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Sicherheitseinrichtung für Heizungsanlagen mit Umwälzpumpe Die Erfindung
betrifft eine Sicherheitseinrichtung für .Heizungsanlagen finit Umwälzpumpe, insbesondere
ölgefeuerte Heizungsanlagen: Diese Sicherheitseinrichtung schaltet die Anlage selbsttätig
ab, sobald eine Störung an der Umwälzpumpe aufgetreten ist, wobei die Störung gleichzeitig
angezeigt wird.
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Bisher hat man sich mit einem Kesselsicherheitswärmefühler begnügt,
der an der Stelle, an welcher das heiße Wasser aus dein Kessel austritt (Vorlauf),
angeordnet ist. Dieser Kesselsicherheitswärinefühler -schaltet bei Erreichen -einer
bestimmten Temperaturgrenze, .beispielsweise go° C; die Anlage ab, um einer Überhiteung
des Kesselinhaltes- vorzubeugen. Diese Temperatur wird .im normalen 'Betriebe des
öfteren erreicht werden können,- braucht also keineswegs auf einer Störung der Umwälzpumpe
zu beruhen. Das Ansprechen des Kesselsicherheitswärmefühlers ist also kein Kriterium
für die ilumpenwirkungsweise.
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Der Erfindung liegt .die Erkenntnis zugrunde, daß, solange die Umwälzpumpe
in Betrieb ist, das Heizmittel, also beispielsweise das Wasser, so schnell und so
intensiv durch die Heizungsanlage hindurchgeführt wird, daß die Temperaturen des
Wassers an den verschiedensten Punkten der Heizungsanlage eine vorauszusehende Differenz
nicht überschreiten werden. Dies gilt auch für. die heizungstechnisch-extremsten
Stellen der Anlage, nämlich den Vorlauf einerseits und den Rücklauf, an Nvelcher
Stelle das Wasser in abgekühltem Zustand in den Kessel wieder eintritt, andererseits.
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Eine aus dem Üblichen Rahmen fallende Temperaturdifferenz muß dagegen
dann an den Stellen des Vor- und des Rücklaufs auftreten, wenn die Pumpenwirkungsweise
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stört ist. Das Wasser stagniert dann in dein Rohrsystem der
Heizungsanlage; im Vorlauf herrscht eine Temperatur, die sich uni dies Grenztemperatur
des Kesselsicherheitswärrnefühlers bewegt, gegebenenfalls auch lhöher ist. Im Rücklauf
.dagegen sinkt die Ter#peratur des Wassers auf einen Wert, der den normalen Stand
unterschreitet. Gerade die verringerte Temperatur an der Stelle des Rücklaufs erlaubt
zu erkennen, ob eine @Torlauftemperatur im normalen Betriebe mit laufender Pumpe
zustande gekommen ist oder ob sie auf einer Störung des Pumpenbetriebes beruht.
Die Erfindung beruht also auf der Erkenntnis, d aß die Abtastung des Wärmegefälles
zwischen Vor- und Rücklauf das Kriterium für die I?uinpenwirkungsweise darstellt.
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"Die -Erfindung betrifft daher eine Sicherheitseinrichtung für Heizungsanlagen
mit Urnwälzpumpe, bei der in der Vorlaufleitung ein beim Übersteigen einer bestimmten
hohen Temperatur schließender Wärinefiililer (Kesselsicherheitswärmefühler) zum
Abschalten der Heizungsanlage vorgesehen ist, und ist dadurch gekennzeichnet, daß
außerdem ein beim Überschreiten einer bestimmten hohen Heizmittelteniperatur ansprechender
Wärmefühler im Vorlauf und ein beim Unterschreiten einer bestimmten niedrigen Heiz-niittelteniferatur
ansprechender Wärrnefüliler im Rücklauf parallel zueinander in der Steuerschaltung
angeordnet sind, so daß nach dem Ansprechen beider Wärmefühler infolge Erreichen
der beiden ihnen zugeordneten Heizinittelteniperaturen die ölfeuerungsanlage abgeschaltet
und eine Anzeigevorrichtung ausgelöst wird. Auf diese Weise wird das Wärmegefälle
zwischen Vorlauf und Rücklauf abgetastet. Im StÖrungsfalle wird durch im Ausführungsbeispiel
gezeigte Mittel die Anlage stillgesetzt und eine Anzeigevorrichtung betätigt.
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'Abb. i zeigt die Anordnung des bekannten Kesselsicherheitswärmefühlers
und die nach der Erfindung -zusätzlich hinzugekommenen Wärmefühler in einer -Heizungsanlage,
die allerdings -nur in ihren für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Teilen
dargestellt ist.- - ' -Abb. ä zeigt die Einfügung der erfindungsgemäß . vorgesehenen
Wärmefühler in das Schaltbild einer an sich bekannten vollautoinatischen Ölfeuerungsanlage.
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In Abb. z ist i der Heizungskessel mit dem Vorlaufrohr a, das von
dem aus dem Kessel hochsteigenden, heißen Wasser durchströmt wird, und dem Rücklaufrohr
3, das von- dein in den Kessel zurückströmenden, abgekühlten Wasser durchflossen
wird. q. ist der die Um-,#välzpumpe .8 antreibende Motor. Im Vorlauf sind der übliche
Kesselsicherheitswärmefühler 5 und der erfindungsgemäße Wärmefühler 6 und ini Rücklauf
:der Wärmefühler 7 angeordr_et.
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Der 6 ist so ausgebildet, daß er bei niedrigen Temperaturen seinen
Kontakt geschlossen hält, von einer bestimmten Grenztemperatur ab dagegen seinen
Kontakt öffnet. Der NZTärmefübler 7 arbeitet gerade in umgekehrtem Sinne. Bei hohen
Temperaturen ist sein Kontakt geschlossen, von einer bestimmten Grenztemperatur
äb dagegen geöffnet. Scheltet inan die Kontakte der Wärmefühler i tInd 7 nebeneinander
in den Stromkreis des Antriebsinotors der Heizungsanlage bzw. in den Stromkreis
des den Alitriebsmotor steuernden Relais, dann erreicht inan, daß die Anlage stillgesetzt
wird, sobald die Temperatur im Vorlauf ihre obere Grenze und die Temperatur im Rücklauf
ihre untere Grenze überschritten hat.
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Abb. -> zeigt das Zusammenwirken der Wärmefühler 6 und 7 in und mit
einer Schaltung für den selbsttätigen Betrieb einer. ÜI-feuerungsanlage. Die Teile
der Schaltung, die nicht selbst den Gegenstand der 1rfilidung bilden, sind folgende.
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Ein Dreifachhandschalter i4., 15, 16 verbindet die Anlage mit den
Polen eines Netzes. 13 ist ein Relais mit den Kontakten 113 und 'i3.
Bei 'Nichterregung des Relais sind die Kontakte geschlossen (Ruhekontakte). 5 ist
der bereits im Zusammenhang mit der Abb. i erwähnte Kesselsicherheitswärinefülller.
Bei geschlossenem Handschalter und geschlossenem Kesselsicherlicitswärincfühler
(zu hohe Temperatur des Kesselinhaltes) öffnet das Relais 13 seine Kontakte
und @-cranlaßt dadurch mittelbar eine Sperrung der Brennstoffzufuhr nach der Brennerdüse.
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Die Sperrung oder Zuleitung des Brennstoffes wird unmittelbar durch
das Ölwechselventil bewirkt. Solange der Elektromagnet 17, der das:Ülventil
steuert, unter Strom steht, hält -dxs Ventil die Zufuhr des Öls zur Brennerdüse
aufrecht. Wird der Stromkreis des Elektromagneten 17 dagegen unterbrochen, so schaltet
das Ventil um, sperrt den Weg- zur Düse und öffnet für das Ö1 'einen Rückfluh
zum Tank. Der Stromkreis .des Elektromagneten 17 des Ventils wird bei Erregung des
Relais>i3 -(offener -Kontakt 113) unterbrochen. q. ist-der Antriebsmotor, der durch
das Relais 1a mittels des Arbeitskontaktes'riz gesteuert wird. 18 ist eine röte
Warnlampe, die bei gestörtem Betrieb, und- 3.9 eine weiße Signallampe,.die'.bei
normalem Betrieb äufleuchten'soll.
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. 9 ist ein Relais' mit den beiden Arbeitskontakten. i9 und 29. Der-
Kontakt i9 gibt -bei Erregung des Relaig'g nur einen vorüber= gehenden Stromstoß,
der genügt, um das -Zeitreläis ro-init dein Arbeitskontakt i io zum Ansprechen
zu
bringen: Das Zeitrelais to =entliält ein Uhrwerk, °das.:dtirch den- Stromstoß 'aüfgezogenwird-unci
darin allmählich abläuft. Während des.Ablatifs'.bleibt der Kontakt iio geschlossen.
--:ii... stellt' einen unter der Wirkung der heißen Rauchgase seinen Kontakt schließenden,
bei Abkühlung seinen Kontakt öffnenden Wärmefühler dar, meist nach seinem Anbringuügsort
mit Schornsteinwärmefühler bezeichnet. Er ist dem Kontakt iio nebengeschaltet, überbrückt
ihn also nach dein Ansprechen.
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2o bis 22 sind Sicherungen.
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In diese an sich bekannte Schaltung sind die erfindungsgemäßen Wärmefühler
6 und 7 eingeschaltet, und zwar liegen sie einander nebengeschaltet im Stroihkreise
des Relais 12, das mittels seines Kontaktes 112 den Antriebsmotor steuert.
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Die @ÄTirkungsweise der Anlage ist folgende: 1)ie Anlage ist in kältetn,
ausgeschaltetem Zustand dargestellt. Beim Schließen des Dreifachhan.dschalters 1q_
bis 16 schließt das Relais g 'seine Kontakte i9 und 29. Durch den Stromstoß. beim
Schließen der Kontakte i9 zieht das Zeitrelais io sein- Uhrwerk auf und schließt
seinen Kontakt uö. Damit ist der Stromkreis für das Relais 12 hergestellt, denn
der Wärmefühler 6 ist voraussetzungsgemäß (tiefe Temperatur) ggschlossen. Der Motor
4. erhält Strom über --Pol, Sicherung 2i, Kontakt 112, Sicherung 2o, Motor q., Sicherung
22, --Pol. Der Magnet des ölwechselventils erhält .Ström über --Pol, Sicherung 21,
Kontakt 29, Rotlampe 18, -Magnet 17, Kontakt 113, Handschalter 15, Sicherung 22,
--Pol. Der durch den genannten Kreis fließende Strom -enügt; um den Ölventiknagneten
17 zum Ansprechen, nicht aber, um .die rote Lampe 18 zum Aufleuchten zu bringen.
Das Wechsel-N,entil läßt als hoher Widerstand einen nur-.zu geringeli Strom durch
den Kreis fließen.
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Die Anlage beginnt- nun zu arbeiten; die dein @Vechselventil nebengeschaltete
weiße Lampe leuchtet auf; und nach einiger Zeit ordnungsgemäßen Betriebes schließt
der Schornsteinwärmefühler seinen Kontakt, der den Kontakt i io des Zeitrelais io
überbrückt; bevor dieser geöffnet hat.
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Die durch den ordnungsgemäßen Betrieb bedingte Erhöhung des Kesselinhaltes
bewirkt die Schließung des Kontaktes auch des Wärmefühlers 7, der bekanntlich im
Rücklauf des lIeizungsshstenis angebracht ist. Nun sind beide Wärmefühler 6 und
7 geschlossen.
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Die Ausschaltung der Anlage von Hand bewirkt den Abfall des Relais
9 und das Öffnen seines Kontaktes 29. Der Stromkreis des Ventilmagneten 17 und :der
Lampe i8 ist unterbrochen. Das Wechselventil schaltet um und leitet den ölfluß zum
Tank zurück. Der Motor 4. läuft noch weiter, um .die Ölreste aus der Düse auszüblasen.
..Der'Mötor'wird stillgesetzt, -«renn die Abkühlung im Schornstein -genügend weit
gediehen ist: Zu dieser Zeit öffnet der Wärmefühler ii seinen Kontakt-: In gleicher
Weise wie bei der. soeben beschriebenen Ausschaltung der Anlage von Hand wirkt sich:
die Abschaltung der Anlage durch einen nicht dargestellten, im Stromkreise des Relais
9 liegenden Rauinwärmefühler aus.
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Die Abschaltung .durch den Kesselsicherheitswärinefühler 5 geht durch
Erregung des Relais 13 vor sich, das seine Kontakte 113 und 213 öffnet. Das Öffnen
des ersten Kontaktes schaltet den Ölventilmagneten 17 und die weiße Lampe 39 ab,
die Öffnung des zweiten Kontaktes das Relais 9. Hierdurch öffnet sich der Kontakt
29 und schaltet auch die rote Lampe 18 vom Netz ab. Der Motor bleibt wiederum noch
so lange in Betrieb, als es die Temperaturverhältnisse im Schornstein zulassen.
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Ganz anders stellen sich die Verhältnisse dar, wenn die Abschaltung
durch die Wärmefühler 6 und 7 auf Grund der durch eine Störurig der Uinwälzpunipc
geänderten Temperaturverhältnisse hervorgerufen wird. Das durch zu höhe Temperatur.
im Vorlauf und zu niedrige Temperatur im Rücklauf gemeinsam erfolgende Öffnen beider
Wärmefühler 6 und 7 setzt über Relais 12 und Kontakt 112 den Motor sofort still.
Das Relais 9 bleibt erregt, es steht der roten Lampe i8 daher über ---Pol, Sicherung
21, Kontakt 2a, rote Lampe 18, stillstehender Motor 4., Sicherung 22, --Pol ein
Stromweg genügend geringen Widerstandes zur Verfügung, so daß die rote Larnpe aufleuchtet.
Der stillstehende Motor besitzt bekanntlich einen sehr geringen Widerstand. Dieser
Widerstand ist viel geringer als derjenige des. Ölventilmagneten 17. Aus diesem
Grunde wird der weitaus größte Teil des Stromes über .den soeben beschriebenen Weg
über .die Rotlichtlampe i8 und den Motor q. fließen; über den Olventilmagneten 17
fließt dagegen so gut wie kein Strom. Infolge der jetzt bestehenden Widerstandsverhältnisse
wird vollkommen selbsttätig der Ölventilinagnet 17 umschalten, und die ihm parallel
geschaltete weiße Lampe 39 wird erlöschen.
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Die nun erfolgende Abkühlung des Heizmittels bewirkt ein Wiederansprechen
des Wärmefühlers 6 und eine Wiedereinschaltung der Anlage. Das bedeutet, daß das
Relais 12 wieder an Spannung gelegt ist, seinen Kontakt ii-- schließt und dadurch
.den Motor einschaltet. Wie bereits vorstehend ausgeführt, ist die Stromaufnahme
des laufenden Motors eine bedeutend kleinere d. h. es fließt über den laufenden
Motor ein geringerer Strom, als es bei dem stillstelien4en Motor
der
Fall ist. Dieser Strom bei laufendem Motor= reicht nicht aus, um die Rotlichtlarnpe-i8
weiter aufleuchten zu lassen, vielmehr liegen jetzt in den von der Rotlampe 18 abzweigenden
Stromkreisen nur noch hohe Widerstände, beispielsweise der laufende Motor 4, der
Ö1-ventilmagnet 17 und die weiße Lampe 39.
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Da die vorausgesetzte Störung aber nicht behoben ist, wird nach kurzer
Zeit die zulässige Temperaturdifferenz zwischen den Temperaturen des Vorlaufs und
des Rücklaufs wieder überschritten werden. Der Wärmefühler 6 wird also wiederum
abschalten, wodurch der Stromkreis für das Relais 12 unterbrochen wird, so daß infolgedessen
durch den öffnenden Kontakt 112 der Motor 4 Wzederum stehenbleibt. Die sich
nunmehr wieder einstellenden Widerstands- und Stromverhältnisse lassen ein abermaliges
Aufleuchten der Rotlampe i8 auf Grund des Stromflusses über den stillstehenden Motor
4 zu. Der Ölventilmagnet 17 schaltet wiederum um. Nach einer bald darauf erfolgenden
Abkühlung wird wieder der Wärmefühler 6 schließen und die Anlage erneut in Betrieb
setzen, worauf der Motor 4 wieder läuft, der ölventilmagnet 17 umschaltet und die
Rotlampe 18 erlischt. Dies geht wiederum so lange, bis auf Grund des Überschreitens
der Temperaturdifferenz der Wärmefühler 6 erneut abschaltet. Man sieht also, die
erfindungsgemäße Schaltung ruft bei einer Störung oder einem Bruch der Umwälzpurrpe
ein wiederholtes Erscheinen oder Erlöschen der Rotlampe i8, cl. h. ein Blinken der
die Störung anzeigenden Lampe hervor. Das Blinken ist wichtig, da die Rotlampe 18
noch andere Störungsursachen durch festes Licht anzeigen soll. Ist beispielsweise
am Ölventilmagneten 17 ein Drahtbruch in der Zuleitung, eine Verbrennung der Wicklung
seines Magneten oder auch nur eine mechanische Hemrnuiig aufgetreten, so daß das
Öl nicht zur Düse gelangt und der Motor 4 nach erfolgter Abkühlung stehenbleibt,
so leuchtet auch die rote Lampe auf, aber diesmal mit Festlicht, da. die Anlage
sich nicht wieder von selbst einschaltet.