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Niederdruck-Dampfheizungsanlage und Verfahren zu ihrer Regelung Bei
den bekannten, Niederdruckda,mpfheizungen. mit kurzem Heizkörper und Thermostatregelung
ist eine verhältnismäßig genaue Regelung möglich, da sich der Thermostat über die
ganze Heizkörperlänge erstrecknen kann und unmittelbar vom Heizkörper beeinflußt
wird.. Bei den bekannten Niederdruckda,mpfheizungen mit langgestreckterr Heizkörper
hingegen, bietet d.ie Regelung durch einen am Austrittende des Heizkörpers angeordneten.
Thermostaten verhältnismäßig große Schwierigkeiten, da die Temperatur des Heizkörpers
selbst den Thermostaten nur schwach, beeinflußt. Solche Niederdruckdampfheizungen
mit langgestrecktern Heizkörper bestehen üblicherweise: aus einem langgestreckten
Zusatzheizkörper, welchem ein mit Thermostat ausgestatteter bzw. als Thermostat
ausgebildeter, verhältnismäßig kurzer Heizkörper nachgeschaltet äst. Bei diesen
bekannten Bauarten ist an das Einla,ßregelventil ein Heizmohr aus einem wärmedehnungsempfindlichen
Baustoff, wie z. B. Eisen,, angeschlossen., dessen anderes Ende einen Regelkopf
trägt. Innerhalb dieses Heiz,rahres ist zwischen Regelkopf und Einlaßregelventil
eine Thermostatenstange aus gegen Wärmedehnung unempfin:d.lichern Baustoff (Invarstah1)
angeardnett, welche: das Einlaßregelventi.l betätigt, so daß bel einer Wärmeddhnung
des Heizrohres über ein bestimmtes Maß das Einlaßregelventil im Schließsinn bewegt
wird. An das Gehäuse des Ein.laßregelventils ist nun das Einlaßende des Zusatzheizkörpers
angeschlossen,
während das Auslaßende des Zusatzheizkörpers an den Regelkopf angeschlossen ist,
so daß dieser als Thermostat wirkende Heizkörper dem Zusatzheizkörper am Auslaßende
nachgeschaltet ist. Bei solchen Heizkörpern ist die Regelung der vollen Heizung
ohne weiteres möglich, da -der Thermostat die Temperatur am Austrittende überwacht
und dort einen Dampfaustritt verhindert. Eine gedrosselte Heizstellung ist jedoch
bei solchen Heizungen nicht möglich, da bei einem Zustand, in dem der Dampf den
Zusatzheizkörper nur halb erfüllt, der Dampf nicht mehr bis zum Thermostaten gelangt
und daher der Thermostat an der Regelung nicht mitwirken kann. Bei einer Drosselstellung
auf halbe Heizung kann bei diesen bekannten Ausführungen die Regelung nur so erfolgen,
daß der nachgeschaltete, als Thermostat wirkende Heizkörper nur zur Hälfte mit Dampf
gefüllt wird, was aber in Anbetracht der überwiegenden Länge des Zusatzheizkörpeirs
die Heizwirkung nicht merklich beeinflußt. Es. war daher bei solchen Heizungen mit
langem Heizkörper und nachgeschaltetem Thermostaten bisher nur eine volle, Heiz-Stellung
oder eine völlige Salt-Stellung möglich.
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Die Erfindung zielt nun darauf ab, eine Regelung solcher Niederdruck-Dampfheizungsanilagen
mit langem Heizkörper und am Austrittendei desselben angeordnetem Thermostaten zu
ermöglichen, und besteht darin, daß toi: gedrosselter Heiz Stellung dem Thermostaten.
durch: das Einlaßreigelventil des Heizkörpers entspannter Dampf üb--r einen Drosselquerschnitt
zugeführt wird. Auf diese Weise wird der Thermostat bei gedrosselter Heiz-Stellung
in einem gewissen Ausmaß erwärmt, und es wird verhindert, daß der Thermostat infolge
seiner Erkaltung das Einsatzregeilventil wieder bis zur vollen. Heizleiistung öffnet.
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Beiden üblichen Ausführungsformen, auf welche sich die Erfindung in
erster Linie, bezieht, ist einem Zusatzheizkörper ein, mit Thermostat ausgestatteter
bzw. als Thermostat ausgebildeter Heizkörper, insbesondere von der Bauart, hei welcher
in einem Heizrohr aus wärmedehnungsempfindlichen Baustoff eine das Eiinlaßregelve!ntil
steuernde Thermostatenstange aus Baustoff mit geringer Wärmedehnung (Invar) angeordnet
ist, nachgeschaltet. Bei solchen Ausführungsformen wird erfindungsgemäß bei gedrosselter
Heiz-Stellung dem nachgeschalteten Heizkörper der Dampf nur in einem für seine vollständige
Er- ! wärmung nicht ausreichenden Ausmaß zugeführt ' und die Dampfzufuhr zum Zusatzheizkörper
in Abhängigkeit von der Temperatur des nachgeschalteten Heizkörpers geregelt. Der
Zusatzheizkörper und der nachgeschaltete, als Thermostat wirkende Heizkörper sind
der gleichen Raumtemperatur ausgesetzt, und es gibt somit die Durchschnittstemperatur
des nachgeschalteten, als Thermostat ausgebildeten Heizkörpers ein Maß I für die
Durchschnittstemperatur des Zusatzheizkörpers, so daß bei einer Regelung des Dampfeinlasses
. in Abhängigkeit von der Temperatur des I als Thermostat wirkenden Heizkörpers
auch die Durchschnittstemperatur des Zusatzheizkörpers geregelt wird. Wenn das Verhältnis
der dem nach geschalteten Heizkörper zugeführten Dampfmenge zu der dem Zusatzheizkörper
zuge,fübrten Dampfmenge ungefähr dem Verhältnis der Heizfläche, des nachgeschalteten
Heizkörpers zu der Heizfläche des Zusatzheji.zkörpe;rs entspricht, so können auch
beide Heizkörper auf der gleichen Temperatur gehalten werden, so daß Fehler durch,
die Verschiedenheit des Wärmeüberganges in verschiedenen: Temperaturbereichen vermieden
werden.
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Bei der erfindungsgemäßen Niederdruck-Dampfheizungsanlage ist somit
zwischen dem dem Zusatzheizkörper nachgeschalteten Heizkörper, welcher als Thermostat
wirkt, und einem Raum hinter dem Einlaßregelventil eine, den. Weg über den Zusatzhoizkörper
zumindest zeitweise umgehende Drosselöffnung vorgesehen, durch welche nun zumindest
bei gedrosselter Heiz-Stellung Dampf in den als Thermostat wirkenden Heizkörper
eintreten und diesen im gewünschten. Ausmaß erwärmen kann. Diese den Zusatzheizkörper
umgehende Drosselöffnung ist zweckmäßig regelbar. Gemäß der Erfindung kann dieDrosselöffnüng
durch ein mit der Handstelleinrichtung gekuppeltes Abschlußglied überwacht sein,
welches den Dampfd:urchtritt nur, bei igedrosseI,ter Heiz-Stellung der Handeinstellung
freigibt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist aber der Durchtrittquerschnitt
der Drosselöffnung durch ein in Abhängigkeit von der Temperaturdes nachgeschalteten,
Heizkörpers gesteuertes Ventil geregelt. Durch diese temperaturabhängige Regelung
des Dampfdurchtniittes zu dem als Thermostat wirkenden: Heizkörper werden. Temperaturschwankungen
dieses Heizkörpers in wesentlich: engeren Grenzen gehalten, und es wird ein fortwährendes
Spielen. der das Einlaßregelv entil betätigenden Thermostatenstange vermieden.,
wodurch die Durchschnittstemperatur des Zusatzheizkörpers gleichmäßiger eingehalten
werden kann.
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In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen
schematisch veranschaulicht.
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Eig. I zeigt einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform der Heizung,
während Fig. 2, 3 und 4 Querschnitte, nach Linie A-B der Fig. i in, den, verschiedenen
Regelsteillungen darstellen; Fig. 5 zeigt einen vertikalen Längsschnitt durch eine:
anderer Ausführungsform einer Heizung und Fig. 6 eine Drauf sicb.t hiervon. be:i
abgenommenem Eintrittstutzen des Zusatzheizkörpers, wobei einige Teile im Schnitt
dargestellt sind.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. i bis gelangt der Dampf über eine:
Anschlußöffnung i in einen Raum :z des Gehäuses 3 des Einlaßregelventils 4 und.
von hier, auf Niederdruck entspannt, in den Niiederdruckraum 5. An den Niederdruckraum
5 ist der Vorlaufstutzen 6' eines Zusatzheizkörpers 6 (Fig. 5) angeschlossen, dessen
Länge je nach der erforderlichen Heizleistung io bis 2o m
betragen
kann. Der Rücklaufstutzen 6" dieses Zusatzheizkörpers ist an den Regeilkopf 7 angeschlossen,
und der Dampf gelangt bei voller Heiz-Stellung über den Zusatzheizkörper 6 in das
rechte Ende eines zwischen dem Gehäuse' 3 des Einlaßregelventils und dem Regelkopf
7 angeordneten verhältnismäßig kurzen Heizkörpers B. Das Heizrohr g dieses Heizkörpers
besteht in üblicher Weise aus Eisen, und innerhalb des Heizrohres 9 ist eine Thermostatenstange
1o aus gegen Wärmedehnungen. unempfindlichem Baustoff, wie Invarstahl, angeordnet.
Diese Thermosta,tenstangelo stellt in bekannter Weise mit dem Heizrohr 9 gemeinsam
einen Thermostaten dar und ist; in üblicher Weise am rechten. Ende im Regelkopf
7 gelagert, während ihr linkes Ende auf das federbelastete Einlaßregelventi14 wirkt.
DieEinste,llung der Heizleistung erfolgt durch Varschwen:ken eines mit der Thermostatenstange
1o fest verbundenen Handhebels 11, wobei die Thermos.tatenstange durch Verdrehen
in einem Gewinde: verkürzt oder verlängert wird.
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In üblicher Weise wird in der Kalt-Stellung die Thermostatenstange
durch Verdrehen des Hebels 11 so weit verkürzt, daß das Einlaßregelventil 4 abschließt.
In der vollen Heiz-Stellung wird durch entgegengesetztes Verdrehen des Hebels 11
die Thermostatensta.uge so weit nach rechts ve;rschoben, daß bei einer bestimmten
Temperatur des Heizkörpers 8 so viel Dampf durch das Einlaßregelventil4 strömt,
daß der über dein Zusatzheizkörper 6 strömende Dampf noch den Heizkörper 8 erfüllt,
jedoch durch. die Kondenswasserableitung 13 nur Kondensat austritt. Bei den bekannten
Anordnungen. dieser Art ist aber eine gedrosselte Heiz-Stellung, eine sogenannte
Mäßig-Stellung, nicht mögliicb, da der Thermostat wohl so eingestellt werden kann,
daß der Heizkörper 8 nur zur Hälfte oder zu einem Viertel mit Dampf gefüllt ist,
jedoch kühlt der von der Stange 1o und dem Heizrohr 9 gebildete Thermostat ganz
ab, wenn. der Dampf den Heizkörper 8 nicht mehr erreicht, so daß dann eine thermostatische
Regelung unmögliich wird. Die Verringerung der beheizten Oberfläche des Heizkörpers
8 bzw. die Verringerung seiner Durchschnittstemperatur ist aber infolge der überwiegenden
Länge des Zusatzheizkörpers 6 für die Heizleistung der gesamten Heizung ohne: jede
Bedeutung.
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Um nun. eine gedrosselte Heiz-Stellung zu ermöglichen, ist zwischen.
dem Nicderd.ruckdampfraum 5 und dem Heizkörper 8 eine Drosselöffnung vorgesehen,
welche von einem Kanal 14 eines Drehschiebers 15 und einer Öffnung 16 einer den
Drehschieber 15 umgebenden Hülse 17 gebildet ist. Durch einen in den Schlitz 18
des Drehschiebers 15 eingreifenden. Bolzen 1g ist der Drehschieber 15 mit der Thermostatenstange
auf Drehung gekuppelt.
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Bei einer Verdrehung des Hebels 11 entgegen, dem Uhrzaigersinn in
die Kalt-Stellung gelangt der Kanal 14 des Drehschiebers 15 in. die in Fig. 2 dargestellte
Stellung 1q.'. Bei Verdrehung des Hebels 16 im Uhrzeigersinn in die volle Heiz-Stellung
gelangt der Kanal 1,4 in die in Fig. 4 dargestellte Stellung 1q.". In der Kalt-Stellung
und, in der vollen Heiz-Stellung ist somit die Verbindung zwischen dem Niederdruckraum
5 und dem Heizkörper 8 abgeschlossen, und die Dampfheizung wirkt in der bekannten
üblichen Art.
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In der Mittel-Stellung zwischen der Kalt-Stellung und der vollen Heiz-Stellung,
in der sogenannten Mäßig-Stellung, welche in Fig.3 dargestellt ist, gelangt nun
der Kanal 14 in die Stellung 14"', in welcher er über die öffnung 16 die, Verbindung
des Niederd.ruckdampfraumes 5 mit dem Heizkörper 8 herstellt. Es gelangt somit aus
dem Niederdruckdampfraum 5 Dampf unter dem gleichen Druck, unter welchem er in den
Zusatzheizkörper 6 eintritt, in den Heizkörper B. Der Heizkörper 8 füllt sich bis
zu einem bestimmten Ausmaß, z. B. bis zur Hälfte, mit Dampf, so daß der von der
Stange 8 und dem Heizraum 9 gebildeteThermostat auf eine vorbesüimmteTamperatur
angewärmt wird. Mittels der Schraubrnuffe 20 wird nun bei der fabrikmäßigen Einstellung
die Länge der Thermostatenstange so eingestellt, daß bei der gewünschten Durchschnittstemperatur
des Heizkörpers 8 das Einlaßragelventil 4 in diejenige Stellung gelangt, in der
es gerade die richtige Dampfmenge, durchläßt. Wenn das Verhältnis des Querschnittes
des Kanals 14 zum Eintrittquerschnitt in den Zusatzheizkörper 6 gleich ist dem Verhältnis
der Heizflächen des Heizkörpers 8 und des Zusatzheizkörpers 6, so wird sich der
Zusatzheizkörper 6 in gleichem Maße erwärmen .wie der Heizkörper 8, so da,ß die
Regelung der Durchschnittstemperatur des Zusatzheizkörpers in, Abhängigkeit von
der Durchschnittstemperatur des Heizkörpers 8 möglich ist. Der Eintrittquerschnitt
in den Heizkörper 6 kann gegebenenfalls durch eine an der Stelle 21 zwischengeschaltete
Drosselscheibe eingestallt werden. Es ist hierbei auch möglich, durch Anordnung
mehrerer Nuten 14 von verschiedenem Querschnitt, welche bei verschiedenen Regelstellungen
der Thermostatenstange 1o zur Wirkung gelangen, mehrere Zwischenheizstufen einzustellen.
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Die Ausführungsform nach Fig. 5 und 6 unterscheidet sich von der Ausführungsform
nach Fig. 1 bis 4 im wesentlichen nur dadurch, daß an Stelle der durch den Drehschieber
15 bewirkten willkürlichen Steuerung des Dampfdurchtrittes zum Heizkörper 8 eine
thermostatische Regelung des Durchtrittquerschnittes vorgesehen ist. Das die Thermostatenstange
1o umgebende Schutzrohr 22, welches im Regelkopf 23 ortsfest festgelegt ist, ist
bis in den Niederdruckdampfra.um 5 nach links verlängert. Am linken Ende24 dieses
Schutzrohirts 22, welches an der Thermostatenstange 1o dicht anliegt, ist ein Ventilteller
25 angeordnet, welcher mit einem im Gehäuse 3 des Einlaßregelven.tils bzw. iin.
einer in dieses eingesetzten. Muffe26 festgelegten Ventilsitz 27 zusammenwirkt.
Das Schutzrohr 22 ist gleichfalls aus gegen Wärmedehnungen unempfindlichem Baustoff,
wies z. B. In.varstahl,
ausgebildet, so daß das Schutzrohr 22 mit
dem Heizrohr 9 zusammen wieder einen Thermostaten darstellt. Der Abstand des Ventiltellers
25 vom Ventilsitz 27 ist so eingeste:Ilt, d.aß in der Mäßig-Stellung das Ventil
gerade! so viel Dampf durchläßt, daß sich, der Heizkörper 8 im gewünschten Maße
mit Dampf füllt bzw. auf die gewünschte Durchschnittstemperatur erwärmt. Bei Unterschreiten
dieser Durchschnittstemperatur verkürzt sich das Heizrohr 9, und die Öffnung des
Ventils 25, 27 vergrößert sich. Bei Überschreitung der gewünschten Temperatur des
Heizkörpers 8 verlängert sich das Heizrohr 9, und die Öffnung des Ve!ntils25, 27
verringert sich. Es wird somit durch dieses Ventil 25, 27 die Temperatur
des Heizkörpers in engen Grenzen eingeregelt, so, daß ein, fortwährendes Spielen
der Thermostatenstange io und des Einlaßregelventils 4 vermieden und ein Beharrungszustand
dies Dampfeintrittes in den Zusatzheizkörper entsprechend der Mäßig-Stellung beibehalten
wird.
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In der Kalt-Stellung verkürzt sich das Heizrohr 9 entsprechend seiner
Abkühlung, und das Ventil 25, 27 öffnet noch weiter, was aber für den Betrieb, ohne
Bedeutung ist. In der vollen Heiz-Stellung verlängert sich das Heizrohr 9 infolge
der Erhöhung der Temperatur des Heizkörpers 8 so weit, daß stich das Ventil 25,
27 schließt. Um der starken Verlängerung des Heizrohres 9 in der vollen Heiz-Stellung
Rechnung zu tragen, ist der Ventilsitz 27 in. der Muffe 26 entgegen der Kraft einer
Feder 28 verschiebbar gelagert, so daß ein Bruch vermieden wird. Imre linke Stellung
des Ventilsitzes 27 ist durch eine Ste@llschraubei 29 be-
grenzt, durch
«-elche die Einstellung des. Ventils 25, 27 auf die gewünschte Hubgröße in der Fabrik
erfolgt.
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Bei dieser Ausführungsform ist an die Muffe: 26 ein Führungsrohr 3o
angeschlossen, so daß der durch das. Ventil 25, 27 durchtretende, Dampf im Bereiche
.des Regelkopfes 23 in- den Heizkörper 8 eintritt. Es wird dadurch vermieden, daß
der Dampf, wenn er, wie es bei der Ausführungsform nach Eig. i bis 4 der Einfachheit
halber dargestellt ist, auf der linken. Seite des Heizkörpers 8 in diesen eintritt,
durch die aus dem Zusatzheizkörper 6 verdrängte Luft zurückgehalten wird und, ohne
den Heizkörper 8 zu erwärmen, durch, den Kond.enswasserabfluß 13 entweicht.
Um eine Stauung im Führungsrohr 30 zu vermeiden, ist die Mündung desselben durch
eine -diffusorartige Kappe 31 abgeschirmt. Durch einen Balg 32 ist eine Abdichtung
für zwischen der Thermostatenstange io und dem Ende 24 des Schutzrohres 22 durchtretenden
Dampf geschaffen.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 und 6 ist das Austrittende 6"
des Zusatzheizkörpers 6 axial an den Regelkopf 23 angeschlossen.. Es, erfolgt daher
die Handeinstellung im Gegensatz zu der Ausführungsform nach Fig. i bis 4 durch
einen auf das rechte Ende der Thermostatenstange io wirkenden Exzenter 33, welcher
durch einen Hebel 34 verdreht wird. Der Exzenter 33 ist in einer exzentrischen Büchse
35 gelagert, durch deren. Verdrehung die. fabrikmäßige Einstellung des Thermostaten
,erfolgt.
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Bei allen Ausführungsformen.ist es auch möglich, den Dampf nicht vom
Raum 5, sondern von einer Stelle des Zusatzheizkörpers zwischen der Eintrittstelle
und der Austrittsteller desselben, z. B. ungefähr von der Mitte des Zusatzheizkörpers
abzuzweigen und dem Heizkörper 8 zuzuführen:, so daß erst, wenn der Zusatzheizkörper
bis zu dieser Abzweigstelle mit Dampf gefüllt ist, Dampf in dein Heizkörper 8 gelangen
kann.