DE89224C

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Publication number: DE89224C
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KAISERLICHES

PATENTAMT.

KLASSE 36: Heizungsanlagen.

Die bisher bei Niederdruck-Heizungen angewendeten selbsttätigen hydraulischen (oder allgemein: Flüssigkeits-) Regulirvorrichtungen bestanden aus zwei über einander angeordneten, mit Wasser gefüllten Gefäfsen, deren Wasserrä'ume einerseits und deren Lufträume andererseits durch je ein Rohr mit einander in Verbindung standen (vergl. z. B. Patent Nr. 70077). Ferner war der Luftraum des oberen Gefäfses mit dem hinter den Heizkörpern liegenden Condensationsgefäfs und der Luftraum des unteren Gefäfses mit dem Dampfraum des vor den Heizkörpern liegenden Dampfkessels verbunden.

Diese so eingerichteten Vorrichtungen wirkten nun nach Ansicht des Erfinders als Regulirappar'ate nur insofern, als sie die Ueberschreitung einer bestimmten maximalen Druckdifferenz zwischen den Drucken des Dampfkessels Und dem Condensationsgefäfs verhinderten, während sie Druckschwankungen unterhalb jener Maximaldruckdifferenz in nachtheiliger Weise zuliefsen.

Es lag dies daran, dafs im Falle des Steigens des Druckes im Dampfkessel dieser Kesselüberdruck wohl durch das die wasserfreien Räume der beiden Gefäfse des Apparates mit einander verbindende Rohr hindurch nach dem Condensationsgefäfs hin sich ausgleichen konnte, nicht aber umgekehrt im Falle des Steigens des· Druckes im Condensationsgefäfs bezw. Fallens des Druckes im Dampfkessel". Trat nämlich letzteres ein, so wurde die Flüssigkeit aus dem oberen Gefäfse des Regulirapparates nach dem unteren Gefäfse desselben gedrängt, die Wasserspiegel in beiden Gefäfsen näherten sich so lange, bis der Druck im Condensationsgefäfs plus der (verringerten) Flüssigkeitssäule im Regulirapparat wieder gleich dem (verringerten) Dampfkesseldruck war.

Soll aber die Wärmeabgabe der Heizkörper einer Heizanlage andauernd gleich sein, so mufs der Druckunterschied zwischen den Drucken vor und hinter den Heizkörpern nicht blos an der Ueberschreitung einer bestimmten Grenze verhindert, sondern unter, allen Umständen ebenfalls gleich erhalten werden; ist dies na'mlich der Fall, so fliefsen in der Zeiteinheit stets gleiche Mengen Dampfes durch die Heizkörper hindurch.

Den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet nun ein hydraulischer, selbsttätiger Regulirapparat, welcher den eben erwähnten Bedingungen entspricht.

,Der Apparat, welcher auf der beiliegenden Zeichnung in schematischer Weise veranschaulicht ist, besteht aus drei geschlossenen Gefäfsen ABC (Fig. 1). Diese Gefäfse sind während ihrer Thätigkeit zum Theil mit Wasser gefüllt, in verschiedenen Höhen aufgestellt und derart durch vier offene Röhren abcd mit einander verbunden,. dafs einerseits von den Böden der höherliegenden Gefäfse A und B zwei Rohre α und b bis dicht über den Boden der darunter liegenden Gefäfse B und C reichen, andererseits aber zwei andere

Röhren c und d im wasserfreien Räume der oberen Gefäfse A und B beginnen und dicht unter dem normalen Wasserspiegel in die darunter liegenden Gefäfse B und C münden, oder einfacher: es soll durch Rohre abcd einerseits die Verbindung der unteren Theile der Gefäfse A B und C mit einander, andererseits der oberen wasserfreien Theile der Gefäfse A bezw. B mit den Wasserspiegeln in B bezw. C hergestellt werden. Dieser Zweck kann aufser durch die in Fig. ι dargestellte Röhrenverbindung auch noch durch beliebige andere Röhrenverbindungen, z. B. durch die in Fig. 2 und 3 dargestellten Röhrenverbindungen erreicht werden.

D (Fig. 1) ist der Dampfkessel, ee die Dampfzuleitung nach den Heizkörpern EEE mit den Zuflufsregulirventilen FFF. Die Condensableitung fff leitet das Condenswasser dem Condenssammler G zu, dessen Boden mit dem Wasserraum des Kessels durch das Rohr g verbunden ist. Man erhält alsdann die gewünschte Druckunterschiedsregelungsvorrichtung, sobald man noch folgende Verbindungen herstellt:

1. durch das Rohr i zwischen dem Dampfraum des Kessels D und dem wasserfreien Räume des untersten Gefäfses C,

2. durch das Rohr j zwischen dem Condenswassersammler G und dem wasserfreien Räume des mittleren Gefäfses B, und endlich

3. durch das Rohr k zwischen dem wasserfreien Räume des obersten Gefäfses A und der freien Luft.

Werden nun die einzelnen Drucke und Druckunterschiede in Centimeter Wassersäule gemessen, so entspricht der Höhenunterschied H zwischen den Wasserspiegeln der Gefäfse A und C dem jeweiligen Kesseldampfdrucke und der Höhenunterschied zwischen den Wasserspiegeln der Gefäfse A und B, nämlich h¹ dem jeweiligen Drucke im Condenssammler G, folglich ist H—h¹ = h der Druckunterschied zwischen Dampfkessel und Condenswassersammler, welcher, wie eingangs erwähnt, unter allen Umständen andauernd erhalten werden soll.

Nun ist aber h unabhängig vom Kesseldrucke (so lange derselbe nur nicht kleiner ist als h selbst), und zwar ist h annähernd constant, nämlich gleich dem Höhenunterschiede zwischen den Wasserspiegeln in B und C, deren Höhenlagen wiederum annähernd constant sind. Der Wasserspiegel in C liegt nämlich stets zwischen dem unteren Ende des Rohres d und der Mündung des Rohres i, welches einen Wasserüberlauf nach dem Kessel hin bildet. Aehnlich liegt auch der Wasserspiegel in B (so lange nur der Kesseldruck nicht kleiner ist als /1) stets zwischen dem unteren Ende des Rohres c und der Mündung des Rohres j, welches wiederum einen Ueberlauf nach dem Condenswassersammler hin bildet. Durch zweckentsprechende Wahl des Abstandes der Einmündungen der Rohre j und i über den unteren Enden der Rohre c bezw. d können daher die Wasserspiegel in den Gefäfsen B und C und somit der Höhenunterschied zwischen diesen beiden Wasserspiegeln oder der Druckunterschied h in beliebig engen Grenzen dauernd erhalten werden.

Diese eben beschriebene Vorrichtung wirkt in folgender Weise:

Angenommen, das Gefäfs C sei bis zum Ueberlauf mit Wasser gefüllt. Wächst nun der Dampfdruck im Kessel D beim Anfeuern desselben, so steigt auch das Wasser in den Röhren d und b, dem jeweiligen Dampfdruck entsprechend, empor, füllt den Untertheil des Gefäfses B aus und verschliefst endlich die untere Oeffnung des Rohres c, und zwar in dem Augenblicke, wo der Kesseldruck die Höhe h erreicht hat. Von diesem Augenblicke an beginnt die eigentliche Wirkung der Vorrichtung. Steigt jetzt nämlich der Druck weiter, so steigt das Wasser in den Röhren a und c empor und füllt schliefslich auch das Untertheil des Gefäfses A bis auf den normalen Wasserstand aus. Bei beliebigem Kesseldampfdrucke (sofern er nur nicht kleiner als h ist) bleibt nun der gewünschte Druckunterschied Ii andauernd bezw. er wird durch die Vorrichtung sofort wieder hergestellt, falls er sich, gleichgültig durch welche Ursachen, geändert haben sollte, und zwar in folgender Weise.

I. Der Umstand, dafs der Druckunterschied H—h¹ kleiner als der normale Druckunterschied h wird, kann eintreten:

a) Bei ungeändertem h¹, wenn der Kesseldruck H sinkt.

Es sinken alsdann die Wasserspiegel in A und B, dem verminderten H entsprechend, gleichmäfsig herab (das Wasser fliefst durch a und b nach C), die untere Oeffnung des Rohres c wird freigegeben, und der Ueberflufs von Luft und Dampf entweicht aus dem Condenssammler G durch die Theile j B c nach dem Gefäfse A und durch das Rohr k in die freie Luft, so lange, bis der verlangte Druckunterschied h wieder hergestellt worden ist, worauf das wieder emporsteigende Wasser die untere Oeffnung von c schliefst.

b) Bei ungeändertem Kesseldrucke H, wenn der Druck h¹ im Condenssammler steigt.

Es fällt aldann der Wasserspiegel in B, indem das Wasser aus diesem Gefäfse B entsprechend dem steigenden Drucke h¹ zum Theil durch Rohr α nach Gefäfs A, zum Theil durch Rohr b nach Gefäfs C gedrängt wird, bis wiederum die untere Oeffnung des Rohres c freigegeben wird, worauf der Drucküberschufs, wie vorhin, aus dem Gefäfs G in die freie Luft entweicht.

II. Wird der Druckunterschied H— h¹ gröfser als der normale Druckunterschied h, so kann dieses wiederum aus zwei Ursachen erfolgen:

a) Der Kesseldruck H steigt an, während der Druck h¹ im Condenswassersammler ungeändert bleibt.

Alsdann drückt der Kesseldampf das Wasser aus C durch b nach B theilweise weiter durch a nach A. Der fallende Wasserspiegel in C giebt die untere [Oeffnung des Rohres d frei, und der Dampfüberschufs strömt durch die Theile d Bj nach dem Gefäfse G, erhöht hier die Spannung, bis der normale Druckunterschied h wieder hergestellt, worden ist.

Ist jedoch trotz dieser Ausgleichung der Kesseldruck immer noch zu grofs, so wird der Druck in G bezw. B gröfser sein als der normale Druck h¹, der Druck prefst somit das Wasser durch das Rohr α nach dem Gefäfse A, bis die untere Oeffnung des Rohres c freigegeben wird und der Luft- und Dampfüberschufs aus dem Gefäfs G bezw. B durch die Theile c Ak in die freie Luft entweicht. Da nunmehr h¹ im Vergleich zu Ti wieder zu klein geworden ist, so wiederholt sich das Spiel der Vorrichtung so lange, bis der erstrebte Gleichgewichtszustand eintritt.

b) Der Kesseldruck bleibt ungeändert, während der Druck h¹ im Condenswassersammler sinkt.

Sobald der Druck h¹ sinkt, steigt der Wasserspiegel im Gefäfs B an, da in diesem Falle Wasser aus den Gefäfsen A und C durch die Rohre α und b dem Gefäfse B zufliefst. Der infolge dessen im Gefäfs C sinkende Wasserspiegel giebt dann die untere Oeffnung vom Rohr d frei, und es strömt Dampf von Gefäfs C nach den Gefäfsen B und C und bringt den Druck im Gefäfs G auf die erwünschte Höhe.

Es wird also unter allen Umständen die Dampfdruckdifferenz h gleich erhalten. Um im Gefäfse A den Wasserstand und somit den Druck im, Condenswassersammler G zu begrenzen, kann noch das in Fig. ι punktirt gezeichnete Ueberlaufrohr / vorhanden sein, durch welches das überflüssige, sich etwa aus dem Dampf condensirende Wasser aus dem Gefäfse A nach dem Wasserraume des Kessels abgeleitet wird. Dasselbe kann bei dem Gefäfse B durch das Rohr j und an dem Gefäfs C durch das Rohr i geschehen.

Werden die Regulirventile FF an den Heizkörpern E E geöffnet, so prefst der in die Heizkörper E eintretende Dampf die Luft durch die Rohre ff nach dem Gefäfse G, vermehrt hier den Druck, und die Vorrichtung läfst in vorbeschriebener Weise den Ueberschufs an Luft und Dampf aus dem Gefäfse G entweichen. Werden dagegen die Ventile FF wieder geschlossen und condensirt der in den Heizkörpern befindliche Dampf, so saugt die entstehende Luftleere wieder Luft und Dampf aus dem Gefäfse G in die Heizkörper ein, so lange, bis schliefslich der Heizkörper nur noch mit Luft gefüllt ist.

Da hierbei nun der Druck im Gefäfs G fällt, so wird die Vorrichtung, wie unter lib) erläutert, den nöthigen Dampf aus C durch d nach B und weiter durch j nach G durchlassen, um die constante Druckdifferenz aufrecht zu erhalten.

Durch ein häufiges, sich wiederholendes Spiel der Vorrichtung, in der unter Ia), Ib), Ha), lib) beschriebenen Weise, könnte jedoch schliefslich die Luft aus dem ganzen Heizsysteme, sowie aus dem Condenswassersammler völlig entfernt werden und an Stelle der Luft Dampf treten. In diesem Falle würde eine Wärmeregelung in den Heizkörpern aufhören, da alsdann, selbst bei geschlossenen Zuflufsventilen, Dampf von rückwärts in die Heizkörper strömen würde.

Um dieser Möglichkeit vorzubeugen, wird als Ergänzung der beschriebenen Vorrichtung an das Rohr d noch ein Luftsauger </, der nach Art eines Dampfstrahlgebläses eingerichtet ist, angeschlossen. Es wird dann Luft durch Rohr m aus dem Gefäfse A abgesaugt und durch Rohr d nach dem Gefäfse B und somit in das ganze Heizsystem geprefst, sobald der Dampf aus C durch d und den Sauger J nach den Gefäfsen B G u. s. w. strömt.

Dieser Sauger verengt jedoch den Querschnitt des Rohres d etwas, so dafs dieser Querschnitt ungenügend sein könnte, um eine genügend schnelle Wiederherstellung des gewünschten Druckunterschiedes h zu sichern. Um nun auf alle Fälle eine schnelle Wirkung der Vorrichtung zu sichern, kann neben dem Rohre d noch das punktirt angegebene Rohr d^l vorgesehen werden, wobei jedoch das untere Ende von d^l etwas tiefer hinabreichen mufs als das untere Ende des Rohres d. Alsdann würde in der Regel das Rohr d als Druckdifferenzregler wirken und hierbei auch die nöthige Luft aus A einsaugen; erst wenn das Rohr d einmal nicht genügen sollte, würde der Wasserspiegel in C noch etwas weiter herabgedrückt und schliefslich auch die untere Oeffnung des Rohres d¹ freigegeben werden. In diesem Falle würde dann die Herstellung des gewünschten Druckunterschiedes durch den unverengten Querschnitt des Rohres d^l schnell und mit genügender Sicherheit erfolgen.

Das Rohr m, welches dem Sauger J Luft zuführt, mufs höher geführt werden, als der höchste Wasserstand in A steigen kann, also höher als das Ueberlaufrohr /. Wenn nämlich kein Dampf durch das Rohr d strömt, so steigt das Wasser im Rohre m eben so hoch wie im Gefäfse A. Es ist zweckentsprechender, das Rohr m mit dem Gefäfse A oberhalb

des höchsten Wasserstandes zu verbinden, als es in die freie Luft münden zu lassen.

Es werden dadurch zwei Vortheile erreicht:

1. Wenn einmal, z.B. durch einen Rückstofs u. s. w., Wasser oben aus dem Rohre m herausspritzen sollte, so wird dieses Spritzwasser in unschädlicher Weise in das Gefäfs A abgeführt.

2. Die in A enthaltene Luftmenge besteht zum grofsen Theile aus Luft, welche bei früheren Spielen der Vorrichtung aus dem Gefäfse G entwichen ist. Diese Luft hat nun im Heizsystem bereits auf das Eisen u. s. w. oxydirend gewirkt, ist daher ihres Sauerstoffes zum Theil beraubt und mithin nicht mehr im Stande, das Rosten der einzelnen Theile des Apparates so zu fördern als ganz frische Luft.

In obiger Beschreibung und der zugehörigen Zeichnung ist ein Condenswassersammler lediglich behufs klarer Darstellung der Wirkungsweise angenommen, er bildet jedoch nicht einen nothwendigen Theil der Vorrichtung, welche ohne einen solchen ebensogut wirken kann.

Wird die vorbeschriebene Regulirvorrichtung für Abdampfheizung verwendet, so vertritt das von der Dampfmaschine zur Heizung führende Hauptabdampfrohr bezw. ein in dasselbe eingebauter Abdampf behälter den Dampferzeuger bezw. Dampfkessel. Die Entwässerungsrohre / und g würden alsdann statt nach dem Wasserraum des Kessels anderweitig zu entwässern

Claims

Patent-Ansprüche:
Eine Regelungsvorrichtung für Niederdruck-Heiz- und ähnliche Anlagen, bestehend aus drei in verschiedenen Höhen aufgestellten, geschlossenen, zum Theil mit Wasser gefüllten oder sich füllenden Gefäfsen (A B C), bei welchen durch entsprechende Rohre (ab c dij k) verbunden sind:

a) die Wasserräume der Gefäfse ABC mit einander;

b) die Lufträume jedes der beiden höher gelegenen Gefäfse (A bezw. B) mit dem Wasserspiegel des darunter liegenden Gefäfses (B bezw. C)]

c) die Verbindung der wasserfreien Räume: et) der Luftraum des höchstgelegenen

Gefäfses A mit der aufseien Luft, ß) der Luftraum des mittleren Gefäfses B mit dem Condenssammler G, γ) der Luftraum des untersten Gefäfses C mit dem DampfraUme des Niederdruckdampfkessels D,
zum Zweck, zwischen zwei Räumen, z. B. dem Dampfkessel D und dem Condenssammler G einer Dampfheizungsanlange, eine Druckdifferenz h sowohl beim Steigen des Druckes im Kessel bezw. Fallen des Druckes im Condenssammler als auch beim Fallen des Druckes im Dampfkessel bezw. Steigen des Druckes im Condenssammler, d. h. unter allen Umständen constant zu erhalten.
2. Eine Vorrichtung nach Anspruch i, bei welcher der Luftraum des höchsten Gefäfses (A) nahe dem normalen Wasserspiegel mit dem Wasserraum des Kessels in Verbindung steht, zum Zweck, die Höhe des Wasserstandes in jenem Gefäfse zu begrenzen.
3. Eine Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, bei welcher das Rohr (d), welches vom Lufträume des Gefäfses (B) bis an den Wasserspiegel des Gefäfses (C) herabreicht, mit einem Luftsauger (J) verbunden ist, zwecks Wiederzuführung der erforderlichen Luft zur Heiz- etc. Anlage und wobei die durch den Sauger (J) bewirkte Verengung des Rohres (d) durch Anordnung eines Hülfsrohres (d¹) ausgeglichen werden kann, welches Hülfsrohr mit seinem unteren Ende tiefer als das Rohr d in das Gefäfs (C) hinab-, mit seinem oberen Ende aber in gleicher Weise wie das Rohr (d) in den Luftraum des Gefäfses (B) hinabreicht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.