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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Sicherheitseinrichtung für ein Wasserheizsystem, insbesondere für eine Heizanlage, die Festbrennstoff verwendet.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Derzeit werden Sicherheitsventile mit Kapillaren für die Sicherheit gegen Überhitzen von Wassererhitzern eingesetzt. Während des Betriebs dehnt sich eine warme Flüssigkeit in dem Temperatursensor aus und fließt durch die Kapillare in ein Ventil, wo es ein Schiebeventil anhebt. Bei Erreichen einer vorbestimmten maximalen Temperatur (im allgemeinen 95°C) öffnet der Warmwasserausgang von der Heizanlage und Kaltwasser wird hineingeleitet. Der Nachteil besteht in der Verwendung der Flüssigkeit, um die Temperatur zu erfassen, und in der Umwandlung einer Temperaturänderung in eine Bewegung des Sicherheitsventils. Die Ausdehnungsfähigkeit der Flüssigkeit ist vergleichsweise klein und von dem Moment, bei dem sich das Ventil beginnt zu öffnen, bis dieses vollständig offen ist, wird eine Temperaturdifferenz bis zu 15°C benötigt. Es besteht des weiteren ein Risiko, dass die Kapillare bricht, und es wird eine Sicherheitsummantelung benötigt.
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Druckschrift
DE 1 700 233 U offenbart ein Sicherheitsventil, das lediglich mit dem Warmwasserabfluss verbunden ist. Druckschrift
DE 31 00 252 A1 offenbart eine Einrichtung, die den Zufluss von Kaltwasser in einen Heizkessel öffnet.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die Nachteile der gegenwärtigen Situation werden durch die neue Sicherheitseinrichtung gemäß Anspruch 1 für ein Wasserheizsystem, insbesondere für eine Heizanlage, die Festbrennstoff verwendet, in einem hohen Maße eliminiert, wobei die Sicherheitseinrichtung ein temperaturgesteuertes Regelungselement umfasst. Die Grundlage der Erfindung besteht darin, dass das temperaturgesteuerte Regelungselement in dem Warmwasserkreislauf derart angeordnet ist, dass sein ausfahrbarer Schaft fest an einem Schiebeverschlusselement anliegt, der in dem Gehäuse einer Verteileinrichtung angeordnet ist, um so in seiner Betriebsposition ein gleichzeitiges Verbinden des Warmwasserkreislaufes mit der Abflussleitung und ein Öffnen der Kaltwasserzufuhr zum System zu ermöglichen, was eine gleichzeitige Abgabe von kaltem Kühlwasser in die Einrichtung bedeutet.
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Das Gehäuse der Verteileinrichtung kann an der Warmwasser-Ausgangsleitung derart befestigt sein, dass der Schaft des temperaturgesteuerten Regelungselementes, um welches Warmwasser herum fließt, gegen den Druck einer Feder fest an dem Schiebeverschlusselement des Schiebeelementes anliegt, dessen Gehäuse sowohl mit der Abflussleitung als auch mit der Kaltwasserzufuhr in den Erhitzer verbunden ist. Das temperaturgesteuerte Regelungselement, dessen Temperatursensor lose in dem Hohlraum des Endteils eingebaut ist, der mit einem Außengewinde zum Anschluss an den Warmwasserkreislauf des Wassererhitzers ausgestattet ist, kann in dem Gehäuse der Verteileinrichtung durch einen Abstandsring mit Öffnungen für den Durchlass von Warmwasser in den Raum des Schiebeventils befestigt sein, wobei das Gehäuse der Verteileinrichtung des weiteren eine Muffe zum Anschluss an die Abflussleitung und mit Kupplungsmuffen für die Kaltwasserzufuhr in den Erhitzer ausgestattet ist, während der ausfahrbare Schaft des temperaturgesteuerten Regelungselementes fest an dem Schiebeverschlusselement des Schiebeelements gegen den Druck der Feder anliegt, welche in einer Kappe angeordnet ist, welche in das andere Endteil des Gehäuses der Verteileinrichtung eingeschraubt ist. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Kappe fest an dem Führungselement anliegen, das mit einer Dichtung in einer inneren Ausnehmung des Gehäuses der Verteileinrichtung angeordnet ist, wobei das Verschlusselement der Verteileinrichtung verschiebbar mit einer Dichtung in dem Hohlraum des Führungselementes angeordnet ist.
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Ein drehbarer Regelungsdeckel mit einem Schaft, der sich durch die Kappe erstreckt und mit dem Verschlusselement der Verteileinrichtung verbunden ist, kann verschiebbar an der Kappe positioniert sein. Der Regelungsdeckel mit Schaft kann als manuelle Regelung des Sicherheitsventils dienen, um dessen Funktionieren zu überprüfen.
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Das temperaturgesteuerte Regelungselement weist vorzugsweise eine Wachsfüllung auf. Dies ermöglicht die Erzielung eines maximalen Hubs und folglich auch des maximalen Hubs des Schiebeventils innerhalb eines kleinen Temperaturintervalls.
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Die Vorrichtung gemäß dieser Erfindung ermöglicht die Verbindung des Warmwasserkreislaufes mit der Abflussleitung und auch die Abgabe von kaltem Kühlwasser in die Vorrichtung. Weil das temperaturgesteuerte Regelungselement direkt an dem Eingang der Sicherheitseinrichtung angeordnet ist, wird deren Eingang auch zum Messen der Temperatur des Heizwassers genutzt. Der Aufbau der Sicherheitseinrichtung ist so um einiges vereinfacht. Es ist nicht notwendig, zwei Muffen an dem Heizwasserausgang von dem Erhitzer zu befestigen, nämlich eine zum Verbinden der Ummantelung für den Kapillarsensor und die andere zum Verbinden der Abflussleitung mit dem Ventil. Somit gibt es auch eine Einsparung in Bezug auf Verbindungsleitungen. Weil die Sicherheitseinrichtung direkt an dem Boiler oder direkt in der Ausgangsleitung von dem Boiler angeordnet ist, besteht kein Bedarf, eine Kapillare zu verwenden (derzeit müssen Kapillaren doppelt ausgeführt sein und gegen mechanische Belastung geschützt sein, beispielsweise durch einen armierten Schlauch). Die Sicherheit des gesamten Systems wird somit erhöht.
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Zum Notkühlen der Heizanlage mit temperaturgesteuertem Regelungselement kann ein Einzweck-Wärmetauscher genutzt werden, welcher im allgemeinen direkt in dem Boiler oder in einem Zylinder in der Nähe des Boilers an der Ausgangsleitung von dem Boiler angeordnet ist. In solch einem Fall kann das temperaturgesteuerte Regelungselement in dem Warmwasserkreislauf so angeordnet sein, dass dessen ausfahrbarer Stift fest an dem Schiebeverschlusselement anliegt, welches in dem Gehäuse der Verteileinrichtung platziert ist, um so in dessen Betriebsstellung den Fluss von Kaltwasser durch den Wärmetauscher, der an dem Warmwasserausgang von dem System oder direkt in dem Boiler angeordnet ist, zu ermöglichen. Das Gehäuse der Verteileinrichtung ist an dem Warmwasserausgang im Gehäuse oder außerhalb des Gehäuses des Wassererhitzers befestigt, so dass das Schiebeverschlusselement der Verteileinrichtung, das gegen den Sitz des Gehäuses der Verteileinrichtung durch den Druck der Feder gedrückt wird, in gelöster Betriebsstellung des ausfahrbaren Schafts des temperaturgesteuerten Regelungselementes die Quelle des unter Druck stehenden Kaltwassers durch den Wärmetauscher hindurch, der an dem Warmwasserausgang oder direkt in dem Boiler angeordnet ist, mit der Abflussleitung verbindet. Das temperaturgesteuerte Regelungselement kann in dem Gehäuse der Verteileinrichtung befestigt sein, so dass dessen Temperatursensor lose in dem Hohlraum des Endteils eingebaut ist, welches mit einem Außengewinde zum Anschluss an den Warmwasserkreislauf des Wassererhitzers ausgestattet ist, während dessen ausfahrbarer Schaft fest an dem Schiebeverschlusselement anliegt, welches mit einer Schulter ausgestattet ist, die unter dem Druck der Feder, die in der Kappe angeordnet ist, die in den anderen Endteil des Gehäuses der Verteileinrichtung eingeschraubt ist, fest an dem Sitz anliegt, der in dem Gehäuse der Verteileinrichtung ausgebildet ist, und während das Gehäuse der Verteileinrichtung im Bereich des Sitzes mit Kupplungsmuffen zum Anschließen des Kaltwasserkreislaufes ausgestattet ist, der die Quelle des unter Druck stehenden Kaltwassers durch den Wärmetauscher hindurch, der an dem Warmwasserausgang angeordnet ist, mit der Abflussleitung verbindet. Die Kappe liegt fest an dem Führungselement an, welches mit einer Dichtung in einer inneren Ausnehmung des Gehäuses der Verteileinrichtung angeordnet ist, wobei das Verschlusselement der Verteileinrichtung mit einer Dichtung verschiebbar in dem Hohlraum des Führungselementes positioniert ist. Das temperaturgesteuerte Regelungselement weist vorzugsweise eine Wachsfüllung auf. Nach Erreichen der Notstands- oder Grenztemperatur in einem gegebenen Fall öffnet der Kühlkreis, wodurch die Quelle des unter Druck stehenden Kaltwassers durch den Wärmetauscher hindurch mit der Abflussleitung verbunden wird, wodurch der Boiler gekühlt wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Für ein besseres Verständnis werden in den beiliegenden Zeichnungen und der folgenden detaillierten Beschreibung Beispiele von bevorzugten Ausführungsformen dargestellt. 1 wird nicht von der Erfindung umfasst und zeigt lediglich eine Sicherheitseinrichtung für ein Wasserheizsystem, insbesondere für eine Heizanlage, die Festbrennstoff verwendet. Gezeigt ist hier im Querschnitt das Gehäuse der Verteileinrichtung, welche zur Befestigung an dem Gehäuse des Wassererhitzers (Boiler) ausgelegt ist, so dass das Schiebeverschlusselement der Verteileinrichtung, das gegen den Sitz des Gehäuses der Verteileinrichtung durch den Druck der Feder gedrückt wird, in einer gelösten Betriebsstellung des ausfahrbaren Schafts des temperaturgesteuerten Regelungselementes die Quelle des unter Druck stehenden Kaltwassers durch den Wärmetauscher hindurch, der an dem Warmwasserausgang in dem System angeordnet ist, mit der Abflussleitung verbindet. 2 zeigt eine Sicherheitsvorrichtung für ein Wasserheizsystem, insbesondere für eine Heizanlage, die Festbrennstoff verwendet, in einem auseinander gebauten Zustand, bei der das Schiebeverschlusselement in dem Gehäuse der Verteileinrichtung in dessen Betriebsposition eine gleichzeitige Verbindung des Warmwasserkreislaufes mit der Abflussleitung und das Öffnen der Kaltwasserzufuhr in das System ermöglicht. 3 ist ein Querschnitt der Anordnung gemäß 2 nach Zusammenbau, und 4 ist ein Teil-Querschnitt der gleichen Anordnung um 90° gedreht. Die 5 und 6 zeigen eine zu den 3 und 4 ähnliche Anordnung, dies bezieht sich auf eine Kappe mit eingesetzter Feder, jedoch ist diese hier direkt in das Gehäuse der Verteileinrichtung ohne die Zufügung eines Führungselementes eingeschraubt.
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1 wird nicht von der Erfindung umfasst und zeigt lediglich eine Sicherheitseinrichtung für ein Wasserheizsystem, das ein temperaturgesteuertes Regelungselement 3 umfasst, welches in Betrieb in einem heißen Heizwasserkreislauf platziert ist, so dass dessen ausfahrbarer Schaft 4 fest an dem Schiebeverschlusselement 2 anliegt, das in dem Gehäuse 1 der Verteileinrichtung 17 platziert ist und eine Verbindung einer Abflussleitung durch einen an dem Warmwasserausgang befindlichen Wärmetauscher hindurch, durch den die Einrichtung gekühlt wird, mit einer Quelle von unter Druck stehendem Kaltwasser ermöglicht. Das Gehäuse 1 der Verteileinrichtung 17, hergestellt durch Messinggießen oder Messingschmieden, ist an dem Gehäuse des Wassererhitzers (Boiler) befestigt, so dass das Schiebeverschlusselement 2 der Verteileinrichtung 17 durch den Druck der Feder 8 gegen den Sitz des Gehäuses 1 der Verteileinrichtung 17 gedrückt wird. Das temperaturgesteuerte Regelungselement 3 ist in dem Gehäuse 1 der Verteileinrichtung 17 so angebracht, dass dessen Temperatursensor locker in dem Hohlraum 10 des Endteils (es kann sich auch um ein Reservoir handeln) eingebaut ist, welches mit einem Außengewinde für den Anschluss an den warmen Heizwasserkreislauf des Wassererhitzers ausgestattet ist. Dessen ausfahrbarer Schaft 4 liegt fest an dem Schiebeverschlusselement 2 an, das mit einer Schulter 11 ausgestattet ist, die fest an dem Sitz, der in dem Gehäuse 1 der Verteileinrichtung 17 ausgebildet ist, unter dem Druck der Feder 8 anliegt, die an der Halterung 7 in der Kappe 9 angeordnet ist, die in den anderen Endteil des Gehäuses 1 der Verteileinrichtung 17 eingeschraubt ist. Das Gehäuse 1 der Verteileinrichtung 17 ist im Bereich des Sitzes mit Kupplungsmuffen 12, 13 für den Anschluss an dem Kühlkreislauf ausgestattet, der die Quelle des unter Druck stehenden Kaltwassers durch den Wärmetauscher hindurch, der an dem Warmwasserausgang des Systems angeordnet ist, mit der Abflussleitung verbindet. Die Kappe 9 liegt fest an dem Führungselement 6 an, welches mit einer Dichtung in einer inneren Ausnehmung des Gehäuses 1 der Verteileinrichtung 17 angeordnet ist, wobei das Verschlusselement 2 der Verteileinrichtung 17 mit einer Dichtung verschiebbar in dem Hohlraum des Führungselementes 6 positioniert ist.
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Die 2, 3 und 4 zeigen ein Beispiel einer Zweiweg-Sicherheitseinrichtung für ein Wasserheizsystem, insbesondere für eine Heizanlage, die Festbrennstoff verwendet. Sie umfasst das Gehäuse 1 einer Verteileinrichtung 17, in deren durchgreifendem Hohlraum drei Dichtflächen oder Sitze zur Aufnahme eines beweglichen und federbelasteten Schiebeventils mit dichtenden O-Ringen ausgebildet sind. Das Schiebeventil dient dazu, gemeinsam zwei Wasserleitungen zu trennen, eine für den Fluss des Kaltwassers in die Heizanlage und die andere für den Fluss des Warmwassers von der Heizanlage in die Abflussleitung, und wobei es durch dessen Verschiebung gleichzeitig diese beiden Leitungen öffnet oder schließt.
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Das temperaturgesteuerte Regelungselement 3 ist hier in dem warmen Heizwasserkreislauf so positioniert, dass dessen ausfahrbarer Schaft eng an dem Schiebeverschlusselement 2 anliegt, das in dem Gehäuse 1 der Verteileinrichtung 17 angeordnet ist, um so die Verbindung von dem heißen Heizwasserkreislauf zu der Abflussleitung zu ermöglichen. Das Schiebeverschlusselement 2 öffnet in seiner Betriebsstellung gleichzeitig die Kaltwasserzufuhr in das System, durch die die Heizanlage gekühlt wird.
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Das Gehäuse der Verteileinrichtung 17 ist an der Eingangsleitung des warmen Heizwassers befestigt, so dass der Schaft 4 ihres temperaturgesteuerten Regelungselementes 3, um welches herum das heiße Wasser fließt, eng gegen den Druck der Feder 8 an dem Schiebeverschlusselement 2 des Schiebeventils anliegt, dessen Gehäuse sowohl mit der Abflussleitung als auch mit der Kaltwasserzufuhr in das System verbunden ist.
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Das temperaturgesteuerte Regelungselement 3, dessen Temperatursensor locker in dem Hohlraum 10 des Endteils eingebaut ist, das mit einem Außengewinde zum Anschluss des warmen Heizwasserkreislauf des Wassererhitzers ausgestattet ist, ist in dem Gehäuse 1 der Verteileinrichtung 17 durch einen Abstandsring 5 aus Messing befestigt. Der Abstandsring 5 weist Öffnungen für den Durchlass von heißem Heizwasser von dem Wassererhitzer in den Raum des Schiebeventils auf. Das Gehäuse 1 der Verteileinrichtung 17 ist des weiteren mit einer Kupplungsmuffe 14 für den Anschluss an die Abflussleitung und mit einer ersten Kupplungsmuffe 15 und einer zweiten Kupplungsmuffe 15' für die Kaltwasserzufuhr in das System ausgestattet. Der ausfahrbare Schaft 4 des temperaturgesteuerten Regelungselements 3 liegt eng an dem Schiebeverschlusselement 2 des Schiebeventils gegen den Druck der Feder 8 an, die in der Kappe 9 angeordnet ist, welche in den anderen Endteil des Gehäuses der Verteileinrichtung 17 eingeschraubt ist. Die Kappe 9 liegt fest an dem Führungselement 6 an, welches mit einer Dichtung in einer inneren Ausnehmung des Gehäuses 1 der Verteileinrichtung 17 sitzt, wobei das Verschlusselement 2 der Verteileinrichtung 17 mit einer Dichtung verschiebbar in dem Hohlraum des Führungselementes 6 positioniert ist.
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In einer anderen Ausführungsform, die in den 5 und 6 gezeigt wird, gibt es kein Führungselement an der Stelle des Durchganges des Verschlusselementes 2 des Schiebeventils. Die Führung ist direkt an dem Gehäuse 1 der Verteileinrichtung 17 vorgesehen, in dessen durchgreifenden Hohlraum vier dichtende Flächen ausgebildet sind.
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Ein drehbarer Regelungsdeckel 16, der einen Schaft aufweist, der durch die Kappe 9 greift und mit dem Verschlusselement 2 der Verteileinrichtung 17 verbunden ist, kann verschiebbar an der Kappe 9 (5 und 6) angeordnet sein. Dieser Kontrolldeckel 16 mit Schaft kann für die manuelle Regelung des Sicherheitsventils eingesetzt werden, um dessen Funktionieren zu überprüfen. Durch Drehung des Deckels 16 kann dieser axial angehoben werden, wodurch das gesamte Schiebeventil in die geöffnete Stellung bewegt wird.
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Das temperaturgesteuerte Regelungselement 3 (thermostatisches Element) ist an dem Ausgang des Erhitzers (Heizanlage) angeordnet, beispielsweise am Ausgang eines Boilers, der Festbrennstoff oder einen Feuerungseinsatz verwendet. Wenn sich die Temperatur des erhitzten Wassers in einem normalen Bereich, beispielsweise bis zu 90° bewegt, befindet es sich in dessen Grundstellung, welche der geschlossenen Position bezüglich des Schiebeventils entspricht (3 und 4). Durch die Wirkung der Feder 8 bleibt es in dieser geschlossenen Position. Wenn die Temperatur des Heizwassers ein bestimmtes Maß, beispielsweise 95°, überschreitet, wird der Schaft des temperaturgesteuerten Regelungselementes 3, gegen das das Schiebeventil durch die Feder 8 fortwährend gedrückt wird, aus dem Gehäuse gezogen und bewegt das Schiebeventil in Richtung entgegen der Feder 8. Das Ventil wird dabei für das heiße Wasser geöffnet, welches von dem Wassererhitzer in eine Abflussleitung, beispielsweise in einen Wasserkanal, läuft, dies gilt auch für das Kaltwasser, welches von der Wasserhauptleitung in die Rücklaufleitung des Wassererhitzers fließt, wodurch er gekühlt wird. Sobald der Erhitzer auf eine vorbestimmte Temperatur abkühlt, beispielsweise 92 bis 93°C, kehrt der Schaft des temperaturgesteuerten Regelungselements 3 wieder in die Anfangsposition zurück und die Feder 8 schließt das Schiebeventil. Das temperaturgesteuerte Regelungselement 3 weist vorzugsweise eine Wachsfüllung auf. Es ist somit möglich, einen maximalen Hub des Elements und folglich auch einen maximalen Hub des Schiebeventils innerhalb eines kleinen Temperaturintervalls zu erhalten. Beispielsweise benötigt es von dem Beginn des Öffnens bis zum vollständigen Öffnen des Schiebeventils näherungsweise 5°C.
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Gewerbliche Anwendungen
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Die Erfindung kann in Systeme zum Erhitzen von Wasser eingesetzt werden, in denen sie ein Überhitzen der Heizanlage verhindert. Sie ist in erster Linie für Boiler ausgelegt, die Festbrennstoff verwenden, in denen, hervorgerufen durch einen elektrischen Stromausfall, die Kreislaufpumpe stoppt und der Boiler beginnt zu überhitzen. Die Sicherheitseinrichtung bietet auch eine Absicherung in dem Fall, dass alle thermostatischen Ventile in einem Gebäude geschlossen werden oder die Absperrhähne in dem Boiler aufgrund eines Versehens geschlossen werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäuse der Verteilvorrichtung
- 2
- Schiebeverschlusselement
- 3
- temperaturgesteuertes Regelungselement
- 4
- Schaft des temperaturgesteuerten Regelungselementes
- 5
- Abstandsring
- 6
- Führungs- und Dichtelement
- 7
- Halterung der Feder (8)
- 8
- Feder
- 9
- Kappe
- 10
- Hohlraum des Endteils
- 11
- Schulter
- 12
- Kupplungsmuffe zum Anschluss an den Kaltwasserkreislauf
- 13
- Kupplungsmuffe zum Anschluss an den Kaltwasserkreislauf
- 14
- Kupplung zum Anschluss der Abflussleitung
- 15
- erste Kupplungsmuffe für die Kaltwasserzufuhr in den Erhitzer
- 15'
- zweite Kupplungsmuffe
- 16
- drehbarer Regelungsdeckel
- 17
- Verteileinrichtung