Warmwassererzeugern o. dgl., fortzuleiten -hat. Für die bei den verschiedenen Wärmegraden
verschiedenen Volumina der Heizflüssigkeit, die stets unter einem gewissen Überdruck
gehalten- wird, um eine Dampfbildung im Kreislaufsystem zu verhindern, ist es erforderlich,
Ausgleichräume vorzusehen, die jedoch bei sehr hohen Drücken in großer statischer
Höhe aufzustellen oder als Druckbehälter unerwünscht schwer auszubilden sind.
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Erfindungsgemäß wird ein mit einfachen Mitteln durchführbarer. Weg
zum Aufrechterhalten des gewünschten Überdruckes im Heizsystem angegeben. Das Wesen
der Erfindung besteht darin, daß dem Kreislaufsystem, an das in an sich bekannter
Weise eine zum Einleiten von Wärmeträgerflüssigkeit dienende Druckpumpe angeschlossen
ist, ständig ein Teilstrom von Heizflüssigkeit von der Druckseite der. Druckpumpe
her zugeführt und der Überschuß über eine an das Kreislaufsystem angeschlosseneAbflußleitung
mit Vorrichtung zur Druckbegrenzung abgeführt wird. Hierdurch soll erreicht werden,
daß bei Volumenausdehnung der Überschuß ohne weiteres abströmen und bei Volumenverringerung
der Mangel aus der Druckleitung gedeckt werden kann, daß also in allen Fällen die
gleiche Wirkung wie durch einen Ausgleichbehälter erzielbar ist. Als Vorrichtung
zur Druckbegrenzung kann dabei in der Abflußleitung ein selbsttätig bei Überschreiten
eines einstellbaren Druckes öffnendes Überdruckventil vorgesehen werden. Es wird
auf diese Weise im System stets der Druck eingehalten, der der eingestellten Belastung
des Überströmventils entspricht, vorausgesetzt, daß die Druckpumpe gegen einen entsprechend
hohen Druck zu fördern imstande ist.
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Bei Wasserdampferzeugungsanlagen, in denen Wasser als Wärmeträger
für mittelbare Beheizung dient, kann die Anordnung noch weiter wesentlich vereinfacht
werden, indem dieDruckpumpe und dieAbflußleitung mit dem Verdampferteil der Anlage
derart in Verbindung stehen, daß mangelnde Heizflüssigkeit aus diesem entnommen
und überschüssige
Heizflüssigkeit in diesen abgegeben wird. In
diesem Fall dient der Dampferzeugerteil des Verdampfers gewissermaßen als Ausgleichbehälter
für den Heizmittelumlauf, und das Speisewasser für den Verdampfer wird gleichzeitig
mit zur Nachfüllung etwaiger Verluste an Heizmittel verwendet. Ist infolge nicht
ganz einwandfreier Beschaffenheit des zu verdampfenden Speisewassers dessen ummittelbare
Verwendung als Heizmittel nicht empfehlenswert, so kann man die Anordnung so treffen,
daß die Ansaugleitung der Druckpumpe und die Abflußleitung für deii überschuß in
einen gemeinsamen Vorratsraum münden, der mit dem Dampferzeuger dampfseitig derart
verbunden ist, daß das aus dem erzeugten Dämpf entstandene Kondensat zur Nachfüllung
des Umlaufsystems als Heizflüssigkeit dient. Die Druckpumpe kann in an sich bekannter
Weise auf der Welle der Umlaufpumpe angeordnet sein, wobei, wie üblich, das Druckwasser
der einen Pumpe als Sperrwasser für die Stopfbuchse der anderen Pumpe dienen kann.
Man kann auch so weit gehen, die.Pumpen voltständig zu vereinigen, indem die Schaufeln
der Druckpumpe und der Umwälzpumpe innerhalb des gleichen Gehäuses gegebenenfalls
auch des gleichen Rotationskörpers angeordnet sind und die Saugseite der Druckpumpe
sich auf der Antriebsseite der Pumpe befindet, während der Läufer frei fliegend
oder auf der anderen .Seite innerhalb des Gehäuses gelagert ist. Ein derartiges
Pumpenaggregat würde also einerseits die Umwälzung der Druckflüssigkeit, andererseits
die Einhaltung des genügenden Überdruckes im geschlossenen Umlaufsystem ohne weiteres
vornehmen -lassen. Hierbei kann dann auch die Ablaufleitung mit dem Überdruckventil
von dem Umwälzsystem zur Saugseite der Druckpumpe mit am Pumpenaggregat angeordnet
sein, so daß die gesamte Umwälzeinrichtung nur an einer Stelle des sonst geschlossenen
Systems anzuordnen ist. Es kann aber auch die Druckpumpe mit der Abflußleitung zusammen
angeordnet und mit Am Umlaufsystem an beliebiger Stelle durch eine Leitung verbunden
sein.
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Um den Verlust an Heizmitteln insgesamt möglichst klein zu halten,
wird die Anordnung vorteilhaft so getroffen, daß sowohl die durch die Abflußleitung
übertretende Flüssigkeit als auch die an den Stopfbuchsen oder anderen Undichtigkeitsstellen
austretenden Flüssigkeitsmengen zu einem gemeinsamen Sammelbehälter gelangen, aus
dem die Druckpumpe Flüssigkeit ansaugt. . Dies gilt besonders in solchen Fällen,
in denen das Heizmittel ein verhältnismäßig kostbarer Stoff ist, sei es besonders
gut vorbehandeltes Speisewasser oder Destillat, sei es eine besondere, z. B. hochsiedende
Flüssigkeit, Öl
o: dgl.
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Findet innerhalb des Heizmittelurnlaufs eine Regelung statt, bei der
eine gesteuerte Drosselvorrichtung, z. B. ein Regelventil, sich innerhalb der Strömung
befindet, so einpfichlt es sich, die Druckleitung der Druckpumpe hinter der Drosselvorrichtung
(ini Sinne der Uinlaufströrnung gesehen) eirnniiiiden zu lassen, weil dann die Gewähr
dafür gegeben ist, daß innerhalb des gesamten Umlaufes der erforderliche Überdruck
eingehalten ist, während sonst bei starker Drosselung hinter der Drosselvorrichtung
doch unzulässig niedriger Druck zu befürchten wäre. Um zu verhindern, daß die.Druckpumpe
zeitweise nicht fördert, kann es sich -empfehlen, das Überdruckventil mit einer
gleichbleibenden Durchflußöffnung zu versehen, öder es kann durch eine Leitung mit
einstellbarem Drosselquerschnitt umgangen sein. Da in jedem Falle die Leistung der
Druckpun ipe so zu bemessen ist, daß sie mindestens die Volumenverringerung bei
Abkühlung auszugleichen vermag, muß im Falle des Vorhandenseins einer dauernd offenen
Durchströmöffnung die Leistung noch urn die durch diese Öffnung abströmende Menge
größer sein.
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Um auch für solche Fälle den Betrieb unter Überdruck aufrechterhalten
zu können, in denen die-Druckpumpe aus irgendwelchen Gründen außer Betrieb kommt,
kann in an sich bekannter 'v@'eise am Umlaufsystem auch ein mit Druckgas teilweise
gefülltes Gefäß angeschlossen sein, das bei Ausfall der Druckpumpenleistungvorübergehend
für Aufrechterhaltung des Druckes im Umlaufsystem und für allmähliche Abnahme des
Druckes bei längerer Außerbetriebnahme sorgt.
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Der Druck, mit dem der Teilstrom der Flüssigkeit au s der Druckpumpe
dem Umlaufsystem zugeführt wird und der Druck, auf den das Abflußventil eingestellt
ist, soll höher sein als der bei höchster Temperatur des umlaufenden Heizmittels
sich ergebende Dampfdruck der Heizflüssigkeit, damit die Gewähr dafür gegeben ist,
daß innerhalb des Umlaufsystems keine Dampfbildung aus der Heizflüssigkeit stattfindet.
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Die Zeichnung zeigt verschiedene Schaltungen und Anordnungen zur Durchführung
der Erfindung in vereinfachter Darstellung, und zwar zeigen Abb. i einen Dampferzeuger
mit mittelbarer Beheizung unter Verwendung des Verdampfers zum Ausgleich, Abb. z
einen Dampferzeuger init mittelbarer Beheizung und einem besonderen, dampfseitig
an den Verdampfer angeschlossenen Saniniel- bzw. Ausgleichbehälter,
Abh.
3 die Ausgleichanordnung an einer Heißwasserheizungsanlage, Abb. 4 die Anordnung
der Umwälzpumpe und der Druckpumpe auf der gleichen Welle, Abb. 5 eine in einem
einzigen Gehäuse vereinigte Druck- und Umwälzpurnpe.
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Gemäß Abb. i bewirkt die Umwälzpumpe i über die Saugleitung 2, Druckleitung
3, wärmeaufnehmende Heizelemente 4 und wärmeabgebende Elemente 5 einen dauernden
Heizmittelumlauf. Die Heizschlangen 5 geben ihre Wärme an das im Verdampfer 6 befindliche
Wasser ab. Der erzeugte Dampf wird durch Leitung 7 fortgeführt. Das verdampfte Wasser
wird aus der Speiseleitung 8 mit der Schwimmerregelung 9 ersetzt. Aus dem Verdampfer
6 saugt die Druckpumpe io Wasser an und drückt es in das Umlaufsvstem hinein, soweit
es nicht durch die Al;flußleitung i i mit dem Überdruckventil 12 abgeführt wird.
Das Überdruckventil 12 ist so eingestellt, daß es erst bei dem gewünschten Überdruck
im System öffnet, wobei die Regelung abhängig oder unabhängig von dein Gegendruck
sein kann, den der Druck im Verdampfer 6 auf das abströmende Wasser ausübt.
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Gemäß Abb. 2 ist der Verdampfer 6 stehend ausgebildet: Die Druckleitung
13 der Druckpumpe io mündet in die Druckleitung 3 des Umwälzsystems. Ferner- ist
ein besonderer kleiner Behälter 14, z. B. ein Rohrstück, vorgesehen, aus dem die
Druckpumpe io Flüssigkeit ansaugt und in den die Abflußleitung i i gleichfalls einmündet.
Der Behälter 14 steht über die Steigleitung 15 mit dem Dampfraum des Verdampfers
6 in Verbindung, so daß infolge der unvermeidlichen oder auch zu unterstützenden
Wärmeabgabe im Behälter 14 und der Leitung 15 Dampf kondensiert und dadurch destilliertes
Wasser zur Nachfüllung des Umlaufsystems liefert. Ein Behälter a6 ist noch wasserseitig
über Leitung 17 an das Umlaufsystem angeschlossen. Der Behälter ist vor Inbetriebnahme
in bekannter Weise mit Luft oder einem inerten Gas gefüllt, das bei der Unterdrucksetzung
der Anlage zusammengepreßt wird. Für den Fall, däß die Förderung der runipe io,
z. B. infolge Mangels an Kondensat, aussetzen sollte, wird der im Gefäß 16 herrschende
Druck des elastischen Gases eine Zeitlang den Überdruck im Umlaufsystem aufrechterhalten
oder doch zum mindesten nur allmählich sinken lassen, so daß inzwischen die Förderung
der Druckpumpe wieder eingesetzt haben kann.
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Bei der Anordnung nach Abb.3 ist eine Heizungsanlage gezeigt, bei
der zur Wärmeaufnahme ein besonderer Großwasserraumkessel 18 und. zur Wärmeabgabe
Heizkörper io gezeichnet sind. Der Umlauf durch den Heizkessel 18 wird, wie üblich,
mittels des Regelventils 20 in Abhängigkeit von der ani Thermostaten 21 herrschenden
Temperatur geregelt. Ein Sammelbehälter 22, der offen sein kann, nimmt sowohl das
Wasser aus der Ablaufleitung i i als auch über Leitung 23 Leckwasser aus der Pumpe
i auf. Das Überdruckventil 12 wird in diesem Fall vom Dxuck in der Vorlaufleitung
aus beeinflußt und sorgt für Aufrechterhaltung eines bestimmtet Druckes-an dieser
Stelle, an der die Heizmitteltemperatur am höchsten ist. Die Beeinflussung könnte
auch von beliebigen anderen Stellen ausgehen. Der Druck könnte auch in Abhängigkeit
von der bei 21 eingestellten oder erreichten Temperatur veränderlich eingeregelt
werden. Eine Umgehungsleitung mit Drosselventil 25 läßt ständig eine gewisse Menge
Wasser zum Behälter 22 wieder abströmen.
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Gemäß Abb. 4 sind die Pumpen i und io auf der gleichen Welle 26 angeordnet,
die von der Kupplung 27 her ihren Antrieb erhält. Die Stopfbuchsen 28 und 29 der
Pumpe i sind durch aus der Druckleitung 13 der Pumpe io abgezweigte Ströme gesperrt.
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Bei der Anordnung der Abb. 5, bei der Umwälzpumpe und Druckpumpe innerhalb
des gemeinsamen Gehäuses 30 sich befinden; bilden die Schaufeln 31 den Umwälzteil,
die Schaufeln 32 den Druckteil. Die Schaufeln 31 haben verhältnismäßig große -Mengen
gegen geringen Druck, die Schaufeln 32 geringe Mengen über ein größeres Druckgefälle
zu fördern und sind- entsprechend zu formen. Der Druckstutzen-führt für beide gemeinsam
zur Druckleitung 3, während für den Pumpenteil 31 die Saugseite 33 vom Umlaufsystem
und unter dessen Druck, für die Druckpumpe 32 die Saugseite 34 von einem Vorratsbehälter
unter dessen meist geringem Druck her kommt. Demgemäß ist auch die Welle 35 an der
Saugseite 34 über die Stopfbuchse 36 eingeführt, wo Undichtigkeitsverluste nur in
geringem -Maße eintreten können, während das andere Ende der Welle 35 entweder frei
fliegend oder, wie in der Zeichnung gezeigt, in einem innerhalb des Gehäuses 3o
befindlichem Lager 37 gelagert ist.
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Die in den einzelnen Abbildungen gezeigten verschiedenartigen Anordnungen
sind miteinander beliebig vertauschbar, so daß z. B. die für den Fall der Abb. i
gezeigten Anordnungen auch in den Abb. 2 und 3 oder umgekehrt die dort gezeigten
Anordnungen in den anderen Abbildungen sinngemäß angeordnet sein können. Ebenso
können die Anordnungen der Abb.4 und 5 bei irgendeiner der angegebenen Schaltungen
Verwendung finden.
Die Druckpumpe, die dem Umlaufsystem den Überdruck
zuführt, muß nicht unbedingt eine ausschließlich diesem Zweck dienende Pumpe sein.
Der Anschluß des Systems kann auch an ein von der Druckpumpe gespeistes Netz erfolgen,
z. B, kann von einer Speise-@vasserleitung, die genügend hohen Druck besitzen muß,
ein Abzweig zum Umlaufsystem in der erfindungsgemäßen Weise vorgesehen sein.
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Sind die Flüssigkeiten des Umlaufsystems und des Drucknetzes nicht
die gleichen oder gleichwertige, so sind in die Verbindungsleitung erweiterte Räume,
etwa nach Art des Behälters 14 der Abb.2, einzuschalten und in der Weise einerseits
an das Umlaufsystem, andererseits. an das fremde Flüssigkeitsnetz anzuschließen,
daß möglichst keine Mischung zwischen den beiden Flüssigkeiten stattfindet. Hierzu
können z. B. elastische Membranhäute, schwimmende Trennflächen, Kolben o. dgl. Verwendung
finden, wie sie z. B. bei Schichtenspeichern bekannt sind.