DE2128917A1

DE2128917A1 - Verfahren zur regelung eines waermetauschers und waermeuebergabeeinrichtung mit einem derart geregelten waermetauscher

Info

Publication number: DE2128917A1
Application number: DE2128917A
Authority: DE
Inventors: Helmut Baelz; Gerhard Wellmann
Original assignee: Helmut Baelz GmbH
Current assignee: Helmut Baelz GmbH
Priority date: 1971-06-11
Filing date: 1971-06-11
Publication date: 1973-01-04
Also published as: NL7207958A; CH543720A; FR2140533A1; BE784707A

Description

Patentanwalt· Di?l.-ing. W. Scfe-mnaiM Dr.-Ing. R. Rüger

73 Esilingen (Neckar), FabrikitraSe 9, Postfach 346

PA 43 rüza

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Telegramme PstertiihuU EjillnQtnnicHf

Firma Helmut Balz GmbH, 71 Heilbronn, Kogpffstr.

Verfahren zur Regelung eines Wärmetauschers und gabeeinrichtung mit einem derart geregelten WärmetftU$ck·T

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung €Xrx&& Wärmetauschers auf der primärssitigen Abflußseite des mediums in Abhängigkeit von der Vorlauftemperatur auf Sekundärseite, sowie eine Wärmeübergabeeinrichtung mit derart geregelten Wärmetauscher.

Die Regelung eines Wärmetauschers auf der primärseitic,er. Abflußseite des Heizmediums hat den Vorteil, daß der "Wärmetauscher immer unter dem Druck des heißen Keizmediuniö, beispielsweise des Dampfnetzes, steht und somit keine korrosionsfördernden Lufteinschlüssc, oder bei Dampf Heizmedium, keine Nachverdampfung durch Druckabbau sind. Der große Nachteil dieser Abflußregelung liegt doch darin» daß die Regelung verhältnismäßig träge i.;t, wodurch die Gefahr der überhitzung des beheizten Me.diumt> i>«£ schnellen Laständerungen auf der Sekundärseite bedingt ist. Dies gilt, insbesondere bei Dampf-Wärmeübergabestationen, wenn der Dampfraum des Wärmeübertragers sehr groß isc.

Ziel der Erfindung ist es deshalb, einen Weg zu weisen, der es gestattet, eine optimale Betriebssicherheit bei cer

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Regelung auf der Abflußseite zu erzielen und andererseits jedoch eine größtmögliche Wirtschaftlichkeit bei der Wärme-Übergabe zu gewährleisten.

Zu diesem Zwecke wird erfinduncjsgemäß derart vorgegangen, daß primärseitig ein Vorrat ausgekühlten Heizmediums gespeichert wird und bei Überschreitung eines vorbestimmten Grenzwertes der sekundären Vorlauftereperatur aus diesem Vorrat ausgekühltes Heizmedium unter Druck in den Wärmetauscher zurückgefördert wird und mit diestjm Heismedium die Heizflächen des Wärmetauschers unter entsprechender Verdrängung des heißen Heizmediums zumindest teilweise primärseitig geflutet, werden.Auf diese Weise ist es möglich, bsi Auftraten einer plötzlichen Uberhitzungsgefahr des Vorlaufs auf der Sekundärseite die Heizflächen des Wärmetauschers augenblicklich mit ausgekühltem Heizmedium zu fluten, womit die Wärmeübertragung sofort unterbrochen oder zumindest stark reduziert wird, so daß die Uberhitzungsgefahr beseitigt wird.

Das ausgekühlte Heizmedium kann aus dem Vorrat unter Pumpendruck in den Wärmetauscher zurückbefördert werden, doch ergeben sich besonders einfache Verhältnisse.dann, wenn das ausgekühlte Medium aus dem Vorrat unter Wirkung der Schwerkraft zurückgefördert wird, was durch einen entt sprechenden Niveauunterschied zwischen dem gespeicherten Heizmediumsyorrat und dem Wannetauscher erzielt werden kann.

Wird der Wärmetauscher im Gegenstromprinzip betrieben, so hat dies den Vorteil der Erzielung einer optimalen Auskühlung des Heizmediums. Andererseits ist aber in diesem Falle die Uberhitzungsgefahr auf der Sekundärseite wesentlich größer, weil in dem Wärmetauscher die größte Temperatur an der Stelle auftritt, an der die Kühlwirkung des wärr.ieaufnehmenden beheizten Mediums auf der Sekundärseite nicht mehr groß ist, da das beheizte Medium in diesem Bereich

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bereits stark erwärmt ist. Die Kühlwirkung ist umso kleiner, je mehr die auf der Eekundärseite umlaufende Iicizmediumsraenge gedrosselt ist. Grundsätzlich gilt dies für alle Wärmeträger, insbesondere jedoch dann, wenn das beheizte Ileizraedium Wasser ist und die primärseitig herrschende Temperatur höher liegt als die durch die Druckverhältnisse bestimmte Sattigungstemperatur auf der Sekundärseite. Um hier abzuhelfen, wird das eifindungsgeraäße Verfahren in diesem Falle, falls erforderlich, derart abgewandelt, daß das heiße Heizmedium im Bereiche der Eintrittstelle in den im Gegenstrom betriebenen Wärmetauscher in Abhängigkeit von der Temperatur des heißen Heizmediuras auf der Primarseite gekühlt wird. Zu diesem Zwecke kann eine Kühlung mit zurückgeführtem ausgekühltem Heizmedium erfolgen, wobei es möglich ist, ausgekühltes Heizmedium im Bex-eiche des Heizmediumseintritts in den Wärmetauscher in das heiße Heizmedium einzuspritzen. Bei einem Wärmetauscher mit Abflußregelung auf der Primärseite, der nach dem Gegenstroiaprinzip betrieben wird, ist die im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit angestrebte maximale Auskühlung des Heizmittels nur dann zu erzielen, wenn die Verweilzeit des beheizten Mediums auf der Sekundärseite der Heizflächen entsprechend groß gemacht wird. Der Mengenstrom des auf der Sekundärseite umlaufenden Mediums und die Temperatur des Mediumvorlaufs stehen in einem engen Zusammenhang, so daß eine große. Auskühlung des beheizten Mediums bei geringem umlaufendem Mengenstrom sich die Gefahr der überhitzung ergibt. Diese Gefahr tritt bei normalen VTärmeühergabestationen deshalb in der Regel nicht in den Vordergrund, weil wegen der vielen Unsicherheiten bei der theoretischen Ermittlung der Strömungswiderstände die Umwälzpumpen im Sekundärkreis, wie die I^Jraxis gezeigt, hat, durchweg wesentlich zu groß ausgelegt werden. Diese überdimensionierung der Heizungsumwälzpumpen bringt eine unerwünschte Anhebung der Rücklauftemperatür mit sich, die

jedoch häufig in Kauf genommen wird. Es ist schon versucht i

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worden, eine Abgleichung auf der Sekundärseite durch ein Drosselventil oder eine entsprechende Einrichtung zu erzielen, doch ist es nicht möglich, ein solches Drosselventil odex* eine entsprechende Einrichtung ständig wechselnden Betriebsverhältnissen auf der Sekundärseite anzupassen, wie sie bei einer Heizungsanlage_f beispielsweise durch Auf- und Absperren einzelner Heizkörper und durch den sich ändernden Wärmebedarf, hervorgerufen werden.

Da der Gefahr der überhitzung durch die bereits erwähnten Maßnahmen begegnet ist, kann erfindungsgemäß derart vergegangen werden, daß auf der Sekundärseite die Differenz

™ zwischen Vorlauf- und Rücklauftemperatur durch entsprechenden Regeleingriff auf den Im Sekundärkreis umlaufenden Mengenstrom auf einen vorgegebenen Sollwert eingeregelt wird. Dadurch wird eine Zwangsauskühlung des beheizten Mediums erreicht, so daß sich eine hohe Wirtschaftlichkeit ergibt. Bei Inanspruchnahme einer Höchstleistung auf der Sekundärseite wird zunächst die Wärme aus der zusätzlichen zwangsweisen Rücklaufauskühlung genutzt, bevor durch Vergrößerung des Mengenstromes Mehrwärme zugeführt wird. Der Sollwert der Differenz zwischen Vorlauf- und Rücklauftemperatur kann konstant sein, er kann jedoch auch witterungsabhängig gemacht werden, so daß sich eine witterungsabhängige Führung

^ der Differenz zwischen Vorlauf-und Rücklauftemperatur auf der Sekundärseitc ergibt. _t

Eine mit einem gemäß dem neuen Verfahren geregelten Wärmetauscher versehene Wärmeübergabeeinrichtung ist gemäß weiterer Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß auf der Primärseite des Wärmetauschers ein an die Abflußleitung des Heizmediums angeschlossener Speicherbehälter vorgesehen ist, der

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aus der Abflußleitung mit ausgekühltem Heizmedium füllbar ist und dem eine Regeleinrichtung zugeordnet ist, unter deren Einwirkung in Abhängigkeit von der Vorlaufte.v.peratur auf der Sekundärseite der Inhalt des Speicherbehäl-cers bei rohrnetzseitig durch ein in der Abflußleitung liegendes, von der Regeleinrichtung gesteuertes Absperrventil abgesperrter Abflußleitung in den Wärmetauscher rückförderbar und der leere Speicherbehälter sodann wieder mit ausgekühltem Heizmedium füllbar ist.

Der Speicherbehälter ist mit Vorteil als sogenannter Membranbehälter ausgebildet, d. h. er ist durch eine Membran in zwei Kammern unterteilt, von denen eine mit der Abflußleitung verbunden und an die andere ein Entlüftungsventil angeschlossen ist. Dadurch wird gewährleistet, daß das Heizmedium vom Luftsauerstoff geschützt ist. Bei einem dampfbeheizten Wärmetauscher kann der Speicherbehälter bedampfbar ausgebildet sein, da daß die Membrane entfällt.

In einer anderen Ausfuhrungsform kann die Anordnung cerart getroffen werden, daß in der dem Speicherbehälter mit der Abflußleitung verbindenden Stichleitung eine Mediumpumpe liegt, durch die gesteuert von der Regeleinrichtung ausgekühltes Heizmedium aus dem Speicherbehälter in den Wärmetauscher rückförderbar ist. Vorteilhaft ist auch eine weitere Anordnung, bei der der Speicherbehälter gegenüber dem Wärmetauscher auf einem erhöhten Niveau angeordnet ist und in der Abflußleitung auf der Strecke zwischen dem Wärmetauscher und der Anschlußstelle des Speicherbehälters eine Mediumpumpe liegt, durch die gesteuert von der Regeleinrichtung ausgekühltes Heizmedium in den leeren Speicher-

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behälter förderbar ist, dessen Inhalt gesteuert von der Regeleinrichtung unter Schwerkraftwirkung in den Wärmetauscher zurückfließen kann.

Um eine Kühlung des in den Wärmetauscher eintretenden heißen Heizmediums zu ermöglichen/ kann in die Heiznittelzufuhrleitung des Wärmetauschers zumindest eine Einspritzleitung münden, durch die gesteuert von der Regeleinrichtung ausgekühltes Heizmedium in das heiße Heizmedium einspritzbar ist. Diese Einspritzleitung kann über ein Regelventil von der Anschlußleitung des Speicherbehälters abk zweigen, doch kann die Anordnung auch derart getroffensein, daß die Einspritzleitung über ein Regelventil von der Abflußleitung des Wärmetauschers abzweigt.

Außerdem kann es zweckmäßig sein, im Eereiche der Eintrittsstelle des heißen Heizmediums bei dem Wärmetauscher eine von einem Kühlmedium durchströmte Kühleinrichtung in Gestalt eines Kühlmantels oder einer Kühlschlange vorzusehen, wobei der Kuklmediumdurchsatz von der Regeleinrichtung in Abhängigkeit von der Heizmittelteiapcratur am Wärmetauschereingang gengelt ist. Der unerwünschten Wirkung einer sehr hohen Temperatur des Ileizmediums und der dadurch vergrößerten Gefahr der Überhitzung kann auch dadurch begegnet werden, daß W der Wärmetauscher im Bereiche des Eintritts des heißen Mediums einen erhöhten Wärmewiderstand zwischen Primär- und Sekundärseite aufweist. Zu diesem Zwecke kann die Rohrplatte des Wärmetauschers, die im Bereiche des Eintritts des heißen Ileizmediums liegt, wärmedämmend ausgebildet sein.

Außerdem können mit Vorteil im Sekundärkreislauf des Wärmetauschers Puffervolumina liegen und der Sekundärkreislauf eine ventilgesteuerte Bypassleitung aufweisen, über die ein vorbestimmter Mindestmengenstrom aufrechterhaltbar ist. Als Puffervolumina kann der Wärmetauscher vergrößerte Vorköpfe aufweisen. Die Puffervolumina gewährleisten, daß die

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übertragene Wärmemenge auch dann nicht zu einer gefährlichen Temperaturerhöhung auf der Sekundärseite führt, wenn die Wärmeabnahme stark gedrosselt ist. Sollte die Strömung im Sekundärkroislauf übermäßig gedrosselt v/erden, 20 hält die Bypassleitung einen Mindestmengenstrom aufrecht.

Um eine optimale Auskühlung des beheizten Mediums auf der Sekundärseite des Wärmetauschers zu erzielen, kann die Warm^- übergabeeinrichtung, bei der eine Umwälzpumpe im Sekundärkreislauf des Wärmetauschers liegt, derart ausgebildet sein, daß in der Vorlauf- und der Rücklaufleitung des Sekundärkreislaufes mit einem Regler zusammengeschaltete Temperaturfühler liegen, und die Umwälzpumpe durch eine ventilgesteuerte Bypassleitung überbrückt ist, wobei durch den Regler die Temperaturdifferenz zwischen Vorlauf- und Rücklauftemperatur durch entsprechenden Regeleingriff auf das Ventil der Bypassleitung auf einen vorgegebenen Soliwert einregelbar ist. Dieser Sollwert kann konstant oder witterungsabhängig sein.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine .Wärmeübergabeeinrichtung gemäß der Erfindung in einer ersten Ausführungsform in schematischer Darstellung,

Fig. 2 eine Wärmeübergabeeinrichtung gemäß der Erfindung in einer zweiten Ausführungsform in sehematischer Darstellung und

Fig. 3 eine Viärmeübergabeeinrichtung gemäß der Erfindung in einer dritten Ausführungsform ebenfalls in schematischer Darstellung.

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Bei den in der Zeichnung dargestellten Wärrneübergangseinrichtungen wird einem Wärmetauscher 1 jeweils bei Ol aus einem Leitungsnetz 010 heißes Heizrnedium "Medium Λ" zugeführt/ das bei 02 abströmt und in ein bei 012 angedeutetes Rohrnetz zurückgefördert wird. Auf der Sekundärseite des Wärmetauschers 1 tritt der Vorlauf des beheizten Mediums/ des "Medium B", bei 04 aus dem Wärmetauscher 1 aus, während der Rücklauf des beheizten Mediums bei O3 in den Wärmetauscher 1 sekundärseitig zurückfließt.

Auf der Primärseite des Wärmetauschers 1 ist ein an die mit 020 bezeichnete Abflußleitung des Heizmediums angeschlossener Speicherbehälter 2 vorgesehen, der aus der Abflußleitung 023mit ausgekühltem Heizmedium füllbar ist, welches aus dem so gebildeten Heizmittelvorrat im.Bedarfsfalle, wenn die sekundäre Vorlauftemperatur einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet,,unter Druck in den Wärmetauscher 1 zurückgefördert werden kann, so daß die Heizflächen des Wärmetauschers unter entsprechender Verdrängung des heißen Heizmediums zumindest teilweise primarseitig geflutet werden. '

Zu diesem Zwecke liegt in der Abflußleitung 020 ein Steuerventil 3, das zusammen mit einer in einer den Speicherbehälter 2 mit der Abflußleitung 020 verbindenden Stichleitung 4 liegenden Mediumpumpe 5 durch eine dem Speicherbehälter 2 zugeordnete Regeleinrichtung 6 gesteuert ist, die mit einem die Vorlauftemperatur des Sekundärkreises messenden Thermostaten 7 zusammengeschaltet ist. Die soweit beschriebene Einrichtung arbeitet wie folgt:

Bei stillstehender Mediumpumpe 5 und geschlossenem Absperrventil 3 füllt sich der Behälter 2 mit ausgekühltem Keizmedium. Der Speicherbehälter 2 ist hierbei als sog. Membranbehälter ausgebildet, d. h. er ist durch eine Membran 8 in

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zwei Kammern 9, 10 unterteilt, von denen die Kammer 9 über die Stichleitung 4 mit der Abflußleitung 020 verbunden ι st während an die Kammer 10 ein Entlüftungsventil 11 angeschlossen ist. Durch diese Ausbildung des Speicherbehälters 2 wird das in den Behälter auf Vorrat gehaltene Heizmedium vor dem Luftsauerstoff geschützt.

Wird nach der Füllung des Speicherbehälters 2 das Ventil 3 geöffnet, so kann der Speicherinhalt deshalb nicht in die in der Abflußleitung 020 zurückströmen, weil in dieser ein höherer Druck herrscht. Beim Auftreten einer Übertemperatur schaltet der Thermostat 7 über die Regeleinrichtung 6 die Pumpe 5 ein, während gleichzeitig die Abflußleitung 020 durch das Ventil 3 rohrnetzseitig abgesperrt wird. Damit wird der Inhalt des Speicherbehälters 2 in den Wärmetauscher 1 zurückgefördert, so daß dessen Heizflächen geflutet werden. Sowie die Temperatur auf der Vorlaufseite wieder sinkt, wird über die Regeleinrichtung 6 die Pumpe 5 wieder ausgeschaltet, so daß sich bei stillstehender Pumpe der Behälter 2 in erwähnter Weise wieder füllen kann.

Das Drosselventil 11 dient zur Be- und Entlüftung der Kammer 10 des Speicherbehälters 2. Es gestattet es, die Geschwindigkeit, mit der der Speicherbehälter 2 gefüllt wird, zu steuern. Da die Entleerung des Speicherbehälters 2 wesentlich schneller und unabhängig von der Füllgeschwindigkeit geschehen muß, ist zur Erzielung einer schnellen Belüftung ein Rückschlagventil 12 mit entsprechendem Durchtrittsquerschnitt vorgesehen.

Die normale abflußseitige Regelung des Wärmetauschers 1 auf der Primärseite geschieht über einen Temperaturfühler 13 und die Regeleinrichtung 6 sowie das in der ALflußleituny liegende Motorventil 3.

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Der Wärmetauscher 1 wird im Gegenstrom betrieben. Dies hac den Vorteil der Erzielung einer optimalen Auskühlung des Ileizmediums, einem Umstand, dem der Nachteil gegenüberstent, daß die größte Temperatur im Wärmetauscher dort auftritt, wo die Kühlwirkung des beheizten.värmeaufnehmenden Mediums auf der Sekundärseite nicht mehr sehr groß ist, weil das beheizte Medium an der Stelle, an der die hohe Temperatur im Wärmetauscher auftritt, bereits stark erwärmt ist. Insbesondere, wenn die auf der Sekundärseite umlaufende Menge des beheizten Mediums stark gedrosselt ist, ergibt sich u. U. eine erhöhte überhitzungsgefahr des Wärmetauschers 1 W im Bereiche des Eintritts 01 des heißen Heizmediums. Außerdem tritt eine erhöhte Korrosionsgefahr bei agressiven Medien auf, während bei Warmwasserbereitung sich Verkrustungen einstellen können»

Um hier abzuhelfen, ist eine Kühlung im Bereiche des Eintritts des heißen Heizmediums in den Wärmetauscher 1 vorgesehen. Der Wärmetauscher 1 ist im Bereiche der Eintrittsstelle des heißen Heizmediuras mit einem Kühlmantel 14 umgeben, durch den über zwei Anschlüsse 15, 16 ein Kühlmedium hindurchgeführt werden kann, wofür beispielsweise ausgekühltos Heizmedium verwendet v/erden kann, das aus der Abflußleitung fc 020 zurückgeführt wird« Außerdem kann im Bereiche des Eintritts des- Lei0e>. lleismediums in äen Wärmetauscher 1 ein erhöhter Wärmewider stand ;:v: Ischen der Primär- und Sekundärseite des Wärmetauschers vorgesehen werden. Zu diesem Zwecke ist die Rohrplatte 16 in ihrer Stärke so bemessen und aus einem solchen Material, hergestellt, daß die erwünschte starke Wärmedämmung sur Sekundärseite erzielt wird. Schließlich si,.^ bei. aera Wärmetauscher 1 die Vorköpfc 17, 13 mit einem derate vergrößerten Volumen ausgeführt, daß sich ein Puffervoiurv.cn ergibt _f so daC die auf ciic Sekundärseite übertragene V\üri..c·· Klenge auch dann nicht: zu einer gefährlichen 'iOniperaLuror^""-;-.-uag₍ üc h. su einer überhitzung führt, v/enn eic Wänueubncuu^- im Sakundärkreis stark tjedrosselt ist» Wird bei I3i:Ilboaarf;

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Wärme im Sekundärkreislauf der bei 19 angedeutete Verbraucher ganz abgeschaltet, so muß dennoch ein Mindestmengenstrom auf der Sekundärseite aufrechterhalten werden. Zu diesem Zwecke ist eine durch ein Motorventil 20 gesteuerte Bypassleitung 21 vorgesehen; die Steuerung des Motorventiles 20 geschieht über die Regeleinrichtung 6, die sicherstellt, daß keine überhitzung auf der Sekundärseite eintritt.

Die bei dem Wärmetauscher nach Fig. 1 gemeinsam vorgesehenen Maßnahmen am Wärmetauscher 1 gegen die Überhitzungsgefahr, nämlich die wärmedämmende Ausbildung der Rohrplatte 16, und das vergrößerte Vorkopfvolumen 17, 18 können entsprechen^ den Gegebenheiten des jeweiligen Anwendungsfalles auch einzeln ergriffen werden oder entfallen. Auch sind Heizungsanlagen denkbar, bei denen auf der Sekundärseite die ventilgesteuerte Bypassleitung 21 deshalb überflüssig ist, weil wegen der Betriebsweise und des Aufbaus der Wärmeverbraucher eine übermäßige Drosselung des auf der Sekundärseite umlaufenden Mengenstromes nicht eintritt.

Um eine zwangsweise Auskühlung des auf der Sekundärseite umlaufenden beheizten Mediums zu erzielen, und damit eine hohe Wirtschaftlichkeit der Wärmeübergabestation zu gewährleisten, wird durch einen Regeleingriff auf den auf der Sekundärseite umlaufenden Mengenstrom die Temperaturdiffercnz zwischen Vorlauf- und Rücklauftemperatur auf einen Sollwert eingeregelt. Zu diesem Zwecke wird mittels zweier Temperaturfühler 22, 23 die Vorlauf- und die Rücklauftemperatur gemessen. Diese Messgrößen werden in einen Regler 24 eingespeist, der eine Differenzbildung vornimmt und durch Eingriff auf ein Motorvenitl 25, das in einer Bypassleitung 26 zu einer Umwälzpumpe 27 liegt, die Temperaturdifferenz auf den Sollwert einregelt. Dieser Sollwert kann konstant sein, doch kann es insbesondere bei Heizungsanlagen auch zweckmäßig sein, den Sollwert witterungsabhängig zu machen, was beispielsweise durch einen Außentemperaturfühler geschieht, der

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im einzelnen nicht dargestellt ist und seinen Messwert dem Regler 24 zuführt.

Die durch die große zwangsweise Auskühlung des beheizten Mediums bei geringen Umwälzmengen an sich bedingte Gefahr der Überhitzung des Wärmetauschers im Bereiche des Vorlaufes der Sekundärseite ist durch die Anwendung der im vorstehenden im einzelnen erläuterten Maßnahmen gebannt. Es sind jedoch Anwendungsfälle denkbar, bei denen die Verhältnisse aufgrund der besonderen Gegebenheiten des Einzelfalles so günstig sind, daß auf die eine oder andere der ^ erwähnten Maßnahmen gegen die Überhitzung verzichtet werden kann oder es sogar möglich ist/ ohne solche Maßnahmen die erwähnte Zwangsauskühlung des beheizten Mediums durch Einregulierung der Temperaturdifferenz zwischen Vorlauf- und Rücklauftemperatur auf einen Sollwert durchzuführen.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ergibt sich die grundsätzlich gleiche Wirkungsweise, so daß sich eine eingehende Wiederholung der Beschreibung insoweit erübrigt. Entsprechende Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Unterschiedlich zu der Ausführungsform nach Fig. 1 ist die Anordnung jedoch derart getroffen, daß der Speicherbehälter ψ 2 auf einem gegenüber dem Wärmetauscher 1 erhöhten Niveau angeordnet ist, so daß der Inhalt des gefüllten Behälters im Bedarfsfalle unter der Wirkung der Schwerkraft in den Wärmetauscher 1 zurückfließen kann, um die Heizungsflächen primärseitig zu fluten und damit die Wärmeübertragung zu unterbrechen. In diesem Falle liegt die Mediumspumpe 5 in dem Bereiche zwischen der Mediumabflußstelle 02 aus dem Wärmetauscher 1 und der Stichleitung 4 zu dem Speicherbehälter 2 in der Mediumabflußleitung 020. Sollte eine überhitzung auf-treten, so schließt der Thermostat 7 über die Regeleinrichtung 6 das in der Abflußleitung 020 liegende . Absperrventil 3, während gleichzeitig die Mediumpumpe 5

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ausgeschaltet wird. Damit kann ac;r Inhalt des Speicherbehälters 2 schlagartig in den Wärmetauscher 1 zurückströmen. Ist die Überhitzungsgefahr beseitigt, so wird die Keaiurapumpe 5 wieder eingeschaltet, womit sich der Speicherbehälter 2 wieder füllt. Bei geöffnetem Absperrventil 3 bleibt er wegen des in der Abflußleitung 020 herrschenden hohen Druckes gefüllt.

Ist die Druckhöhe der Mediumpumpe 5 höher als der Druck des über die Leitung 01 aus dem Netz O10 zugeführten heißen Heizmediums, so kann, wenn es sich bei diesem Medium ura Dampf handelt, in dem Speicherbehälter 2 die Membrane 8 weggelassen und durch eine Bedampfung ersetzt werden. Die Mediumpumpe 5 kann im übrigen gleichzeitig axe Aufgabe einer Druckerhöhung bei der Rückführung des ausgekühlten Ilcizmediuma aus dem Speicherbehälter 2 erfüllen.

Außer den bereits anhand der Fig. 1 erläuterten Maßnahmen zur Kühlung des Wärmetauschers 1 im Bereiche der Eintrittsstelle des heißen Heizmediums in den Wärmetauscher ist bei der Ausführungsform nach Fig. 2 (und Fig. 3) noch eine zusätzliche Kühlung des heißen Heizmediums an der Eintrittsstelle vorgesehen. Zu diesem Zwecke wird über einen Düsenstock 28 ausgekühltes Heizmedium in das heiße Heizmedium eingespritzt. Die Einspritzung des ausgekühlten Heizmediums ist durch einen Regler 29 gesteuert, dem ein die Temperatur des in den Wärmetauscher 1 eintretenden heißen Heizmediums messender Temperaturfühler 30 zugeordnet ist und der auf ein Motorventil 31 Eingriff nimmt, das gemeinsam mit einem Rückschlagventil 32 in einer den Düsenstock 2 3 mit der Sticnleitung 4 verbindenden Leitung 33 liegt. Der Regler hält die Temperatur des bei 01 in den Wärmetauscher I eintretenden, heißun Mediums konstant.

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Auch die Ausführungsform nach Fig. 3 entspricht weitgehend jener nach Fig. 1 bzw. nach Fig. 2. Die Wirkungsweise ist demgemäß die gleiche, so daß sich auch hier eine nochmalige Erörterung der Wirkungsweise erübrigt. Entsprechende Teile sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

Der Speicherbehälter 2 ist bei dieser Ausführungsform über ein Dreiwegeventil 34 an die Abflußleitung 020 angeschlosser., das in der Stichleitung 4 liegt. Die Mediumpumpe 50 ist als umschaltbare Pumpe ausgebildet. Auf der Strecke zwischen ihr und der Austrittsstelle 02 des ausgekühlten Heizmediums aus

ψ dem Wärmetauscher 1 liegt ein zweites Dreiwegeventil 35, das über eine Leitung 36 mit dem Speicherbehälter 2 in Verbindung steht. Die beiden Ventile 35, 3ß genLatten cc, zum einen im Falle der Überhitzung den Inhalt des Speicherbehälter s 9 bei abgesperrtem Ventil 3 bei 02 in den Wärmetauscher 1 zurückzufordern, so daß die Heizflächen des Wärmetauschers primärseitig geflutet werden. Außerdem aber ist es möglich, über eine von dem Dreiwegeventil abzweigenden Leitung 37 ausgekühltes Heizmedium bei 021 in den Wärmetauscher 1 zurückzufordern, so daß lediglich ein Teil der Heizflächen des Wärmetauschers geflutet, d. h. unwirksam gemacht wird, weil dar bei 021 mündende Anschlußstuczen

k um eiMen vorbestimmten Niveauunterschied höher liegt als der Anschlußstutzen 02 ,, über den das ausgekühlte Medium abfließt.

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2 C) 9 P. B 1 / Ü 2 1 ?

Claims

Patentansprüche

ilj Verfahren zur Regelung eins Wärmetauschers auf der ^primärseitigen Abflußseite des Heizmediums in Abhängigheit von der Vorlauftemperatur auf der Sekundärseite, dadurch gekennzeichnet, daß primärseitig ein Vorrat ausgekühlten Heizmediums gespeichert wird und bei Überschreitung eines vorbestimmten Grenzwertes der sekundären Vorlauftemperatur aus diesem Vorrat ausgekühltes Heizmedium unter Druck in den Wärmetauscher zurückgefördert wird und mit diesem Ileizmedium die Heizflächen des Wärmetauschers unter entsprechender Verdrängung des heißen Heizmediums zumindest teilweise primärseitig geflutet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ausgekühlte Heizmedium aus dem Vorrat unter Wirkung der Schwerkraft zurückgefördert wird.
3. Verfahren insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das heiße Heizmedium im Bereiche des Eintritts in den im Gegenstrom betriebenen Wärmetauscher in Abhängigkeit von der Temperatur des heißen Heizmediums auf der Primärseite des Wärmetauschers gekühlt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung mit zurückgeführtem ausgekühltem Heizmedium erfolgt,
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß ausgekühltes Heizmedium im Bereiche des Heizmediumseintritts in den Wärmetauscher in das heiße Heizmedium eingespritzt wird.
6. Verfahren insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Sekundärseite die Differenz zwischen Vorlauf- und Rücklauftemperatur durch entsprechenden Regel-

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eingriff auf aen im Sekundärkreis umlaufenden Mengenstrom auf einen vorgegebenen Sollwert eingeregelt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert witterungsabhängig gemacht wird.
8. Wärmeübergabeeinrichtung mit einem nach einem der Ansprüche 1 bis 7 geregelten Wärmetauscher, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Primärseite des Wärmetauschers (1) ein an die Abflußleitung (020) des Heizmediums angeschlossener Speicherbehälter (2) vorgesehen ist, der aus der Abflußleitung (O2O) mit ausgekühltem Ilcizmedium füllbar ist und dem eine Regeleinrichtung (6) zugeordnet ist, unter deren Einwirkung in Abhängigkeit von der Vorlauftemperatur auf der Sekundärseite der Inhalt des Speicherbehälters (2) bei rohrnetzseitig durch ein in der Abflußleitung (020) liegendes, von der Regeleinrichtung (6) gesteuertes Absperrventil (3) abgesperrter Abflußleitung in den Wärmetauscher rückförderbar und der leere Speicherbehälter (2) sodann wieder mit ausgekühltem Heizmedium füllbar .ist.
9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet:, daß das Absperrventil" (3) in der Abflußleitung (020) im

fc Normalbetrieb durch die Regeleinrichtung (6) in Abhängigkeit von der kontinuierlich gemessenen Vorlauftemperatur auf der Sekundärseite im Sinne der Einregelung auf einen vorgegebenen Sollwert der Vorlauftemperatur verstellbar ist.
10. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherbehälter (2) durch eine Membran (8) in zwei Kammern (9, 10) unterteilt ist, von denen eine (9) mit der Abflußleitung (020) verbunden und an die andere ein Entlüftungsventil (11) angeschlossen ist.
11. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet:, daß bei einem dampfbeheizten Wärmetauscher (1) der Speicherbehälter (2) bedampfbar ausgebildet ist.

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12. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß dem Entlüftungsventil (11) ein einen größeren Durchtrittsquerschnitt aufweisendes Rückschlagventil (12) zugeoranet ist, durch das der Speicherbehälter (2) bei der Entleerung schlagartig belüftbar ist.
13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in der den Speicherbehälter (2) mit der Abflußleitung (020) verbindenden Stichleitung (4) eine. Mediumpumpe (5) liegt, durch die,gesteuert νοΛ der Regeleinrichtung (6)_; das ausgekühlte Medium aus dem Speicherbehälter (2) in den Wärmetauscher (1) rückförderbar ist.
14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherbehälter (2) gegenüber dem Wärmetauscher (1) auf einem erhöhten Niveau angeordnet ist und in der Abflußleitung (020) auf der Strecke zwischen dem Wärmetauscher (1) und der Anschlußstelle des Speicherbehälters (2) eine Mediumpumpe (5) liegt, durch die,gesteuert von der Regeleinrichtung (6), das ausgekühlte Medium in den leeren Speicherbehälter förderbar ist, dessen Inhalt,gesteuert von der Regeleinrichtung, unter Schwerkraftwirkung in den Wärmetauscher zurückfließen kann.
15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, da durch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (1) auf der Primärseite einen oberhalb der Abflußleitung (020) liegenden Rohranschluß (021) aufweist, über den,gesteuert von der Regeleinrichtung (6),ausgekühltes Medium unter teilweiser Plutung der Heizflächen in den Wärmetauscher (1) zurückfördcrbar ist.
16. Einrichtung nach Anspruch 15, d^^durch gekennzeichnuc, (idß der iipeicherbehdlter (2) mit der Anschlußloitung (Ol'ü) üLor zv/ei Leitungen (4, 3C) verbunden ist, von denen eine über ein rjonteuertes Dreiwegeventil (35) auf aer Saugte!te einer in der Abflußleitung (020) liegenden uiu-.ichaLtl

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Mediumpumpe (50) und. die anderejebenfalls ein gesteuertes Dreiwegeventil enthaltende Leitung (4) auf der Druckseite der Mediumpurape (50) mündet und deren zugeordnete Ventile (34, 35) von der Regeleinrichtung (6) steuerbar sind, und daß die auf der Druckseite der Mediuinpurape (5O) Kündende Leitung (4) über das in ihr liegende Dreiwegeventil (34) unmittelbar mit dem oberhalb der Abfiußleitung (O2O) liegenden Rohranschluß (021) verbunden ist.
17. Einrichtung insbesondere nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Heizmittelzufuhrleitung des Wärme-

k tauschers (1) zumindest ein Düsenstock (28) angeordnet ist, durch den ,gesteuert von der Regeleinrichtung (6); ausgekühltes Heizmedium in das heiße Heiznteäium einspritzbar ist.
18. Einrichtung nach Anspruch 17». dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenstock (28) über ein Regelventil (31) von der /Anschlußleitung (4) des Speicherbehälters (2) abzweigt.
19. Einrichtung insbesondere nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (1) im Bereiche der Eintrittsstelle (01) des heißen HeizKe&iunts eine von einem Kühlmedium durchströmte Kühleinrichtung in Gestalt eines Kühl-

^ mantels (15) oder einar Kühlschlange aufweist und der Kühlmcdiumdurchsats von der Regeleinrichtung (6) in Abhängigkeit von der Heizmitteltcmperatur geregelt ist.
20. Einrichtung insbesondere nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß dex" Wärmetauscher (1) im Bereiche des Eintritts des heißen Heizmediums einen erhöhten Wärmewiacr:.,uanJ zwischen Primär- und Sekundärseite aufweist.
21» Einrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die iia Bereiche de3 Eintritts dos heißen iieizmeuiuras liegende Rohrplatte (160) wärmeäänimend ausgebildet i:;t. ·

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BAD ORIGINAL
22. Einrichtung insbesondere nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Sekundärkreislauf des Wärmetauschers (1) Puffervolumina (17, IC) liegen und der Sekundärkreislauf eine ventilgesteuerte Bypassleitung (21) aufweist, über die ein vorbestiinmter Mindestmengenstrom aufrecht erhaltbar ist»
23. Einrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß als Puffervolumina der Wärmetauscher (1) vergrößerte Vorköpfe (17, 18) aufweist.
24. Einrichtung insbesondere nach Anspruch 8 mit einer ümwälzpumpe im Sekundärkreislauf de.s Wärmetauschers, dadurch gekennzeichnet, daß in der Vorlauf- und in der Rücklaufleitung des Sekundärkreislaufes mit einem Regler (24) zusammengeschaltete Temperaturfühler (22, 23) liegen, und die Umwälzpumpe (27) durch eine ventilgesteuerte Bypassleitung (26) überbrückt ist, und daß durch den Regler (24) die Temperaturdifferenz zwischen Vorlauf- und Rücklauftemperatur durch entsprechenden Regeleingriff auf das Ventil (25) der Bypassleitung (26) auf einen vorgegebenen Sollwert einregelbar ist.
25. Einrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert witterungsabhängig ist.

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