AT406290B - Einrichtung zum entleeren und entlüften von mit einem flüssigen medium gefüllten bzw. durchströmten anlagen - Google Patents

Description

AT 406 290 B

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zum selbsttätigen Entleeren bzw. Entlüften von mit einem flüssigen Medium, insbesondere Wärmeträgermedium, gefüllten bzw. durchströmten Flüssigmediums-Transport-, - Versorgungs- und - Nutzungs- Anlagen, insbesondere Wärmeüber-tragungs- bzw. Heiz-Anlagen bei Frostgefahr mit einer die temperaturabhängige Volumsänderung einer Mess-Flüssigkeit nutzenden Steuerung.

Aus dem Stand der Technik ist noch keine selbsttätige Entleerungs- bzw. Entlüftungsvorrichtung bekannt, die bei Frostgefahr ohne Elektronik bzw. ohne externe Energie für deren Betätigung oder durch manuelle Tätigkeit wirksam wird.

Bisheriger Stand der Technik sind bloß wie oben definierte Entlüftungsvorrichtungen, welche mit dem Mischventil gemäß DE 21 62 875 A1 kombinierbar sind. Dieses Mischventil schließt mit Hilfe eines wärmebeständigen Distanzrohres, welches den Ventilschaft umschließt. Ein Flattern des Ventiltellers wird bei Medien mit unterschiedlichen Temperaturen ausgeschlossen. Diese Ausführungsform ist als Mischventil jedoch zweckgebunden und nicht für den Frostschutz geeignet und die vorliegende Erfindung wäre mit diesem Mischventil zur Vermeidung der Gefahr des Einfrierens des flüssigen Mediums nicht zweckmäßig.

Gemäß einer weiteren Entwicklung, beschrieben im SU-Erfinderschein 724.873, wird der Wärmeausdehnungs-Koeffizient eines Materials, welches als Mantel, in einzelne Ringe geteilt, um den Ventilschaft liegt, genützt und es wird dadurch eine Steuerung erreicht. Der damit erreichbare Hub ist jedoch so gering, dass ein Durchfluss von zu kaltem Medium zur Flüssigkeits-Beheizung äußerst gering bzw. unmöglich ist. Auch mit dieser bekannten Entwicklung wäre die erfindungsgemäße, selbsttätige Entlüftungsvorrichtung zur Vermeidung von Frostgefahr nicht zielführend kombinierbar.

In der DE 24 13 287 A1 ist ein Ventil geoffenbart, welches mit einer Frostschutz-Einrichtung für Trink- oder Nutzwasserleitungen versehen ist, wobei die vorhandene Restwärme der Flüssigkeit im Rohrinneren in einen Thermosyphonkreis geführt wird. Für Frostschutz bei Flüssigkeitsheizungen ist jedoch auch dieses Ventil nicht geeignet Auch dieses Ventil hat funktionell mit der erfindungsgemäßen, selbsttätigen Entleerungs- bzw. Entlüftungsvorrichtung zur Vermeidung der Frostgefahr nichts zu tun und auch eine Kombination des Ventils gemäß DE 24 13 287 A1 und der vorliegenden Erfindung wäre nicht zielführend.

Es ist weiters auf die Ventileinrichtung gemäß der DE 150 041 A1 hinzuweisen, welche aber nicht funktionell, sondern nur als Bestandteil in Form einer gleichmäßig, egal welcher Temperatur ausgesetzten, arbeitenden Dichtung vorliegt und wegen geringer Belastbarkeit für eine Kombination mit der nachstehend beschriebenen selbsttätigen Entleerungs- und Entlüftungsvorrichtung gemäß Erfindung zur Vermeidung der Frostgefahr nicht in Frage kommt.

Zuletzt sei noch auf das Thermoventil gemäß AT 388 983 A verwiesen. Bei diesem Thermoventil wird der automatische, selbsttätige Hub durch das Medium "Quecksilber" erreicht, welches zwischen Ventilschaft und Ventiltelier gefüllt ist und aus der Richtung des Ventiltellers von der Kraft einer Druckfeder gegenbeaufschlagt wird. Das Thermoventil schließt den Zustrom des kalten Wärmeträgerfluids etwa bei 6°C und wäre, funktionell gesehen, als Ergänzung zur selbsttätigen Entleerungs- bzw. Entlüftungsvorrichtung zur Vermeidung von Frostgefahr an sich geeignet.

Die erfindungsgemäße Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, - dass im frostgefährdeten, flüssigen Medium, insbesondere Wärmeträgermedium, ein auf einer Seite gegen dasselbe hin abgeschlossener, zylindrischer Messbehälter angeordnet ist bzw. in dasselbe hineinragt, in dessen Innerem sich die temperaturabhängig ihr Volumen ändernde Mess-Flüssigkeit befindet sowie ein den Messbehälter nach der anderen Seite hin abschließender, mit der Mess-Flüssigkeit in Kontakt stehender, axial linear- verschieblicher Kolben, welcher von seiner Außenseite her mittels Druckfeder druckkraft-beaufschlagt ist, - dass in der Mantelfläche des Kolbens eine dieselbe überragende Steuerkugel angeordnet ist, welche mit einer spiralig in die Innenfläche einer den Kolben konzentrisch und flüssigmediumsdicht umschließenden und um denselben drehgleitbaren, hohlzylindrischen Steuer- bzw. Spiralhülse eingelassenen Steuer-Nut in gleitend-rollendem Eingriff ist und - dass die Steuer- bzw. Spiralhülse von einer zum frostgefährdeten Flüssig-Medium hin offenen und Ableit- bzw. Entlüftungsbohrung durchzogen ist, deren andere Öffnung bei Frostgefahr bedingender Temperatur mit einer Auslassöffnung bzw. Auslassleitung - als Folge der durch die temperaturbedingte Volumsänderung der Mess-Flüssigkeit bewirkten Kolben-Hub- und Hülsen-Dreh-Bewegung - in Kongruenz bringbar ist 2

Claims (3)

1. AT 406 290 B Die Einsatzflexibilität der neuen Vorrichtung lässt sich wesentlich erhöhen, wenn eine Mehrzahl von auswechselbaren Steuer- bzw. Spiralhülsen vorgesehen ist, welche sich durch Steuer-Nuten mit unterschiedlichen Spiral-Ganghöhen voneinander unterscheiden. Schließlich ist es zur Gewährleistung der Dichtigkeit der neuen Vorrichtung vorteilhaft, wenn die Flüssigmediums-Dichtheit des Kolbens zum Gehäuse und zur Steuer bzw. Spiralhülse hin mittels Labyrinth-Dichtungen gewährleistet ist Die eingangs erwähnte, selbsttätige Entleerungs- bzw. Entlüftungsvorrichtung ist in der Fig. 1 im Axialschnitt und in der Fig. 2 im Querschnitt dargestellt und die Figuren erläutern die Erfindung näher: Die Fig. 1 und 2 zeigen folgendes: Eine ungiftige Mess-Flüssigkeit 1, welche sich bei Wärmezufuhr ausdehnt, befindet sich im Messbehälter 12. Dieser Messbehälter 12 befindet sich, vom Wärmeträgermedium 6 umströmt, im Inneren eines Wärmebehälters, Radiators 3 od. dgl. Der Messbehälter 12 muss aus gut wärmeleitendem und ungiftigem Material gebildet sein. Im Messbehälter 12 ist axiallängsbeweglich ein linear verschiebbarer Kolben 7 angeordnet, welcher durch die Labyrinthdichtungen 9, 10 und 11 geführt ist Dadurch wird das Austreten der Mess-Flüssigkeit 1 aus dem Messbehälter 12 verhindert Die Mantelfläche des Kolbens 7 wird von einer Steuerkugel 4 überragt, welche sich mit dem axial verschiebbaren Kolben 7 mitbewegt. Diese axiale Bewegung wird durch eine spiralige Steuer-Nut 24 der Steuer- bzw. Spiralhülse 2, in welcher sich die Steuerkugel 4 des Kolbens 7, sich dort in rollend-gleitendem Eingriff befindend, bewegt in eine flachspiralige, etwa kreissegmentförmige Bewegung umgeformt, wobei die Ableit- bzw. Entlüftungsbohrung 8, welche sich an bzw. in der Spiralhülse 2 befindet, bei der Temperatur des Wärmeträgers 6 von 6°C geöffnet wird, indem das medium-abgewandte Ende der genannten Bohrung 8 infolge der Linear-Drehbewegung des Kolbens 7 mit einer Mediums-Auslassöffnung 9 in Kongruenz gebracht wird, sodass das Wärmeträgermedium ausfließen kann. Die Rückbewegung des verschiebbaren Kolbens 7 wird durch die Volumsreduktion der Mess-Flüssigkeit 1 und durch die Wirkung der Druckfeder 5 bewerkstelligt. Eine verschieden große Betriebstemperatur, etwa 70°C statt 90°C, kann durch Tausch einer bestimmten Steuer- bzw. Spiralhülse 2 durch eine solche mit einer Spiral-Nut 24 anderer Steigung ausgeglichen werden, welche die Drehbewegung der Entlüftungsbohrung 8 steuert, die sich in der Spiralhülse 2 befindet, u.zw. infolge der Differenz zwischen jeweiliger Betriebstemperatur und 6°C. Wesentlich bleibt, dass der Weg des linear verschiebbaren und gleichzeitig drehbaren Kolbens 7, beeinflusst von der Mess-Flüssigkeit 1, vom Punkt I, also vom Zustand "Schließen", in den Zustand des Punktes II, "öffnen", führt, u.zw. synchron vom Winkel "a = unbelüftet" zum Winkel "ß = belüftet" (bei Frostgefahr), u.zw. bei 6°C. Das entspricht der Umsetzung der Linearkomponente der Volumsveränderung der Mess-Flüssigkeit und damit der Linearverschiebung des Kolbens 7 zur Winkelstellungsveränderung der Steuerhülse 2 und die Spiral-Nut derselben, was in der Fig. 2 dargestellt ist. Sämtliche Werkstoffe der neuen, selbsttätigen Entlüftungs- bzw. Entleerungsvorrichtung zur Vermeidung der Frostgefahr für flüssige Medien müssen Festigkeit und thermostabile Eigenschaften besitzen, wie sie in der Wärmetechnik vorgeschrieben und üblich sind. Patentansprüche: 1. Einrichtung zum selbsttätigen Entleeren bzw. Entlüften von mit einem flüssigen Medium, insbesondere Wärmeträgermedium, gefüllten bzw. durchströmten Flüssigmediums-Transport-, - Versorgungs- und -Nutzungs-Anlagen, insbesondere Wärmeübertragungs- -bzw. Heiz-Anlagen bei Frostgefahr mit einer die temperaturabhängige Volumsänderung einer Mess-Flüssigkeit nutzender Steuerung, dadurch gekennzeichnet, - dass im frostgefährdeten, flüssigen Medium, insbesondere Wärmeträgermedium (6), ein auf einer Seite gegen dasselbe hin abgeschlossener, zylindrischer Messbehälter (12) angeordnet ist bzw. in dasselbe hineinragt, in dessen Innerem sich die temperaturabhängig ihr Volumen ändernde Mess-Flüssigkeit (1) befindet sowie ein den Messbehälter (12) nach der anderen Seite hin abschließender, mit der Mess-Flüssigkeit (1) in Kontakt stehender, 3 AT 406 290 B axial linear-verschieblicher Kolben (7), welcher von seiner Außenseite her mittels Druckfeder (5) d ruckkraft-beaufschlagt ist, - dass in der Mantelfläche des Kolbens (7) eine dieselbe überragende Steuerkugel (4) angeordnet ist, welche mit einer spiralig in die Innenfläche einer den Kolben (7) konzentrisch und flüssigmediumsdicht umschließenden und um denselben drehgleitbaren, hohlzylindrischen Steuer- bzw. Spiralhülse (2) eingelassenen Steuer-Nut (24) in gleitendrollendem Eingriff ist und - dass die Steuer- bzw. Spiralhülse (2) von einer zum frostgefährdeten Flüssig-Medium (6) hin offenen und Ableit- bzw. Entlüftungsbohrung (8) durchzogen ist, deren andere Öffnung bei Frostgefahr bedingender Temperatur mit einer Auslassöffnung bzw. Auslassleitung (9) - als Folge der durch die temperaturbedingte Volumsänderung der Mess-Flüssigkeit (1) bewirkten Kolben (7)-Hub- und Hülsen (2)-Dreh-Bewegung - in Kongruenz bringbar ist.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von auswechselbaren Steuer- bzw. Spiralhülsen (2) vorgesehen ist, welche sich durch Steuer-Nuten (24) mit unterschiedlichen Spiral-Ganghöhen voneinander unterscheiden.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigmediums-Dichtheit des Kolbens (7) zum Gehäuse (3) und zur Steuer- bzw. Spiralhülse (2) hin mittels Labyrinth-Dichtungen (9,10.11) gewährleistet ist. Hiezu 1 Blatt Zeichnungen 4