DE19620601A1 - Sicherheitseinrichtung bei einer Wärmeübergabestation - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitseinrichtung für eine Wärmeübergabestation sowie eine mit einer sol­ chen Sicherheitseinrichtung versehene Wärmeübergabesta­ tion zur Erwärmung von Wasser mittels Dampf.

Wärmeübergabestationen, insbesondere Dampf/Wasser­ wärmeübergabestationen, benötigen eine Sicherheitsein­ richtung, die die Energie - d. h. Dampfzufuhr - im Gefah­ renfalle abschaltet. Als Wärmeträger genutzter Dampf hat schon bei lediglich 1 Bar Absolutdruck einen Wärmeinhalt von 2676 kJ/kg. Dieser, bspw. im Vergleich zu Wasser (419 kJ/kg), sehr hohe Energiegehalt ermöglicht zwar eine kompakte und platzsparende Bauweise von Wärmeübergabesta­ tionen, stellt aber auf der anderen Seite auch eine Gefahrenquelle dar, die bei fehlender Wärmeabnahme auf der Sekundärseite einer Wärmeübergabestation deren ener­ getisches Fließgewicht stören und schnell zu Über­ hitzungen und Beschädigungen führen kann. Fällt bspw. infolge eines Stromausfalls einer Energieabschaltung oder eines Defektes einer in dem Sekundärkreis vorhandenen Umwälzpumpe die Wärmeabgabe des Sekundärkreises weg und strömt Dampf ungehindert weiter zu, überhitzt dieser den Wärmetauscher, wodurch es im Sekundärkreis zur Dampfbil­ dung kommt. Durch die dabei entstehenden Dampf-Wasser­ schläge kann der Wärmeübertrager und das angeschlossene Rohrsystem ernsthaft beschädigt oder zerstört werden.

Zwar müssen Sicherheitsventile in Gefahrensituatio­ nen zuverlässig abschalten, jedoch sind unnötige Ab­ schaltvorgänge häufig nicht nur lästig sondern darüber hinaus ebenfalls mit materiellen Schäden verbunden. Dient die betreffende Wärmeübergabestation bspw. der Versorgung einer Produktionsstrecke mit Prozeßwärme, führt ein fälschliches Schließen des Sicherheitsventiles zu unnöti­ gen Produktionsausfällen. Darüber hinaus kann es bei Wärmeübergabestationen zur Wärmeversorgung zu unangeneh­ men Schäden, bspw. durch Frosteinbrüche oder dergleichen, kommen.

Aus der Praxis ist bspw. das unter "Bälz 192" be­ kannte Sicherheitsventil geläufig, das Wärmetauschern primär - d. h. dampfseitig - vorzuschalten ist. Dieses Sicherheitsventil ist ein mittels einer Schraubenfeder auf seine Schließstellung hin vorgespanntes Ventil, das zur Betätigung einen Dampfstellantrieb aufweist. Dieser wird von dem über dem Ventil abfallenden Differenzdruck betätigt, der wenigstens 1 Bar betragen muß. In einem zu dem Dampfstellantrieb führenden Kanal ist ein elektrisch betätigbares Steuerglied angeordnet, das den Kanal frei­ gibt, wenn an seinem elektrischen Anschluß Betriebsspan­ nung anliegt. Bei Stromausfall schließt das Steuerglied, der Dampfstellantrieb erzeugt somit keine Kraft mehr und die Feder schließt das Sicherheitsventil.

Beschränkt sich ein Stromausfall bspw. lediglich auf einen oder wenige Stromkreise, so daß die sekundärseitige Wärmeabnahme weiterhin sichergestellt ist, und wird das Steuerglied in diesem Fall stromlos, schließt das Si­ cherheitsventil, ohne daß dafür eine zwingende Notwendig­ keit bestehen würde. Gleiches tritt ein, wenn ein Unkun­ diger den Stromkreis unterbricht oder für Stromlosigkeit in dem entsprechenden Sicherheitskreis sorgt. Umgekehrt schließt das Sicherheitsventil nicht, wenn eine nicht mit einem Stromausfall in Verbindung stehende Störung des Sekundärkreislaufes die ordnungsgemäße Wärmeabnahme stört. Dies kann bspw. bei sekundären Wasserverlusten, Rohrbrüchen, Pumpendefekten oder dergleichen der Fall sein.

Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, eine Sicherheitseinrichtung für eine Wärmeübergabestation zu schaffen, mit der unter Einhaltung oder Verbesserung der Sicherheitskriterien die Wahrscheinlichkeit von Fehl­ auslösungen vermindert wird. Darüber hinaus ist es Auf­ gabe der Erfindung, eine entsprechende Wärmeübergabesta­ tion zu schaffen.

Die erstgenannte Aufgabe wird durch die Sicherheits­ einrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung ist als Antrieb eine hydraulische Betätigungseinrichtung vorgesehen, die von dem über dem Sicherheitsventil ab­ fallenden Differenzdruck naturgemäß unabhängig ist. Dies eröffnet die Möglichkeit, zusätzlich zu einer über das Pilotventil möglichen Steuerung des Sicherheitsventiles ein Abschalten des Sicherheitsventiles unabhängig von der an dem Pilotventil anliegenden Spannung herbeizuführen. Zum Ausfall des Betriebs des Sekundärkreises führende Spannungsausfälle müssen somit nicht zwangsläufig über das Pilotventil erfaßt werden. Vielmehr steht mit der Druckquelle für die hydraulische Betätigungseinrichtung ein weiterer Signalpfad zur Sicherheitsabschaltung zur Verfügung. Damit können in Fällen, bei denen der Sekun­ därkreis ausfällt, obwohl Netz- oder Betriebsspannung vorhanden ist, Störungen erfaßt werden, bevor eine Über­ hitzung des Sekundärkreises eingetreten ist und die Steuereinrichtung anhand dieses Parameters reagiert und das Sicherheitsventil auf elektrischem Wege schließt.

Die hydraulische Betätigungseinrichtung ist zudem unabhängig von dem über dem Sicherheitsventil abfallenden Differenzdruck, der mit schließendem Sicherheitsventil gegenüber dem Differenzdruck bei geöffnetem Sicherheits­ ventil ansteigt. Demgegenüber ist es mit der hydrauli­ schen Betätigungseinrichtung des Sicherheitsventiles sogar dann möglich, das Sicherheitsventil zu schließen, wenn in dem Pilotventil ein Fehler auftreten sollte. Damit ist die Sicherheit erhöht.

Fehlauslösungen können vermieden werden, indem das elektrisch betätigte Pilotventil nicht lediglich die anliegende Betriebsspannung überwacht sondern an die Steuereinrichtung der Wärmeübergabestation angeschlossen ist. Damit ist ein versehentliches, unbeabsichtigtes Abschalten der Spannung des Pilotventiles und somit das Schließen des Sicherheitsventiles nicht mehr möglich. Die zu erzielende Sicherheit in Fällen, bei denen die Wärme­ abgabe im Sekundärkreis schleichend oder plötzlich zu­ sammenbricht, kann nun durch mehrere Maßnahmen einzeln oder kumulativ erreicht werden. Die Funktion der Netz­ spannungsüberwachung wird durch Drucküberwachung im Sekundärkreis ersetzt. Der Sekundärdruck enthält sowohl Information über das elektrische Netz (laufende Pumpen) als auch über den Zustand des Sekundärkreises.

Wird als hydraulische Druckquelle für die hydrauli­ sche Betätigungseinrichtung der Sekundärkreislauf selbst verwendet, führt bei entsprechender Bemessung der hydrau­ lischen Betätigungseinrichtung ein weites Fehlerspektrum im Sekundärkreis zu einem Sicherheitsabschaltvorgang. In dem Sekundärkreis liegt in Abhängigkeit von der konkreten Systemauslegung ein gegenüber Umgebungsdruck erhöhter Ruhedruck an, bei dessen Unterschreitung mit Sicherheit ein Fehler, wie bspw. Wasserverlust, vorliegt. Zusätzlich führen die im Sekundärkreis vorhandenen Umwälzpumpen, wenn sie laufen, zu einer Druckerhöhung, die zusammen­ bricht, sobald die Pumpen infolge von ein- oder mehr­ phasigen Spannungsausfällen oder mechanischen Schäden stehenbleiben. Ist das Sekundärsystem bspw. so bemessen, daß als Ruhedruck 1 Bar Überdruck vorhanden ist (10 Meter Wassersäule) und daß bei laufenden Pumpen eine Druck­ erhöhung auf 3 Bar stattfindet, kann die hydraulische Betätigungseinrichtung so bemessen sein, daß sie das Sicherheitsventil nur dann öffnet, wenn wenigstens 2 Bar Druck vorhanden sind. Fallen nun die Pumpen aus oder tritt ein gefährlicher Wasserverlust auf, schließt das Sicherheitsventil, noch bevor die Steuereinrichtung eine Überhitzung des Sekundärkreises feststellen kann. Andererseits jedoch führen Spannungsabschaltungen oder Ausfälle, die die Pumpen nicht betreffen, nicht zu einem Schließen des Sicherheitsventiles und somit nicht zu Ausfällen der Wärmeversorgung oder der Produktion infolge von Dampfabschaltungen.

Als hydraulische Druckquelle kann auch eine Brauch­ wasserquelle, wie bspw. ein Wasserversorgungsnetz, die­ nen. Dies ist insbesondere in Fällen von Vorteil, bei denen die sekundärseitige Energieabnahme mit einem Min­ destdruck in der Wasserversorgung verknüpft ist. Alterna­ tiv oder zusätzlich dazu kann der von dem Brauchwasser­ netz her anliegende Steuerdruck über ein weiteres Pilot­ ventil beeinflußt werden, das seinerseits von dem Druck in dem Sekundärkreis gesteuert ist. In allen Fällen ergibt sich ein einfacher und zuverlässiger Aufbau, bei dem Systemfehler verläßlich erkannt und Fehlauslösungen nahezu ausgeschlossen werden.

Dies gilt insbesondere für ein System, bei dem das elektrisch gesteuerte Pilotventil unabhängig von dem Vorhandensein einer Netzstromversorgung von der Steuer­ einrichtung gesteuert ist, die als Mikrorechner eine elektrische Puffereinrichtung wie einen größeren Akkumu­ lator oder ähnliches enthalten kann. Versehentliches Ab­ schalten der Stromversorgung führt hier nicht zum Still­ setzen der Wärmeübergabestation.

Zusätzlich kann die Steuereinrichtung über entspre­ chende Sensoren das Vorhandensein der Netzspannung an neuralgischen Punkten des Sekundärkreises, die Vorlauf­ temperatur des Sekundärkreises, den Vorlaufdruck des Sekundärkreises, die Leitfähigkeit des Vorlaufwassers oder ähnliche physikalische Parameter überwachen und das Pilotventil in Abhängigkeit davon steuern. Damit ist eine weitere Erhöhung der Sicherheit möglich.

Bei der hydraulischen Betätigungseinrichtung sind zwei unterschiedliche Varianten möglich. Bei einer ersten öffnet das Sicherheitsventil in Abhängigkeit von der Größe des Druckes der hydraulischen Druckquelle mehr oder weniger. Diese Variante hat den Vorteil, daß sie bei schleichenden Fehlern, wie Druckabfall im Sekundärkreis infolge von kleineren Wasserverlusten, nicht abrupt sperrt sondern die Leistung des Wärmetauschers und somit die an den Sekundärkreis abgegebene Wärmeleistung all­ mählich und graduell vermindert. Dies ermöglicht das rechtzeitige Eingreifen, bspw. durch Nachfüllen von Wasser im Sekundärkreislauf, ohne Prozeßunterbrechung und somit ohne Produktionsausfälle.

Bei einer anderen Ausführungsform weisen die Betäti­ gungseinrichtung und das Sicherheitsventil eine Hystere­ sis auf. Hier schließt das Sicherheitsventil bei Absinken des Sekundärdruckes unter eine vorgegebene Schwelle abrupt und öffnet erst bei deutlichem Überschreiten dieser Schwelle wieder. Solches Verhalten ist insbesonde­ re in Systemen von Vorteil, in denen schleichend auf­ tretende Fehler zu ernsthaften Gefahrensituationen führen können.

Eine Wärmeübergabestation mit einer oben diskutier­ ten Sicherheitseinrichtung bietet die entsprechenden Vorteile. Zweckmäßige und vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand von Unteransprüchen.

In der Zeichnung sind Ausführungsformen der Erfin­ dung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Wärmeübergabestation mit sekundärseitig druckgesteuerter Sicherheitseinrichtung, in schematisierter und vereinfachter Darstellung,

Fig. 2 eine Wärmeübergabestation mit einer in Abhän­ gigkeit des Druckes in einem Brauchwassernetz gesteuerten Sicherheitsvorrichtung, in verein­ fachter und schematisierter Darstellung, und

Fig. 3 eine Wärmeübergabestation mit einer Sicher­ heitseinrichtung, die von einer Steuereinrich­ tung gesteuert und in Abhängigkeit von dem Druck in einem Brauchwassernetz und in dem Sekundärkreis gesteuert ist, in schematisierter Prinzipdarstellung.

Beschreibung

Eine in Fig. 1 dargestellte Wärmeübergabestation 1 weist als zentrales Element einen Wärmetauscher 2 auf, der einen Primärkreislauf 3 thermisch mit einem Sekundär­ kreislauf 4 koppelt, wobei der Betrieb des Wärmetauschers 2 von einer eine Sicherheitseinrichtung 5 enthaltenden Regeleinheit 6 kontrolliert und überwacht wird.

Der Wärmetauscher 2 ist als Plattenwärmetauscher oder als Rohrbündelwärmetauscher ausgebildet und für den Betrieb im Kondensatanstau ausgelegt. Seine Leistung wird über die Höhe des primärseitig stehenden Kondensates geregelt. Er weist einen primärseitigen Vorlaufanschluß 7 auf, der über eine Dampfleitung 8 an eine Dampfquelle 010 angeschlossen ist. Zu dem Primärkreislauf 3 gehört außer­ dem ein Rücklaufanschluß 9, der über eine Kondensatlei­ tung 11 zu einer Kondensatsammelleitung 012 führt.

Sekundärseitig weist der Wärmetauscher 2 einen Vorlaufanschluß 14 für aufgeheiztes Warmwasser auf, der über eine Leitung 15 zu einem oder mehreren Wärmever­ brauchern 16, wie bspw. Heizkörpern oder Prozeßwärmever­ brauchern, führt. Die Leitung 15 setzt sich als Rück­ laufleitung nach dem Wärmeverbraucher 16 über eine Um­ wälzpumpe 17 zu einem Rücklaufanschluß 18 des Wärmever­ brauchers 2 fort. Weitere, ggf. vorhandene, in dem Sekun­ därkreislauf 4 vorgesehene Einrichtungen und Armaturen, die zur Prinzipbeschreibung nicht erforderlich sind, sind in den Fig. weggelassen.

Die Regeleinheit 6 weist einen auf einem Mikrorech­ ner basierenden Heizungsregler 19 auf, der mit nicht weiter dargestellten Anzeigemitteln zur Anzeige des Betriebszustandes der Wärmeübergabestation 1 vor Ort sowie mit Bedienungseinrichtungen wie Tasten, Schaltern oder dergleichen versehen ist. Zu der Regeleinheit 6 gehört zur Beeinflussung des Energieumsatzes in dem Wärmetauscher 2 ein in der Rücklaufleitung 11 angeord­ netes Regelventil 21, das über einen Stellmotor 22 in Offenstellung, Schließstellung sowie jede Zwischenstel­ lung überführbar ist. Der Stellmotor 22 ist von dem Heizungsregler 19 über ein Steuergerät 23 gesteuert. Dieses gibt solche Signale an den bspw. als Dreiphasen-Asynchronmaschine ausgebildeten Stellmotor 22 ab, daß die Ventilspindel des Regelventiles 21 die gewünschte Stel­ lung einnimmt. Auf diese Weise legt der Heizungsregler 9 fest, wieviel Kondensat aus dem Wärmetauscher 2 ausgelas­ sen wird, und bestimmt somit über die entsprechend nach­ strömende Menge den Wärmeeintrag in den Wärmetauscher 2, der mit der von dem Sekundärkreis 4 abgeführten Wärmemen­ ge übereinstimmen muß.

Zu der Regeleinheit 6 gehört außerdem wenigstens ein in oder an der Leitung 15 des Sekundärkreises vorzugs­ weise in der Nähe des Vorlaufanschluß 14 angeordnet er Temperatursensor 24, der der gemessenen Temperatur ent­ sprechende Signale an den Heizungsregler 19 liefert. Ein bedarfsweise vorgesehener, weiterer Temperatursensor 25 kann zur Erfassung der Außentemperatur im Außenbereich eines Gebäudes angeordnet sein und liefert seine der gemessenen Außentemperatur entsprechenden Signale eben­ falls an den Heizungsregler 19.

Die Sicherheitseinrichtung 5 enthält ein Sicher­ heitsventil 26, das in der an den Vorlaufanschluß 7 des Wärmetauschers 2 angeschlossenen Dampfleitung angeordnet ist. Das Sicherheitsventil 26 ist ein Sitzventil, dessen Ventilverschlußglied mittels einer Feder 27 auf seine Verschlußstellung hin vorgespannt ist. Die Feder 27 ist vorzugsweise eine als Druckfeder ausgebildete Schrauben­ feder. Prinzipiell kommen jedoch auch andere Federn oder mechanische Energiespeicher in Frage. Zur Überführung des über eine Ventilspindel 28 zu betätigenden Ventilver­ schlußgliedes ist eine hydraulische Antriebs- oder Betä­ tigungseinrichtung 29 vorgesehen, die als Linearantrieb ausgebildet ist. Die Betätigungseinrichtung 29 ist vor­ zugsweise ein Membranantrieb. Bedarfsweise können jedoch auch Kolben/Zylindereinheiten oder dergleichen Verwendung finden.

Die Betätigungseinrichtung 29 ist so ausgebildet, daß sie das Ventilverschlußglied bei Druckbeaufschlagung durch eine entsprechende Axialbewegung der Ventilspindel 28 in Offenstellung überführt. Zur Druckbeaufschlagung dient eine hydraulische Steuerleitung 31, die von der Betätigungseinrichtung 29 zu einem auf der Druckseite der Umwälzpumpe 17 liegenden Abzweig 32 des Sekundärkreislau­ fes 4 führt. Der Abzweig 32 kann dabei sowohl unmittelbar vor dem Rücklaufanschluß 18 als auch in der Nähe des Vorlaufanschluß 14 des Wärmeverbrauchers 2 angeordnet sein. Die Betätigungseinrichtung 29 ist bspw. durch entsprechende Auslegung und Bemessung der Größe ihrer Rollmembran so bemessen, daß sie das Ventilverschlußglied des Sicherheitsventiles 26 gegen die Kraft der Feder 27 in Offenstellung überführt, wenn ein vorgegebener Druck­ wert überschritten ist. Dieser Druckwert ist so festge­ legt, daß er an dem Abzweig 32 bei intaktem Sekundär­ kreislauf 4 sicher überschritten, im Fehlerfalle jedoch unterschritten wird. Der an dem Abzweig 32 gemessene Druck setzt sich zusammen aus dem in dem Sekundärkreis­ lauf 4 vorhandenen Ruhedruck und dem von der Umwälzpumpe 17 verursachten zusätzlichen Druck. Der als Schwelle dienende Druckwert liegt etwas unterhalb dieses Druckes, so daß die Sicherheitseinrichtung 5 bei Unterschreiten dieses Druckwertes durch Wasserverlust und/oder mechani­ schen oder elektrischen Defekt der Umwälzpumpe 17 an­ spricht.

In der Steuerleitung 31 ist ein elektrisch betätig­ tes Pilotventil 33 angeordnet, das über eine elektrische Betätigungseinrichtung 34 von dem Heizungsregler 19 kontrolliert wird. Das Pilotventil 33 ist durch Feder­ kraft geschlossen und wird bei Ansteuerung der elektri­ schen Betätigungseinrichtung 34 geöffnet. Der Heizungs­ regler 19 erregt die Betätigungseinrichtung 34 und öffnet das Pilotventil 33, sofern keine unzulässige Überschrei­ tung der mit dem Temperatursensor 24 gemessenen sekundär­ seitigen Vorlauftemperatur vorliegt. Im Havariefalle, d. h. bei unzulässig hoher Temperatur, gibt der Heizungs­ regler 19 keinen Strom und keine Spannung an die Betäti­ gungseinrichtung 34 ab, so daß diese entregt wird und das Pilotventil 33 schließt.

Zur Weiterverarbeitung der von dem Heizungsregler 19 erfaßten und bestimmten Daten kann dieser eine Schnitt­ stelle RS 232 aufweisen, die zu einem in der Nähe oder in einiger Entfernung angeordneten Personal Computer oder einer anderweitigen zentralen Datenverarbeitungseinheit führt.

Die insoweit beschriebene Wärmeübergabestation 1 und die Sicherheitseinrichtung 5 arbeiten wie folgt:
Zur Inbetriebnahme der Wärmeübergabestation 1 gibt der Heizungsregler 19 ein elektrisches Signal an die Betätigungseinrichtung 34 ab, die das Pilotventil 33 öffnet. Ist in dem Sekundärkreis 4 eine ausreichende Wassermenge vorhanden und liefert die Umwälzpumpe 17 den vorgesehenen Förderdruck, überschreitet der an dem Ab­ zweig 32 anstehende Druck den Druckschwellwert der hy­ draulischen Betätigungseinrichtung 29. Über die Steuer­ leitung 31 gelangt der Druck durch das von dem Heizungs­ regler 19 offengehaltene Pilotventil 33 in die Betäti­ gungseinrichtung 29, die das Sicherheitsventil 26 gegen die Wirkung der Feder 27 öffnet. Es gelangt nun Dampf über die Dampfleitung 8 in den Wärmetauscher 2, wo er unter Wärmeabgabe kondensiert. Der Heizungsregler 19 regelt anhand der mit dem Temperatursensor 24 erfaßten Temperatur sowie anhand der Außentemperatur (Temperatur­ sensor 25) den Kondensatabfluß über das Regelventil 21 und somit den Energiefluß.

Tritt ein den Betrieb des Sekundärkreislaufes 4 beeinträchtigender Fehler, wie bspw. ein Stromausfall, auf, der die Umwälzpumpe 17 stillsetzt, fällt der über die Pilotleitung 31 an dem Sicherheitsventil 26 bzw. dessen Betätigungseinrichtung 29 anliegende Vorlaufdruck signifikant ab, wodurch die Betätigungseinrichtung 29 keine oder lediglich noch eine verringerte Kraft erzeugt. Die Kraft der Feder 27 überwiegt nun und schließt das Sicherheitsventil 26. Der Zustrom von energiereichem Dampf ist somit unabhängig von dem korrekten Betrieb des Heizungsreglers 19 gesperrt. Gleiches gilt, wenn die Umwälzpumpe 17 aufgrund eines mechanischen Defektes ausfällt. Damit wird ein weites Fehlerspektrum sicher erfaßt. Tritt in dem Sekundärkreislauf 4 ein Wasserver­ lust auf, hat dies ebenfalls einen Druckverlust zur Folge, der über die Pilotleitung 31 das Sicherheitsventil 26 schließt. Dies ist unabhängig von dem Betrieb des Heizungsreglers 19, der insbesondere bei Störungen des Energienetzes ebenfalls gestört sein kann.

Zusätzlich kann der Heizungsregler 19 das Sicher­ heitsventil 26 schließen, indem er das Pilotventil 33 durch Entregen der Betätigungseinrichtung 34 schließt. Dies kann in Fällen von Bedeutung sein, in denen eine Störung des Sekundärkreislaufes 4 vorliegt, die nicht mit Druckverlust verbunden ist. Ein Beispiel einer solchen Störung ist eine Behinderung der Durchströmung des Wärme­ verbrauchers 16, die zu einer Überhitzung in dem Wärme­ tauscher 2 und somit an dem Vorlaufanschluß 14 führen kann.

Als zusätzliches Sicherheitsmerkmal kann der Hei­ zungsregler 19 weitere charakteristische physikalische Größen, die für den sicheren Betrieb des Wärmetauschers 2 von Bedeutung sind, überwachen. Dies kann eine nicht weiter dargestellte Netzspannungskontrolle, die Kontrolle der Warmwasserleitfähigkeit insbesondere am Ausgang des Wärmeverbrauchers 16 oder dergleichen sein. Letzteres kann bei Prozeßwärmeanwendungen von Bedeutung sein, wo Korrosionsstellen im Heizungssystem zum Eindringen von Fremdionen in das Heizwasser führen können.

Eine weitere Ausführungsform der Wärmeübergabesta­ tion 1 ist in Fig. 2 dargestellt, die mit der in Fig. 1 dargestellten Wärmeübergabestation 1 bis auf die Aus­ bildung der Sicherheitseinrichtung 5 übereinstimmt. Der Unterschied liegt darin, daß die Steuerleitung 31 mit einem Brauchwassernetz 36, bspw. der öffentlichen Wasser­ versorgung, verbunden ist. Zur Bestimmung des Betriebs­ zustandes des Sekundärkreislaufes 4 und zur Erfassung von Gefahrensituationen, die eine sofortige Abschaltung der Dampfzufuhr erfordern, ist in dem Sekundärkreislauf 4 ein Drucksensor 37 angeordnet, der dem Vorlaufdruck entspre­ chende Signale an den Heizungsregler 19 liefert. Dieser vergleicht die Signale mit einem intern vorgegebenen Sollwert und entregt die Betätigungseinrichtung 34 des Pilotventiles 33, sobald der vorgegebene Wert unter­ schritten ist. Auch diese Ausführungsform hat den Vor­ teil, daß, wie bei der vorstehend beschriebenen Wärme­ übergabestation 1, ein unkundiges oder versehentliches Abschalten von Stromkreisen, das nicht zum Stillsetzen der Umwälzpumpe 17 führt, auch kein Stillsetzen der Wärmeübergabestation 1 verursacht. Unbeabsichtigte und unnötige Ausfälle der Produktion und/oder der Wärmever­ sorgung werden somit vermieden.

Eine alternative, in Fig. 3 veranschaulichte Aus­ führungsform nutzt in der Sicherheitseinrichtung 5 als Druckquelle zur Versorgung der hydraulischen Betätigungs­ einrichtung 29 das öffentliche Brauchwassernetz. In der Pilotleitung 31 ist neben dem von dem Heizungsregler 19 gesteuerten Pilotventil 33 ein weiteres Pilotventil 43 angeordnet, das druckgesteuert arbeitet. Dazu weist es eine hydraulische Betätigungseinrichtung 49 auf, die so ausgebildet ist, daß das Pilotventil 43 geschlossen ist, wenn der an der Betätigungseinrichtung 49 anliegende Druck einen Grenzwert unterschreitet und bei Überschrei­ ten dieses Grenzwertes offen ist. Die Betätigungsein­ richtung 49 ist eine mittels einer Feder auf die Schließ­ stellung des Pilotventiles 43 vorgespannte Membranan­ triebseinrichtung oder Kolben/Zylinderantriebseinrich­ tung. Die Vorteile dieser Ausführungsform liegen neben den im Zusammenhang mit den oben diskutierten Vorteilen der anderen Ausführungsformen zusätzlich darin, daß ggf. niedrige Vorlaufdrücke bei dem Abzweig 32 zur Steuerung der Sicherheitseinrichtung 5 ausreichen, wobei zum Steu­ ern der Betätigungseinrichtung 29 ein möglicherweise deutlich höherer Druck des Brauchwassernetzes 36 dient. Außerdem kann diese Ausführungsform vorteilhaft sein, wenn der vorhandene Brauchwasserdruck für den sicheren Betrieb des Sekundärkreislaufes 4 von Bedeutung ist, wie es bspw. bei der Brauchwassererwärmung der Fall ist. Durch das Pilotventil 43 werden der Brauchwasserdruck des Brauchwassernetzes 36 und der Vorlaufdruck an dem Abzweig 32 UND-verknüpft. Eine UND-Verknüpfung mit weiteren, für den Betrieb des Sekundärkreislaufes 4, d. h. die gesicher­ te Wärmeabnahme von dem Wärmeverbraucher 2, notwendigen Drücken ist durch zusätzliche Pilotventile und somit zusätzliche UND-Verknüpfungen möglich.

Alle vorstehend beschriebenen Ausführungsformen können so ausgelegt sein, daß bei allmählichem Druck­ abfall auf der Steuerleitung 31 ein allmähliches Schlie­ ßen des Sicherheitsventiles 26 erfolgt. Dies hat den Vorteil, daß bei schleichendem Druckverlust, der bei laufendem Betrieb der Wärmeübergabestation 1 behebbar ist, kein sofortiges Abschalten der Wärmeübergabestation 1 sondern lediglich ein Drosseln der Leistung des Wärme­ tauschers 2 erfolgt.

Eine Sicherheitseinrichtung 5 für eine Wärmeüber­ gabestation 1 weist ein Sicherheitsventil 26 auf, das mit einer hydraulischen Betätigungseinrichtung 29 versehen ist. Diese ist über ein Pilotventil 33 direkt oder mit­ telbar an den Sekundärkreislauf 4 der Wärmeübergabesta­ tion 1 angeschlossen und somit von dessen Druck gesteu­ ert. Druckabfälle auf der Sekundärseite des Wärmetau­ schers 2 führen zum Schließen des Sicherheitsventiles 26 und verhindern somit wirksam eine Störung der Energiebi­ lanz des Wärmetauschers 2, die ein Überhitzen und/oder Beschädigen desselben zur Folge hätte.

Claims (19)

1. Sicherheitseinrichtung (5) für eine Wärmeüber­ gabestation (1), insbesondere eine Wärmeübergabestation (1) zur Erwärmung von Wasser mittels Dampf, die einen Wärmetauscher (2) zur thermischen Kopplung zwischen einem Primärkreislauf (3) und einem Sekundärkreislauf (4), eine hydraulische Druckquelle (32, 36) und eine Steuereinrich­ tung (19) aufweist, die die Wärmeübergabestation (1) in Abhängigkeit von wenigstens einem physikalischen Parame­ ter (ϑ) des Sekundärkreislaufes steuert,
mit einem in dem Primärkreislauf (3) anzuordnenden Sicherheitsventil (26), das mit einer hydraulischen Betätigungseinrichtung (29) versehen ist, die das Si­ cherheitsventil (26) bei Druckbeaufschlagung in eine Offenstellung und bei Druckentlastung in eine Schließstellung überführt, und
mit einem zwischen der hydraulische Betätigungsein­ richtung (29) und der Druckquelle (32, 36) angeordneten, elektrisch betätigten Pilotventil (33), das die Druck­ beaufschlagung der Betätigungseinrichtung (29) steuert.

2. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (19) das Pilot­ ventil (33) in Abhängigkeit von dem wenigstens einen in dem Sekundärkreis (4) erfaßten Parameter (ϑ) in einen voll geöffneten oder in einen voll geschlossenen Zustand überführt.

3. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Betätigungseinrich­ tung (29) von dem in dem Sekundärkreislauf (4) herrschen­ den Druck gesteuert ist.

4. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungseinrichtung (29) ein Energiespeicher (27) zugeordnet ist, dessen gespeicherte Energie das Sicherheitsventil (26) bei Druckentlastung schließt.

5. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiespeicher (27) eine Feder ist und daß die Betätigungseinrichtung (29) ein Membran­ antrieb ist.

6. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch betätigte Pilotventil (33) im erregten Zustand in Offenstellung und im entreg­ ten Zustand in Schließstellung befindlich ist.

7. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Pilotventil (33) ein Magnetventil ist, das mittels eines Energiespeichers auf seine Schließstellung hin vorgespannt ist.

8. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiespeicher eine Feder ist.

9. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Pilotventil (33) von der Steuer­ einrichtung (19) unabhängig von einer anderweitigen Stromversorgung angesteuert ist.

10. Wärmeübergabestation (1), insbesondere zur Erwärmung von Wasser mittels Dampf,
mit einer Sicherheitseinrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
mit einem Wärmetauscher (2), der zur thermischen Kopplung zwischen einem Primärkreislauf (3) und einem Sekundärkreislauf (4) dient,
mit einer hydraulischen Druckquelle (32, 36) zur Versorgung der Betätigungseinrichtung (29) mit einem zum Öffnen des Sicherheitsventiles (26) ausreichenden Druck, und
mit einer Steuereinrichtung (19), die das Pilotven­ til (33) in Abhängigkeit von wenigstens einem physikali­ schen Parameter (?5) des Sekundärkreislaufes (4) steuert.

11. Wärmeübergabestation nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Druckquelle (32) der Sekundärkreislauf (4) ist.

12. Wärmeübergabestation nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundärkreislauf (4) eine Pumpe (17) enthält, deren Druckseite die hydraulische Druck­ quelle (32) definiert.

13. Wärmeübergabestation nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Druckquelle (36) eine Brauchwasserquelle ist.

14. Wärmeübergabestation nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckbeaufschlagung der Betäti­ gungseinrichtung (29) mit Druck der Brauchwasserquelle (36) von dem Druck der Sekundärkreislaufes (4) gesteuert ist.

15. Wärmeübergabestation nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung (29) des Sicherheitsventils (26) derart bemessen ist, daß das Sicherheitsventil (26) offen ist, wenn der Betätigungs­ druck bei geöffnetem Pilotventil (33) einen Schwellwert überschreitet, der mit dem Ruhedruck des Sekundärkreis­ laufs übereinstimmt, und daß das Sicherheitsventil (26) bei Unterschreiten dieses Schwellwertes geschlossen ist.

16. Wärmeübergabestation nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Pilotventil (33) über die Steuer­ einrichtung (5) wenigstens in Abhängigkeit von einer in dem Sekundärkreislauf (4) gemessenen Temperatur (ε) gesteuert ist.

17. Wärmeübergabestation nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Pilotventil (33) und die Betäti­ gungseinrichtung (29) des Sicherheitsventils (26) derart ausgelegt sind, daß in dem Übergangsbereich zwischen Öffnen und Schließen des Sicherheitsventils (26) die Einstellung von Zwischenstellungen ermöglicht ist.

18. Wärmeübergabestation nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Pilotventil (33) und die Betäti­ gungseinrichtung (29) des Sicherheitsventils (26) derart ausgelegt sind, daß zwischen Öffnen und Schließen des Sicherheitsventils (26) eine Hysterese ausgebildet ist.

19. Wärmeübergabestation nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung (29) und das Sicherheitsventil (26) derart ausgelegt sind, daß zwischen Betätigungsdruck und Stellung des Sicherheits­ ventils (26) ein hysteresebehafteter Zusammenhang defi­ niert ist.