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Die Erfindung betrifft eine Wärmemesseinrichtung zur Erfassung der von einem durchfliessen- den Medium transportierten Wärmeleistung oder-menge, insbesondere für eine Wärmeversor- gungsanlage, mit einer regelbaren Strahlpumpe, die einen verstellbaren Ventilkegel aufweist und die mit ihrem Eingangsanschluss an eine Quelle des Mediums anzuschliessen ist, die mit ihrem Sauganschluss an eine ausgekühltes Medium führende Leitung anzuschliessen ist und die mit ihrem Ausgang an eine mit warmem Medium zu versorgende Einrichtung anzuschliessen ist, mit wenigstens einem Temperaturfühler zur Erfassung der Temperatur des Mediums, der ein der Temperatur des Mediums entsprechendes Signal liefert, mit einer Regel- und Verarbeitungseinrich- tung, an die der oder die Temperaturfühler angeschlossen ist bzw.
sind, um ein Positionsvorgabe- signal für die Strahlpumpe zur Steuerung derselben zu erzeugen und um die abgenommene Wär- memenge zu bestimmen, und mit einer Stelleinrichtung, die mit dem Ventilkegel der Strahlpumpe zur Einstellung derselben gemäss dem Positionsvorgabesignal verbunden ist.
Aus der DE 34 17 935 A1 ist es bekannt, die Strahlpumpe in einem System einzusetzen, das den Wärmeverbrauch ohne Zuhilfenahme von Durchflussmessern regelt. Dazu sind zwei Tempera- turfühler zur Erfassung der Temperaturen an dem Strahlpumpentreibmittelanschluss und dem Systemrücklauf vorgesehen. Ausserdem dienen Drucksensoren zur Messung des Drucks in der Treibmittelleitung und des Drucks in der Rücklaufleitung am Sauganschluss der Strahlpumpe. Es sind insgesamt vier Sensoren vorgesehen, um dem Rechner die nötigen Daten zur Einstellung der Strahlpumpe und zur Ermittlung der Wärmemenge zu verschaffen.
Zur Bestimmung des Wärmestroms oder der von einem Wärmestrom transportierten Wärme- menge ist es in der Regel erforderlich, die Stärke einer Fluidströmung sowie deren Temperatur zu erfassen. Entsprechende Messeinrichtungen nutzen bspw. eine Strömungsmesseinrichtung zur Messung des Fluidstroms. Die Strömungsmesseinrichtung kann bspw. durch ein Flügelrädchen gebildet sein, das von dem Fluidstrom bewegt wird und dessen Bewegung als Mass für die Fluid- strömung erfasst wird. Um eine präzise Funktion über lange Zeit hinweg zu garantieren, ist bei solchen Messeinrichtungen ein relativ hoher technischer Aufwand erforderlich.
Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, eine einfache Wärmemesseinrichtung zu schaffen, die insbesondere für Wärmeversorgungsanlagen geeignet ist. Ausserdem ist es Aufgabe der Erfindung, ein entsprechendes Wärmemessverfahren zu schaffen.
Ausserdem muss gelegentlich der Betrieb einer Strahlpumpe generell überwacht werden. Z.B. kann die Strahlpumpe "kippen", wenn an ihrem Ausgang ein zu hoher Gegendruck ansteht. Dies kann der Fall sein, wenn mit der Strahlpumpe Heizkörper versorgt werden und alle Heizkörperven- tile geschlossen sind. Die Strahlpumpe drückt dann über ihren Sauganschluss Wärmeträgermedi- um in die Rücklaufleitung. In einigen Fällen wird angestrebt, solche Zustände zu erkennen und zu verhindern.
Diese Aufgaben werden durch eine Wärmemesseinrichtung gelöst, die gemäss der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, dass wenigstens einer der Temperaturfühler zur Erfassung der Tem- peratur des Mediums an dem Ausgang der Strahlpumpe angeordnet ist, dass die Regel- und Verarbeitungseinrichtung zur Erzeugung des Positionsvorgabesignals die Differenz zwischen einer von dem Temperaturfühler ermittelten Ist-Temperatur und einer vorgegebenen Soll-Temperatur zur Einstellung des Ventilkegels der Strahlpumpe mittels deren Stelleinrichtung bildet, um an dem Ausgang der Strahlpumpe die gewünschte Soll-Temperatur zu erhalten, und dass die Regel- und Verarbeitungseinrichtung, der das Signal des wenigstens einen Temperaturfühlers und das Positi- onsvorgabesignal oder ein der Einstellung der Strahlpumpe entsprechendes, von einer Sensorein- richtung geliefertes Signal zugeführt werden,
ausschliesslich aus diesen die durchgeflossene Wär- meleistung und/oder Wärmemenge bestimmt.
In vorteilhafter Weise ist bei der erfindungsgemässen Wärmemesseinrichtung nur ein Tempera- tursensor am Strahlpumpenausgang erforderlich und zwar auch dann, wenn die Treibmitteltempe- ratur und die Rücklauftemperatur sowie die entsprechenden Drücke nicht konstant sind.
Die erfindungsgemässe Wärmemesseinrichtung weist zur Durchflussmessung eine regelbare Strahlpumpe auf, deren Einstellung von einem Positionsvorgabesignal vorgegeben wird. Das
Positionsvorgabesignal oder eine dem Positionsvorgabesignal bzw. der Stahlpumpeneinstellung entsprechende Grösse wird als Mass für den Durchfluss genommen. Dabei kann das Positionsvor- gabesignal oder die ihm entsprechende Grösse sowohl als Mass für den Zufluss, d. h. dem Fluss zu der Treibdüse der Strahlpumpe als auch als Mass für die Menge des abgegebenen Fluids genom-
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men werden. Der betreffende Durchfluss wird dann mit der gemessenen entsprechenden Fluid- temperatur dazu herangezogen, die Wärmeleistung und/oder die Wärmemenge zu berechnen. Im einfachsten Fall ist dies eine Multiplikation der entsprechenden Signale.
Weitere Ausgestaltungen der erfindungsgemässen Wärmemesseinrichtung sind in den Unter- ansprüchen 2 bis 11gekennzeichnet.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Erfassen der Wärmeleistung eines durch eine Er- fassungsstelle strömenden Wärmefluids, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Wärmeträ- gerfluid durch eine Strahlpumpe geleitet wird, die dem Wärmeträgerfluid ausgekühltes Wärmeträ- gerfluid beimischt, dass die Strahlpumpe mittels einer Regeleinrichtung jeweils immer derart einge- stellt wird, dass an ihrem Ausgang unabhängig vom Durchsatz eine konstante Vorlauftemperatur vorhanden ist, dass die Einstellung der Strahlpumpe erfasst und in ein Positionssignal umgesetzt wird, dass die Temperatur des Wärmeträgerfluids am Eingang oder am Ausgang der Strahlpumpe sowie in einem Rücklauf bestimmt wird,
dass aus der Eingangstemperatur oder der Ausgangstem- peratur und der Rücklauftemperatur ein Temperaturdifferenzsignal des Wärmeträgerfluid gebildet wird und dass aus dem Temperaturdifferenzsignal und dem Positionssignal ein Produkt gebildet wird, das als Mass für die aktuelle Wärmeleistung herangezogen wird. Erfindungsgemäss wird das Produkt zur Bestimmung der Wärmemenge aufsummiert oder aufintegriert.
Mit einer entsprechenden Wärmemesseinrichtung sowie dem betreffenden Verfahren ist die Messung der Wärmeleistung und die Erfassung der Wärmemenge möglich, ohne Durchflussmes- ser einsetzen zu müssen. Als Durchflussmesser dient die Strahlpumpe, wobei deren Einstellung, d. h. bspw. die Position eines Ventilkegels, der mit der Treibdüse zusammenwirkt, als Mass für den Durchfluss genommen wird. Es hat sich gezeigt, dass dies insbesondere dann zu recht präzisen Messergebnissen führt, wenn die Strahlpumpe auf eine konstante oder zumindest vorgegebene Ausgangstemperatur geregelt wird und an ihrem Sauganschluss Beimischfluid, z. B. ausgekühltes Wärmeträgerfluid erhält Die Ausgangstemperatur kann z.B. witterungsgeführt, d. h. zeitabhängig sein.
Die "Ausgangstemperatur" kann die Vorlauftemperatur oder die Zulufttemperatur (Temperatur der abgegebenen Luft) eines angeschlossenen Heizregisters sein. Dies hat bei der Holztrocknung Bedeutung. Hier sind Wärmezähler erforderlich, um den Trocknungsvorgang zu steuern. Eine Temperaturmessung und -regelung allein genügt meist nicht. Angestrebt wird eine Messung bzw.
Regelung oder Steuerung der in einen Trockenraum eingetragenen Wärmemenge. Die Erfindung ermöglicht den Wegfall der sonst üblichen teueren Durchflusszähler zur Wärmestromerfassung.
Bei konstanter oder zumindest bekannter Temperatur am Strahlpumpenausgang entspricht die Ventilposition auf wenige Prozent genau dem Durchfluss. Ein entsprechender funktionaler Zusam- menhang der linear oder nichtlinear sein kann, kann in einer entsprechenden Speichereinrichtung der Verarbeitungseinrichtung abgelegt sein und dazu dienen, aus dem Positionsvorgabesignal oder einer diesem entsprechenden Grösse den Durchfluss zu bestimmen.
Eventuell gemeinsam mit einer Stelleinrichtung bildet die Strahlpumpe somit eine komplett vor- montierbare Baugruppe, die sowohl als Regelorgan für den Vorlauf des nachgeordneten Systems, als auch als Durchströmungsmesseinrichtung dient, was jedoch auch dann möglich ist, wenn die Sensoren und die Stelleinrichtung erst am Aufbauort montiert und bspw. in einiger Entfernung von der Strahlpumpe angeordnet werden. Die vormontierte Baugruppenbauweise vermeidet jedoch Montagefehler und liefert eine kompakte und robuste Anordnung.
Der Stellantrieb der Strahlpumpe kann ein Proportionalantrieb sein, der eine dem Positionsvor- gabesignal entsprechende Ventilspindelposition einstellt. Vorteilhafterweise ist der Stellantrieb jedoch ein Motorantrieb, der nur dann ein Signal erhält, wenn die Ventilspindel zu verstellen ist. Die Position der Ventilspindel wird durch das Positionsvorgabesignal oder ein Positionssignal gekenn- zeichnet, das die Position der Ventilspindel vorgibt. Das Positionssignal kann bspw. das Positions- vorgabesignal selbst sein, durch einen Ventilspindelpositionssensor geliefert werden oder in der Regeleinrichtung als ein die Verstellung der Ventilspindel bestimmendes Signal erzeugt werden.
Jedenfalls erfolgt die Durchflussbestimmung ohne gesonderten Durchflussmesser an der Einstel- lung der Strahlpumpe.
Vorteilhafte Einzelheiten von Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand von Unteran- sprüchen, der Zeichnung und/oder der Beschreibung. In der Figurenbeschreibung sind Ausfüh- rungsbeispiele der Erfindung veranschaulicht. Es zeigen:
Fig. 1 ein Wärmeversorgungssystem mit einer erfindungsgemässen Wärmemesseinrichtung, in
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schematisierter Darstellung,
Fig. 2 eine Verarbeitungseinrichtung der Wärmemesseinrichtung nach Figur 1 als Blockschalt- bild,
Fig. 3 eine Verarbeitungseinrichtung für die Wärmeversorgungsanlage und Wärmemessein- richtung nach Figur 1, in einer abgewandelten Ausführungsform als Blockschaltbild,
Fig. 4 eine Verarbeitungseinrichtung für die Wärmeversorgungsanlage und Wärmemessein- richtung nach Figur 1, in einer weiter abgewandelten Ausführungsform als Blockschaltbild,
Fig.
5 eine weitere Ausführungsform einer Wärmemesseinrichtung für eine Wärmeversor- gungsanlage, in Prinzipdarstellung,
Fig. 6 eine Verarbeitungseinrichtung für die Wärmemesseinrichtung nach Figur 5, als Block- schaltbild,
Fig. 7 eine Strahlpumpe mit Stellantrieb und Temperatursensoren, in längsgeschnittener und schematisierter Prinzipdarstellung,
Fig. 8 eine weitere Ausführungsform einer Wärmemesseinrichtung für eine Holztrocknungsan- lage, in Prinzipdarstellung, und
Fig. 9 eine Strahlpumpe mit Betriebsüberwachung, in schematisierter Darstellung.
In Figur 1 ist eine Wärmeversorgungsanlage 1 veranschaulicht, die zur Wärmeversorgung eines lediglich schematisch veranschaulichten Wärmeverbrauchers 2 dient. Der Wärmetransport erfolgt mittels eines Wärmeträgerfluids, wie bspw. Dampf, Öl, Warmwasser oder Heisswasser. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Wärmeträger Wasser. Dieses wird an einer Leitung. 3 bereitgestellt, wobei die an dieser Leitung 3 erfolgende Abnahme zu erfassen ist. Unter Abnahme kann sowohl die aktuelle Wärmeleistung, als auch die über einen Messzeitraum insgesamt gelie- ferte oder abgenommene Wärmemenge zu verstehen sein.
Der Wärmeverbraucher 2 benötigt an einem Misch-Vorlauf 04 Wärmeträgerfluid, d. h. Wasser mit einer bedarfsentsprechenden Temperatur. Im einfachsten Fall ist dies eine fest vorgegebene Temperatur. Bedarfsweise kann der gewünschte Temperaturwert (Solltemperatur) auch zeitabhän- gig sowie abhängig von anderen Parametern wie Aussentemperatur, Innentemperatur, Windge- schwindigkeit oder sonstigen Parametern festgelegt werden. Zur Belieferung des Wärmeverbrau- chers 2 mit Wasser der gewünschten Temperatur, dient eine Strahlpumpe 5, die schematisch in Figur 7 veranschaulicht ist. Die Strahlpumpe 5 weist einen Eingang 6, einen Sauganschluss 7 und einen Ausgang 8 auf. Der Eingang 6 führt zu einer Treibdüse 9, auf deren stromabwärtiger Seite eine Fangdüse 11 und einen Diffusor 12 angeordnet sind.
Zwischen der Fangdüse 11 und der Treibdüse 9 ist ein Saugspalt 14 begrenzt, der mit dem Sauganschluss 7 kommuniziert. An dem Eingang 6 ist ein Eingangstemperatursensor 15 angeordnet. An dem Sauganschluss 7 ist ein Rücklauftemperatursensor 16 und an dem Ausgang ist ein Ausgangstemperatursensor 17 ange- ordnet. Zur Einstellung des durch die Treibdüse 9 durchgelassenen Fluidstroms dient ein Ventilke- gel 18, der an einer Ventilspindel 19 gehalten ist. Diese ist in ihrer Axialposition durch einen Stell- antrieb 20 verstellbar, der bspw. durch einen Getriebemotor, einen Schrittmotor oder eine ähnliche Stelleinrichtung gebildet wird. Die Stelleinrichtung hat die Aufgabe, den Ventilkegel einem Positi- onsvorgabesignal entsprechend einzustellen.
Der Ventilkegel 18 mit Ventilspindel 19 und Stellmo- tor 20 bilden an der Treibdüse 9 eine Stelleinrichtung 21, zur Einstellung der Strahlpumpe.
Bei der in Figur 1 veranschaulichten Wärmeversorgungsanlage 1 ist die Strahlpumpe 5 mit ihrem Eingang 6 an eine Vorlaufleitung 01 und mit ihrem Ausgang 8 an einen Misch-Vorlauf 04 angeschlossen. Ein von dem Wärmeverbraucher 2 ankommender Rücklauf 02, der ausgekühltes Wärmeträgerfluid (Wasser) führt, ist letztendlich an eine Rücklaufleitung 22 angeschlossen. Von dem Rücklauf 02 zweigt eine Leitung 23 ab, die zu dem Sauganschluss 7 der Strahlpumpe 5 führt.
Der Stellmotor 20 und wenigstens der Ausgangstemperaturfühler 17 sind an eine Regel- und Verarbeitungseinrichtung 25 angeschlossen, die in Figur 1 schematisch veranschaulicht und detail- lierter Figur 2 zu entnehmen ist.
Die in Figur 2 veranschaulichte Regel- und Verarbeitungseinrichtung 25 enthält eine Regelein- richtung 26, die mit einem Eingang 27 an den Ausgangstemperaturfühler 17 und mit einem Aus- gang 28 an den Stellmotor 20 angeschlossen ist. An dem Eingang 27 ist ein die Temperatur in dem Misch-Vorlauf 04 kennzeichnendes Signal vorhanden (Ist-Temperatursignal). Ein zu der Regelein- richtung 26 gehöriger Block 29 gibt die gewünschte Temperatur tsoll an dem Misch-Vorlauf 04 vor.
Eine Vergleicherstufe 31 vergleicht die Ist-Temperatur mit der Soll-Temperatur und gibt an ihrem
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Ausgang ein die Differenz zwischen beiden kennzeichnendes Signal ab. Dieses wird der Regelein- richtung 32 zugeführt, deren Ausgang dann die Position des Ventilkegels 18 durch das Positions- vorgabesignal an dem Ausgang 28 vorgibt. Dieses Signal wird eine Verarbeitungseinrichtung 33 zugeführt, die wie die Regeleinrichtung 26 zu der Regel- und Verarbeitungseinrichtung 25 gehört.
Das die Position des Ventilkegels 18 und somit die Einstellung der Strahlpumpe 5 kennzeich- nende Signal durchläuft innerhalb der Verarbeitungseinrichtung 33 zunächst einen Funktionsblock 34a, der einen eindeutigen Funktionszusammenhang zwischen der Ventilkegelposition und dem an dem Vorlauf 01 vorhandenen Massenstrom m01 herstellt. Der Zusammenhang zwischen der Ventilposition, d. h. dem Hub des Ventilkegels 18 und dem Massenstrom m01 entspricht ungefähr einer S-Kurve oder einer parametrisierten Kurvenschar, die in einem Speicher abgelegt sein kann.
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Strahlpumpe 5 bestimmen lässt. Dazu ist in der Verarbeitungseinrichtung 33 ein Rechenblock 34
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nung, einer Kennlinie oder eines Kennlinienfelds erfolgen. Der Massenstrom m04 ist bei der gere- gelten Strahlpumpe weitgehend unabhängig von Druckdifferenz zwischen dem Eingang 6 und dem Sauganschluss 7.
Bspw. ist in der Regel bei einer Verdoppelung oder Halbierung des Drucks mit einer Änderung des Massenstroms um jeweils weniger als 5% zu rechnen.
Der Rechenblock 34 erhält an einem anderen Eingang ein Temperatursignal, das der Tempe-
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und gibt somit an seinem Ausgang ein Signal P04 ab, das die augenblickliche Wärmeleistung kenn- zeichnet. Dieses Signal P04 wird zu einem Zählerblock 35 geleitet, der das Signal zeitlich integriert oder summiert und somit die Wärmeleistung Q berechnet, die über den Vorlauf 04 abgenommen worden ist.
Die Strahlpumpe 5 bildet mit der Stelleinrichtung 21 und der Regel- und Verarbeitungseinrich- tung 25 eine Wärmemesseinrichtung 36, die wie folgt arbeitet:
An der Leitung 3 liegt heisses Wärmeträgerfluid an. Der Block 29 gibt die Solltemperatur für das Wärmeträgerfluid vor, mit dem der Verbraucher 2 über den Vorlauf 04 zu versorgen ist. Entspre- chend reguliert die Regelschleife 26 die Strahlpumpe 5 durch Einstellung der Position des Ventil- kegels 18 ständig so ein, dass auch bei schwankender Fluidgeschwindigkeit, bspw. infolge wech- selnder Wärmeabnahme durch den Wärmeverbraucher 2 in dem Vorlauf 04 die Ist-Temperatur jeweils mit der vorgegebenen Solltemperatur in Übereinstimmung gebracht wird. Entsprechend der Wärmeabnahme durch den Wärmeverbraucher 2 wechselt dabei die Position des Ventilkegels 18.
Diese Ventilkegelposition ist an dem Ausgang des Reglers 32, der bspw. ein P-Regler, ein PI-Regler oder ein PID-Regler sein kann, als Vorgabesignal für die Position des Ventilkegels 18 vorhanden. Dieses Signal wird von der nachgeschalteten Verarbeitungseinrichtung als Mass für den Durchfluss gewertet. Dieses Mass wird in den Blöcken 34,34a zur Berechnung des Massenstroms
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zumindest unter Voraussetzung einer konstanten Rücklauftemperatur die gesuchte Wärmeleistung P04. Diese wird von dem Block 35 zu der abgenommenen Wärmemenge Q aufintegriert.
Eine abgewandelte Ausführungsform der Regel- und Verarbeitungseinrichtung 25 ist Figur 3 zu entnehmen. Das von dem Regler 32 abgegebene Signal kennzeichnet die Position, die von dem Ventilkegel 18 eingenommen werden soll. Dieses Signal pos ist das Vorgabesignal für einen Posi- tionsregler 40. Dieser ist mit einem Eingang 41 an einen nicht weiter veranschaulichten Positions- sensor angeschlossen, der Teil der in Figur 7 veranschaulichten Strahlpumpenbaugruppe sein kann. Der Positionsregler 40 erhält an seinem Eingang 41 das Ist-Signal, das die Ventilspindelposi- tion kennzeichnet. Er stellt über den Ausgang 28 den Ventilkegel 18 auf die gewünschte Position ein. Entsprechend ist die nachgeschaltete Verarbeitungseinrichtung 25 an den Positionseingang 41 angeschlossen, um mit einem die Ventilkegelposition kennzeichnenden Signal versorgt zu werden.
Alternativ kann eine entsprechende Reglergüte des Reglers 40 vorausgesetzt der Eingang des Blocks 34a, d. h. der Verarbeitungseinrichtung 25 auch an das Signal pos, d. h. den Ausgang des Reglers 32 angeschlossen sein.
Bei den Regel- und Verarbeitungseinrichtungen 25 nach den Figuren 2 und 3 ist eine in den Figuren nicht veranschaulichte Abwandlung möglich. Diese Abwandlung liegt darin, dass anstelle der Temperatur t04, die von dem Ausgangstemperaturfühler 17 gemessen wird, die Temperatur t01 zugeführt wird, die von dem Eingangstemperaturfühler 15 geliefert wird. Der in den Figuren 2 und 3
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untere Eingang des Blocks 34, der einen Temperatureingang bildet, ist somit nicht an den Eingang 27, sondern an einen nicht weiter veranschaulichten gesonderten Eingang angeschlossen, der zu den Eingangstemperaturfühler 15 führt. Der Eingang 27 ist nach wie vor mit dem Ausgangstempe- raturfühler 17 verbunden. Bei dieser Ausführungsform kann die Umrechnung des Massenstroms m01 in den Massenstrom m04 in dem Block 34 entfallen.
Eine weitere verbesserte Ausführungsform der Regel- und Verarbeitungseinrichtung 25, bei der die Rücklauftemperatur variable Werte annehmen darf, ist in Figur 4 veranschaulicht. Soweit Übereinstimmung mit Figur 2 besteht, wird auf die entsprechende Beschreibung verwiesen. Im Unterschied zu den im Zusammenhang mit Figur 2 beschriebenen Ausführungsformen ist jedoch an der Regel- und Verarbeitungseinrichtung 25 ein zusätzlicher Temperatureingang 42 vorgese- hen, der mit dem Rücklauftemperaturfühler 16 verbunden ist. An die Eingänge 27, 42 ist eine Differenzbildungsschaltung (Subtrahierschaltung) 43 angeschlossen, die an ihrem positiven Ein- gang die Vorlauftemperatur to4 und an ihrem negativen Eingang die Rücklauftemperatur to2 erhält.
An ihrem Ausgang wird ein Signal abgegeben, das die Temperaturdifferenz zwischen Vorlauf 04 und Rücklauf 02 kennzeichnet. Dieses Signal wird in dem Block 34 mit einem den Massenstrom m04 kennzeichnenden Signal multipliziert, wodurch die Augenblickswärmeleistung P und durch Integration in den Block 35 die insgesamt abgenommene Wärmemenge Q erhalten wird.
Eine weiter verfeinerte Ausführungsform lässt sich den Figuren 5 und 6 entnehmen. In Figur 5 ist eine Strahlpumpenbaugruppe 5' veranschaulicht, die als vormontierter Block sowohl der Regu- lierung der Vorlauftemperatur für einen nachgeordneten Wärmeverbraucher, der über den Vorlauf 04 versorgt wird, sowie der Erfassung der abgegebenen Wärmemenge dient. Dies in Verbindung mit der Regel- und Verarbeitungseinrichtung 25, die bei dieser Ausführungsform an alle Sensoren 15,16, 17 sowie, falls erforderlich, an einen Positionssensor zur Erfassung der Ventilspindelpositi- on (Leitung 44) angeschlossen ist. In Figur 6 sind an den betreffenden Eingängen der Regel- und Verarbeitungseinrichtung 25 die Bezugszeichen der jeweiligen Sensoren sowie des Stellmotors 20 vermerkt, die an den betreffenden Eingang angeschlossen sind.
Die Regeleinrichtung 26 stellt anhand der gemessenen Temperatur t04 im Zusammenhang mit Figur 3 beschriebener Weise den Stellmotor 20 so ein, dass die gewünschte Vorlauftemperatur t04 erreicht wird, die fest oder durch ein externes Signal vorgegeben ist.
Die Berechnung der abgenommenen Wärmemenge erfolgt auf Basis des von der Strahlpumpe 5 oder der Strahlpumpenbaugruppe 5' abgenommenen Massenstroms m01 sowie der Temperatur- differenz zwischen Vorlauf 01 und Rücklauf 02. Zur Ermittlung dieser Temperaturdifferenz dient eine Subtrahierstufe 46. Ihr Ausgangssignal entspricht der Temperaturdifferenz ?toi-o2- Die Multipli- zierstufe 34 bildet aus dem Signal m01 und der Temperaturdifferenz die Wärmeleistung P, die von der Zähler- oder Integrierstufe 35 integriert wird.
Bei dieser Ausführungsform ist es möglich, in der Stufe 34a Druckänderungen des Systems zu berücksichtigen, auch wenn diese nur einen verschwindet geringen Einfluss auf die erfasste Wär- memenge haben. Damit kann die Präzision der Wärmemesseinrichtung weiter gesteigert werden.
Bspw. bildet eine Subtrahierstufe 47 eine Druckdifferenz zwischen den über Sensoren erfass- ten Druck in dem Vorlauf 01 und in dem Rücklauf 02. Die gebildete Druckdifferenz ?P wird dem Kennlinienblock 34a zugeführt, der zur Umsetzung der Ventilposition in den Massenstrom m01 die der Druckdifferenz entsprechende Kennlinie aus einer Kennlinienschar auswählt. Entsprechend kann die Temperatur t04 zur Auswahl einer passenden Kennlinie herangezogen werden.
Wie in Figur 5 angedeutet, gestattet die Regel- und Verarbeitungseinrichtung 25 bedarfsweise die Abgabe eines weiteren Signals auf einer Leitung 48. Diese Leitung kann bspw. ein von der Rücklauftemperatur t02 abhängiges Signal abgeben. Bspw. ist es möglich, den Ventilator eines Aussenlufterhitzers von diesem Signal gesteuert zu betreiben. Damit wird es möglich, den Aussen- lufterhitzer erst dann einzuschalten, wenn die Rücklauftemperatur, die von dem Rücklauftempera- turfühler 16 gemessen wird, einen Grenzwert überschritten hat, so dass das Einfrieren von Aussen- luftregistern beim Anfahren einer Anlage verhindert wird.
Die komplette Überwachung der Strahlpumpe 5 mittels der drei Temperaturfühler 15,16, 17 gestattet ausserdem eine Überwachung auf ordnungsgemässen Betrieb, so dass ein Umkippen der Strahlpumpe wirksam verhindert werden kann. Wird der Misch-Vorlauf 04 abgesperrt, kann ein Durchdrücken des Wärmeträgers von dem Vorlauf 01 in den Rücklauf 02 durch erhöhte Tempera- tur an dem Rücklauftemperaturfühler 16 sofort erkannt und durch Schliessen der Strahlpumpe 5
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unterbunden werden.
Bei der vorgestellten Wärmemesseinrichtung kann ein zusätzlicher Regeleingriff an dem Rück- lauf 02 oder in der Leitung 23 vorgenommen werden. Dies bspw., um die Temperaturdifferenz zwischen dem Misch-Vorlauf 04 und dem Rücklauf 02 besser konstant zu halten. Die Durchflusser- fassung durch die Strahlpumpe wird dadurch nicht beeinträchtigt.
In Figur 8 ist eine Anwendung der erfindungsgemässen Wärmemesseinrichtung an einer Tro- ckenkammer 51 veranschaulicht. Die Trockenkammer 51 dient bspw. dem Trocknen von Holz mittels vorgewärmter Luft. Zur Lufterwärmung ist ein Luftheizregister 52 vorgesehen, das von Aussenluft AL durchströmt ist. Dazu dient ein Gebläse 53, das den Trockenraum 51 mit Warmluft versorgt. Aus dem Trockenraum 51 abgesaugte Luft wird über ein Abluftgebläse als Fortluft FL ins Freie gefördert. Die Temperatur der dem Trockenraum 51 zugeführten Luft wird über einen Tempe- ratursensor 17' erfasst. Dieser ersetzt den Temperatursensor 17, wie er bei der Ausführungsform nach Figur 1 oder 5 vorgesehen ist.
Das Luftheizregister 52 wird über die Strahlpumpe 5 gespeist. Entsprechend wird es über den Vorlauf 04 mit Wärmeträgerfluid der gewünschten Temperatur versorgt. Die Strahlpumpe 5 ist mit ihrem Sauganschluss 7 an den Rücklauf 02 angeschlossen, an dem ein Rücklauftemperatursensor 16' angeordnet ist. Dieser ersetzt den Temperatursensor 16 der vorstehenden Ausführungsformen.
Ansonsten besteht weitgehend Übereinstimmung mit den vorigen Ausführungsformen, so dass erklärungshalber auf diese verwiesen wird.
Bei der zur Holztrocknung eingerichteten Anlage nach Figur 8 erfasst die Steuereinrichtung 25 die Zulufttemperatur des Trockenraums 51, die im Wesentlichen mit der Vorlauftemperatur des Vorlaufs 04 übereinstimmt. Aus der Temperaturdifferenz zwischen der mit dem Temperatursensor 17' gemessenen Temperatur und der mit dem Temperatursensor 16' gemessenen Temperatur bestimmt die Steuereinrichtung 25 die sekundärseitige Temperaturdifferenz ?ts. Aus der Position des Stellglieds der Strahlpumpe 5, die dem Steuersignal auf einer von der Steuereinrichtung 25 zu der Stelleinrichtung 20 führenden Leitung 20' entspricht, bestimmt die Steuereinrichtung 25 den sekundärseitigen Massenstrom m04 Das im Weiteren von der Steuereinrichtung 25 bestimmte Produkt aus m04 und ?ts entspricht der über das Luftheizregister 52 dem Trockenraum 51 zuge- führten Wärmemenge.
Eine nicht weiter veranschaulichte Vorgabeeinheit, die auch Teil der Steu- ereinrichtung 25 sein kann, steuert nun die Strahlpumpe 5 so, dass dem Trockenraum 51 zu jedem Zeitpunkt die gewünschte Wärmemenge zugeführt wird.
Es werden insbesondere Strahlpumpenstellantriebe 20 bevorzugt, denen ein stetiges Steuer- signal zuzuführen ist, das die Ventilkegelposition unmittelbar vorgibt. Bspw. werden Strahlpumpen 5 eingesetzt, deren Stellantrieb 20 von einer Steuerspannung zwischen 0 Volt und 10 Volt zu steuern ist, wobei die Strahlpumpe bei 0 Volt Steuerspannung ganz zu und bei 10 Volt Steuer- spannung ganz auf ist. Eine Steuerspannung von 5 Volt entspricht bspw. 50%er Öffnung. Ausser- dem kann die Strahlpumpe bzw. ihr Stellantrieb mit einem Ferngeber versehen sein, der ein ent- sprechendes Positionssignal an die Steuereinheit 25 liefert.
In Figur 9 ist ausserdem die Überwachung einer Strahlpumpe 5 auf ordnungsgemässen Betrieb veranschaulicht. Eine Überwachungseinrichtung 55 erfasst über einen entsprechenden Sensor 17 die Temperatur an dem Vorlauf 04 sowie über einen Sensor 16 die Temperatur an dem Saugan- schluss 7 der Strahlpumpe 5. Bspw. ist dies die Temperatur des Rücklaufs 02. Anhand der erfass- ten Temperaturen kann die Überwachungseinrichtung 55 erfassen, ob die Strahlpumpe 5 ord- nungsgemäss arbeitet. Ist dies der Fall, ist die an dem Sauganschluss 7 gemessene Temperatur niedriger als die Vorlauftemperatur die der Sensor 17 liefert.
Wird jedoch in dem an den Vorlauf 04 angeschlossenen Kreis ein zu hoher Gegendruck aufgebaut, bspw. indem alle Wärmeverbraucher abgesperrt werden (bspw. alle Heizkörperventile geschlossen), neigt die Strahlpumpe 5 dazu umzukippen, d. h. aus dem Vorlauf 01 stammendes Wärmeträgerfluid an den Sauganschluss 7 abzugeben. In diesem unerwünschten Betriebszustand steigt die Temperatur an dem Saugan- schluss 7 abrupt an, was die Überwachungseinrichtung 55 erfasst. Erreicht die Temperatur an dem Sauganschluss 7 die Vorlauftemperatur, die der Sensor 17 misst oder übersteigt diese gar, ist die Strahlpumpe 5 gekippt. Sie wird dementsprechend von der Steuereinrichtung 55 geschlossen.
Alternativ kann insbesondere bei Strahlpumpen ohne Stelleinrichtung ein in dem Vorlauf 01 angeordnetes Ventil 56 über einen entsprechenden Stellantrieb 57 geschlossen werden.
Ergänzend oder alternativ können auch die primär- und sekundärseitig erfassten Wärmemen-
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gen verglichen werden. Die Einstellung der Strahlpumpe lässt, wie vorstehend erläutert, auf m01. und m04., d. h. den primär- und den sekundärseitigen Wärmeträgermassenstrom schliessen. Durch Multiplikation mit der jeweils entsprechenden Temperaturdifferenz ?tp bzw. ?ts (?tp = t01- t02;
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ungleich, deutet dies auf einen unzulässigen Betriebszustand der Strahlpumpe 5 hin, woraufhin diese ebenfalls abgeschaltet werden kann. Der Wiederanlauf der Strahlpumpe kann durch ein externes Signal oder zeitgesteuert versucht werden.
In einer Wärmemesseinrichtung und Überwachungseinrichtung dient eine Strahlpumpe sowohl als Regeleinrichtung und kann zusätzlich auch zur Erfassung des Durchflusses dienen. Der Durch- fluss durch die Strahlpumpe wird aus der Position eines Ventilkegels 18 abgeleitet, mit dem die Treibdüse 9 der Strahlpumpe 5 regulierbar ist. Die Strahlpumpe 5 ist dabei auf eine Ausgangstem- peratur geregelt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind an der Strahlpumpe 5 Temperatur- fühler 15, 16, 17 angeordnet, die die für die Regelung und Temperaturerfassung erforderlichen Signale liefern.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Wärmemesseinrichtung (36) zur Erfassung der von einem durchfliessenden Medium trans- portierten Wärmeleistung oder-menge, insbesondere für eine Wärmeversorgungsanlage (1), mit einer regelbaren Strahlpumpe (5), die einen verstellbaren Ventilkegel (18) aufweist und die mit ihrem Eingangsanschluss (6) an eine Quelle (3) des Mediums anzuschliessen ist, die mit ihrem Sauganschluss (7) an eine ausgekühltes Medium führende Leitung (02) an- zuschliessen ist und die mit ihrem Ausgang (8) an eine mit warmem Medium zu versorgen- de Einrichtung (2) anzuschliessen ist, mit wenigstens einem Temperaturfühler (15,16, 17) zur Erfassung der Temperatur des
Mediums, der ein der Temperatur des Mediums entsprechendes Signal liefert, mit einer Regel- und Verarbeitungseinrichtung (25), an die der oder die Temperaturfühler (15,16, 17) angeschlossen ist bzw.
sind, um ein Positionsvorgabesignal für die Strahl- pumpe zur Steuerung derselben zu erzeugen und um die abgenommene Wärmemenge zu bestimmen, und mit einer Stelleinrichtung (21), die mit dem Ventilkegel (18) der Strahlpumpe (5) zur Ein- stellung derselben gemäss dem Positionsvorgabesignal verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Temperaturfühler (15,16, 17) zur Erfassung der Temperatur des Mediums an dem Ausgang der Strahlpumpe (8) angeordnet ist, dass die Regel- und Verarbeitungseinrichtung (25) zur Erzeugung des Positionsvorgabe- signals die Differenz zwischen einer von dem Temperaturfühler (15,16, 17) ermittelten Ist-
Temperatur und einer vorgegebenen Soll-Temperatur zur Einstellung des Ventilkegels (18) der Strahlpumpe (5) mittels deren Stelleinrichtung (21) bildet, um an dem Ausgang (8) der
Strahlpumpe die gewünschte Soll-Temperatur zu erhalten,
und dass die Regel- und Verarbeitungseinrichtung (25), der das Signal des wenigstens einen Temperaturfühlers (15,16, 17) und das Positionsvorgabesignal oder ein der Einstel- lung der Strahlpumpe (5) entsprechendes, von einer Sensoreinrichtung geliefertes Signal zugeführt werden, ausschliesslich aus diesen die durchgeflossene Wärmeleistung (P) und /oder Wärmemenge (Q) bestimmt.