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Druckhalte- und Sicherungseinrichtung für geschlossene Heißwasserheizungsanlagen
Die Erfindung betrifft eine Druckhalte- und Sicherungseinrichtung für geschlossene
Heißwasserheizungsanlagen mit einem Druckbehälter sowie einer Speisepumpe zum Einführen
von Wasser in die Anlage.
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Es ist bei solchen Heizanlagen bekannt, den durch Wärmeausdehnung
entstehenden Wasserüberschuß einem offenen Speicher zuzuführen und mittels einer
ständig laufenden, gegen ein Überdruckventil arbeitenden Speisepumpe Wasser aus
dem offenen Speicher in die Anlage zur Aufrechterhaltung des Betriebsdrucks zu fördern.
Die ständig laufende Pumpe bringt nicht nur erhebliche Betriebskosten, sondern auch
einen hohen Verschleiß, geringere Lebendauer und größere Störanfälligkeit der Heizanlage
mit sich. Außerdem steht bei einem offenen Speicherbehälter die Heizflüssigkeit
mit der Außenluft in Berührung, was eine Korrosionsgefahr und eine Verschmutzung
zur Folge haben kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, daß bei einer Druckhalte-
und Sicherungseinrichtung der eingangs genannten Gattung die obenerwähnte Korrosions-
und Verschmutzungsgefahr weitgehend vermieden ist, und daß ferner eine verbesserte
und flatterfreie Regelung des Betriebsdrucks bei unterbrochenem Pumpenbetrieb in
einem weiten Bereich der Arbeitstemperaturen möglich ist.
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Die Erfindung besteht darin, daß die Pumpe in an sich bekannter Weise
in Abhängigkeit vom Betriebsdruck in der Anlage gesteuert wird und bei unterschrittenem
Betriebsdruck Wasser aus einem über eine Verbindungsleitung mit dem Druckbehälter
verbundenen Speicherbehälter niedrigeren Druckes als der Betriebsdruck in der Anlage
in die Anlage fördert, während etwaiger Betriebsüberdruck durch Wasserrücktritt
vom Druckbehälter zum Speicherbehälter über eine zweite, rückschlaggesicherte Verbind'ungsleitung
ausgeglichen wird.
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Ferner kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung in der zweiten
Verbindungsleitung zwischen Druck- und Speicherbehälter mindestens ein überdruck-
und Rückschlagventil vorgesehen und als Membranventil ausgebildet sein.
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Ferner kann eine Steuerflüssigkeitsleitung vom Druckbehälter über
einen Kühler, ein Druckminderventzl, die Membrankammer des Überdruck- und Rückschlagventils
und ein Steuerventit vorgesehen sein zum Herbeiführen eines Betätigungsdruckes in
der Membrankammer durch Unterbrechen des Steuerflüssigkeitsstromes beim Auftreten
von überdruck im Druckbehälter.
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Auf diese Weise kann eine besonders einfache und betriebssichere Betätigung
des Überdruck- und Rückschlagventils bereits bei geringen Überbrücken erreicht werden.
Außerdem kann der Druck- und Speicherbehälter in an sich bekannter Weise zum Teil
mit einem inerten Gas gefüllt sein, um die Belüftung des Heißwassers zu vermeiden.
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Der Druck im Speicherbehälter kann mittels eines Entlastungsventils
für die Gasfüllung in diesem Behälter regelbar sein, und das Entlastungsventil kann
von einem Schwimmer in einem oben offenen, unten mit dem Speicherbehälter kommunizierenden
Schwimmergehäuse betätigt werden, während zum Nachspeisen von Gas bei Unterdruck
im Speicherbehälter ein Rücksohlagventil vorgesehen sein kann.
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Schließlich kann zum Nachspeisen von Gas bei über den Arbeitspegel
steigendem Wasserspiegel im Druckbehälter ein schwimmerbetätigtes Nachspeiseventil
vorgesehen sein.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt
und im folgenden beschrieben. Es zeigt F i g. 1 ein Schema einer geschlossenen Heißwasserbeheizungsanlage
mit einer Druckhalte- und Sicherungseinrichtung nach der Erfindung,
F
i g. 2 eine Vorderansicht der Druckhalte- und Sicherungseinrichtung nach der Erfindung,
F i g. 3 eine Draufsicht der Druckhalte- und Sicherungseinrichtung nach F i g. 2,
F i g. 4 schematisch einen Teil einer hydraulischen Steuervorrichtung für das Überdruck-
und Rückschlagventil in der Überdruckleitung vom Druckbehälter zum Speicherbehälter
bei einer Druckhalte-und Sicherungseinrichtung nach F i g. 1, F i g. 5 einen senkrechten
Längsmittelschnitt eines Teils des Reglers der Druckhalte- und Sicherungseinrichtung.
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Die Heizungsanlage weist im wesentlichen einen Kessel 12, Heizkörper
13 und eine Umlaufpumpe 14
auf. .
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Die wesentlichen Bestandteile der Druckhalte- und Sicherungseinrichtung
sind ein Druckbehälter 15 mit einem Fassungsvermögen von etwa 18001 und ein Speicherbehälter
16 mit einem Fassungsvermögen von etwa 27001. Die Größe dieser Behälter hängt von
den jeweiligen örtlichen Gegebenheiten ab. Der Druckbehälter 15 ist durch
eine Leitung 17 mit der Heizungsanlage verbunden. Stickstoffdruckflaschen
18 sind mit dem oberen Teil des Druckbehälters 15 verbunden. Zwischen den beiden
Behältern 15, 16 sind zwei Verbindungsleitungen 19, 20 gelegt. Die Verbindungsleitung
19 ist über eine Leitung 21 oben und über eine Leitung 22 unten am Druckbehälter
15 angeschlossen. An dem Speicherbehälter 16 ist die Verbindungsleitung 19
in der Nähe des Bodens angeschlossen. Die Verbindungsleitung 19 enthält ein einstellbares,
druckgesteuertes Überdruck- und Rückschlagventil 23 und einen Druckschalter 24 für
Pumpen 25, die in der anderen Verbindungsleitung 20 angeordnet sind. Beim
Speicherbehälter 16 sind Stickstoffdruckflaschen 26 vorgesehen. Außerdem
ist ein Behälter 27 für Nachfüllwasser angeordnet, der mit dem unteren Teil des
Speicherbehälters 16 über eine Leitung 28 verbunden ist, die ein Ventil
29 aufweist. Ein Druckregler 30 hält den Druck im Speicherbehälter
16 im wesentlichen konstant.
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Nachstehend wird die grundsätzliche Wirkungsweise der in F i g. 1
dargestellten Druckhalte- und Sicherungseinrichtung beschrieben.
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Zunächst werden die Heizungsanlagen und die Speicherbehälter mit Wasser
über einen Schlauchanschluß 31 gefüllt. Die Pumpen 25, von einem Druckschalter
24 eingeschaltet, erzeugen einen Anlagendruck von etwa 5 atü, damit eine
Heißwassertemperatur von etwa 150 bis 160° C gehalten werden kann. Beim Anfahren
der Heizungsanlage wird das Gaspolster im Druckbehälter 15 durch Luft gebildet,
die später durch Stickstoff ersetzt werden kann. Die Verwendung von Luft bei Inbetriebnahme
soll ein Festsetzen bestimmter Bakterien in der Gesamtanlage verhindern.
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Beim Erwärmen des Heißwassers in dem Kessel 12 dehnt sich das Heißwasser
aus. Die dadurch bedingte Druckerhöhung wird durch das Überdruck- und Rückschlagventil
23 ausgeglichen, welches das überschüssige Wasser durch die Verbindungsleitung
19 in den Speicherbehälter 16 strömen läßt, der dazu dient, das Ausdehnungswasser
aufzunehmen. Die vom Druckschalter 24 gesteuerten Pumpen 25 fördern
bei Druckabfall Wasser vom Speicherbehälter 16 zurück zum Druckbehälter
15.
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Die Behälter 15, 16 sind zusammen mit einer Instrumententafel
1 auf einer Plattform P befestigt und mit Mannlöchern 32 und Wasserstandsanzeigem
33 versehen.
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Die Stickstoffzufuhr von den Stickstofflaschen 18 zum Druckbehälter
15 wird mit Hilfe eines besonderen Schwimmerventils gesteuert, das in einem
Schwimmergehäuse 34 angeordnet ist. Bei steigendem Wasserstand im Schwimmergehäuse
34 wird Stickstoff von den Flaschen 18 über ein Druckminderventi136 in den oberen
Teil des Druckbehälters 15 geleitet.
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Der Speicherbehälter 16 ist luftdicht verschlossen und wird mit Stickstoff
von etwa Atmosphärendruck gefüllt, bevor -die Gesamtanlage in Betrieb genommen wird.
Es wird angestrebt, keine wesentliche Druckänderung in diesem Behälter zuzulassen.
Ein übermäßiger Druckanstieg wird durch eine besondere Steuervorrichtung
30 vermieden, die ein Schwimmergehäuse 37 und einen Schwimmer 38 aufweist
und mit dem Speicherbehälter 16 verbunden ist.
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Wie F i g. 5 zeigt, sind die wesentlichen Teile der Steuervorrichtung
30 in einem T-förmigen Schwimmergehäuse 37 angebracht. Eine Leitung 37a führt
vom Schwimmergehäuse zum oberen Teil des Speicherbehälters 16, und eine Leitung
37 b verbindet den Boden des Schwimmergehäuses mit dem unteren Teil des Speicherbehälters
16. Der untere Teil des T-förmigen Schwimmergehäuses wirkt als Führungszylinder
für einen Schwimmer 38, der mit Hilfe eines Gestänges 39 ein die Leitung 37 a beherrschendes
Entlastungsventil 40 betätigt. Das Schwimmergehäuse 37 steht über eine Überlaufleitung
41 mit der Atmosphäre in Verbindung. Überschüssiger Stickstoff im Speicherbehälter
16 entweicht somit über die Leitung 37a des Entlastungsventils 40 und die
überlaufleitung 41. Der Speicherbehälter 16 und die Leitung
37b bilden ein U-Rohr. Sollte der Schwimmer 38
steckenbleiben, kann
das steigende Wasser am Schwimmer 38 vorbei durch die überlaufleitung 41 abfließen.
Aus dem Behälter 27 wird selbsttätig Wasser nachgespeist, und ein Absinken des Stickstoffdrucks
im Speicherbehälter 16 wird durch Stickstoffzufuhr aus den Flaschen 26 über ein
Rückschlagventil 26 a ausgeglichen.
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Das Überdruck- und Rückschlagventil23 ist ein Membranventil. Dieses
Membranventil kann hydraulisch gesteuert werden. Eine mögliche hydraulische Steuerung
ist in F i g. 4 dargestellt. Vom Druckbehälter fließt bei eingeschaltetem Arbeitsdruck
der Heizanlage fortlaufend Wasser als Steuerflüssigkeitsstrom durch eine Steuerflüssigkeitsleitung
42, die durch einen Wärmetauscher 43 führt, durch den das Speisewasser aus dem Behälter
27 strömt. Vom Wärmetauscher 43 gelangt das Wasser über ein Druckminderventil
44 zur Membran des Überdruck-und Rücksehlagventils 23 und von dort über ein Steuerventil
45 in das Gehäuse 37 des Reglers 30.
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Wenn der durch eine weitere Leitung 46 übertragene Druck im Druckbehälter
15 den normalen Arbeitsdruck überschreitet, unterbricht das Steuerventil 45 den
Steuerflüssigkeitsstrom. Dadurch wirkt auf die Membran des Überdruck- und Rückschlagventils
23 etwa der Druck des Druckbehälters 15, und das Membranventi123 gibt die Verbindungsleitung
19 frei. Ist der Überdruck im Druckbehälter 15 abgebaut, setzt der Steuerflüssigkeitsstrom
wieder ein, und das Überdruck- und Rückschlagventil23 wird wieder geschlossen.
Die
Einrichtung ist mit Anzeigevorrichtungen ausgerüstet, die Betriebsstörungen, wie
Überdruck und Undichtigkeiten sofort anzeigen.