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Regelvorrichtung für Gas -Wasserheizer Die Erfindung bezieht sich
auf eine Regelvorrichtung für Gas-Wasserheizer, die in erster Linie den Zweck hat,
eine Überlastung des Gerätes zu verhindern. Bekanntlich sind an den verschiedenen
Verwendungsstellen von Gas-Wasserheizern Gasnetz..- mit unterschiedlichen Gasdrücken
und Gas mit verschiedenem Heizwert vorhanden., abgesehen davon, daß auch sonst mit
Gasdruck- und Heizwertschwankurigen gerechnet werden muß. Stellt man die Gaszufuhr
zum Gerät im Herstellerwerk allgemein so ein, daß unter normalen Verhältnissen an
der Verwendungsstelle des Gerätes. eine gewünschte Auslauftemperatur erzielt wird,
so kann bei höherem Druck und Heizwert des Gases eine schädliche Überlastung des
Gerätes stattfinden. Wenn man andererseits, um diese Überlastungsmöglichkeit auszuschließen,
bei der Einstellung im Herstellerwerk nach der Erfahrung den höchsten Heizwert und
Gasdruck berücksichtigt, so wird das Gerät bei normalen Verhältnissen an der Verwendungsstelle
nur zu etwa 7o bis 8oo/o belastet und gibt nicht die volle Nennleistung. Man kann
diesen Nachteil vermeiden, wenn das auf L nterbelastung (7o bis Soo/o der Nennlast
bei normalen Gasverhältnissen) eingestellte Gasventil unter dem Einfluß eines im
Wasserauslauf angeordneten Thermostaten steht, der das Ventil so weit öffnet, daß
auch bei Gas von geringem Heizwert eine vorgegebene Auslauftemperatur erreicht wird.
Auf diese 'Weise wird durch den Thermostaten, wenn, geringer Heizwert vorhanden
ist, die Einstellung des Gasventils korrigiert und damit die volle Nennleistung
trotz eingestellter Unterbelastung erreicht.
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Durch die geschilderte Maßnahme wird zwar die Unterbelastung des Gerätes
bei zu - geringem Heizwert, insbesondere während der Anheizzeit,
herausgeregelt,
jedoch keine Sicherheit gegen Überlastung erreicht. Es ist dazu erforderlich, zusätzlich
in an sich bekannter Weise durch einen im Auslauf liegenden Thermostaten die Gaszufuhr
beim Überschreiten einer vorgegebenen Auslauftemperatur zu drosseln. Die Erfindung
besteht demnach darin, daß die Gaszufuhr unter dem Einfluß zweier im Auslauf angeordneter
Thermostaten steht, von denen der eine die Gaszufuhr während der Anheizzeit mit
zunehmender Auslauftemperatur so lange vergrößert, bis eine vorgegebene Auslauftemperatur
erreicht ist, während der andere Thermostat die Gaszufuhr beim Überschreiten der
Solltemperatur drosselt. Man kann dabei die Anordnung so treffen, daß beide Thermostaten
gegeneinanderwirkend. das gleiche Gasventil verstellen, dessen Ventilkörper durch
eine Ventilfeder an zwei unabhängig voneinander durch die Thermostaten verstellbare
Anschläge kraftschlüssig zum Anliegen gebracht wird. Man beherrscht durch ein solches
von, zwei gegeneinanderwirkenden Thermostaten gesteuertes- Gasventil die Gaszufuhr
bei allen Betriebsverhältnissen und -zuständen des Gerätes. Die bei der technischen
Durchbildung einer solchen Gasventil-Steuervorrichtung auftretenden Schwierigkeiten
kann man überwinden, wenn beide Thermostaten als Dampfdruckthermostaten ausgebildet
sind. Unter Dampfdruckthermostaten versteht man bekanntlich solche, die nur zum
Teil mit einer -leicht siedenden Flüssigkeit gefüllt sind. Dadurch vermeidet man
mechanische, abgedichtete Durchführungen von dem wassergefüllten Raum des Auslaufes,
in dem die Temperaturmessung stattfindet, zu dem gasgefüllten Ventilraum, in. dem
die Verstellung stattfindet, weil der im Wasserraum angeordnete Wärmefühler lediglich
durch ein Kapill.arrohr mit dem im Gasraum befindlichen Federungskörper verbunden
ist. Außerdem kann man die Federungskörper von solchen Dampfdruckthermostaten durch
einstellbare Federkräfte vorbelasten und dadurch den ganzen zulässigen Hub des Federungskörpers
für die Ventilverstellung innerhalb des interessierenden Temperaturbereiches ausnutzen.
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Zur Verbesserung der Sicherheit beim Zusammenwirken der beiden. Thermostaten
ist es zweckmäßig, den Wärmeübergang zu dem öffnenden Thermostaten durch eine wärmeisolierende
Schicht etwas zu verzögern, damit Gewähr dafür gegeben ist, daß der Thermostat mit
schließender Tendenz die jeweilige Temperatur schon vor dem Thermostaten mit öffnender
Tendenz angenommen hat.
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Eine völlige Sicherheit gegen Überlastung des Gerätes erhält man jedoch
erst dann, wenn auch auf der Wasserseite konstante Verhältnisse vorhanden -sind;
die nicht überall vorausgesetzt werden können. Die Wärmebelastung eines Gerätes
hängt bekanntlich einerseits von der Temperaturdifferenz zwischen Zu- und Auslauf,
andererseits von der durchlaufenden. Wassermenge ab. Wenn nun zusätzlich im -Wasserzulauf
ein Thermostat angeordnet ist, der ein die zulaufende Wassermenge bestimmendes Wasserventil
nach Maßgabe der Zulauftemperatur verstellt, so wird die oben beschriebene Regelvorrichtung
zu einem für alle Betriebsverhältnisse und -zustände geeigneten Wärmebelastungsregier.
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Dabei ist allerdings Voraussetzung, daß die thermostatisch erzielten
Einstellungen sowohl des Gasventils als auch des Wasserventils die durchtretenden
Gas- bzw. Wassermengen eindeutig bestimmen.. Um das sicherzustellen., sind selbsttätig
wirkende Differenzdruckregler sowohl auf der Gasals auch auf der Wasserseite vorgesehen,
die an den thermostatisch gesteuerten Ventilen eine vorgegebene Druckdifferenz konstant
halten. Insbesondere auf der Gasseite ist die Anwendung eines Differenzdruckreglers
an Stelle eines üblichen Druckreglers von großem Vorteil, weil die dem Breitrier
zustxöziende Gasmenge von der Brennertemperatur unabhängig wird.
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Die Einstellung der thermostatisch gesteuerten Ventile hängt naturgemäß
in erster Linie von der gewünschten Auslauftemperatur ab. Soll die Auslauftemperatur
geändert werden., so muß, um wieder die gleiche Wärmebelastung zu erhalten, auch
der Wasserzufluß sinngemäß verstellt werden. Man kann zu diesem Zweck vorsehen,
daß der Einstellwert der Auslauftemperatur und der Einstellwert des von der Zulauftemperatur
gesteuerten Wasserventils durch eine mechanische Verbindung gemeinsam verstellbar
sind, so daß bei jeder Einstellung die gleiche Wärmebelastung des Gerätes erzielt
wird.
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Die Erfindung ist im folgenden an einem Ausführungsbeispiel unter
Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.
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Die Zeichnung stellt im Schnitt .eine Regelarmatur eines nur durch
den Wärmeaustauscher 4 angedeuteten Gas-Wasserheizers dar.
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Das Kaltwasser tritt bei A in die Armatur ein und strömt durch Regelöffnungen
38. Im Wasserstrom schwebt eine Scheibe 39, die durch eine Feder 39a belastet ist.
An der Scheibe 39 ist ein Kolben 40 angebracht, der die Regelöffnungen 38 steuert.
Der Wasserstrom fließt teils durch den Ringspalt zwischen der Scheibe 39 und der
Gehäusewandung 41 und die Öffnungen 42, teils zwischen einem Ventil :2 und dessen
Sitz i hindurch zu dem Stutzen. B, der an den Wärmeaustauscher 4 angeschlossen ist.
An den Wasserzulauf ist wie üblich eine Wasserman:gelsicherung angeschlossen, die
aus einer Membran 45 und einem durch die Membran 45 betätigten Gasventil 43 mit
Ventilfeder 44 besteht. In dem zulaufenden Wasserstrom ist ein Flüssigkeitsthermostat
3 angeordnet, durch dessen Hub die Stellung des Ventils 2 bestimmt wird. Die Scheibe
39 wirkt in Verbindung mit dem die Regelöffnungen 38 steuernden Kolben 40 in bekannter
Weise als Differenzdruckregler, der am Ventil i, 2 eine durch die Feder 39a bestimmte
Druckdifferenz aufrechterhält. Die bei B in den Wärmeaustauscher 4 einströmende
Wassermenge hängt also auch bei Druckschwankungen in der Zuleitung ausschließlich
von der Stellung des Ventils 2 ab. Diese wiederum ist l@estimmt von der Temperatur
des zulaufenden Wassers, weil der Thermostat 3 bei zunehmender Temperatur das Ventil
e mehr öffnet und bei abnehmender Temperatur weiter schließt. Durch geeignete
Bemessung
des Thermostatenhubes und entsprechende Formgebung des Ventils 2 kann man erreichen,
daß sich die einströmende Wassermenge mit der Temperatur verhältnisgleich ändert.
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Bei E strömt das Gas ein und gelangt bei geöffneter Wasscrmangelsicherung
.43 unter eine Schwebescheibe 46. Der Gasstrom teilt sich, ähnlich wie vorher beim
Wasserstrom beschrieben, und tritt teils durch den Ringraum zwischen Scheibe .I6
und Wandung 47, teils durch einen Kanal ,I8 und ein Gasventil 7 und einen Kanal
49 durch. Steueröffnungen 5o zum Brenner 9. Ein an der Scheibe 4.6 befestigter Steuerkragen
5i regelt den Gasdurchtritt durch die Öffnungen 50 in. der Weise, daß am
Ventil 7 ein durch das Gewicht der Schwebescheibe 4.7 bestimmter konstanter Differenzdruck
aufrechterhalten wird.
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Der Ventilkörper 7 sitzt lose auf einer Ventilstange 32, die einen
Federteller 31 mit einem Federungskörper 2o verbindet. Auf der Ventilstange 32 ist
ein Anschlag 36 angebracht, gegen den der Ventilkörper 7 durch eine Ventilfeder
34 gedrückt wird. Auf dem Federteller 31, der sich zwischen zwei Anschlagringen
33 und 33a bewegen kann, liegt eine Belastungsfeder 30 auf, deren Spannung
durch eine Spindel 54. verändert werden kann. Der Federungskörper 2o ist auf einem
Träger 25 befestigt, der mit der Wandung 26 der Armatur fest verbunden ist. Auf
der anderen Seite des Trägers 25 ist ein weiterer Federungskörper 22 angebracht,
der durch eine einstellbare Feder 27 belastet ist. ,Mit dem unteren Federungskörper
22 ist ein durch den Träger 25 beweglich durchgeführter Bügel 28 verbunden, der
mit einem Kragen 35 einen weiteren Anschlag für den Ventilkörper 7 bildet. Der Bügel
-28 hat bei einem Ausdehnungshub des Federungskörpers 22 nur zwischen zwei Anschlagringen
29 und 37 Bewegungsfreiheit.
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Durch eine Kapillarleitung 23 ist der Federungskörper 2o mit einem
Wärmefühler i9 verbunden, der nur zum Teil mit einer leicht siedenden Flüssigkeit
gefüllt ist. In gleicher Weise verbindet eine Kapillarl.eitung 24. den Federungskörper
22 mit einem weiteren. ebensolchen Wärmefühler 21. Der letztere, 21, ist mit einer
wärmeisolierenden Schicht 21" versehen. Die beiden Wärmefühler ig, 21 sind gemeinsam
in einem Raum C untergebracht, der an die Warmwasserseite des Wärmeaustauschers
4. angeschlossen ist und der den Auslaufstutzen D trägt.
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Durch ein Handrad 12, das mit einer Temperaturskala versehen ist,
kann über einen Winkelantrieb 53 die Spindel 54 und damit die Spannung der Belastungsfeder
30 eingestellt werden. Zugleich findet dabei aber durch eine «'olle 57 und
ein Übersetzungsgetriebe 56 mittels eines Exzentertriebes 55 eine Verlagerung des
Thermostaten 3 und des daran befestigten Ventils 2 statt.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Regelvorrichtung ist folgende:
Im Wärmeaustauscher.I wird eine bestimmte von der Zulauftemperatur abhängige Wassermenge
erwärmt. Die Wärmefühler ig, 21 nehmen die jeweilige Auslauftemperatur an, wobei
durch die Isolierhülle Zia dafür gesorgt ist, daß der Wärmefühler ig die Temperatur
schneller annimmt als der Wärmefühler2i. Bei kalten Thermostaten läßt das Ventil
? eine Gasmenge durch, die bei normalem Heizwert einerUnterbelastung entspricht.
Von einer durch die Einstellung der Feder 27 bestimmten Auslauftemperatur an wird
der Bitgel 28 durch den Federungskörper 22 abwärts bewegt und das Gasventil 7 weiter
geöffnet. Beim Überschreiten der gewünschten Auslauftemperatur, die von der Spannung
der Belastungsfeder 3o abhängt, führt der Federungskörper 20 einen Hub aus und bewegt
den. Ventilkörper 7 durch den Anschlag 36 im schließenden Sinne, während der Bügel
mit dem Anschlag 35 weiter nach unten ausweicht, bis er auf dem Anschlagring 37
aufliegt, ohne die Regelbewegung des Ventilkörpers zu stören.
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Wird nun, am Handrad 12 eine höhere Auslauftemperatur eingestellt,
indem die Belastungsfeder 30 stärker gespannt wird, so wird zugleich der
Thermostat 3 und das Wasserventil 2 angehoben, so daß die durchfließende Wassermenge
entsprechend der höheren Auslauftemperatur vermindert wird. Die Wärmebelastung des
Gerätes bleibt demnach bei alfen einbestellten Auslauftemperaturen konstant.