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Anlage zur Erwärrruiiü, Verbrauchswassers mittels Fernheizun8;sdrassers
und Regulierungsgerät für die Anlage. Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anlage
zur Erwärmung eines Flüssigkeitsstrome wie z, B. Verbrauchswassers mittels eines
!>urchströmungswärmeauswechsler, in welchem das »asser von einem gleichzeitig durchstrUmenden,
flüssigen Heizungsmedium wie z.B. Fernheizungswass6r erwärmt wird, und mit automatisch
wirkenden Regulierunsorganen, die dazu eingerichtet sind, die Strömung des Heizungsmediums-in
einer solchen ":@sise Zu variieren, dass die Temperatur des Verbrauchswassers unangesehen
der Grdsss der Strömung im wesentlichen kanetant gehalten werden kann.
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Sei bekannten Anlagen dieser Art verwendet man zu der automatischen
Regullerung des Fernhsizungsawassers ein Ventil', das von der Temperatur des Vorbrauohewassers
in
einer solchen Meise gesteuert ist, dass eine erhöhte Strömung des Verbrauchswassers
wegen der hierdurch gesenkten Temperatur eine erhöhte Fernheizungsströmung bewirkt,
so dass die Temperatur des Verbrauchswassers wieder die gewünschte, vorausbestimmte
Gr6sse bekommt. Bis jetzt sind Thermostatventile mit momentaner Reaktion nicht hervorgebracht
worden, und da so von einer Verspätung der Einregulierung der Strömung des Fernheizungswassers
die Rede ist, kann die Temperatur des Verbrauchswassers unter variherendem Verbrauch
nicht konstant gehalten werden, so wie auch nach einer plötzlichen Anderung im Verbrauch
Pendlungen In der Temperatur leicht auftreten können. Gewöhnlich ist die Reaktionszeit
von der Grösseordnung 45 Sekunden, und dies macht zugleich notwendig, dass man im
Anschluss an das DurchstrUmungsheizungsgerät einen Warmwasserbehälter haben muss,
der die erste Menge von Verbrauchswasser liefern kann, bis der Thermostat erreicht
hat, auf die niedrigere Temperatur des zuströmenden Wassers zu reagieren. Dieser
Behälter verteuert das ivasserheizungsgerät und veranlässt ausserdem sowohl Korrosionsprobleme
als einen gerissen Wärmeverlust in den Perioden zwischen den Verbrauchsperioden,
in welchen das Wasser wie bekannt stets der Thermostateinstellung gemäss erwärmt
gehalten werden muss. Das Thermostatventil ist auch ein verhältnismässig teueres
Element, dessen Effektivität und Betriebssicherheit nicht sehr gut ist.
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Die Erfindung bezweckt eine Anlage zu schaffen, die
die
obengenannten Nachteile nicht aufweist, und bei welcher man einen besondern Warmwasserbehälter
ganz entbehren kann. Dies wird Erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die Regulierungsorgane
so angebracht und eingerichtet sind, das sie mittels einer in die Verbrauchsleitung
einige Schaltenen Strtimungsregistrierungseinheit die Heizungsmediumströmung zu
einer Grösse der gewünschen Erwärmung des Verbrauchswassers entsprechend einregulieren
können.
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Hierdurch wird die Durchströmung von rernheizungswasser direkt von
dem Verbrauchsstrom gesteuert, und da hier von einer mechanisch wirkenden Regulierungseinrichtung
ganz ohne Reaktionszeit die Rede sein kann, ist es ersichtlich, dass die Durchströmung
von Fernheizungswasser unangesehen der Grösse oder Variation des Verbrauchs immer
mit dem Verbrauchstrom übereinstimm4:, so dass dieser konstant gehalten wird. Es
ist ersichtlich, dass man hierdurch den Erwähnten, besonderen Warmwasserbehälter
vermeiden kann, indem die erhöhte Wärmeiiberführung zum Verbrauchswasser sozusagen
augenblicklich stattfindet wenn der Verbrauch eingeleitet wird. Die Anlage nach
der Erfindung wird hierdurch sicherer und augenblicklicher wirkend, sparsamer im
Betrieb, da eine grössere Wassermenge nicht stets erwärmt gehalten werden muss,
und billiger her$ustelen und zu montieren, weil das Thermostatventil und der Vorratsbehälter
des Warmauswechslers durch eine einfache und kompakte Regulierungseinheit ersetzt
werden kann.
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Die Erfindung bezieht sich ausserdem auf ein-Regulierungsgerät, das
in Anspruch 3 zur Verwendung in Verbindung mit der Anlage angegeben ist. Dieses
Gerät zeichnet sich dadurch aus,
dass das Organ zur Registrierung
der Strömung des Verbrauchswassers bei jeder auftretenden Anderung in der Strömung
von einer überraschend grossen Kraft beeinflusst wird und sich dadurch sicherer
zu seiner neuen Position bewegt, die dem augenblicklichen Verbrauch entsprechen
wird. Das Registrierungsorgan wird mit so grosser Kraft bewegt, dass es ohne weniger
empfindlich zu werden, dazu gebracht werden kann, ein hinreichend kräftig dimensioniertes
Regulierungsventil für das Fernheizungswasser zu bedienen.
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Bei der in Anspruch 4 angegebenen Ausführungsform erreicht man in
einer einfachen Neise, dass die permanente Gegenkraft auf das beweGliche Organ nicht
wie bei der Verwendur_# von Federkraft oder eine entsprechende Beeinflussung durch
die Wanderung des Organs erhöht wird, wobei die Regulierung in dem oberen Regulierungsgebiet
weniger sicher werden wurde.
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Bei der genannten Ausführungsform erreicht man dagegen, dass die Gegenkraft
vermindert wird, weil der Druck im Abflussraum durch erhöhten Verbrauch vermindert
wird, was sich herausstell+ eine vorteilhafte Regulierungscharakteristik zu geben.
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Die Erfindung ist unten in Verbindung mit der Zeichnung naher beschrieben,
und zwar zeigt Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Anlage nach der Erfindung,
und Fig. 2 einen Schnitt durch einen Regulierungsmechanismi, zur Verwendung in Verbindung
mit der Anlage.
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Bei der in Fig. 1 gezeigten -Inlage ist ein Durchströmungswasserheizungsgerät
GV vorhanden dessen Wärmesektionen zu der Druckseite eines Fcriüzeizungssystems
Fi und an der anderen
Ende zu der Fernheizungsretourleitung Fu verbunden
ist, indem eine Regulierungseinheit Rf an dieser Stelle eingeschaltet ist. Der andere
Raum im Durchströmungswasserheizungsgerät ist durch eine Steuereinheit Rv zu einer
Kaltwasserleitung kv verbunden, während der Raum an der anderen Ende zu der Ab=
gangsstelle oder den Abgangsstellen für das Verbrauchswasser direkt verbunden ist.
Wie es aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist das ;jasserheizungsgerät derartig verbunden,
dass das Verbrauchswasser aus der Ende, wo das Fernheizungswasser einströmt, ausströmt,
d.h. an der Stelle, die möglichst warm ist.
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Die Steuereinheit Rv in der Kaltwasserleitung kv enthalt ein bewegliches
Glied, das sich gemäss der augenblicklichen Strömung durch die Leitung einstellt,
wie diese durch den öffnungsgrad des Abgangsventils bestimmt wird; dieses Glied
ist mit der Regulierungseinheit Rf in der Fernheizungsleitung in einer solchen U'eise
verbunden, dass sich ein Regulierungsorgan in der Regulierungseinheit Rf gemäss
der Stellung des genannten Steuerglieds einstellt, wodurch die Menge von Fernheizungswasser,
die durch das jiasserheizungsgerät strömt, von der Wassermenge, die während der
Durchströmung erwärmt werden soll, genau abhängig sein wird. Je nach dem Nutzeffekt
und der Wärmeübertragungscharakteristik des Wasserheizungsgeräts kann die Regulierungsvorrichtung
in einer solchen Weise eingestellt sein, dass das warme Wasser an der Abgangsstelle
unangesehen der Strömungsgeschwindigkeit im wesentlichen konstante Temperatur hat.
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Das im Pig. 2 gezeigte Regulierungsgerät hat ein zylindrisches lLaus
2 mit einem Zuflussstutzen 6. Der Zylinder 2
ist unten mittels eines
Schraubenverschlusses 8 geschlossen, der eine achsiale Passage fier eine Kolbenstange
10 hat. An der Kolbenstange 10 ist im zylindrischen Haus ein Kolben 12 von verhältnismässig
-rosser achsialer Länge befestigt. Inder Zylinderwand ist unterst eine Zuflussöffnung
14 in Verbindung mit dem Stutzen 4 und eine Abflussöffnung 16 in Verbindung mit
dem Stutzen 6 angeordnet; die öffnung hat die Form eines in achsialer Richtung länglichen
Spalts, dessen untere Kante sich gerade über der unteren Kante des Kolbens befindet,
wenn dieser in seiner unteren Ruhestellung ist, während sich die obere Kante des
Schlitzes 16 unter der oberen Kante des Kolbens 12 befindet, so dass der Schlitz
16, wenn der Kolben in seiner gezeigten unteren Stellung steht, ganz geschlossen
ist. Die ZuflussöffnunQ 14 liegt ganz unter dem Kolben, so dass der Zufluss zum
Raum unter diesem immer frei ist. Das Innere des Zylinders 2 ist mittels eines Lochs
18 nah der Winde des Zylinders mit dem Inneren des Stutzens 6 verbunden. In Verbindun`
mit der oberen Ende des Zylinders gibt es ein innerer Zylinder 20, der aufwärts
mittels einer Verschlussplatte 22 geschlossen ist, und der mit einer Stange 26 mit
dem Kolben 12 druckverbunden ist. Der Zylinder 20 ist durch ein hoch 28 zu dem oberen
Raum im Zylinder 2 verbunden, und unter dem Kolben 24 ist eine Kammer 30 gebildet,
die durch einen Kanal 32 mit der Atmosphäre verbunden ist.
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Der hier beschriebene Teil macht die oben erwähnte Regulierungs- oder
Steuereinheit aus, die dazu berechnet ist, in die Verbrauchsleitung vorzugsweise
vor dem DurchstrUmungswasserheizungsgerät eingeschaltet zu werden. Das Zutlussrohr
wird
atz den Stutzen 4 angeschlossen, und der Stutzen 5 wird zu dem -_Tasserheizungsgerät
verbunden. Nenn alle Abgangsstellen geschlossen si=nd, wird derselbe hohe Druck
auf beiden Seiten des Kolbens 12 und auf der- Oberen Seite des Kolbens 25 herrschen,
a11 dessen Unterseite dagegen v:ird Atmosphäredruck herrschen, wobei das `anze Kolbensystem
in der gezeigten Anfangsstellung heruntergedrückt gehalten wird. Wenn man eine oder
mehrere Abgangsstellen öffnet, wird der Druck in dem Abflussstutzen C #_I' damit
in den oberen Teilen der Zylinder 2 Und 20 fallen, wodurch der höhere Druck auf
der Unterseite des Stempels 12 eine Hebung des Kolbenssystems zur beginnenden Öffnung
des Spalts 16 und dadurch zur Öff=nung des rlässerdurchgangs bewirke---. vrird.
Bei der Öffnung eines Abgangshahns wird sich das Stempelsystem sofort und ohne Schwankungen
in eine Position einstellen, in welcher der Druckfall durch den Spalt 16 und damit
der Druckunterschied zwischen der oberen und der untere--.i Seite des Iolbens 12
vou dem Druchunterschied zwischen der oberen und der unteren Seite des Kolbens 24
entsprochen. wird. Nenn die ,ibgangsgescht:indibkeit erhöht wird, wird der Druck
im Abflussstutzen 6 weiter fallen, und dadurch wird der Kolben weiter auft-rcrts
gedrückt. ":e2n die Abgang ganz oder teilweise geschlossen zrird, wird der Druck
auf der _.bflussseite entsprechend erhöht, wodurch die resultierende abwärtsgerichtete
Kraft auf dem Kolben 24 , bis die Kraft von dem Überdruck unter dem Stempel 12 ausgeglichen
vrird, den Kolben abwärts bewegt.
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Gegenüber Variationen in der Abgangsgeschwindigkeit stellt sich das
Gerät heraus, sehr empfindlich zu sein, und der Einfluss
des Kolbens
12 geschieht immerhin mit so überraschend grosser Kraft, dass man dadurch einen
reiclichen Iiraftübersc@.rt@. gi=s bekommt, die Regulierungseinheit in zuverlässiger
Jeise zu steuren, welche Einheit auf der Zeichnung als Regulierungsventil für Fernheizungswasser
beispielsweise gezeigt ist: Das Endstück 8 ist mittels eines Verbindungsstücks 40
einer Umlaufermutter 42 mit einem unteren Zylinder 44 verburdV-, der in seiner Wand
Zuflussstutzen 46 für das Fernheizungswasser hat. In dem Zylinder 44 is u- ein innerer,
koachsialer Zylinder 48 Zylinder 48 angeordnet, in welchem ein verschiessbarer Kolben
50 gelagert ist, der an der anderen Ende der Kolbenstange 10 befestigt ist. In der
unteren Ende der Zylinderwand 48 ist ein: dem älotz 16 entsprechender Slitz 52 ausgebildet,
der in ähnlicher Neise wie bei dem älitz 16, wenn das Kolbensystem in seiner
unteren Stellung ist, vom rolben 50 ganz geschlossen ist, aber der, wie der Kolben
allmählich aufwärts be=. wegt wird, immer mehr geöffnet wird. Der Ende des Kolbens
50 gegenüber ist ein Kolbensitz vorhanden, von welchem sich eine <lbflussleitu_:g
54 für das Fernlheizunagswasser streckt. Der %u-. über dem Kolben 50 ist mit der
Druckseite des Ventils ströungsverbunden, z.B. wie gezeigt mittels einer unteren
Rille und eines senkechten Kanal im Kolben.
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.Bei Abgang Verbrauchswassers wird der Kolben 12 wie genannt aufwärts
bewegt, und es ist ohne weiteres ersichtlish, dass der Kolben 50 hierdurch ausserdem
zu der Offnung der Spalt 52 aufwärts bewegt wird, und damit zur öffnung der Strömungsverbindung
zwischen der Zuflussleitung 46 und der Abflussleituln 54 des Fernheizungswassers.
üine weiterer verstärkter Abhang wird hierdurch eine entsprechend verstärkte Strömung
des Fern-
| -- i@4@lgswassers durch den Närmeauswechsler verursachen, wobei |
| e Temperatur des erwärmten Verbrauchswassers in allem wesent- |
| ..-_cerkonstant sehalten wird. |
| lm Halse des Verbindungsstück 40 ist eine radiale Fassage |
| gezeigt, durch welche eventuelles Leckwasser voi1 der
an - |
| :nzaÄ@@@e! :Wasserkaü.Lerize ins Freie dringen kann, so dass
die |
| bei einem eventuellen Zeck gegenseitig nicht ge- |
| -._J-ächt werden kann, und so dass ein solches Zeck sofort
ent- |
| :."eckt werden kann. Die Zu- und Abflussseite des Regulierungsven- |
| ..ls ist ruuittels einer engen Shuntpassage 56 mit einandern |
| :"-rekt verbunden, welche Passage durch eine konische Spitze |
| 58 auf einer einstellbaren. Schrube 60 nehr oder weniger ge- |
| schlossen ist; diese Passage soll eine geringe Menge von Fern- |
| i_i7ungswasser das Ventil passieren lassen, wenn dieses auch |
| geschlossen ist, so dass auch in der Ruhestellung eine ganz |
| Yris@;e, rL`ulierbare Strömung von Fernheizungswas,ser im |
| :c_@str_nungswasserr@eizungsgerät vorkommen. kann, so dass
die- |
| ;Z s wenn die.iibgan` eülgeleitet wird, nicht völlig
kalt ist. |
| Die. Brfoidung ist nicht auf die in der Zeichnung geseig- |
| =-e#- Ausführungsformen beschränkt, indem es z.B. verschiedene |
| Regulierungseinrichtungen gibt, mittels deren das in Fig. 2 |
| czeigte Gerät in einer Standardausführung verschiedene Triebs- |
| bedinwngen angepasst werde.,.! kann, z.B. von der Art, der
Telli- |
| peratur und dem Druck des Wärmemediums abhängig. I--1@,n ka.*ll1 |
| sich hier vorstellen, dass eine variable Spaltebreite minde- |
| stens in einer Spalten 16 und 52 verwendet ist, z.B. kann aus- |
| sen auf dem Zylinder 48 eine von aussen drehbare Manschette |
| mIt einer Offnung angebracht werden, deren Kante mehr oder |
weniger Nber die Spalte 52 eindreht werden kann. denn g6- -%T,inscht
kann eire solche Regulierungseinrichtung von der Temperatur des Fer_iZeizungswassers
thermostatisch gesteuert sein, und zwar zur automatisch Erreichung einer optimalen
Regulierungscharakteristik. Ubrigens kann die Konstruktion an sic'_ von sowohl der
Steuereinheit als der Regulierun-seinheit innerhalb der Rahmen der Erfindung in
vielen ibeisen variiert werden, So wie die Verbindung zwischen ihnen auch in anderem
Weisen ausgeformt sein kar-., z.B. wie eine Drehverbindung, und sie kann Nenn gewünscht
ausserdem einen Auswechslungsmechanismus enthalten zur- _@ufhebunc der linearen
Abhängigkeit zwischen der .Bewegungen in den beiden Einheiten, so wie die norm der
Spalte in den Regulierungsventil auch so ausgeformt sein kann, dass jede eryrünschte
Regulierungscharakteristik erreicht werden kann. In der Steuereiilheit kann uan
statt des obere_ Zylinders mit der Kolben 24 eine Feder zur Beeinflussung des Kolbens
12 in Richtung gegen die geschlossene :*telluiig benutzen, diese Feder kann eventuell
so mit äusserer- Einstellungsorganen wie z.B. eine Einstellschraube verbunden sein,
dass seine Spannung zu einer gewünschen Grösss eingestellt werden kann.
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Speziell soll genan_zt werden, dass es in der Praxis -zwechnässig
gefunden ist, den Slitz 52 durch eine ihm ei.tsprechende Reihe von Löchern, die
unter der Öffnungsbewegung des Kolbens 50 sukzessivt abgedeckt werden, zu ersetzen.
Das Regulierungsgerät ist dazu ausgezeichnet geeignet, andere Warmemedienformen
zu regulieren, eventuell luftförmigen oder flüssigen Brennstoff. Ilo der Warneausweehsler
vor, Elektrizität betrieben wird, kann die Regulierungseinheit durch einen vom Kolben
gesteuerten, variablen elektrischen Wiederstand oder Umschalter ersetzt werden,