NO151384B - Termisk styrt sikkerhetsinnretning for kjeler i lukkede varmeanlegg - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en termisk styrt sikkerhetsinnretning for med faste brennstoffer fyrte kjeler i lukkede varmeanlegg, hvor kaldt friskt vann fra tilførselsledningen slip-pes inn i varmeanleggets system og varmt oppvarmingsvann tappes ut til et uttak i tilfelle det oppstår en overtemperatur i varmeanlegget. En friskvannledning fører til varmeanleggets system og har innkoblet i serie en reduksjonsventil, en temperaturstyrt ventil og en rørdeler samt en uttaksledning som er forbundet med varmeanleggets system hvori en termisk utløps-sikring er anordnet. Den termiske utløpssikring styres av den samme temperaturføler, som påvirkes av oppvarmingsvannets temperatur, som den temperaturstyrte ventil og åpner ved en ubetydelig høyere temperatur enn denne ventil.

Varmeanlegg utformes vanligvis som lukkede varmeanlegg, i varmeanleggets system kan det derved oppstå et høy-ere trykk enn- det atmosfæriske trykk. Trykksvingninger opptas av en trykkutligningsbeholder. Slike lukkede varmeanlegg må ha en sikkerhetsventil slik at det, når det oppstår et util-latelig høyt overtrykk i systemet og i kjelen, tappes ut oppvarmingsvann. En slik uttapping ved overtrykk finner sted når kjelen oppvarmer oppvarmingsvannet for meget. Uttappingen av oppvarmingsvann ved lukkede anlegg er meget forstyrrende da det ønskede overtrykk ikke lenger opprettholdes ved normal vanntemperatur.

Ved varmeanlegg hvor kjelen fyres med olje eller gass kan varmetilførselen og dermed varmtvannets temperatur reguleres enkelt slik at overtemperaturer og overtrykk som kunne føre til aktivering av sikkerhetsventilen, knapt nok vil opptre.

Dette er betydelig vanskeligere ved varmeanlegg hvor kjelen fyres med faste brennstoffer. Slike kjeler kan vanskeligere reguleres slik at faren for overtemperatur og et dermed følgende overtrykk i det lukkede varmeanlegg, foreligger oftere.

For ved varmeanlegg hvor kjelen fyres med faste brennstoffer og dermed er vanskeligere regulerbar, å kunne utforme varmeanlegget på den ene side som lukket varmeanlegg og på den annen side å kunne forhindre en uønsket gjentatt aktivering av sikkerhetsventilen, er det kjent å innsette en termisk styrt ventil i en på varmtvannssiden av en i kjelen innbygget varmtvannsbereder eller en spesielt som sikkerhetsinnretning innebygget varmeveksler. Når varmtvannets temperatur overskrider en kritisk verdi åpner denne termisk styrte ventil. Det strømmer kaldt friskt vann fra tilførselsledningen gjennom varmtvannsberederen eller varmeveksleren, trekker varme fra varmtvannet og strømmer som varmt vann til et uttak. Denne termisk styrte ventil betegnes som "termisk uttakssikring". Ved hjelp av denne termiske uttakssikring trekkes varme fra kjelen og derved kjøles varmtvannets temperatur ned til en ikke kritisk verdi.

Denne fremgangsmåte forutsetter en kjele med varmtvannsbereder eller spesiell varmeutveksler. Det er imidlertid ikke mulig å sikre en kjele uten varmtvannsbereder eller spesiell varmeutveksler på denne måte. Nettopp denne oppgave foreligger ofte når en kjele som har vært fyrt med olje eller gass skal omstilles til faste brennstoffer.

Det er kjent en anordning som også ved slike kjeler sikrer det lukkede oppvarmingssystem mot overtemperatur og dermed overtrykk. Ved denne kjente anordning foreligger to termisk styrte uttakssikringer som begge styres av en felles temperaturføler, og som åpner ved ubetydelige forskjeller i temperaturene. Via den første termiske uttakssikring som åpner ved den lave temperatur forbindes en tilførselsledning med varmeanleggets tilbakeløp. Den andre termiske uttakssikring som åpner ved den høyere temperatur forbinder kjelens tilførsel med et uttak. Da det ikke er tillattmed en konstant forbindelse mellom en tilførselsledning og varmeanlegget, er den første termiske uttakssikring forbundet med tilbakeløpet via en rørdeler. For å begrense det trykk som påføres oppvarmingssystemet via den første termiske uttakssikring, er det foran den første termiske uttakssikring innkoblet en vanlig reduksjonsventil. Ved en overtemperatur i varmeanlegget åpner først den første termiske uttakssikring. Derved overføres reduksjonsventilens utgangstrykk til rørdeleren som derved oppretter forbindelsen til varmeanleggets system. Da systemet er lukket, strømmer i første rekke ikke vann inn i systemet. Ved en ubetydelig høyere temperatur åpner imidlertid den annen termiske uttakssikring slik at varmt vann fra kjelens uttak strømmer ut og istedet kaldt vann fra tilførselsledningen strømmer inn i systemet. Når kjelen er avkjølt til en ikke kritisk temperatur, stenges etter hverandre de to termiske uttakssikringer, rørdeleren bevirker atter et mekanisk skille mellom tilførselsledningen og varmeanlegget.

Ved denne kjente sikkerhetsanordning foreligger to termiske uttakssikringer som behersker tilførselen av kaldt vann og uttaket av varmt vann. Disse termiske uttakssikringer er ventiler med relativt stort tverrsnitt da hele tilførselen av kaldt vann hhv. utstrømningen av varmt vann må strømme gjennom disse termiske uttakssikringer. Rørdeleren er innkoblet i rekke med den første termiske uttakssikring. Det' kalde friske vann som strømmer gjennom rørdeleren ved opprettelse av strømningsforbindelsen, strømmer dermed først gjennom den første termiske uttakssikring og deretter gjennom rørdelerens gj ennomstrømningskanal.

Denne kjente anordning er forholdsmessig komplisert og ruvende.

Med oppfinnelsen tas det sikte på å frembringe en termisk styrt sikkerhetsinnretning av den innledningsvis nevnte type som er utformet enklere og mindre.

I henhold til oppfinnelsen løses denne oppgave ved

at (a) rørdeleren har en gjennomstrømningstilkobling med stort tverrsnitt og en styringstilkobling med lite tverrsnitt, (b) gjennomstrømningstilkoblingen er umiddelbart forbundet med re-duks jonsventilens uttak og (c) den likeledes med reduksjonsventilens uttak forbundne styringstilkobling beherskes av en tallerkenventil som styres av en ventilstang som er forskyvbar i lengderetningen og forløper gjennom temperaturfølerens innstillingsledd og samtidig styrer den termiske uttakssikrings ventiltallerken.

I henhold til oppfinnelsen er dermed rørdelerens gjennomstrømningstilkobling gjennom hvilken alt friskt vann skal strømme, umiddelbart forbundet med reduksjonsventilens uttak. En strømning vil ikke foreligge så lenge rørdeleren befinner seg i sin hvilestilling. Kun en liten tallerkenventil styres av varmtvannets temperatur, idet denne behersker rørdelerens styringstilkobling. Over denne tallerkenventil må ikke hele friskvannsstrømmen passere, men kun den vannmengde som overfører rørdeleren i sin arbeidsstilling. Dermed inn-spares en termisk uttakssikring. Innretningen blir enklere og mer kompakt.

Ytterligere utformninger av oppfinnelsen er gjen-stand for underkravene.

Oppfinnelsen forklares eksempelvis under henvisning til tegningen hvor figur 1 viser et koblingsskjema for en termisk styrt sikkerhetsinnretning og figur 2 viser et vertikal-snitt gjennom sikkerhetsinnretningens armatur.

Figur 1 viser en kjele 10 som fyres med fast brenn-stoff. Fra kjelen 10 utgår en tilførselsledning 12 i et lukket varmeanlegg, hvis tilbakeførselsledning 14 er ført tilbake til kjelen 10. Det lukkede varmeanlegg omfatter en utlignings-beholder 16 som utligner vannets normale termiske utvidelse i det lukkede varmeanlegg. En sikkerhetsventil 18 er anordnet til kjelen 10.

Kaldt, friskt vann kan tilføres via en tilførsels-ledning 20. Tilførselsledningens 20 trykk nedsettes via en reduksjonsventil 22 til et trykk som kjelen 10 og varmeanlegget tåler og som ligger under sikkerhetsventilens 18 reaksjons-trykk. Mellom reduksjonsventilen 22 og varmeanlegget ligger en røravdeler 24 i serie med en enveisventil 26 som er anordnet mellom rørdelerens 24 uttakstilkobling 28 og varmeanlegget. Rørdeleren har en gjennomstrømningstilkobling 30 med stort tverrsnitt og en styretilkobling 32 med lite tverrsnitt. Gjennomstrømningstilkoblingen 3 0 er forbundet umiddelbart med reduksjonsventilens 22 uttak. Den likeledes med reduksjonsventilens uttak forbundne styretilkobling 32 styres av en termisk styrt tallerkenventil 34.

En temperaturføler 36 styrer en termisk uttakssikring 38 ved hjelp av et innstillingsledd 40. Den termiske uttakssikringen 38 er en termisk styrt ventil som forbinder en med varmeanleggets system forbundet ledning 4 2 med uttaket 44. Tallerkenventilen 34 styres av ventilstangen 46 som kan forskyves i lengderetningen av temperaturfølerens 36 innstillingsledd 40 og samtidig styrer den termiske uttakssikrings 38 ventiltallerken.

Armaturets konstruktive oppbygning er vist på figur 2.

Reduksjonsventilen 22 har et hus 47 hvori et membran

48 er innspendt, som belastes av en fjær 50. Rommet under membranet er ved hjelp av en skillevegg 52 inndelt i et kammer 54 og et inntakskammer 56. En ventilstang 58 i en reduksjonsventil 6 0 som virker sammen med et ventilsete 62 ved husets 4 7 nedre ende, er ført tettende gjennom skilleveggen 52. En kryssboring 64 som forløper i ventilstangen 58, forbinder re-duks jonsventilens uttak 66 med kammeret 54 nedstrøms fra ventilen 60. Kammeret 56 er forbundet med tilførselsledningen 20 (figur 1) via en tilkobling 68.

Røravdeleren 24 har et sylindrisk hus 70 til hvilket på motstående sider, en gjennomstrømningstilkobling 30 og en uttakstilkobling 28 er anordnet på inntakssiden. På sin nedre del har huset 70 et uttak 76. I gjennomstrømningstilkoblingen 30 er anordnet en inntakshylse 78 som er lukket på den ende-side som vender mot gjennomstrømningstilkoblingen 30 og som har uttaksåpninger 80 på sidene. På inntakshylsen 78 er et i huset 70 ført ringstempel 82 anordnet glidbart bevegelig med en hylseformet aksel 84 som tettende omslutter inntakshylsen 78. Styringstilkoblingen 32 munner ut i ringrommet 86 mellom huset 7 0 og ringstemplet 82. Uttakstilkoblingen 28 om-gis av en stuss 90 som rager inn i huset 70 og har en indre tetning 88. I denne stuss kan ringstémplets 82 hylseformede aksel 84 skyves tettende inn ved et arbeidslag av akselen. Akselen 84 har på sin innside en utsparing 92 med hvilken

det opprettes en forbindelse mellom uttaksåpningen 80 på sidene av inntakshylsen 78 og akselens 84 boring som er forbundet med uttakstilkoblingen 28, etter innskyvning av akselen 84 i stussen 90. Ringstemplet belastes av trykkfjær 94 slik at stemplet uten styretrykk i styringstilkoblingen 32, befinner seg i hvilestillingen som er vist på figur 2.

Ventilstangen 46 styres av innstillingsleddet 40 som igjen styres av føleren 36. Den termiske uttakssikring omfatter et hus 96 med et uttak 98 som er forbundet med ledn-ingen 42 (figur 1) og en tilkobling 100 som står i forbindelse med uttaket 44. I huset 96 er det utformet et ventilsete 102 på hvilken det befinner seg en ventiltallerken 104. Ventiltallerkenen 104 er belastet av en fjær 106. Den har en krage 108 som tettende føres i huset 96. Huset 96 har koaksialt med kragen 108 en stuss 110 i hvilken en fjær 106 rager inn som hviler mot et ringformet fjæranlegg 112.• I stussen 110

er det derved dannet et kammer 114 som ved hjelp av kragen 108 er tettet mot inntaket 98 på inntakssiden og mot kragens føring i huset 96.

På huset 96 sitter koaksialt med ventilsetet 102 og ventiltallerkenen 104 innstillingsleddet 40 med ventilstangen 46. Ventilstangen 46 er ført tettende gjennom ventiltallerkenen 104. Den har en skulder 116 som etter en bestemt bevegelse av ventilstangen 46 griper an mot ventiltallerkenen 104 og trykker ventilen mot fjærens 106 kraft.

Reduksjonsventilens 22 hus 47 er koblet til stussen 110. Huset 47 danner et ventilsete 117' koasialt til ventilsetet 62. Ventilstangen 46 strekker seg gjennom ventilsetet 117 og bærer på sin ende ventiltallerkenen 118 i den temperaturstyrte tallerkenventil 34 (figur 1). På ventilstangen 46 er det videre anordnet en ventiltallerken 12 0 som samvirker med et ventilsete 122 og som etter et slag av ventilstangen 4? som åpner ventilen 34, lukker den langs ventilstangen 46 dannede gjennomgang 124. Denne gjennomgang 124 står i forbindelse med den termiske uttakssikrings uttak 100 via kammeret 114 og en i ventilstangen 46 dannet boring 126.

Ventilstangen 46 består av to mot hverandre forskyv-bart førte deler 46a og 46b. Mellom delene 46a og 46b er det anordnet en forspent fjær 128. Herved ligger den ene del 46a an mot et anlegg 129 på den annen del.46b under påvirkning av fjæren 128. Når tallerkenventilen 34 er åpen og ventiltallerkenen 120 ligger an mot ventilsetet 122 kan innstillingsleddet 40 eventuelt forskyve ventilstangen 46 ytterligere oppover på figur 2. Da ventiltallerkenen 120 ligger an mot ventilsetet 122 og dermed begrenser den oppadgående bevegelse av ventil-stangens46 øvre del 46b opptas tilleggsbevegelse av ventil-stangens nedre del 46a av sammentrykning av fjæren 128. Under normal drift virker de to deler 46a og 46b som en fast forbindelse da fjærens 128 forspenning normalt ikke overskrides.

I detalj omfatter den øvre del 46b nær ventiltallerkenen 120 en koppformet del 130 i hvilken en øvre del 132 av den nedre del 46a føres. Fjæren 128 sitter mellom den koppformede dels 130 bunn og den øvre del 132. Den koppformede del 130 danner en skulder 134 mot hvilken en trykkfjær 136, som støtter seg mot huset 4 7;., ligger an. Derved er ventilstangen 46 forspent slik at ventiltallerkenen 118 normalt ligger an mot ventilsetet 117 og tallerkenventilen 34 er lukket. Tallerkenventilen 34 trykkes av innstillingsleddet 40 via ventilstangen 46 mot fjærens 136 kraft.

Rørdelerens 24 styringstilkobling 32 er delt mellom tallerkenventilene 34 og 120, 122. Reduksjonsventilens 22 trykkreduksjonsventil 60 er anordnet koaksialt med ventilstangen 46 og med tallerkenventilene 34, hhv. 120, 122.

I helt åpen tilstand lukker trykkreduksjonsventilen 60 tallerkenventilen 34 som behersker styringstilkoblingen 32 og åpner den annen tallerkenventil 120, 122.

Den beskrevne innretning arbeider på følgende måte: Når varmeanleggets temperatur overskrider en på forhånd bestemt grenseverdi, trykker innstillingsleddet 40 først mot tallerkenventilen 34 via stangen 46. Derved ledes vannet fra reduksjonsventilens 22 uttak 66 via styringstilkoblingen 32 inn i ringkammeret 86. Reduksjonsventilens 22 utgangstrykk

■virker på ringstemplets endeflate og skyver ringstemplet 82 med akselen 84 mot høyre nedover på figur 2. Når akselen 84 er innført.tettende^ i stussen 90, opprettes forbindelsen mellom rørdelerens 24 gjennomstrømningsinntak 30 og uttaket 28 via utsparingen 92. Enveisventilen 26 som kan være av kjent type blir utsatt for trykk slik at det er opprettet en forbindelse mellom tilførselsledningen og oppvarmingssystemet. Ved åp-ning av tallerkenventilen 34 legger også ventiltallerkenen 120 seg an mot. ventilsetet 122 slik at gjennomgangen 124 er sperret.

Ved ytterligere temperaturforhøyelse av oppvarmingsvannet legger skulderen 116 seg an mot ventiltallerkenen 104 og åpner den termiske utløpssikring 38. Nå kan det varme vann fra oppvarmingssystemet strømme til uttaket 44 via den termiske utløpssikring 38. Det innføres altså kaldt friskt vann i varmeanlegget, mens varmt oppvarmingsvann tappes ut. Derved avkjøles varmeanlegget. Når den, kritiske temperatur igjen underskrides, lukker ventilen 34. Ventiltallerkenen 120 hever seg fra ventilsetet 122. Derved forbindes ringkammeret 86 med den termiske utløpssikrings 38 uttak 100 via gjennomgangen 124. Vannet fra ringkammeret 86 kan dermed strømme ut og stemplet 82 med akselen 84 går under påvirkning av fjæren 94 tilbake til den viste utgangsstilling. I denne stilling er det opprettet et mekanisk skille mellom tilførselsledning og oppvarmingssystem. Eventuelt vann fra lekkasjer i oppvarmingssystemet kan ikke nå inn til tilførselsledningen, heller ikke dersom trykket i denne av en eller annen grunn skulle bryte sammen, da ut-stømmende oppvarmingsvann ville strømme ut via utløpsåpningen 76 til utløpet 44.

Den beskrevne innretning har en ytterligere fordel. Dersom trykket i tilførselsledningen skulle bryte sammen, ville dette bety at reduksjonsventilen 122 ville åpne fullstendig under påvirkning av fjæren 50, trykkreduksjonsventilen 60 ville dermed beveges så langt nedover at den trykker mot tallerkenventilen 34 idet den overvinner kraften fra fjæren 128. Samtidig hever ventiltallerkenen 120 seg fra ventilsetet 122 slik at rørdeleren 24 i dette tilfellet likeledes ville vende til- . bake til den viste hvilestilling. Spesielt ved et sammen-brudd av trykket i tilførselsledningen, sikres altså et ytterligere skille mellom varmeanlegg og tilførselsledning.

Claims (6)

1. Termisk styrt sikkerhetsinnretning for med faste brennstoffer fyrte kjeler i lukkede varmeanlegg, hvor kaldt friskt vann fra tilførselsledningen føres inn i varmeanleggets system ved overtemperatur i varmeanlegget og varmt vann tappes ut til et uttak, idet innretningen omfatter 'en tilførselsled-ning for friskt vann til varmeanleggets system, i hvilken en reduksjonsventil, en temperaturstyrt ventil og rørdeler er anordnet i rekke samt en uttaksledning som er forbundet med varme anleggets system, i hvilken det er anordnet en termisk uttakssikring, slik at den termiske uttakssikring styres av den samme temperaturføler som påvirkes av varmtvannets temperatur, som den temperaturstyrte ventil og åpner ved en ubetydelig høy-ere temperatur enn denne ventil, karakterisert ved at (a) rørdeleren (24) har en gjennomstrømningstilkob-ling (30) med stort tverrsnitt og en styretilkobling (32) med lite tverrsnitt, (b) gjennomstrømningstilkoblingen (30) er umiddelbart forbundet med reduksjonsventilens (22) uttak (66) og (c) den likeledes med reduksjonsventilens uttak (66) forbundne styringstilkobling (32) beherskes av en tallerkenventil (34) som styres av en ventilstang (46) som er forskyvbar i lengderetningen gjennom temperaturfølerens (36) innstillingsledd (40) og samtidig styrer den termiske uttakssikrings (38) ventil ta Herken.

2. Innretning ifølge krav 1, karakterisert ved at (a) det langs ventilstangen (46) er utformet en gjennomgang (124) som står i forbindelse med den termiske uttakssikrings (38) uttak (100), og (b) at det på ventilstangen (46) sitter en annen tallerkenventil (120, 122) som lukker etter at tallerkenventilen (34) som behersker styringstilkoblingen (32) åpner.

3. Innretning ifølge krav 2, karakterisert ved at (a) ventilstangen (46) består av to i hverandre for-skyvbart førte deler (46a, 46b) og (b) at det mellom delene (46a, 46b) er anordnet en forspent fjær (128) slik at den ene del (46a) under påvirkning av fjæren (128) ligger an mot et anlegg (129) på den annen del (46b).

4. Innretning ifølge krav 3, karakterisert ved at (a) rørdelerens (24) styringstilkobling (32) deler seg mellom tallerkenventilene (34, 120, 122), (b) reduksjonsventilen (22) med sin trykkreduksjonsventil (60) er anordnet koaksialt med ventilstangen (46) og tallerkenventilene (34, 120, 122), og (c) trykkreduksjonsventilen (60) i helt åpen tilstand trykker tallerkenventilen (34) som behersker styretilkoblingen (32) og åpner den annen tallerkenventil (120, 122).

5. 'Innretning ifølge krav 4, karakterisert ved at (a) rørdeleren (24) har et sylindrisk hus (70) med gjennomstrømningstilkobling (30) og uttakstilkobling (28) anordnet på motsattliggende endesider av gjennomstrømningstil-koblingen (30) på inntakssiden, (b) at huset (70) har et uttak (76) på sin nedre del, (c) at det i gjennomstrømningstilkob-lingen (30) sitter en inntakshylse (78) som er lukket på den side som vender bort fra gjennomstrømningstilkoblingen (30) og at den har uttaksåpninger (80) på sidene, (d) at det på inntakshylsen (78) er glidbart anordnet et i huset (70) ført ringstempel (82) med en hylseformet aksel (84) som tettende omslutter inntakshylsen (78), (e) styringstilkoblingen (32) munner ut i ringrommet (86) mellom huset (70) og ringstemplet (82), (f) uttakstilkoblingen (28) er omgitt av en stuss (90) som rager inn i huset (70) og har en indre tetning (88), idet ringstem-lets (82) hylseformede aksel (84) kan forskyves tettende i stussen ved stemplets arbeisslag, (g) akselen (84) på sin innside har en utsparing (92) via hvilken det kan opprettes en forbindelse mellom inntakshylsens (78) uttaksåpninger (86) på sidene og akselens (84) boring som er forbundet med uttakstilkoblingen (74) etter innskyvning av akselen (84).

6. Innretning ifølge krav 5, karakterisert ved at en enveisventil (26) er forbundet med uttakstilkoblingen (28) .