DE295730C

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Publication number: DE295730C
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 295730 KLASSE 36 c. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 28. Januar 1915 ab.

In den letzten 14 Jahren ist eine Art Warmwasserheizungen viel verwendet worden, wo der Umlauf des Wassers durch die Rohrleitungen und Heizkörper der Anlage dadurch bewirkt wird, daß in der Hauptsteigleitung der Anlage oder in einem Teil dieser Leitung eine solche Dampf entwicklung hervorgerufen wird, daß das spezifische Gewicht der Wassersäule vermindert wird, was eine Saugwirkung veranlaßt, die desto größer wird, je höher der Teil der Hauptsteigleitung ist-, in welchem die Dampfbildung stattfindet. In mehreren Patentbeschreibungen sind verschiedene Formen solcher Anlagen beschrieben, z. B. in den deutsehen Patentschriften 116582 und 121321 sowie in der englischen Patentschrift 14474/1899. Es sind Anlagen dargestellt, wo die Dampfbildung im Steigrohr mittels Dampfes hervorgerufen wird, der in einem Dampfkessel entwickelt und in das Wasser der Warmwasseranlage unmittelbar hineingeleitet wird. In Fig. 3 der englischen Patentschrift ist eine andere Art von Anlagen veranschaulicht, wo kein Dampfkessel vorhanden ist, indem ein gewöhnlicher Warmwasserkessel zur Erwärmung des Wassers bis zum Siedepunkt benutzt wird. In einigen der Figuren der genannten Patentschriften sind Einrichtungen dargestellt, wo der in der Hauptsteigleitung entwickelte Dampf niedergeschlagen und gleichzeitig dazu verwendet wird, das Wasser in der Rücklaufleitung der Warmwasseranlage zu erwärmen, in welcher Leitung ein Kondensator ungefähr in derselben Höhe wie das Ausdehnungsgefäß eingeschaltet ist. ' ³^

Wenn bei Anlagen dieser Art, so wie sie früher verwendet worden sind, nur ein schwaches Feuer in dem Kessel brennt, der die Anlage mit Wärme versieht, z. B. bei mildem Wetter und des Nachts, wird man gewöhnlich finden, daß die Saugwirkung in der Hauptsteigleitung nicht stetig, sondern mit ziemlich langen Unterbrechungen vor sich geht, woraus folgt, daß große Schwankungen in der Geschwindigkeit des durch die Hauptleitungen und Heizkörper der Anlage kreisenden Wassers entstehen werden. Wenn nun die Saugwirkung in dieser Weise veränderlich ist, kann es geschehen, daß die Einrichtung nicht geräuschlos arbeitet, und besonders kann es vorkommen, daß in solchen Fällen eine zu kleine AVassermenge durch die Zweigleitungen und Heizkörper, die weniger günstige Plätze als andere haben, hindurchgeht. Das Eintreffen solcher Übelstände ist desto häufiger, j e höher der Teil des Steigrohres ist, in welchem die, Dampfbildung stattfindet. Es ist indessen sehr wünschenswert, diese Höhe so groß, wie die örtlichen Verhältnisse es erlauben, wählen zu können, indem die Saugwirkung, die der Umlauf des Wassers hervorruft, von dieser Höhe abhängig ist.

Der Zweck der Regelungsanordnung, die die vorliegende Erfindung ausmacht, ist, bei Anlagen obengenannter Art eine dauernde Saugwirkung in der Hauptsteigleitung zu erreichen,

ganz unabhängig von der Höhe dieses Steigrohres so\vie davon, in welchem Teil des Steigrohres die Dampfentwicklung stattfindet.

Die Fig. ι und 2 zeigen schematisch und beispielsweise zwei vollständige Heizungsanlagen, bei welchen die Erfindung zur Ausführung gebracht ist.

ι bezeichnet einen Erwärmer, der bei Anlagen, wie in Fig. 1 gezeigt, ein Warmwasserkessel ist, worin das Wasser mit durch Feuer, Dampf oder Wasser geheizten Metallwänden in Berührung kommt. Der Erwärmer kann auch, wie in Fig. 2 gezeigt, nur ein Behälter sein, der von dem in der Heizungsanlage kreisenden Wasser durchströmt wird, und in den durch das von einem Dampfkessel 21 ausgehende Rohr 22 Dampf eingeführt wird, der in dem Erwärmer durch unmittelbare Berührung mit dem Wasser niedergeschlagen wird und in dieser Weise das Wasser erwärmt. In allen Fällen wird das Wasser in dem Erwärmer ι so stark geheizt, daß es während seines Aufstieges aufwärts durch das mit dem Erwärmer verbundene Hauptsteigrohr 7 mit Dampfblasen gemischt ist. Hierdurch wird bewirkt, daß das spezifische Gewicht der im Rohr 7 emporsteigenden Flüssigkeitssäule etwa die Hälfte des spezifischen Gewichts ungemischten Wassers betragen wird. Diese Verminderung des spezifischen Gewichts der Flüssigkeitssäule im Rohr 7 bewirkt die Saugwirkung, die den Umlauf des Wassers in der Anlage hervorruft. Das Rohr 7 mündet oben in das Gefäß 8 aus, welches in den beispielsweise dargestellten Anlagen scnvohl als Ausdehnungsgefäß für die Anlage als auch als Dampfscheider dient, indem der vom Rohr 7 mit dem Wasser hinaufsteigende Dampf sich hier vom Wasser trennen kann. Das im Gefäß 8 von Dampf befreite Wasser sinkt durch das Rohr 9 zum Teil 2 herab.

2 bezeichnet jenen Teil der Anlage, worin das in der Anlage kreisende Wasser die im Erwärmer 1 aufgenommene Wärme wieder abgibt. 2 wird gewöhnlich nicht, wie in den beiden Figuren angegeben, ein einfaches Gefäß sein, sondern ein ganzes System von Rohrleitungen und darin eingeschalteten Heizkörpern.

3 ist die Hauptrücklaufleitung, die das in 2 . abgekühlte Wasser zum Kondensator 4 zurückführt, der ungefähr in derselben Höhe wie das Gefäß 8 angebracht gezeigt ist. Der Kondensator 4 ist beispielsweise dargestellt als ein Oberflächenkondensator aus Röhren, deren Enden in zwei Endkammern hineingewalzt sind. Der von der Oberfläche des AVassers im Gefäß 8 ausgeschiedene Dampf wird von diesem Gefäß durch das Rohr 10 zum Kondensator 4 geleitet, wo er an den äußeren Oberflächen der Rohre des Kondensators niedergeschlagen wird. Das Kondenswasser wird durch das Rohr 11 aus dein Dampfraum des Kondensators hinausgeleitet. Das Rohr 11 ist beispielsweise mit dem Rohr 6 verbunden in der Nähe desjenigen Endes dieses Rohres, welches mit dem Erwärmer 1 verbunden ist. Genannte Verbindungsstelle ist zweckmäßig, weil die im Rohr 7 hervorgerufene Saugwirkung hier das Wasser an sich zieht.

Aus dem Kondensator 4 strömt das Wasser durch das selbsttätige Regelungsventil 5, wonach es seinen Kreislauf vollendet, indem es durch das Rohr 6 zum Erwärmer 1 zurückkehrt.

Heizungsanlagen der in Fig. 2 gezeigten Art sind aus einer Dampfabteilung, aus dem Dampfkessel 21 und dem Dampf rohr 22 bestehend, sowie aus einer Warmwasserabteilung, aus dem Rest der Anlage bestehend, zusammengesetzt. Weil nun stets Dampf ' von der Dampfabteilung in die Warmwasserabteilung· hinübergeht, indem derselbe im Wasser bei dessen Durchgang durch den Erwärmer 1 . niedergeschlagen wird, muß das Ausdehnungsgefäß 8 der Warmwasserabteilung mit einem Überlaufrohr 23 versehen sein. Außerdem' müssen solche Einrichtungen getroffen werden, daß der Wasserstand im Dampfkessel 21 unverändert gehalten werden kann. Zu die- g₀ sem Zweck kann — wie in Fig. 2 g'ezeigt — das untere Ende des Überlaufrohres einfach mit dem Wasserraum des Kessels 21 in Verbindung stehen; aber falls der Kessel ein Hochdruckdampfkessel ist und der Dampfdruck, ehe der Dampf in den Erwärmer 1 hineinströmt, gemindert wird, muß eine Pumpe o. dgl. zur Speisung des Kessels 21 verwendet werden.

12 und 13 bezeichnen zwei selbsttätige Luftventile, die in bekannter Weise Luft ungehindert entweichen lassen, während sie. aber sowohl für Dampf als auch für Wasser den Durchgang sperren. Das Luftventil 12 ist in Verbindung mit dem Wasserraum des Kondens'ators und das Luftventil 13 in Verbindung mit dem Dampf raum desselben anger bracht. Die Anbringung der beiden genannten Luftventile bewirkt, daß das richtige Arbeiten der Anlage weder von Ansammlung von Luft im Wasserraum noch im Dampfraum des Kondensators gestört werden kann.

■ 15 bezeichnet den Hebel eines der bekannten Membrandruckregler. Der Raum unter der Membran dieses Reglers steht, wie in den Figuren gezeigt, durch ein Rohr 19 in Verbindung mit dem Gefäß 8. Der Hebel 15 dreht sich um einen Bolzen beim Punkt 14 und ist mit einem Gewicht 16 belastet, dessen Druck durch die Stange 17 an die Oberseite der Membran 18 übergeführt wird. Eine Stange 20 verbindet den Hebel 15 mit der Spindel des

Regelungsventils 5, durch welches das Wasser vom Kondensator 4 zum Rohr 6 läuft. Je nachdem der Druck im Gefäß 8 größer oder kleiner wird als der, welcher der vom Gewicht 16 herrührenden Belastung der Membran des Druckreglers entspricht, wird die Stange 20 sich aufwärts oder abwärts bewegen und dadurch den Durchgangsquerschnitt des Regelungsventils 5 und damit auch die durch die ganze Anlage kreisende Wassermenge vergrößern oder vermindern.

Die oben beschriebene selbsttätige Regelung der umlaufenden Wassermenge mittels des Druckes im Gefäß 8 wird bewirken, daß keine solche Veranlassung zur Unterbrechung der Bewegung des Wassers durch die Anlage entsteht wie in dem Falle, wo eine solche Regelung nicht stattfindet. Wird z. B. aus einem oder anderem Grunde die Wärmezufuhr zum Wasser im Erwärmer 1 herabgesetzt, so wird die Dampfbildung im Steigrohr 7 und damit auch der Dampfdruck im Gefäß 8 herabgesetzt. Dadurch wird aber auch gleich mittels des Regelungsventils 5 die zum Erwärmer strömende Wassermenge so weit beschränkt, daß der Dampfdruck im Gefäß 8 wieder normal wird. Die Dampfbildung im Erwärmer ι und der Strom der Dampf- und Wassermischung durch das Steigrohr 7 empor wird deshalb in derselben Weise vorgehen, wie vor der Verminderung der Wärmezufuhr zum AVasser in Erwärmer i.

Falls es statt der Wärmezufuhr zum·Erwärmer die Temperatur des vom wärmeabgebenden Teil 2 der Anlage zum Erwärmer strömenden Wassers ist, die bis unter die normale herabgeht, so wird auch in diesem Falle eine Verminderung des Dampfdruckes im Gefäß 8 und damit auch des Durchgangsquerschnittes im Regelungsventil 5 und der Wassergeschwindigkeit hervorgerufen.

Die beschriebene Regelung der Wassergeschwindigkeit mittels des Druckes im Gefäß 8 verhindert, daß die Dampfbildung im Steigrohr 7 und damit auch der Wasserumlauf in der Anlage unter verschiedenen Verhältnissen ganz aufhört, um erst wieder zu beginnen, wenn das Wasser im Erwärmer 1 wieder die für die Dampfbildung im Rohr 7 notwendige Temperatuf erhalten hat.

Der Umstand, daß die Regelung der Zufuhr des Wassers zum Erwärmer 1 mittels des Ventils 5 nicht allein bewirkt, daß die Wassergeschwindigkeit in den Rohrleitungen der Anlage, sondern auch der Dampfdruck im Gefäß 8 mehr gleichmäßig gehalten werden kann, als wenn .keine solche Regelung stattfindet, hat noch einen Vorteil. Falls nämlich der Dampfdruck im Gefäß 8 so niedrig wird, daß er sich an den Druck der Atmosphäre nähert, so wird die Saugwirkung des*Steigrohres. 7 leicht einen Unterdruck im Wasserraum des Kondensators hervorrufen, wenn der Kondensator— wie in der Zeichnung angegeben — ungefähr in derselben Höhe wie das Gefäß 8 angebracht ist. Entsteht aber im Wasserraum des Kondensators ein Unterdruck, so wird das Luftventil 12 nicht die Luft entfernen können, die sich im Wasserraum des Kondensators ansammeln mag, und Luft an dieser Stelle wird sehr hindernd auf den Umlauf des Wassers in der Anlage wirken. Wird dagegen die obenbeschriebene Regelung mit Hilfe des Ventils 5 angewendet, so kann man sich darauf verlassen, immer einen so großen Dampfdruck im Gefaß 8* zu haben, daß man nicht mit der Möglichkeit eines Unterdruckes im Wasserraum des Kondensators zu rechnen braucht, selbst wenn der Kondensator in derselben Höhe wie das Ausdehnungsgefäß 8 angebracht wird.

Verschiedene Abänderungen der Erfindung sind möglich. Als Beispiel können die folgenden genannt werden:

Der Kondensator 4 braucht nicht — wie in der Zeichnung angedeutet — ein Oberflächenkondensator zu sein, sondern er kann auch ein Einspritzkondensator sein, wo Wasser und Dampf in unmittelbare Berührung miteinander kommen. Indem der Kondensator dann nur einen einzigen Raum, der sowohl Dampfraum go als Wasserraum ist, erhält, fällt das eine der selbsttätigen Luftventile 12 und 13 weg.

Statt — wie nach der Zeichnung ■— die Vorrichtung, welche die Stellung der Spindel des Ventils 5 beeinflußt (den Druckregler), immittelbar mit dem Gefäß 8 zu verbinden, kann man sie in Verbindung mit anderen Teilen der Anlage anbringen, wo der Druck gleichzeitig mit dem Druck im Gefäß 8 vergrößert oder vermindert wird.

Statt der in den Figuren dargestellten An-_e Ordnung, wo das Gefäß 8 — wie oben beschrieben — sowohl als Ausdehnungsgefäß als auch als Dampfscheider dient, können auch zwei Gefäße vorhanden sein, von welchen jedes zu einem der beiden genannten Zwecke dient; das als Dampfscheider dienende Gefäß kann dann rohrförmig und von bedeutend geringerem Rauminhalt als das Ausdehnungsgefäß sein. no

Wenn es mittels dazu geeigneter Anordnungen verhindert wird, daß der Dampfdruck im Gefäß 8 zu hoch wird, kann das selbsttätige Luftventil 12 durch ein senkrechtes Rohr, das oben offen ist, ersetzt werden. .

Die Belastung des Hebels 15 durch ein Gewicht 16 kann ganz oder teilweise durch Federbelastung ersetzt werden.

Das selbsttätige Regelungsventil 5 braucht nicht unmittelbar neben dem Kondensator eingeschaltet zu sein, es kann vielmehr an jeder beliebigen Stelle der Hauptrohrleitungen 3-6-9

angebracht werden, wo es die Menge des in der Anlage umlaufenden Wassers regeln kann. Das Ventil 5 muß indessen stets in die Hauptwarmwasserleitung selbst eingeschaltet werden und z. B. nicht, wie aus Fig. 2 der deutschen Patentschrift 206308 ersichtlich, in ein Rohr, das eine sekundäre Verbindung (Umlauf) zwischen zwei Stellen der genannten Hauptwarmwasserleitung bildet, λνείΐ ίο nämlich nur die Drosselung eines Ventils, das in die Hauptwarmwasserleitung selbst eingeschaltet ist, die Strömung des Wassers durch diese Leitung und durch das Hauptsteigrohr hinreichend beeinflussen kann.

Claims

Patent-Anspruch:

Vorrichtung zur Erzielung gleichmäßiger Umlaufgeschwindigkeit in Warmwasserheizanlagen, in welchen der Umlauf des Wassers vermittels Dampf beschleunigt wird, und der aus dem Wasser des Steigrohres ausscheidende Dampf ein Ventil derart steuert, daß dieses Ventil mehr oder weniger geöffnet wird, je nachdem der Druck des Dampfes sich vergrößert oder vermindert, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (5) in die Hauptwarmwasserleitung eingeschaltet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.