EP0041163A2 - Thermisch gesteuerte Sicherheitseinrichtung für Kessel in geschlossenen Heizungsanlagen - Google Patents

Thermisch gesteuerte Sicherheitseinrichtung für Kessel in geschlossenen Heizungsanlagen Download PDF

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EP0041163A2
EP0041163A2 EP81103711A EP81103711A EP0041163A2 EP 0041163 A2 EP0041163 A2 EP 0041163A2 EP 81103711 A EP81103711 A EP 81103711A EP 81103711 A EP81103711 A EP 81103711A EP 0041163 A2 EP0041163 A2 EP 0041163A2
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EP
European Patent Office
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valve
safety device
connection
outlet
temperature
Prior art date
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EP81103711A
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English (en)
French (fr)
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EP0041163B1 (de
EP0041163A3 (en
Inventor
Arend Sasserath
Willi Hecking
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Hans Sasserath GmbH and Co KG
Original Assignee
Hans Sasserath GmbH and Co KG
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Publication date
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Publication of EP0041163A2 publication Critical patent/EP0041163A2/de
Publication of EP0041163A3 publication Critical patent/EP0041163A3/de
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Publication of EP0041163B1 publication Critical patent/EP0041163B1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D19/00—Details
    • F24D19/10—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F24D19/1006—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems
    • F24D19/1009—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for central heating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00—Details
    • F24H9/20—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F24H9/2007—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heaters
    • F24H9/2057—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heaters using solid fuel

Definitions

  • the invention relates to a thermally controlled safety device for boilers heated with solid fuels in closed heating systems, in which, in the event of an excess temperature in the heating system, cold fresh water from the supply line is let into the system of the heating system and hot heating water is drained into a drain, comprising: one to the system of the heating system led fresh water supply line, in which a pressure reducer, a temperature-controlled valve and a pipe separator are arranged and a drain line connected to the system of the heating system, in which a thermal safety device is arranged, the thermal safety device of the same from the heating water temperature acted upon temperature sensor is controlled like the temperature-controlled valve and opens at a slightly higher temperature than this valve.
  • Heating systems are usually designed as closed heating systems. A higher than atmospheric pressure can arise in the heating system. Pressure fluctuations are absorbed by a pressure compensation vessel. Such closed heating systems must contain a safety valve so that heating water is blown off in the event of an excessive pressure in the system and in the boiler. Such a blow-off at overpressure takes place when the boiler heats the heating water too much. Blowing off heating water in closed systems is very annoying, since the desired overpressure can then no longer be maintained at normal heating water temperature.
  • the heat supply and thus the temperature of the heating water can be conveniently regulated so that excess temperatures and overpressure, which would lead to the safety valve responding, hardly occur.
  • the heating system on the one hand as a closed heating system in heating systems in which the boiler is heated with solid fuels and is accordingly less easy to regulate, and on the other hand to prevent the safety valve from responding undesirably frequently, it is known to have one in the hot water side Boiler built-in Water heater or a heat exchanger specially installed as a safety device to use a thermally controlled valve. If the temperature of the heating water exceeds a critical value, this thermally controlled valve opens. Cold fresh water flows from the supply line through the water heater or heat exchanger, extracts heat from the heating water and flows out to a drain as warm water. This thermally controlled valve is referred to as a "thermal safety valve". This thermal process safety device removes heat from the boiler and thus cools down the temperature of the heating water to an uncritical value.
  • This process requires a boiler with a water heater or a special heat exchanger. However, it is not possible to secure a boiler in this way without a water heater or separate heat exchanger. However, precisely this task often arises when a boiler previously operated with oil or gas is to be converted to solid fuels.
  • An arrangement is known which, even with such boilers, ensures that the closed heating system is protected against overtemperature and thus overpressure.
  • two thermal discharge safeguards controlled by a common temperature sensor are provided, which open at slightly different temperatures.
  • a supply line is connected to the return of the heating system via the first thermal discharge safety device that opens at the lower temperature.
  • the second thermal discharge safety device that opens at the higher temperature connects the flow of the boiler with an outlet.
  • the first thermal discharge safety device is connected to the return via a pipe separator.
  • a conventional pressure limiter is connected upstream of the first thermal discharge safety device.
  • the first thermal safety device is opened first. This gives the outlet pressure of the pressure limiter to the pipe separator, which then establishes the connection to the heating system. Since the system is closed, no water flows into the system at first. At a slightly higher temperature, however, the second thermal safety device is opened so that warm water flows out of the boiler flow and cold water can flow into the system from the supply line. When the boiler has cooled down to an uncritical temperature, the two thermal discharge safety devices close one after the other, the pipe separator again mechanically separates the supply line from the heating system.
  • thermal discharge safeguards are provided, which control the cold water inflow and hot water outflow.
  • thermal drain safeguards are valves with a relatively large cross section, since the entire cold water inflow or hot water outflow must pass through these thermal drain safeguards.
  • the pipe separator is connected in series with the first thermal drain safety device. The cold fresh water flowing through the pipe separator during the production of the flow connection thus flows first through the first thermal discharge safety device and then through the through flow channel of the pipe separator.
  • the object of the invention is to design a thermally controlled safety device of the type defined at the outset in a simpler and more space-saving manner.
  • the flow connection of the tube separator via which the entire fresh water flow is to flow, is thus directly connected to the outlet of the pressure reducer.
  • the entire fresh water flow does not need to flow through this poppet valve, but only the amount of water that moves the pipe separator into its working position. It becomes a thermal safety device saved.
  • the arrangement becomes simpler and more compact.
  • 10 denotes a boiler heated with solid fuels. From the boiler 10 there is a supply 12 of a closed heating system, the return 14 is returned to the boiler 10.
  • the closed heating system contains an expansion vessel 16 which compensates for the normal thermal expansion of the water in the closed heating system.
  • a safety valve 18 is provided on the boiler 10.
  • the 20 designates a supply line via which cold fresh water can be supplied.
  • the pressure of the supply line 20 is reduced via a pressure reducer 22 to a pressure which is conducive to the boiler 10 ' and the heating system and which is below the response pressure of the safety valve 18.
  • a pipe separator 24 between the pressure reducer 22 and the heating system is a pipe separator 24 in series with a backflow preventer 26, which is between the outlet port 28 of the pipe separator 24 and the heater plant lies.
  • the pipe separator has a flow connection 30 of large cross section and a control connection 32 of small cross section.
  • the flow connection 30 is connected directly to the outlet of the pressure reducer 22.
  • the control connection 32 which is also connected to the outlet of the pressure reducer, is controlled by a thermally controlled poppet valve 34.
  • a temperature sensor 36 controls a thermal discharge safety device 38 by means of an actuator 40.
  • the thermal discharge safety device 38 is a thermally controlled valve which connects a line 42 connected to the system of the heating system to an outlet 44.
  • the poppet valve 34 is controlled 38 controlling valve stem 46 from the Lan by the actuator 40 of the temperature sensor 36 g sverschieb- cash, at the same time the valve disc of the thermal safety.
  • the pressure reducer 22 has a housing 46, in which a membrane 48 is clamped, which is loaded by a spring 50.
  • the space below the membrane is divided by a partition 52 into a chamber 54 and an inlet chamber 56.
  • a valve tappet 58 of a pressure reducing valve 60 which cooperates with a valve seat 62 formed at the lower end of the housing 46, is sealingly guided through the partition wall 52.
  • a cross bore 64 running in the valve tappet 58 connects the outlet 66 of the pressure reducer downstream of the valve 60 to the chamber 54.
  • the chamber 56 is connected to the supply line 20 (FIG. 1) via a connection 68.
  • the pipe separator 24 has a cylindrical housing 70, on which the inlet-side flow connection 30 and an outlet connection 28 are provided on opposite sides. In its lower end part, the housing 70 has an outlet 76. In the flow connection 30 there is an inlet sleeve 78 which is closed at the end at its end facing away from the flow connection 30 and has lateral outlet openings 80. On the inlet sleeve 78, an annular piston 82 guided in the housing 70 is slidably movable with a sleeve-shaped shaft 84 sealingly enclosing the inlet sleeve 78. The control connection 32 opens into the annular space 86 between the housing 70 and the annular piston 82.
  • the outlet connection 28 is surrounded by a connecting piece 90 which projects into the housing 70 and is provided with an inner seal 88.
  • the sleeve-shaped shaft 84 of the annular piston 82 can be inserted in a sealing manner during a working stroke thereof.
  • the shaft 84 has an undercut 92 on its inner wall, via which, after the shaft 84 has been inserted into the socket 90, a connection is established between the lateral outlet openings 80 of the inlet sleeve 78 and the bore of the shaft 84 connected to the outlet connection 28.
  • the annular piston is loaded by a compression spring 94 so that it is in the rest position shown in FIG. 2 in the absence of a control pressure at the control connection 32.
  • the actuator 40 and the valve tappet 46 are controlled by the sensor 36.
  • the thermal leakage protection contains a housing 96 with a connection 98 which is connected to the line 42 (FIG. 1) and a connection 100 which is connected to the outlet 44.
  • a valve seat 1 0 2 is formed, on which a valve plate 104 is seated.
  • the valve plate 104 is loaded by a spring 106. It has a collar 108 which is sealingly guided in the housing 96.
  • the housing 96 has a neck 110 coaxial with the collar 108, into which spring 106, which is supported on an annular spring abutment 112, projects.
  • a chamber 114 is thus formed in the socket 110 and is sealed off from the inlet-side connection 98 by the collar 108 and its guide in the housing 96.
  • the actuator 40 with the valve tappet 46 sits on the housing 96 coaxially with the valve seat 102 and the valve plate 104.
  • the valve tappet 46 is sealingly guided through the valve plate 104. It has a shoulder 116 which, after a certain stroke of the valve tappet 46, engages the valve plate 104 and presses the valve against the action of the spring 106.
  • the housing 46 of the pressure reducer 22 is connected to the socket 110.
  • the housing 46 forms a valve seat 116 coaxial with the valve seat 62.
  • the valve tappet 46 extends through the valve seat 116 and carries at its end the valve disk 118 of the temperature-controlled poppet valve 32 (FIG. 1).
  • a valve plate 120 is furthermore attached to the valve tappet 46, which cooperates with a valve seat 122 and, after a stroke of the valve tappet 46 that opens the valve 32, closes off the passage 124 formed along the valve tappet 46.
  • This passage 124 communicates with the outlet 100 of the thermal discharge safety device via the chamber 114 and a bore 126 formed in the valve tappet 46.
  • the valve tappet 46 consists of two sections 46a and 46b which are displaceably guided to one another.
  • a preloaded spring 128 is arranged between the sections 46a and 46b.
  • One section 46a bears under the action of the spring 128 against a stop 129 of the other section 46b. If the poppet valve 32 is open and the valve disk 120 bears against the valve seat 122, the actuator 40 can possibly push the valve tappet 46 further upward in FIG. 2. Since the valve plate 120 abuts the valve seat 122 and thus limits the upward movement of the upper section 46b of the valve tappet 46, the additional movement of the lower section 46a of the valve tappet is absorbed by compressing the spring 128. In normal operation, the two sections 46a and 46b act like a rigid connection, since the pretension of the spring 128 is normally not exceeded.
  • the upper section 46b contains, next to the valve plate 120, a cup-shaped part 130, in which a head piece 132 of the lower section 46a is guided.
  • the spring 128 sits between the bottom of the pot-shaped part 130 and the head piece 132.
  • the pot-shaped part 130 forms a shoulder 134, against which a compression spring 136, which is supported on the housing 46, bears.
  • the valve lifter 46 is preloaded in such a way that the valve disc 118 is normally seated on the valve seat 116 and the poppet valve 32 is closed.
  • the poppet valve 32 is pressed against the action of the spring 136 by the actuator 40 via the valve tappet 46.
  • the control connection 32 of the pipe separator 24 branches off between the poppet valves 34 and 120, 122.
  • the pressure reducer 22 is arranged with its pressure reducer valve 60 coaxially with the valve lifter 46 and the poppet valves 34 and 120, 122, respectively. In the fully open state, the pressure reducing valve 60 closes the poppet valve 34 which controls the control connection 32 and the second poppet valve 120, 122.
  • the shoulder 116 rests on the valve plate 104 and opens the thermal discharge safety device 38. Warm water from the heating system can now flow through the Drain the thermal safety device 38 into the drain 44. So cold fresh water is let into the heating system while warm heating water flows off. This will cool down the heating system.
  • the valve 34 closes.
  • the valve disk 120 lifts off from the valve seat 122.
  • the annular chamber 86 is connected to the outlet 100 of the thermal discharge safety device 38 via the passage 124. The water from the annular chamber 86 can thus flow away, and the piston 82 with the shaft 84 returns to the starting position shown under the influence of the spring 94.
  • the arrangement described has another advantage. If the pressure in the supply line should collapse, then this means that the pressure reducer 122 opens fully under the influence of the spring 50, that is to say the pressure reducing valve 60 is moved downward enough to close the poppet valve 34 while overcoming the spring 128. At the same time, the valve plate 120 lifts off the valve seat 122, so that in this case the pipe separator 24 also returns to the rest position shown. When the pressure in the supply line collapses, a safe separation of the heating system and supply line is guaranteed.

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Abstract

Bei einem mit festen Brennstoffen beheizten Kessel 10 in geschlossenen Heizungsanlagen wird bei Übertemperatur kaltes Frischwasser aus der Versorgungsleitung 20 in das System der Heizungsanlage eingelassen und heißes Heizungswasser in einen Ablauf44 abgelassen. In die Frischwasserzuleitung 20 ist ein Rohrtrenner24 mit einem Durchflußanschluß 30 von großem Querschnitt und einem Steueranschluß 32 von kleinem Querschnitt angeordnet. Der Durchflußanschluß 30 ist unmittelbar mit dem Auslaß eines Druckminderers verbunden. Der Steueranschluß 32 wird von einem Tellerventil 34 beherrscht, das durch das Stellglied 40 des auf die Kesseltemperatur ansprechenden Temperaturfühler 30 gesteuert ist. Dieses Stellglied 40 steuert gleichzeitig die thermische Ablaufsicherung 38.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine thermisch gesteuerte Sicherheitseinrichtung für mit festen Brennstoffen beheizte Kessel in geschlossenen Heizungsanlagen, bei welcher im Fall einer Übertemperatur in der Heizungsanlage kaltes Frischwasser aus der Versorgungsleitung in das System der Heizungsanlage eingelassen und heißes Heizungswasser in einen Ablauf abgelassen wird, enthaltend: eine zu dem System der Heizungsanlage geführte Frischwasserzuleitung, in welcher in Reihe ein Druckminderer, ein temperaturgesteuertes Ventil und ein Rohrtrenner angeordnet sind und eine mit dem System der Heizungsanlage verbundene Ablaufleitung, in welcher eine thermische Ablaufsicherung angeordnet ist, wobei die thermische Ablaufsicherung von dem gleichen von der Heizungswassertemperatur beaufschlagten Temperaturfühler gesteuert ist wie das temperaturgesteuerte Ventil und bei einer geringfügig höheren Temperatur öffnet als dieses Ventil.
  • Heizungsanlagen werden üblicherweise als geschlossene Heizungsanlagen ausgebildet. In dem System der Heizungsanlage kann dabei ein höherer als atmosphärischer Druck entstehen. Druckschwankungen werden durch ein Druckausgleichsgefäß aufgenommen. Solche geschlossenen Heizungsanlagen müssen ein Sicherheitsventil enthalten, so daß bei Auftreten eines unzulässigen Überdrucks im System und im Kessel Heizungswasser abgeblasen wird. Ein solches Abblasen bei Überdruck findet statt, wenn der Kessel das Heizungswasser zu stark erhitzt. Das Abblasen von Heizungswasser bei geschlossenen Anlagen ist sehr störend, da dann bei normaler Heizungswassertemperatur der gewünschte Überdruck nicht mehr aufrechterhalten bleibt.
  • Bei Heizungsanlagen, bei denen der Kessel mit Öl oder Gas befeuert wird, läßt sich die Wärmezufuhr und damit die Temperatur des Heizungswassers bequem regeln, so daß Ubertemperaturen und Überdruck, die zu einem Ansprechen des Sicherheitsventils führen würden, kaum auftreten.
  • Das ist wesentlich schwieriger bei Heizungsanlagen, bei denen der Kessel mit festen Brennstoffen beheizt wird. Solche Kessel lassen sich weniger_leicht regeln, so daß häufiger die Gefahr einer Übertemperatur und damit eines Überdrucks in der geschlossenen Heizungsanlage besteht.
  • Um bei Heizungsanlagen, bei denen der Kessel mit festen Brennstoffen beheizt wird und dementsprechend weniger gut regelbar ist, die Heizungsanlage einerseits als geschlossene Heizungsanlage ausbilden zu können und andererseits ein unerwünscht häufiges Ansprechen des Sicherheitsventils zu verhindern, ist es bekannt, auf der Warmwasserseite eines in den Kessel eingebauten Warmwasserbereiters oder eines speziell als Sicherheitseinrichtung eingebauten Wärmetauschers ein thermisch gesteuertes Ventil einzusetzen. Wenn die Temperatur des Heizungswassers einen kritischen Wert überschreitet, öffnet dieses thermisch gesteuerte Ventil. Es fließt kaltes Frischwasser aus der Versorgungsleitung durch den Warmwasserbereiter oder Wärmetauscher, entzieht dem Heizungswasser Wärme und fließt als warmes Wasser zu einem Ablauf ab. Dieses thermisch gesteuerte Ventil wird als "thermische Ablaufsicherung" bezeichnet. Durch diese thermische Ablaufsicherung wird dem Kessel Wärme entzogen und damit die Temperatur des Heizungswassers auf einen unkritischen Wert heruntergekühlt.
  • Dieses Verfahren setzt einen Kessel mit Warmwasserbereiter oder speziellem Wärmetauscher voraus. Es ist jedoch nicht möglich, einen Kessel ohne Warmwasserbereiter oder gesonderten Wärmetauscher auf diese Weise zu sichern. Gerade diese Aufgabe stellt sich jedoch häufig, wenn ein bisher mit öl oder Gas betriebener Kessel auf feste Brennstoffe umgestellt werden soll.
  • Es ist eine Anordnung bekannt, die auch bei solchen Kesseln.eine Sicherung des geschlossenen Heizungssystems gegen Übertemperatur und damit Überdruck gewährleistet. Bei dieser..bekannten Anordnung sind zwei von einem gemeinsamen Temperaturfühler gesteuerte thermische Ablaufsicherungen vorgesehen, die bei geringfügig unterschiedlichen Temperaturen öffnen. über die bei der niedrigeren Temperatur öffnenden erste thermische Ablaufsicherung wird eine Versorgungsleitung mit dem Rücklauf der Heizungsanlage verbunden. Die bei der höheren Temperatur öffnende zweite thermische Ablaufsicherung verbindet den Vorlauf des Kessels mit einem Ablauf. Da eine ständige Verbindung zwischen einer Versorgungsleitung und der Heizungsanlage nicht zulässig ist, ist die erste thermische Ablaufsicherung mit dem Rücklauf über einen Rohrtrenner verbunden. Um den über die erste thermische Ablaufsicherung auf das Heizungssystem gegebenen Druck zu begrenzen ist der ersten thermischen Ablaufsicherung ein üblicher Druckbegrenzer vorgeschaltet. Bei einer Übertemperatur in der Heizungsanlage wird zunächst die erste thermische Ablaufsicherung geöffnet. Dadurch wird der Ausgangsdruck des Druckbegrenzers auf den Rohrtrenner gegeben, der dann die Verbindung zu dem System der Heizungsanlage herstellt. Da das System geschlossen ist, fließt zunächst noch kein Wasser in das System. Bei einer geringfügig höhereren Temperatur wird jedoch die zweite thermische Ablaufsicherung geöffnet, so daß warmes Wasser aus dem Vorlauf des Kessels abfließt und dafür kaltes Wasser aus der Versorgungsleitung in das System nachfließen kann. Wenn der Kessel auf eine unkritische Temperatur herungergekühlt ist, schließen nacheinander die beiden thermischen Ablaufsicherungen, der Rohrtrenner bewirkt wieder eine mechanische Trennung der Versorgungsleitung von der Heizungsanlage.
  • Bei dieser bekannten Sicherheitseinrichtung sind zwei thermische Ablaufsicherungen vorgesehen, welche den Kaltwasserzufluß und Warmwasserabfluß beherrschen. Diese thermischen Ablaufsicherungen sind Ventile mit relativ großem Querschnitt, da der gesamte Kaltwasserzufluß bzw. Warmwasserabfluß durch diese thermischen Ablaufsicherungen hindurchgehen muß. Der Rohrtrenner ist mit der ersten thermischen Ablaufsicherung in Reihe geschaltet. Das durch den Rohrtrenner bei Herstellung der Strömungsverbindung fließende kalte Frischwasser strömt somit zunächst durch die erste thermische Ablaufsicherung und dann durch den Durchflußkanal des Rohrtrenners.
  • Diese bekannte Anordnung ist verhältnismäßig kompliziert und sperrig.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine thermisch gesteuerte Sicherheitseinrichtung der eingangs definierten Art einfacher und raumsparender auszubilden.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß
    • (a) der Rohrtrenner einen Durchflußanschluß von großem Querschnitt und einen Steueranschluß von kleinem Querschnitt aufweist,
    • (b) der Durchflußanschluß unmittelbar mit dem Auslaß des Druckminderers verbunden ist und
    • (c) der ebenfalls mit dem Auslaß des Druckminderers verbundene Steueranschluß von einem Tellerventil beherrscht wird, das von einem durch das Stellglied des Temperaturfühlers längsverschiebbaren, zugleich den Ventilteller der thermischen Ablaufsicherung steuernden Ventilstößel gesteuert ist.
  • Nach der Erfindung ist somit der Durchlaufanschluß des Röhrtrenners, über welchen der gesamte Frischwasserstrom fließen soll, unmittelbar mit dem Auslaß des Druckminderers verbunden. Eine Strömung findet nicht statt, solange der Rohrtrenner noch in seiner Ruhestellung ist. Von der Temperatur des Heizungswassers gesteuert wird lediglich ein kleines Tellerventil, welches den Steueranschluß des Rohrtrenners beherrscht. Über dieses Tellerventil braucht nicht der gesamte Frischwasserstrom zu fließen.sondern nur die Wassermenge, die den Rohrtrenner in seine Arbeitsstellung verfährt. Es wird so eine thermische Ablaufsicherung eingespart. Die Anordnung wird einfacher und kompakter.
  • Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert:
    • Fig. 1 zeigt ein Schaltbild einer thermisch gesteuerten Sicherheitseinrichtung.
    • Fig. 2 zeigt einen Vertikalschnitt durch die Armatur der Sicherheitseinrichtung.
  • In Fig. 1 ist mit 10 ein mit festen Brennstoffen beheizter Kessel bezeichnet. Von dem Kessel 10 geht ein Vorlauf 12 einer geschlossenen Heizungsanlage aus, deren Rücklauf 14 zum Kessel 10 zurückgeführt ist. Die geschlossene Heizungsanlage enthält ein Ausdehnungsgefäß 16, welches die normale thermische Ausdehnung des Wassers in der geschlossenen Heizungsanlage ausgleicht. An dem Kessel 10 ist ein Sicherheitsventil 18 vorgesehen.
  • Mit 20 ist eine Versorgungsleitung bezeichnet, über welche kaltes Frischwasser zugeführt werden kann. Der Druck der Versorgungsleitung 20 wird über einen Druckminderer'22 auf einen für den Kessel 10'und die Heizungsanlage zuträglichen Druck herabgesetzt, der unterhalb des Ansprechdrucks des Sicherheitsventil 18 liegt. Zwischen dem Druckminderer 22 und der Heizungsanlage liegt ein Rohrtrenner 24 in Reihe mit einem Rückflußverhinderer 26, der zwischen dem Auslaßanschluß 28 des Rohrtrenners 24 und der Heizungsanlage liegt. Der Rohrtrenner besitzt einen Durchflußanschluß 30 von großem Querschnitt und einen Steueranschluß 32 von kleinem Querschnitt. Der Durchflußanschluß 30 ist unmittelbar mit dem Auslaß des Druckminderers 22 verbunden. Der ebenfalls mit dem Auslaß des Druckminderers verbundene Steueranschluß 32 wird von einem thermisch gesteuerten Tellerventil 34 beherrscht.
  • Ein Temperaturfühler 36 steuert eine thermische Ablaufsicherung 38, mittels eines Stellglieds 40. Die thermische Ablaufsicherung 38 ist ein thermisch gesteuertes Ventil, welches eine mit dem System der Heizungsanlage verbundene Leitung 42 mit einem Ablauf 44 verbindet. Das Tellerventil 34 wird von dem durch das Stellglied 40 des Temperaturfühlers 36 längsverschieb- baren, zugleich den Ventilteller der thermischen Ablaufsicherung 38 steuernden Ventilstößel 46 gesteuert.
  • Der konstruktive Aufbau der Armatur ist in Fig. 2 dargestellt.
  • Der Druckminderer 22 weist ein Gehäuse 46 auf, in welches eine Membran 48 eingespannt ist, die von einer Feder 50 belastet wird. Der Raum unterhalb der Membran ist durch eine Trennwand 52 in eine Kammer 54 und eine Einlaßkammer 56 unterteilt. Ein Ventilstößel 58 eines Druckmindererventils 60, das mit einem am unteren Endes des Gehäuses 46 gebildeten Ventilsitz 62 zusammenwirkt, ist abdichtend durch die Trennwand 52 hindurchgeführt. Eine in dem Ventilstößel 58 verlaufende Kreuzbohrung 64 verbindet den Auslaß 66 des Druckminderers stromab von dem Ventil 60 mit der Kammer 54. Die Kammer 56 ist über einen Anschluß 68 mit der Versorgungsleitung 20 (Fig. 1) verbunden.
  • Der Rohrtrenner 24 weist ein zylindrisches Gehäuse 70 auf, an welchem auf gegenüberliegenden Seiten der einlaßseitige Durchflußanschluß 30 und ein Auslaßanschluß 28 vorgesehen sind. In seinem unteren Endteil besitzt das Gehäuse 70 einen Auslauf 76. In dem Durchflußanschluß 30 sitzt eine Einlaßhülse 78, die an ihrem dem Durchflußanschluß 30 abgewandten Ende an der Stirnseite abgeschlossen ist und seitliche Austrittsöffnungen 80 aufweist. Auf der Einlaßhülse 78 ist ein im Gehäuse 70 geführter Ringkolben 82 mit einem hülsenförmigen, die Einlaßhülse 78 abdichtend umschließenden Schaft 84 gleitbeweglich. Der Steueranschluß 32 mündet in dem Ringraum 86 zwischen Gehäuse-70 und Ringkolben 82. Der Auslaßanschluß 28 ist von einem in das Gehäuse 70 ragenden, mit einer Innendichtung 88 versehenen Stutzen 90 umgeben. In diesen Stutzen ist der hülsenförmige Schaft 84 des Ringkolbens 82 bei einem Arbeitshub desselben abdichtend einschiebbar. Der Schaft 84 weist auf seiner Innenwandung eine Hinterschneidung 92 auf, über welche nach Einschieben des Schafts 84 in den Stutzen 90 eine Verbindung zwischen den seitlichen Austrittsöffnungen 80 der Einlaßhülse 78 und der mit dem Auslaßanschluß 28 verbundenen Bohrung des Schafts 84 hergestellt ist. Durch eine Druckfeder 94 ist der Ringkolben belastet, so daß er bei Abwesenheit eines Steuerdrucks an dem Steueranschluß 32 in der in Fig. 2 dargestellten Ruhestellung ist.
  • Von dem Fühler 36 ist das Stellglied 40 und über dieses der Ventilstößel 46 gesteuert. Die thermische Auslaufsicherung enthält ein Gehäuse 96 mit einem Anschluß 98, der mit der Leitung 42 (Fig. 1) verbunden ist, und einem Anschluß 100, der mit dem Ablauf 44 in Verbindung steht. In dem Gehäuse 96 ist ein Ventilsitz 102 gebildet, auf welchem ein Ventilteller 104 aufsitzt.
  • Der Ventilteller 104 ist von einer Feder 106 belastet. Er weist einen Kragen 108 auf, der abdichtend im Gehäuse 96 geführt ist. Das Gehäuse 96 weist gleichachsig mit dem Kragen 108 einen Stutzen 110 auf, in den sich an einem ringförmigen Federwiderlage 112 abgestützte Feder 106 hineinragt. In dem Stutzen 110 ist somit eine-Kammer 114 gebildet, die gegenüber dem einlaßseitigen Anschluß 98 durch den Kragen 108 und dessen Führung im Gehäuse 96 abgedichtet ist.
  • An dem Gehäuse 96 sitzt gleichachsig zu dem Ventilsitz 102 und dem Ventilteller 104 das Stellglied 40 mit dem Ventilstößel 46. Der Ventilstößel 46 ist abdichtend durch den Ventilteller 104 hindurchgeführt. Er weist eine Schulter 116 auf, die nach einem bestimmten Hub des Ventilstößels 46 an dem Ventilteller 104 angreift und das Ventil gegen die Wirkung der Feder 106 aufdrückt.
  • An den Stutzen 110 ist das Gehäuse 46 des Druckminderers 22 angeschlossen. Das Gehäuse 46 bildet einen Ventilsitz 116 gleichachsig zu dem Ventilsitz 62. Der Ventilstößel 46 erstreckt sich bis durch den Ventilsitz 116 hindurch und trägt an seinem Ende den Ventilteller 118 des temperaturgesteuerten Tellerventils.32 (Fig. 1). An dem Ventilstößel 46 ist weiterhin ein Ventilteller 120 angebracht, der mit einem Ventilsitz 122.zusammenwirkt und nach einem das Ventil 32 öffnenden Hub des Ventilstößels 46 den längs des Ventilstößels 46 gebildeten Durchgang 124 abschließt. Dieser Durchgang 124 steht über die Kammer 114 und eine in dem Ventilstößel 46 gebildete Bohrung 126 mit dem Auslaßs 100 der thermischen Ablaufsicherung in Verbindung.
  • Der Ventilstößel 46 besteht aus zwei verschiebbar aneinander geführten Abschnitten 46a und 46b. Zwischen den Abschnitten 46a und 46b ist eine vorgespannte Feder 128 angeordnet. Dabei liegt der eine Abschnitt 46a unter der Wirkung der Feder 128 an einem Anschlag 129 des anderen Abschnitts 46b an. Wenn das Tellerventil 32 geöffnet ist und der Ventilteller 120 an dem Ventilsitz 122 anliegt, dann kann das Stellglied 40 unter Umständen den Ventilstößel 46 noch weiter nach oben in Fig. 2 schieben. Da der Ventilteller 120 an dem Ventilsitz 122 anliegt und damit die Aufwärtsbewegung des oberen Abschnitts 46b des Ventilstößels 46 begrenzt, wird die zusätzliche Bewegung des unteren Abschnitts 46a des Ventilstößels durch Zusammendrücken der Feder 128 aufgenommen. Im Normalbetrieb wirken die beiden Abschnitte 46a und 46b wie eine starre Verbindung, da die Vorspannung der Feder 128 normalerweise-nicht überschritten wird.
  • Im einzelnen enthält der obere Abschnitt 46b anschließend an den Ventilteller 120 einen topfförmigen Teil 130, in welchem ein Kopfstück 132 des unteren Abschnitts 46a geführt ist. Die Feder 128 sitzt zwischen dem Boden des topfförmigen Teils 130 und dem Kopfstück 132. Der topfförmige Teil 130 bildet eine Schulter 134, an welcher eine sich am Gehäuse 46 abstützende Druckfeder 136 anlegt. Dadurch ist der Ventilstößel 46 so vorbelastet, daß normalerweise der Ventilteller 118 auf dem Ventilsitz 116 aufsitzt und das Tellerventil 32 geschlossen ist. Das Tellerventil 32 wird von dem Stellglied 40 über den Ventilstößel 46 gegen die Wirkung der Feder 136 aufgedrückt.
  • Der Steueranschluß 32 des Rohrtrenners 24 zweigt zwischen den Tellerventilen 34 und 120,122 ab. Der Druckminderer 22 ist mit seinem Druckmindererventil 60 gleichachsig zu dem Ventilstößel 46 und den Tellerventilen 34 bzw. 120,122 angeordnet. Im voll geöffnetem Zustand drückt das Druckmindererventil 60 daß den Steueranschluß 32 beherrschende Tellerventil 34 zu und das zweite Tellerventil 120,122 auf.
  • Die beschriebene Anordnung arbeitet wie folgt:
    • Wenn die Temperatur im Heizungssystem einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet, drückt das Stellglied 40 über den Stößel 46 zunächst das Tellerventil 34 auf. Dadurch wird Wasser vom Ausgang 66 des Druckminderers 22 über den Steueranschluß 32 in die Ringkammer 86 geleitet. Der Ausgangsdruck des Druckminderers 22 wirkt auf die Stirnfläche des Ringkolbens 82 und schiebt den Ringkolben 82 mit seinem Schaft 84 nach rechts unten in Fig. 2. Wenn der Schaft 84 abdichtend in den Stutzen 90 eingeführt ist, wird über den Hinterschnitt 92 die Verbindung zwischen dem Durchflußeinlaß 30 des Rohrtrenners 24 und dem Auslaß 28 hergestellt. Der Rückflußverhinderer 26, der von üblicher Bauart sein kann, wird aufgedrückt, so daß eine Verbindung zwischen der Versorgungsleitung und dem Heizungssystem hergestellt ist. Beim Öffnen des Tellerventils 34 legt sich auch der Ventilteller 120 an den Ventilsitz-122 an, so daß der Durchgang 124 abgesperrt ist.
  • Bei weiterer Temperaturerhöhung des Heizungswassers legt sich die Schulter 116 an den Ventilteller 104 an und öffnet die thermische Ablaufsicherung 38. Jetzt kann warmes Wasser aus dem Heizungssystem über die thermische Ablaufsicherung 38 in den Ablauf 44 abfließen. Es wird also kaltes Frischwasser in die Heizungsanlage eingelassen, während warmes Heizungswasser abfließt. Die Heizungsanlage wird dadurch heruntergekühlt. Wenn die kritische Temperatur wieder unterschritten wird, schließt das Ventil 34. Der Ventilteller 120 hebt von dem Ventilsitz 122 ab. Dadurch wird die Ringkammer 86 über den Durchgang 124 mit dem Auslaß 100 der thermischen Ablaufsicherung 38 verbunden. Das Wasser aus der Ringkammer 86 kann somit abfließen, und der Kolben 82 mit dem Schaft 84 geht unter dem Einfluß der Feder 94 in die dargestellte Ausgangslage zurück. In dieser Stellung ist eine mechanische Trennung zwischen der Versorgungsleitung und dem Heizungssystem hergestellt. Eventuelles Leckwasser aus dem Heizungssystem kann nicht in die Versorgungsleitung gelangen, auch wenn der Druck in dieser aus irgend einem Grunde zusammenbrechen sollte, da austretendes Heizungswasser über die Ablauföffnung 76 in den Ablauf 44 abfließen würde.
  • Die beschriebene Anordnung hat noch einen weiteren Vorteil. Wenn der Druck in der Versorgungsleitung zusammenbrechen sollte, dann bedeutet dies, daß der Druckminderer 122 unter dem Einfluß der Feder 50 voll öffnet, das Druckmindererventil 60 also soweit nach unten bewegt wird, daß es das Tellerventil 34 unter Überwindung der Feder 128 zudrückt. Gleichzeitig hebt der Ventilteller 120 von dem Ventilsitz 122 ab, so daß in diesem Falle ebenfalls der Rohrtrenner 24 in die dargestellte Ruhestellung zurückkehrt. Gerade bei einem Zusammenbruch des Drucks in der Versorgungsleitung wird also eine sichere Trennung von Heizungsanlage und Versorgungsleitung gewährleistet.

Claims (6)

1. Thermisch gesteuerte Sicherheitseinrichtung für mit festen Brennstoffen beheizte Kessel (10) in geschlossenen Heizungsanlagen, bei welcher im Fall einer Übertemperatur in der Heizungsanlage kaltes Frischwasser aus der Versorgungsleitung (20) in das System der Heizungsanlage eingelassen und heißes Heizungswasser in einen Ablauf (44) abgelassen wird, enthaltend:
eine zu dem System der Heizungsanlage geführte Frischwasserzuleitung (20), in welcher in Reihe ein Druckminderer (22), ein temperaturgesteuertes Ventil (34) und ein Rohrtrenner (24) angeordnet sind und
eine mit dem System der Heizungsanlage verbundene Ablaufleitung (42), in welcher eine thermische Ablaufsicherung (38) angeordnet ist, wobei
die thermische Ablaufsicherung (38) von dem gleichen von der Heizungswassertemperatur beaufschlagten Temperaturfühler (30) gesteuert ist wie das temperaturgesteuerte Ventil (34) und bei einer geringfügig höheren Temperatur öffnet als dieses Ventil,
dadurch gekennzeichnet, daß
(a) der Rohrtrenner (24) einen Durchflußanschluß (30) von großem Querschnitt und einen Steueranschluß (32) von kleinem Querschnitt aufweist,
(b) der Durchflußanschluß (30) unmittelbar mit dem Auslaß (66) des Druckminderers (22) verbunden ist und
(c) der ebenfalls mit dem Auslaß (66) des Druckminderers verbundene Steueranschluß (32) von einem Tellerventil (34) beherrscht wird, das von einem durch das Stellglied (40) des Temperaturfühlers (30) längsverschiebbaren, zugleich den Ventilteller (104) der thermischen Ablaufsicherung (38) steuernden Ventilstößel (46) gesteuert ist.
2. Thermisch gesteuerte Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
(a) längs des Ventilstößels (46) ein Durchgang (124) gebildet ist, der mit dem Auslaß (100) der thermischen Ablaufsicherung (38) in Verbindung steht, und
(b) auf dem Ventilstößel (46) ein zweites Tellerventil (120,122) sitzt, welches nach dem öffnen des den Steueranschluß (32).beherrschenden Tellerventils (34) schließt.
3. Thermisch gesteuerte Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
(a) der Ventilstößel (46) aus zwei verschiebbar aneinander geführten Abschnitten (46a,46b) besteht und
(b) zwischen den Abschnitten (46a,46b) eine vorgespannte Feder (128) angeordnet ist, wobei der eine Abschnitt (46a) unter der Wirkung der Feder (128) an einem Anschlag (129) des anderen Abschnitts (46b) anliegt.
4. Thermisch gesteuerte Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
(a) der Steueranschluß (32) des Rohrtrenners (24) zwischen den Tellerventilen (34;120,122) abzweigt,
(b) der Druckminderer (22) mit seinem Druckmindererventil (60) gleichachsig zu dem Ventilstößel (46) und den Tellerventilen (34;120,122) angeordnet ist und
(c) das Druckmindererventil (60) im voll geöffneten Zustand das den Steueranschluß (32) beherrschende Tellerventil (32) zu und das zweite Tellerventil (120,122) aufdrückt.
5. Thermisch gesteuerte Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
(a) der Rohrtrenner (24) ein zylindrisches Gehäuse (70) aufweist, an welchem auf gegenüberliegenden Stirnseiten der einlaßseitige Durchflußanschluß (30) und ein Auslaßanschluß (28) vorgesehen ist,
(b) das Gehäuse (70) in seinem unteren Teil einen Auslauf (76) besitzt,
(c) in dem Durchflußanschluß (30) eine Einlaßhülse (78) sitzt, die an ihrem dem Durchflußanschluß (30) abgewandten Ende an der Stirnseite abgeschlossen ist und seitliche Austrittsöffnungen (80) aufweist,
(d) auf der Einlaßhülse (78) ein in dem Gehäuse (70) geführter Ringkolben (82) mit einem hülsenförmigen, die Einlaßhülse (78) abdichtend umschließenden Schaft (84) gleitbeweglich ist,
(e) der Steueranschluß (32) in dem Ringraum (86) zwischen Gehäuse (70) und Ringkolben (82) mündet,
(f) der Auslaßanschluß (28) von einem in das Gehäuse (70) ragenden, mit einer Innendichtung (88) versehenen Stutzen (90) umgeben ist, in welchen der hülsenförmige Schaft (84) des Ringkolbens (82) bei einem Arbeitshub desselben abdichtend einschiebbar ist,
(g) der Schaft (84) auf seiner Innenwandung eine Hinterschneidung (92) äufweist, über welche nach Einschieben des Schafts (84) in den Stutzen (90) eine Verbindung zwischen den seitlichen Austrittsöffnungen (86) der Einlaßhülse (78) und der mit dem Auslaßanschluß (74) verbundenen Bohrung des Schafts (84) hergestellt ist.
6. Thermisch gesteuerte Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Auslaßanschluß (28) ein Rückflußverhinderer (26) verbunden ist.
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