DE2847789C2 - Membran-Druckbehälter mit integriertem Vorschaltgefäß - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckbehälter für Heißwasser-Hochdruckheizungsanlagen, der durch eine Membran oder dergleichen getrennte Kammern aufweist, von denen eine Kammer ein kompressibles Medium enthält und die andere Kammer zur Aufnahme von Ausdehnungswasser für den Druckausgleich dient, und dem systemseitig ein Vorschaligefäß zur Abkühlung des mit hoher Temperatur zurückströmenden Heizwassers zugeordnet ist.

Derartige Druckbehälter dienen in geschlossenen Wasser-Heizungsanlagen dem Druck- und Volumenausgleich im Heizsystem infolge von Temperaturschwankungen, Leckverlusten, Verdunstung, variablem Heizbedarf usw. Dazu wird eine mit Heizwasser gefüllte Me»nbran in Form einer den Anforderungen entsprechend großen flexiblen Blase, beispielsweise Gummiblase, in einem Druckbehälter einem bestimmten Gasdruck ausgesetzt Der Druck richtet sich dabei nach der zu überwindenden Höhe; als Druckgas wird in der Regel

ίο Stickstoff verwendet Die Membran oder Blase ist an das Heizsystem angeschlossen und nimmt das zurückströmende Heizwasser auf und gibt es bei entsprechendem Bedarf wieder an das Heizsystem ab. Die Wassertemperatur in der Blase soll dabei HO⁰C nicht überschreiten, im aligemeinen liegt sie darunter.

Für bestimmte Anforderungen ist eine höhere Heizwassertemperatur erforderlich, die durch Erhöhung des Druckes im Heizungssystem aufgrund aligemein bekannter physikalischer Gesetze erreicht werden kann. Man arbeitet bei diesen Hochdruck-Heizungsanlagen in der Regel mit Wassertemperaturen um 130°C. Diese Temperatur stößt jedoch schon an die höchstzulässige Temperaturbelastung für den Werkstoff der Wasserblase; diese soll aus Gründen der Betriebssicherheit nicht höher als mit 110°C beaufschlagt werden. Es ist somit notwendig, das aus dem Heizsystem zurückströmende Heißwasser von 130⁰C auf mindestens 110⁰C herunterzukühlen. Dies geschieht in sogenannten Vorschalt- oder Zwischengefäßen, in denen zunächst das zu heiße Rücklaufwasser gesammelt und erst nach entsprechender Abkühlung an den eigentlichen Rücklaufsammler, nämlich die in dem Druckbehälter befindliche Wasserblase, weiter geleitet wird.

J5 Derartige Vorschaltgefäße werden bisher von dem Druckbehälter getrennt gefertigt und aufgestellt. Dies erfordert einen erheblich höheren Produktionsaufwand, denn es muß ein getrennter Kessel hergestellt, geprüft, transportiert und installiert werden; außerdem benötigen diese separaten Vorschaltgefäße einen zusätzlichen Standplatz in der fertigen Heizungsanlage.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Druckbehälter für eine Hochdruck-Heizwasseranlage zu schaffen, der keinen oder nur einen unbeachtlichen Raummehrbedarf benötigt und kostengünstig zu fertigen ist, wobei die geforderten Temperaturen sicher erreicht werden.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß das Vorschaltgefäß von der Membran entfernt in dem Druckbehälter angeordnet ist.

Die weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das Vorschaltgefäß mit einem in ihm oben einmündenden Heizwasserzulauf und einem in ihm unten mündenden Steigrohr versehen ist und das Steigrohr mit dem Innenraum der Membran verbunden ist, wobei das Steigrohr den Innenraum des Vorschaltgefäßes vertikal durchmißt und seine Zulaufmündung lief gelegen ist, vorzugsweise nach unten offen in der Nähe des Bodens des Vorschaltgefäßes liegt. Ferner ist es vorgesehen, daß der Innenraum des Vorschaltgefäßes

no über das Steigrohr mittels einer Umgehungsleitung unter Umgehung des Druckbehälters mit dem Innenraum der Membran verbunden ist, wobei die Umgehungsleitung über ein Stützrohr mit dem Innenraum der Membran verbunden ist, und das Stützrohr die

h^r) Membran in Abstand von dem Behälterzulauf hält und mit seitlich angeordneten Durchtrittsöffnungen für das auszugleichende Wasser versehen ist.
Zur Ausgestaltung des Heizwasserzulaufes in den

erfindungsgemäßen Druckbehälter ist es vorgesehen, daß der Heizwasserzulauf in einen Mündungskasten mündet, wobei der Mündungskasten höchstgelegen in dem Vorschaltgefäß angeordnet ist und für den Heizwasserzulauf mit horizontal angeordneten Durchtrittsöffnungen versehen ist, bzw. der Mündungskasten mit allseitig angeordneten Durchtrittsöffnungen versehen ist

Durch diese Maßnahmen ist ein Hochdruck-Druckbehälter für Heißwasser-Heizungsanlagen mit integriertem Vorschaltgefäß geschaffen, in dem das heiße Rücklaufwasser auf die erforderliche Temperatur heruntergekühlt werden kann. Der Produktionsmehraufwand ist äußerst gering, auch ist der Platzbedarf in der Heizungsanlage praktisch nicht höher als bei einem ι => Niederdruck-Druckbehälter. Eine gegenseitige Temperaturbeeinflussung über die Druckgasfüllung findet praktisch nicht statt, eine ggf. notwendige Temperaturführung an dem Vorschaltgefäßteil des Di uckbehälters ist leicht, beispielsweise in Form von Kühlrippen, möglich.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Die Figuren zeigen im einzelnen:

Fig. 1 den Schnitt durch einen Druckbehälter mit integriertem Vorschaltgefäß,

Fig.2 eine Detaildarstellung des Heizwasserzulaufs im Vorschaltgefäß.

Der in F i g. 1 dargestellte Druckbehälter 1 ist mittels Standbeinen 22 auf dem Flur 21 der nicht gezeigten Heizungsanlage stehend aufgestellt. Dabei befindet sich unten in dem Druckbehälter 1 eine flexible Membran, beispielsweise in Form einer Wasserblase 2. Die Wasserblase 2 ist aus einem Elastomer, beispielsweise Gummi, und so groß ausgelegt, daß sie das Rücklaufwas- 3s ser aufnehmen und das angeschlossene Heizungssystem mit Sicherheit mit Heizwasser nachspeisen kann. Um eine Überdehnung der Wasserblase 2 zu vermeiden, ist sie gegenüber dem Behälterinnenraum 20 mit einem Lochblech 3 abgestützt, welches ihre maximale Ausdehnung entsprechend begrenzt. Im Innenraum 13 der Wasserblase 2 ist ein Stützrohr 4 vorgesehen, das einmal verhindert, daß bei niedrigem Wasserstand die Blase in den Behälterzulauf 17 gesogen und dadurch der weitere Wasserablauf verhindert wird, zum anderen sorgt das Stützrohr 4 durch seine über die ganze Länge verteilten Durchtrittsöffnungen 18 für eine gleichmäßige Temperaturverteilung bei gefüllter Blase 2. Außerdem ist das Stützrohr 4 an seinem oberen Ende mit einer Haltevorrichtung 23 versehen, mit der die Wasserblase w 2 an dem Stützrohr 4 befestigt ist und so stets zumindest in seiner vertikalen Erstreckung gehalten wird.

Oben in dem Druckbehälter 1 befindet sich das Vorschaltgefäß 5, das mit einem Boden 6 von geeigneter Festigkeit von dem Behälterinnenraum 20 abgeteilt ist. Das Vorschaltgefäß 5 hat dabei das gleiche Fassungsvermögen wie die Wasserblase 2.

Vorzugsweise an seiner höchsten Stelle ist das Vorschaltgefäß 5 mit einem Mündungskasten 15 versehen, in den der HeiRwasserzulauf 8 vom bo Heizungssystem, das durci. cicn Systemanschluß 7 dargestellt ist, mündet. Der Mündungskasten 15 befindet sich dabei zugleich an der höchsten Stelle des Druckbehälters 1. Im Innenraum 12 des Vorschaltgefäßes 5 ist ein vertikal verlaufendes Steigrohr 11 b5 angeordnet. Das Steigrohr 11 ist unten offen, wobei seine Zulaufmündung 14 in unmittelbarer Nähe etwa senkrecht über dem Gefäßboden 6 liegt. Das Steigrohr 11 ist oben im Mündungskasten 15 befestigt und hängt frei in den Innenraum 12 des Vorschaltgefäßes 5. An den Mündungskasten 15 anschließend geht das Steigrohr 11 in den Kaltwasserablauf 9 über, der wiederum mit der Umgehungsleitung 16 verbunden ist Die Umgehungsleitung 16 stellt eine äußere Umgehung des Druckbehälters 1 dar und mündet in dem Behälterzulauf 17; sie verbindet so das Vorschaltgefäß 5 mit der Wasserblase 2. In die Umgehungsleitung 16 ist eine als Kappenventil ausgebildete Drossel 10 eingebaut, mit der die Durchlaufgeschwindigkeit und -menge regulierbar ist.

Die Fig.2 zeigt eine Detaildarstellung des Mündungskastens 15. Der Mündungskasten 15 ist dabei vorzugsweise an der höchsten Stelle des Druckbehälters 1 angeordnet und mit seitlichen Durchtrittsöffnungen 19 versehen. In dem Mündungskasten 15 endet der vom Systemanschluß 7 kommende Heißwasserzulauf 8. Der Mündungskasten 15 dient auch als Halterung für das frei in das Vorschaltgefäß 5 hängende Steigrohr 11. Bei einer anderen Ausführungsform sind Durchtrittsöffnungen 19 nicht nur seitlich, sondern auch am Boden 24 des Mündungskastens 15 vorgesehen.

Anhand der oben beschriebenen Figuren wird nachfolgend die Funktion des Druckbehälters beschrieben.

Durch Erhöhung des Druckes im nicht dargestellten Heizungssystem ist es möglich, eine Heizwassertemperatur von ca. 130⁰C zu erreichen. Dieses heiße Heizwasser dehnt sich aus und strömt in den Druckbehälter 1 zurück. Dabei gelangt es aus dem Systemanschluß 7 zunächst in den Heizwasserzulauf 8 des Mündungskastens 15 im Vorschaltgefäß 5. Das Vorschaltgefäß 5 ist zunächst gänzlich mit kaltem Wasser gefüllt. Durch die seitlich im Mündungskasten 15 angeordneten Durchtrittsöffnungen 19 wird das ankommende spezifisch leichtere Heizwasser über das spezifisch schwerere Kaltwasser geschichtet. Das Kaltwasser wird dabei nach unten verdrängt und gelangt durch die in der Nähe des Gefäßbodes 6 angeordnete Zulaufmündung 14 in das Steigrohr 11 und von dort über die Umgehungsleitung 16 und das Stützrohr 4 in die Wasserblase 2. In dem Vorschaltgefäß 5 kann das angesammelte Heißwasser abkühlen, das jeweils kälteste Wasser sinkt nach unten zum Boden 6 und wird dort in das Steigrohr 11 gedruckt. Dadurch ist gewährleistet, daß nur abgekühltes Wasser in die Wasserblase 2 gelangt. Versuche haben ergeben, daß das Wasser in der Wasserblase 2 mit einer Temperatur im Niedertemperaturbereich ankommt.

Benötigt umgekehrt das Heizungssystem Heizwasser, so saugt es über den Mündungskasten 15 das in dem Vorschaltgefäß 5 oben befindliche heißeste Wasser an, während das kalte Wasser aus der Wassei blase 2 durch das Steigrohr 11 unten über dem Gefäßboden 6 nachgeschichtet wird. Dadurch wiederum können zusätzliche Heizkosten gespart werden, da jeweils das Heizwasser mit dem größten Wärmeinhalt nachgespeist wird. Die unter einem entsprechenden Druck stehende Stickstoffüllung des Behälterinnenraumes 20 gleicht dabei auftretende Druckunterschiede aus, so daß es bei keinem Betriebszustand zu einem Unterdruck im Heizungssystem kommen kann. Der Druckbehälter ί muß nicht stehend mit übereinander angeordnetem Vorschaltgefäß 5 und Wasserblase 2 sein, auch eine liegende Anordnung ist möglich, wobei das Vorschaltgefäß 5 und die Wasserblase 2 nebeneinander angeordnet sind. Auch kann in dem Vorschaltgefäß 5 eine weitere Wasserblase vorgesehen sein, um einer

eventuell möglichen Korrosion vorzubeugen.

Das in den Druckbehälter I integrierte Vorschaltgefäß 5 ist mit einer Einsatzöffnung 29 versehen, die sich vorzugsweise an der höchsten Stelle des Druckbehälters 1 befindet. ι diese Einsatzöffnung 29 ist der Mündungskasten 15 mit dem mit ihm verbundenen Heißwasserzulauf 8 und dem Steigrohr 11 als einheitliches, vorgefertigtes Bauteil eingesetzt. Die Einsatzöffnung 29 ist dabei so groß, daß sie in einer Doppelfunktion auch als Besichtigungsöffnung für das Vorschaltgefäß 5 dienen kann. Die Einsatzöffnung 29 befindet sich in einem Tragring 26, der fest mit der Wandung des Druckbehälters ί verbunden ist. Er weist eine erheblich größere Wanddicke als der Druckbehälter 1 auf und ist vorzugsweise mit diesem verschweißt. Die Einsatzöffnung 29 ist mit einem Behälterdeckel 25 verschlossen, der zugleich den äußeren Abschluß für den Mündungskasten 15 darstellt und durch den nur der Heißwasserzulauf 8 und der Kaltwasserablauf 9 hindurchgeführt sind. Der Heißwasserzulauf 8 und der Kaltwasserablauf 9 sind dabei mit dem Behälterdeckel 25 verschweißt. Zwischen dem Tragring 26 und den Behälterdeckel 25 ist eine elastische Dichtung 2, vorgesehen; diese kann auch aus einer — nich dargestellten —, bei einer anderen Ausführungsforn ■> vorgesehenen zweiten Wasserblase oder elastischer Innenbeschichtung des Vorschaltgefäßes 5 hervorge hen. Der Behälterdeckel 25 und der Tragring 26 sim mittels Bolzenschrauben 28 fest aber lösbar mi einander verbunden. Die Bolzenschrauben 28 sind ii

in Sackbohrungen im Tragring 26 eingelassen, so dal keine zusätzliche Abdichtung zwischen dem Innenraun 12 des Vorschaltgefäßes 5 und den Bolzenschrauben 21 erforderlich ist.

Seitlich an dem Druckbehälter 1 ist eine ßesichii gungsöffnung 31 vorgesehen, durch die der Innenraun 20 zugänglich ist. Die Besichtigungsöffnung 31 is druckdicht mit einem Deckel 30 verschlossen. Zu Überwachung des Stickstoff-Drucks im Innenraum 2( des Druckbehälters 1 ist ein außen ablesbare!

M anometer 32 und eine Sonde 33 vorgesehen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Druckbehälter für Heißwasser-Hochdruckheizungsanlagen, der durch eine Membran oder dergleichen getrennte Kammern aufweist, von denen eine Kammer ein kompressibles Medium enthält und die andere Kammer zur Aufnahme von Ausdehungswasser für den Druckausgleich dient, und dem systemseitig ein Vorschaltgefäß zur Abkühlung des mit hoher Temperatur zurückströmenden Heizwassers zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorschaltgefäß (5) von der Membran (2) entfernt in dem Druckbehälter (1) angeordnet ist.

2. Druckbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorschaltgefäß (5) mit einem in ihm oben einmündenden Heizwasserzulauf (8) und einem in ihm unten mündenden Steigrohr (Ii) versehen ist und das Steigrohr (11) mit dem Innenraum (13) der Membran (2) verbunden ist.

3. Druckbehälter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steigrohr (11) den Innenraum (12) des Vorschaltgefäßes (5) vertikal durchmißt und seine Zulaufmündung (14) tief gelegen, vorzugsweise nach unten offen in der Nähe des Bodens (6) des Vorschaltgefäßes (5) liegt.

4. Druckbehälter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum (12) des Vorschaltgefäßes (5) über das Steigrohr (11) mittels einer Umgehungsleitung (16) unter Umgehung des Druckbehälters (1) mit dem Innenraum (13) der Membran (2) verbunden ist.

5. Druckbehälter nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umgehungsleitung (16) über ein Stützrohr (4) mit dem Innenraum (13) der Membran (2) verbunden ist, und das Stützrohr (4) die Membran (2) in Abstand von dem Behälterzulauf (17) hält und mit seitlich angeordneten Durchtrittsöffnungen (18) für das auszugleichende Wasser versehen ist.

6. Druckbehälter nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizwasserzulauf (8) in einen Mündungskasten (15) mündet, wobei der Mündungskasten (15) höchstgelegen in dem Vorschaltgefäß (5) angeordnet ist.

7. Druckbehälter nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Mündungskasten (15) für den Heizwasserzulauf (8) mit horizontal angeordneten Durchtrittsöffnungen (19) versehen ist.

8. Druckbehälter nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Mündungskasten (15) für den Heizwasserzulauf (17) mit allseitig angeordneten Durchtrittsöffnungen (19) versehen ist.