DK171519B1 - Termofølerblok til pladevarmeveksler - Google Patents

Description

i DK 171519 B1

Den foreliggende opfindelse angår en temperaturføl erbi ok til regulering af tilstrømningen af et medium til en pladevarmeveksler.

DK 3153/88 beskriver en følerenhed af ovennævnte type. Følerenheden er 5 anbragt i en varmeveksler til fjernvarme, og følingen foretages ved, at en følerstav er anbragt i en kanal for opvarmet brugsvand og desuden er i termisk kontakt med en kanal for tilført vand fra fjernvarmenettet.

10 Denne følerenhed besidder imidlertid visse ulemper. For det første er den termiske kontakt mellem følerstaven og kanalen for vand fra fjernvarmenettet meget ringe. Dette skyldes, at kontakten skal etableres gennem ikke mindre end tre rørvægge, som endog har et meget lille kontaktareal. For det andet er det nødvendigt at lede en del vand fra 15 fjernvarmenettet ind i varmeveksleren, før følerstaven har modtaget en tilstrækkelig termisk påvirkning til at regulere tilstrømningen af vand fra fjernvarmenettet.

Det er således formålet med den foreliggende opfindelse at anvise en 20 følerblok, der er i stand til at foretage en hurtig regulering af tilførslen af et medium til en pladevarmeveksler under alle driftforhold, men specielt i forbindelse med varmevekslerens tomgang, det vil sige, når der ikke tappes brugsmedium af varmeveksleren.

25 Dette formål opnås med en temperaturføl erbi ok, der er særpræget ved, at en kommunikationsåbning mellem indløbet for den primære kreds og det første kammer er tilvejebragt i en sidevæg for indløbet, og at der i indløbet ud for kommunikationsåbningen er anbragt en ventil i form af et venti 11 egerne.

30

En følerblok med disse kendetegn gør det muligt at foretage en præcis og hurtig regulering af tilførslen af et medium, specielt i de tilfælde, hvor der ikke tappes brugsmedium af varmeveksleren.

35 Den foreliggende opfindelse udmærker sig blandt andet ved, at der med de angivne særpræg sker en opdeling af strømmen af medium i den primære kreds til varmeveksleren, inden mediet ledes ind i varmeveksleren. Opdelingen medfører, at en mindre mængde af mediet ledes ind i det første kammer. Følerstavens termiske kontakt med det første kammer DK 171519 B1 2 medfører derpå, at følerstaven opvarmes af den mængde af mediet fra den primære kreds, der føres ind i det første kammer. Følerstaven vil efterfølgende give signal til en termostatventil om at lukke for udledningen af medium i den primære kreds, og dermed også for tillednin-5 gen af mediet i den primære kreds, idet der ikke finder nogen ophobning af medium sted i varmeveksleren.

Opdelingen af strømmen af medium i den primære kreds og tilledning af en del ad denne strøm til et første kammer, som følerstaven er i tæt 10 fysisk og termisk kontakt med, medfører, at der sker en meget hurtig opvarmning af følerstaven i det tilfælde, hvor varmeveksleren går fra en situation med aftapning af brugsmedium til en situation, hvor der ikke længere udledes brugsmedium fra varmeveksleren. Dette skyldes blandt andet den forskel, der eksisterer mellem temperaturen af det 15 tilledte medium i den primære kreds og den ønskede temperatur af brugsmediet i den sekundære kreds.

Så længe der ikke tappes brugsmedium, vil det være den delvise mængde af medium fra den primære kreds i det første kammer, der øver den 20 største indflydelse på følerstavens temperatur og dennes regulering af termostatventilen. Så snart der tappes brugsmedium fra den sekundære kreds, vil dette strømme gennem det andet kammer, og i dette tilfælde vil det være brugsmediet i den sekundære kreds, der vil øve den største indflydelse på følerstavens temperatur og dennes regulering af 25 termostatventilen.

I en foretrukket udførelsesform er det første kammer anbragt inde i det andet kammer. Herved er der mulighed for at etablere en meget tæt fysisk, og dermed termisk, kontakt mellem følerstaven og det første 30 kammer. Dette er ikke i samme grad muligt, såfremt det første kammer er situeret udenfor det andet kammer. Den meget tætte kontakt mellem det første kammer og følerstaven medfører, at følerstavens temperatur og dermed reguleringen af termostatventilen sker meget hurtigt i den situation, hvor varmeveksleren går i tomgang. Endvidere reducerer det 35 pladsbehovet for følerblokken.

Ventillegemet kan have forskellige udformninger. I en foretrukket udførelsesform er ventillegemet udformet som et omdrejningslegeme, der er stort set konisk og med spidsen vendende mod flowet af medium i den DK 171519 B1 3 primære kreds. Ventil legemet, der er anbragt umiddelbart ud for kommunikationsåbningen mellem indløbet og det første kammer, regulerer den mængde af medium fra den primære kreds, der ledes til det første kammer. I en situation, hvor varmeveksleren går i tomgang, er det kun en 5 lille mængde, der ledes til det første kammer, men tilstrækkeligt til at foretage en termisk påvirkning af følerstaven, der jo er i termisk kontakt med det første kammer.

Termofølerblokken ifølge den foreliggende opfindelse kan anvendes med 10 flere forskellige medier i såvel den primære som den sekundære kreds.

I en foretrukket anvendelsessituation vil medierne i henholdsvis den primære og sekundære kreds være væske, og i en endnu mere fortrukket anvendelsessituation vil væsken i henholdsvis den primære og sekundære kreds være vand. Termofølerblokken ifølge opfindelsen vil være spe-15 cielt velegnet til brug i forbindelse med regulering af tilførsel af fjernvarmevand til mindre husholdninger såsom enfamiliehuse eller mindre etageejendomme med flere beboelser.

Opfindelsen vil herefter blive beskrevet nærmere under henvisning til 20 den medfølgende tegning, hvor fig. 1 viser et samlet billede af en varmeveksler med sideskinne, afstandsstykker (ikke vist) og termofølerblok, 25 fig. 2 viser snitbillede af termofølerblokken set i en tværretning henholdsvis en langsgående retning.

Den efterfølgende beskrivelse vil være baseret på, at mediet i den primære og sekundære kreds er vand, og specielt vil beskrivelsen til 30 figur 2 være baseret på, at vandet i den primære kreds er vand fra et fjernvarmenet, medens vandet i den sekundære kreds er brugsvand til brug i industri, husholdning eller i anden sammenhæng. Denne afgrænsning af medierne i forbindelse med beskrivelsen skal imidlertid ikke ses som en begrænsning af beskyttelsesomfanget, således som dette er 35 fastlagt i kravene, men skal ses som en mulighed af flere for medier i henholdsvis den primære og sekundære kreds.

Fig. 1 illustrerer en varmeveksler, der omfatter sideskinne 1, afstandsstykker (ikke vist) og en termofølerblok 2. Desuden omfatter DK 171519 B1 4 varmeveksleren et indløb 3 og et udløb 4 for en primær vandforsyningskreds og et indløb 5 og et udløb 6 for en sekundær vandforsyningskreds. Indløbene 3,5 og udløbene 4,6 er tilvejebragt i én af to endebunde 7,8. I udløbet 4 for den primære vandforsyningskreds er anbragt 5 en termostatventil 9. Termostatventilen 9 reguleres af termofølerblok-ken 2 via en kapillarrørforbindelse 10. Følerblokken 2 er i den viste udførelsesform anbragt i umiddelbar tilknytning til selve pladevarmeveksleren, men følerblokken kan placeres et hvilket som helst sted i den primære kreds mellem kilden til denne kreds og piadevarmevekslβίο ren.

Fig. 2 illustrerer to snitbilleder af en termofølerblok ifølge opfindelsen, henholdsvis et snitbillede på tværs af en langsgående akse A og et snitbillede på langs af denne langsgående akse A.

15 Følerblokken 2 omfatter et indløb 30 og et udløb 31 i følerblokken for en primær kreds med fjernvarmevandforsyning henholdsvis et indløb 32 og et udløb 33 i følerblokken for en sekundær kreds med brugsvandforsyning. Indløbet 30 i følerblokken for den primære kreds er i forbin-20 del se med et fjernvarmenet og leder fjernvarmevand til følerblokken 2, hvorfra vandet ledes videre til selve varmeveksleren gennem udløbet 31 i følerblokken for den primære kreds. Indløbet 32 i følerblokken for den sekundære kreds er i forbindelse med selve varmeveksleren og leder brugsvand til følerblokken 2, hvorfra brugsvandet ledes videre til 25 brugeren gennem udløbet 33 i følerblokken for den sekundære kreds.

Tilledning af fjernvarmevand fra den primære kreds til varmeveksleren og udledning af brugsvand fra den sekundære kreds til brugeren sker således gennem følerblokken 2. Udledning af fjernvarmevand fra og ti 1 -30 ledning af brugsvand til varmeveksleren sker andre steder i varmeveksleren (se fig. 1).

Følerblokken omfatter desuden et venti 11 egerne 34, et første kammer 35 og et andet kammer 36 samt en kommunikationsåbning 37, der er tilveje-35 bragt i en overgang mellem indløbet 30 og udløbet 32 for den primære kreds. Venti 11 egernet 34 er anbragt i overgangen mellem indløbet 30 og udløbet 31 for den primære kreds ud for kommunikationsåbningen 37. Venti 11 egernet 34 kan forskydes fra en bundstilling, hvor venti 11 egernet er i anlæg mod et sæde 38, til en topstilling, der er begrænset af DK 171519 B1 5 ventillegemets anlæg mod en stopring 39. Stopringen er over en del af sin udstrækning forsynet med an åbning, der sikrer, at baglukning af vandtilførslen mellem indløbet 30 og udløbet 31 ikke kan finde sted.

5 Det første kammer 35 udgøres af et cylindrisk rør med et stort set ringformet, cirkulært tværsnit og med en gennemsnitlig diameter d. Det andet kammer 36 udgøres af et cirkulært cylindrisk rør med en gennemsnitlig diameter D, der er større end diameteren d for det første kammer 35. Det første kammer 35 er anbragt koncentrisk inden i det andet 10 kammer 36.

Det første kammer 35 er langs en del af sin ydre overflade 41 forsynet * med en anlægsflade 42 med form som en del af cirkelbue med en radius r. En følerstav 43 udgøres af et cirkulært cylindrisk rør med en radi-15 us r, der er den samme som radius r for anlægsfladen 42 på den ydre overflade 41 af det første kammer 35. Følerstaven 43 er anbragt i det andet kammer 36 i anlæg med anlægsfladen 42 for det første kammer 35 og er fastholdt til denne anlægsflade ved hjælp af en bøjle 44, der strækker sig rundt om både det første kammer 35 og følerstaven 43. Ved 20 følerstaven 43's anlæg med anlægsfladen 42 er der etableret en tæt fysisk og termisk kontakt mellem følerstaven og det første kammer 35.

I det første kammer 35 er tilvejebragt et adskillelseselement 45. Adskillelseselementet 45 udgøres af en plade, der strækker sig i et dia-25 meterplan for det første kammer 35. Adskillelseselementet 45 deler det første kammer 35 i en nederste del 46 og en øverste del 47. I det andet kammer 36 er ligeledes tilvejebragt et adskillelseselement 48. Dette adskillelseselement 48 udgøres af en plade, der strækker sig over den del af et diameterplan, der indeholder røret, som udgør det 30 første kammer 35, og følerstaven 43, men som ikke er udstrakt af disse. Adskil!el seselementet 48, røret, som udgør det første kammer 35, og følerstaven 43 deler det andet kammer 36 i en nederste del 49 og en øverste del 50.

35 Adskillelseselementerne 45,48 i det første kammer 35 henholdsvis det andet kammer 36 strækker sig begge i stort set hele kammerets længde bortset fra en sidste del af kammerets længde, hvilken sidste del er beliggende i en ende 51,52 af kamrene 35,36 modsat kommunikationsåbningen 37 henholdsvis indløbet 32 og udløbet 33 i følerblokken for den DK 171519 B1 6 sekundære kreds. Adskillelseselementerne 45,48 tjener til at forcere vandet, der ledes ind i kamrene 35,36, til at blive ledt gennem hele kammerets udstrækning. I det første kammer 35 er det adskillelseselementet 45 alene, der danner adskillelsen mellem den nederste del 46 og 5 den øverste del 47. I det andet kammer 36 er det adskillelseselementet 48 i kombination med røret, som udgør det første kammer 35, og følerstaven 43, der tilsammen danner adskillelsen mellem den nederste del 49 og den øverste del 50.

10 Følerstaven 43 består af et cirkulært cylindrisk rør, i hvilket en flygtig væske er indeholdt. En større eller mindre del af den flygtige væske - afhængig af temperaturen - vil være fordampet og tillige indeholdt i røret, der udgør følerstaven. Følerstaven 43 er forsynet med en kapillarrørforbindelse 53, der står i forbindelse mmed termostatven-15 ti len 9 i udløbet 6 i varmeveksleren for fjernvarmevandet i den primære kreds (se fig. 1). En prop 54 er monteret i enden 52 af det andet kammer 36, og danner tætning for kapillarrørforbindel sen 53's passage ud af det andet kammer 36. Alternativt til en følerstav, der indeholder en flygtig væske, vil det være muligt at anvende andre typer af 20 følerstaver, der indeholder andre medier, for eksempel en kul fyldt følerstav.

Det første kammer 35 og det andet kammer 36 samt følerstaven 43 er placere i en skrå vinkel α på 10° i forhold til vandret, idet det er 25 nødvendigt, at følerstaven 43 befinder sig i en position, der er forskellig fra vandretliggende. Dette skyldes, at skal sikres, at kap i 1 -larrørforbindelsen 53 til termostatventilen 9 altid munder ud i en ende af følerstaven 43, hvor den flygtige væske befinder sig og ikke i en ende af følerstaven, hvor den fordampede del af den flygtige væske 30 befinder sig. Andre vinkler α end 10e, også lodret, vil kunne anvendes. En vinkel a på 10* er dog den mest fordelagtige, idet væskeoverflade og dermed fordampningsareal for den flygtige væske dermed er stort, uden at væsken forlader den ende 51 af følerstaven 43, hvor kapillarrørforbindelsen 53 til termostatventilen 9 er tilsluttet. Så-35 fremt der alternativt anvendes andre typer af følerstave, for eksempel en kulfyldt følerstav, er det ikke nødvendigt at placere følerstaven i en given vinkel, idet følerstaven da kan placeres i en vilkårlig vinkel.

DK 171519 B1 7

Ved hjælp af strømpile er strømmen af fjernvarmevand i den primære kreds og strømmen af brugsvand i den sekundære kreds gennem følerblokken illustreret.

5 Fjernvarmevandet i den primære kreds ledes via indløbet 30 mod ventil -legemet 34. Ventillegemet 34 er stort set konisk og med en spids ende 34', der vender strømmen i den primære kreds. Ventillegemet 34 vil lede en del af fjernvarmevandet til kommunikationsåbningen 37 og vide-. re ind i det første kammer 35. Adskillelseselementet 45 i det første 10 kammer 35 strækker sig fra det første kammer med en ydre ende 45' ud i overgangen mellem indløbet 30 og udløbet 31 for den primære kreds. Den del af fjernvarmevandet, der ledes ind i det første kammer 35, vil derfor blive ledt ind i den nederste del 46 af det første kammer, videre ned i enden 51 modsatstående kommunikationsåbningen 57, ind i den 15 øverste del 47 af det første kammer 35 og tilbage til kommunikations-åbningen 37. Den øvrige del af fjernvarmevandet ledes uden om ventil-legemet 34 og videre til udløbet 31 i følerblokken. Den del af fjernvarmevandet, der har været ledt gennem det første kammer 35, vil efterfølgende ligeledes blive ledt forbi ventillegemet 34 og og videre 20 til udløbet 31.

Brugsvandet i den sekundære kreds ledes fra indløbet 32 i følerblokken for den sekundære kreds ind i det andet kammer 36. På grund af adskillelsen, der er tilvejebragt af adskillelseselementet 49, røret, der 25 udgør det første kammer 35, samt følerstaven 43, vil brugsvandet ledes ind i den øverste del 50 af det andet kammer 36, videre ned i den ydre ende 52 af det andet kammer, ind i den nederste del 49 af det andet kammer og til udløbet 33 i følerblokken for den sekundære kreds.

30 Funktionen af følerblokken 2 vil herefter blive beskrevet. I en situation, hvor der tappes brugsvand af varmeveksleren, vil brugsvandet strømme gennem det andet kammer 36 og udsætte følerstaven 43 og dermed den flygtige væske, der er indeholdt i følerstaven, for en termisk påvirkning. Følerstaven 43 og den flygtige væske vil samtidig via an-35 lægsfladen 42 på den ydre overflade 41 af det rør, som udgør det første kammer 35, blive påvirket termisk af fjernvarmevand, der strømmer ind i det første kammer. Imidlertid vil den største termiske påvirkning komme fra brugsvandet, der strømmer forbi følerstaven 43. Følerstaven 43 vil regulere tilstrømningen af fjernvarmevand til varmeveks DK 171519 B1 8 leren under hensyntagen til den ønskede temperatur af brugsvandet og primært påvirket af temperaturen af brugsvandet, der strømmer gennem det andet kammer 36.

5 I en situation, hvor der ikke længere tappes brugsvand af varmeveksleren, vil brugsvandet i den sekundære kreds ikke foretage nogen strømning. Fjernvarmevandet, der ledes til 30 indløbet i følerblokken for den primære kreds, vil stadig, som nævnt, dels ledes ind i det første kammer 35 og dels udenom ventillegemet 34 videre ind i varmeveksleren.

10

Det er ønskeligt, at strømmen af fjernvarmevand afbrydes hurtigt i den situation, hvor der Ikke længere tappes brugsvand af varmeveksleren.

Når brugsvand ikke tappes af varemeveksleren, sker der imidlertid stadig en strømning af fjernvarmevand til varmeveksleren på grund af den 15 måde, som tilstrømningen reguleres på, hvilket skaber forsinkelser i reguleringen. Ved at lede en del af fjernvarmevandet ind i det første kammer, vil der stadig ske en termisk påvirkning af følerstaven og den flygtige væske fra fjernvarmevandet. Eftersom brugsvandet ikke længere foretager strømning, vil det den største termiske påvirkning nu, via 20 anlægsfladen på den ydre overflade af det rør, som udgør det første kammer, komme fra fjernvarmevandet, der strømmer gennem det første kammer. Følerstaven vil stadig regulere tilstrømningen af fjernvarmevand til varmeveksleren under hensyntagen til den ønskede temperatur af brugsvandet, men nu primært påvirket af temperaturen af fjernvarme-25 vandet.

Den ønskede temperatur af brugsvandet ligger i størrelsesordenen +50eC. Temperaturen af fjernvarmevandet ligger i størrelsesordenen +70eC. Følerstaven vil således være indstillet til at lukke for termo-30 statventilen (se fig. 1), når den flygtige væske er fordampet i et omfang, der svarer til en brugsvandstemperatur på +50*C. I den ovennævnte situation, hvor følerstaven og den flygtige væske primært er påvirket af fjernvarmevandet, som har en temperatur på +70eC, vil den flygtige væske derfor meget hurtigt fordampe i et omfang, der svarer 35 til en brugsvandstemperatur på +50eC, selv om brugsvandet ikke har denne temperatur. Følerstaven vil derfor også meget hurtigt lukke termostatsventilen og dermed udledningen og tilstrømningen af fjernvarmevand til varmeveksleren.

9 DK 171519 B1

Fordelen ved denne måde at regulere tilstrømningen af fjernvarmevand i en tomgangssituation, hvor der ikke tappes brugsvand af varmeveksleren, er, at det kun er en del fjernvarmevandet, der ledes ind i det første kammer. Derved undgås det, at en stor mængde fjernvarmevand må 5 ledes ind i varmeveksleren før følerstaven påvirkes tilstrækkeligt. Den meget hurtige afbrydelse af strømmen af fjernvarmevand skyldes også den meget tætte fysiske og dermed termiske kontakt, der eksisterer mellem anlægsfladen på den ydre overflade af det rør, som udgør det første kammer, og følerstaven. Ydermere vil det første kammer al-10 tid modtage en del af strømmen af fjernvarmevand, også i den situation, hvor ventillegemet er helt i bund. Funktionen er betinget af den temperaturforskel, der eksisterer mellem vandet i den primære kreds og vandet i den sekundære kreds og ikke af den specifikke temperatur i de to kredse.

15

Ovenstående beskrivelse er som nævnt baseret på, at mediet i henholdsvis den primære og den sekundære kreds er vand. Andre medier såsom olie i en eller begge af de to kredse vil imidlertid også kunne anvendes. Den specifikke udformning af de enkelte elementer ifølge opfin-20 delsen, det være sig sideskinnen, varmevekslerpladerne, afstandsstykket, følerblokken eller andre dele skal ses som mulige udførelsesformer og ikke som en afgrænsning af opfindelsen, således som denne er angivet i kravene. Følerblokkens funktion er anført i beskrivelsen til figur 7 og er baseret på et eksempel med en temperatur for vandet i 25 den primære kreds på ca. 70*C og en ønskelig temperatur for vandet i den sekundære kreds på 50*C. Disse værdier er imidlertid blot eksempler og skal ikke ses som en afgrænsning af den foreliggende opfindelses anvendelsesmuligheder.

30 35

Claims (9)

1. Temperaturføl erbi ok til regulering af tilstrømningen af et medium til en pladevarmeveksler, hvilken følerblok omfatter et indløb (30) 5 for en primar kreds med et medium og et udløb (33) for en sekundær kreds med et brugsmedium, et første kammer (35), der kommunikerer med indløbet for den primære kreds, et andet kammer (36), der kommunikerer med udløbet for den sekundære kreds, en følerstav (43), der er anbragt i det andet kammer i termisk kontakt med både dette andet kammer (36) 10 og det første kammer (35), og som regulerer en termostatventil, der er . tilvejebragt i et udløb for den primære kreds, kendetegnet ved, at en kommunikationsåbning (37) mellem indløbet (30) for den primære kreds og det første kammer er tilvejebragt i en sidevæg for indløbet, og at der i indløbet ud for kommunikationsåbningen (37) er 15 anbragt en ventil i form af et venti 11 egerne (34).

2. Følerblok ifølge krav 1, kendetegnet ved, at venti 11 egernet (34) har en nederste del, der vender modstrøms et medieflow i indløbet, og som udgør et omdrejningslegeme med et stort set konisk 20 tværsnit med sin spids vendende mod medieflowets strømningsretning.

3. Følerblok ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at første kammer er anbragt inden i det andet kammer. 25

4. Følerblok ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at det første kammer (35) udgøres af et stort set cirkulært cylindrisk rør med en diameter d, og med en ydre anlægsflade (42), at det andet kammer (36) udgøres af et cirkulært cylindrisk rør med en diameter D, der er større end diameteren d, og 30 at det første kammer er anbragt koncentrisk med det første kammer, og at (43) følerstaven er anbragt i fysisk kontakt med anlægsfladen (42).

5. Følerblok ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at det andet kammer (36) har et indløb og 35 et udløb, at indløbet er anbragt modsatstående udløbet, og at der i kammeret er tilvejebragt et adskillelseselement (48), der adskiller indløbet fra udløbet over det meste af kammerets udstrækning.

6. Følerblok ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, 11 DK 171519 B1 kendetegnet ved, at kommunikationsåbningen (37) mellem det første kammer (35) og indløbet for den primære kreds er tilvejebragt i en første ende af det første kammer (35), og at et adskillelses-elementet (45) forløber på langs af kammeret i et diameterplan for 5 dette, stort set helt til en anden ende af kammeret.

7. Følerblok ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at følerstaven (43) er anbragt i det andet kammer (36) med stavens længdeakse 1 en vinkel på mellem 5* og 15*, 10 fortrinsvis 10*, i forhold til et horisontalt plan.

8. Følerblok ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at følerstaven (43) består af et rørformet organ i hvilket en flygtig væske er indeholdt, at det rørformede organ 15 har en øvre ende, hvor gas fra den flygtige væske befinder sig, og en nedre ende, hvor selve den flygtige væske befinder sig, og at en rørforbindelse er tilvejebragt mellem den anden ende af følerstaven og den termiske ventil. 20

9. Følerblok ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at mediet i den primære kreds er vand, fortrinsvis vand fra et fjervarmenet, og at brugsmediet i den sekundære kreds tillige er vand. 25 30 35