DE102007031495A1

DE102007031495A1 - Fluidregelventil

Info

Publication number: DE102007031495A1
Application number: DE200710031495
Authority: DE
Original assignee: Volkswagen AG; IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2007-07-06
Filing date: 2007-07-06
Publication date: 2009-01-08

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Fluidregelventil (1) für ein Heizgerät. Das Fluidregelventil (1) weist mindestens eine Öffnung (16, 17) für einen Vorlauf (3) eines Heizkreislaufs, mindestens eine Öffnung (25, 26) für einen Vorlauf (4, 5) eines Wärmetauschers (6, 7), mindestens eine Öffnung (27, 28, 33, 34) für einen Rücklauf (8, 9) des Wärmetauschers (6, 7), mindestens eine Öffnung (18) für einen Rücklauf (10) des Heizkreislaufs und mindestens eine Öffnung (29, 30, 35, 36) für mindestens einen Bypass (31, 32) zwischen dem Vorlauf (3) des Heizkreislaufs und dem Rücklauf (10) des Heizkreislaufs auf. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Öffnung (27, 28, 33, 34) des Rücklaufs (8, 9) des Wärmetauschers (6, 7) und die Öffnung (29, 30, 35, 36) des Bypasses (31, 32) regelbar ist, wobei ein Teilquerschnitt (37) des Vorlaufs (3) des Heizkreislaufs, die Öffnung (25, 26) des Vorlaufs (4, 5) des Wärmetauschers (6, 7) und die Öffnung (18) des Rücklaufs (10) des Heizkreislaufs nicht regelbar ist.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Fluidregelventil gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Stand der Technik
Aus der DE 31 07 786 A1 ist ein Schalthahn bekannt, der zwischen den Enden von vier Leitungen montiert ist, mit der einen Seite mit den ersten Zu- und Ableitungen des Fluids und mit der anderen Seite mit den zweiten Zu- und Ableitungen des Fluids. Der Hahn weist derartige Öffnungen auf, dass die ersten Leitungen nicht miteinander, aber mit den zweiten Leitungen in Verbindung stehen, ferner weist der Hahn einen Verschluss auf, der die zweiten Leitungen verschließen kann und eine Verbindung zwischen den ersten Leitungen schafft, sowie in einer Zwischenstellung die ersten Leitungen teilweise miteinander verbindet und mit den entsprechenden zweiten Leitungen verbindet.
Eine zylindrische um ihre Achse drehbare Büchse ist vorgesehen, die zwischen den Enden der Leitungen dicht sitzt, wobei wenigstens zwei Längsdurchgänge in der Offenstellung einerseits die ersten und zweiten Zuleitungen und andererseits die ersten und zweiten Ableitungen miteinander verbinden, ein Seitenkanal ist nur zur Verbindung zwischen ihnen vorgesehen, und zwar die ersten Leitungen in der totalen Schließstellung der Büchse, wobei dieser Seitenkanal von den Enden der zweiten Leitung wärmeisoliert ist.
Bei Kraftfahrzeugen mit flüssigkeitsgekühlten Motoren erfolgt die Beheizung des Innenraums durch die in der Kühlflüssigkeit enthaltene Abwärme des Motors. Eine Kühlflüssigkeitspumpe drückt die Kühlflüssigkeit durch Kühlkanäle eines Zylinderblocks und eines Zylinderkopfs, um die überschüssige Verbrennungswärme abzutransportieren. Die Wärmeenergie wird im Kühler und im Heizkörper der Fahrzeugheizung an die Luft abgegeben.
Ein Wärmetauscher hat die Aufgabe, die in einem Medium gespeicherte Wärmeenergie auf ein anderes Medium zu übertragen, ohne dass sich die Medien miteinander mischen können. Bei einem Heizungswärmetauscher für ein Kraftfahrzeug wird dieser zum einen von Kühlflüssigkeit durchflossen und zum anderen von Luft durchströmt. Die Kühlflüssigkeit fließt parallel durch mehrere Rohre, die durch Lamellen miteinander verbunden sind und gibt die Wärme an die Rohre und Lamellen ab. Die Lamellen erhöhen die Wärmeübertragungsfläche um ein Vielfaches. Die Luft strömt zwischen den Rohren und den Lamellen hindurch und nimmt die Wärme auf. Die so aufgeheizte Luft kann von einem Verteilsystem, beispielsweise einem Heizklimagerät, auf Ausströmer in den Innenraum des Kraftfahrzeugs geleitet werden. Die Steuerung der Heizleistung erfolgt in der Regel luft- oder wasserseitig. Bei einer wasserseitigen Steuerung bestimmt die durchgesetzte Kühlflüssigkeitsmenge die Heizleistung.
Die Heizleistung eines Wärmetauschers ist vom Luftvolumenstrom, dem Kühlflüssigkeitsvolumenstrom, der Temperaturdifferenz zwischen Kühlflüssigkeit und Luft sowie dem Wärmeübertragungskoeffizienten des Wärmetauschermaterials abhängig.
Differenzdruckschwankungen sind Unterschiede beim Differenzdruck, d. h. der Druckunterschied zwischen zwei Punkten in einem geschlossenen System, beispielsweise vor und nach dem Wärmetauscher, und Schwankungen des Wasserdrucks im Kühlkreislauf, die durch die Bewegung der Kühlflüssigkeit zustande kommen.
Druckschwankungen haben Auswirkungen im Kühlkreislauf des Kraftfahrzeugs hinsichtlich einer Beeinträchtigung der Lastspielzahl der Dauerfestigkeit der Bauteile und beeinflussen die Motorkühlung.
Der Volumenstrom bezeichnet die Bewegung einer Raumeinheit, beispielsweise Liter, eines Mediums, beispielsweise Kühlflüssigkeit, über einen Zeitraum, beispielsweise eine Stunde, hinweg. Der Kühlflüssigkeitsvolumenstrom ist der Volumenstrom der Kühlflüssigkeit. Im Sinne der Erfindung wird nicht der gesamte Volumenstrom der Kühlflüssigkeit betrachtet, sondern nur der Teil, der durch den Heizkreislauf fließt.
Volumenstromschwankungen bewirken eine ungleichmäßige Motorkühlung.
Der Begriff Fluid umfasst im Sinne der Erfindung jegliche flüssige Medien nicht weiter definierter Zusammensetzung, beispielsweise Kühlflüssigkeit. Diese Fluide dienen einem phasenwechselfreien Wärmetransport.
Ein Fluidregelventil dient einer mehrstufigen oder kontinuierlichen Freigabe, Minderung und Sperrung eines oder mehrerer Fluidvolumenströme durch Veränderung einer oder mehrerer Drosselstellen in internen Strompfaden oder auch deren Verknüpfungen. Ein Fluidregelventil ist beispielsweise ein Kühlflüssigkeitsregelventil.
Unter dem Begriff Heizgerät werden im Sinne der Erfindung technische Einrichtungen zur thermischen Konditionierung zusammengefasst, welche unter Verwendung von mindestens einseitig fluiddurchströmbaren Wärmetauschern einem zweiten Medium, beispielsweise Luft, Wärme zuführen und/oder auch entziehen können. Ein Heizgerät ist beispielsweise eine Fahrzeugheizung.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe eines Fluidregelventils, welches differenzdruckschwankungsfreie und volumenstromneutrale Heizleistungsänderungen ermöglicht, zugrunde.
Lösung der Aufgabe
Die Aufgabe wird durch ein Fluidregelventil nach Anspruch 1 gelöst.
Vorteile der Erfindung
Bei dem erfindungsgemäßen Fluidregelventil wird der Öffnungsquerschnitt der Öffnung des Rücklaufs des Wärmetauschers und der Öffnungsquerschnitt der Öffnung des Bypasses geregelt. Die Öffnung des Bypasses ist in einem Teilquerschnitt des Vorlaufs des Heizkreislaufs in dem Fluidregelventil angeordnet. Ein anderer Teilquerschnitt des Vorlaufs des Heizkreislaufs, der in dem Fluidregelventil zwischen der Öffnung des Vorlaufs des Heizkreislaufs und der Öffnung des Vorlaufs des Wärmetauschers angeordnet ist, ist nicht regelbar, so dass dieser Teilquerschnitt durch eine Regelung nicht einengbar ist, und somit ist die Öffnungsweite dieses Teilquerschnitts durch eine Regelung nicht veränderbar. Zudem sind die Öffnung des Vorlaufs des Wärmetauschers und die Öffnung des Rücklaufs des Heizkreislaufs nicht regelbar.
Die Öffnung des Rücklaufs des Wärmetauschers und die Öffnung des Bypasses im Fluidregelventil sind derart gestaltet, dass unabhängig von der Heizleistung des Wärmetauschers, d. h. unabhängig von dem Volumenstrom des Fluids, welcher über den Vorlauf und Rücklauf des Wärmetauschers strömt, zwischen dem Vorlauf und Rücklauf des Heizkreislaufs ein konstanter Differenzdruck vorliegt.
Der Differenzdruck zwischen dem Vorlauf und Rücklauf des Heizkreislaufs ist bei voller Heizleistung, d. h. der gesamte Volumenstrom des Fluids strömt durch den Wärmetauscher, bei geringer Heizleistung, d. h. nur ein Teil des Gesamtvolumenstroms des Fluids strömt durch den Wärmetauscher und der andere Teil strömt durch den Bypass, und bei keiner Heizleistung, d. h. der gesamte Volumenstrom des Fluids strömt durch den Bypass, immer unverändert, so dass keine Differenzdruckschwankungen vorliegen.
Bei voller Heizleistung strömt der gesamte Volumenstrom des Fluids durch beide Teilquerschnitte und somit durch den gesamten Querschnitt des Vorlaufs des Heizkreislaufs. Bei geringer Heizleistung strömt ein Anteil des Volumenstroms des Fluids durch einen Teilquerschnitt des Vorlaufs zu dem Wärmetauscher und der andere Anteil des Volumenstroms des Fluids strömt durch den anderen Teilquerschnitt des Vorlaufs über den Bypass in den Rücklauf des Heizkreislaufs. Bei keiner Heizleistung strömt der gesamte Volumenstrom des Fluids durch den Teilquerschnitt des Vorlaufs, in dem der Bypass angeordnet ist, über den Bypass in den Rücklauf des Heizkreislaufs.
Eine geometrische Gestaltung der Öffnung des Rücklaufs und der Öffnung des Bypasses ermöglicht eine Volumenstromneutralität. Zudem ermöglicht eine geometrische Gestaltung der Öffnung des Rücklaufs und der Öffnung des Bypasses eine lineare Regelung der Heizleistung des Fluidregelventils.
Die Regelung der Heizleistung erfolgt durch die Veränderung des Öffnungsquerschnittes der Öffnung des Rücklaufs des Wärmetauschers und durch die Veränderung der Öffnung des Bypasses.
Die Änderung der Heizleistung erfolgt durch das Fluidregelventil volumenstromneutral und differenzdruckschwankungsfrei, so dass auch eine gute und differenzierte Regelung der Heizleistung im unteren Volumenstrombereich möglich ist.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist das Fluidregelventil mindestens ein Küken zur Regelung der Heizleistung des Wärmetauschers auf. Der gesamte Umfang des Kükens, d. h. ein Winkelbereich von 0° bis 360°, kann als Verstellweg der Öffnung des Rücklaufs des Wärmetauschers und der Öffnung des Bypasses dienen, so dass auch eine differenzierte Regelung bei geringeren Volumenströmen des Fluids möglich ist. Zur Anpassung des Fluidregelventils an unterschiedliche Volumenströme des oder der Wärmetauscher reicht es aus, die Öffnungen, beispielsweise hinsichtlich Größe oder Geometrie, im Küken zu verändern.
Weiterhin besteht die Möglichkeit, den Winkelbereich von 0° bis 360° des Kükens in einen Winkelbereich zum Verändern des Querschnittes der Öffnung des Rücklaufs des Wärmetauschers und der Öffnung des Bypasses und in einen Winkelbereich zum vollständigen Verschließen der Öffnung des Rücklaufs des Wärmetauschers und der Öffnung des Bypasses aufzuteilen. Die Summe der beiden Winkelbereiche kann 360° oder einen geringeren Wert ergeben. Ferner besteht die Möglichkeit, nur einen eingeschränkten Winkelbereich, beispielsweise einen Winkelbereich zwischen 0° und 280°, zur Regelung zu verwenden. Eine Festlegung der Winkelbereiche kann beispielsweise auch aufgrund von unterschiedlichen Volumenströmen des Wärmetauschers erfolgen.
Das Fluidregelventil kann beispielsweise ein Küken für die Regelung der Fahrerseite und ein Küken für die Regelung der Beifahrerseite aufweisen.
Der Differenzdruck zwischen dem Vorlauf des Heizkreislaufs und dem Rücklauf des Heizkreislaufs ist bei voller Heizleistung des Wärmetauschers, d. h. der gesamte Volumenstrom des Fluids strömt durch den Wärmetauscher, bei geringer und bei keiner Heizleistung immer unverändert, da die Öffnung des Rücklaufs des Wärmetauschers in einem Gehäuse des Fluidregelventils, die Öffnung des Kükens für den Rücklauf des Wärmetauschers, die Öffnung des Bypasses in dem Gehäuse und die Öffnung des Kükens für den Bypass derart ausgelegt sind, dass immer, d. h. unabhängig von der Heizleistung des Wärmetauschers, der gleiche Differenzdruck zwischen dem Vorlauf und Rücklauf des Heizkreislaufs besteht.
Die Regelungen der Fahrer- und Beifahrerseite beeinflussen sich dabei nicht gegenseitig, da durch die Differenzdruckfreiheit und Volumenstromneutralität des Fluidregelventils die Regelungen der Fahrer- und Beifahrerseite vollständig voneinander unabhängig sind.
Vorteilhafterweise ist das erfindungsgemäße Fluidregelventil für einen Einsatz in einem Kraftfahrzeug geeignet.
Zeichnungen
Es zeigen:
1: eine Prinzipdarstellung der Volumenströme eines erfindungsgemäßen Fluidregelventils;
2: eine perspektivische Ansicht auf eine Explosionsdarstellung eines erfindungsgemäßen Fluidregelventils;
3a: eine weitere perspektivische Ansicht auf das in 2 dargestellte Fluidregelventil;
3b: eine Vorderansicht auf das in 3a dargestellte Fluidregelventil;
4: eine perspektivische Ansicht auf die in 2 dargestellten Küken des Fluidregelventils;
5: eine schematische Querschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Fluidregelventils;
6: eine weitere schematische Querschnittdarstellung des Fluidregelventils;
7a–e: schematische Abwicklungen eines Kükens.
1 zeigt eine Prinzipdarstellung der Volumenströme des Fluids, beispielsweise Kühlflüssigkeit, eines erfindungsgemäßen Fluidregelventils 1. Von einem Motor 2 strömt erwärmtes Fluid über eine nicht dargestellte Pumpe in Richtung des Pfeils A in einen Vorlauf 3 des Fluidregelventils 1. In dem Fluidregelventil 1 wird der Volumenstrom des Fluids je zur Hälfte aufgeteilt und strömt einerseits über einen Vorlauf 4 in Richtung des Pfeils B und andererseits über einen Vorlauf 5 in Richtung des Pfeils C. Das Fluid, das über den Vorlauf 4 in Richtung des Pfeils B strömt, strömt zu einem Wärmetauscher 6, und die Kühlflüssigkeit, die über den Vorlauf 5 in Richtung des Pfeils C strömt, strömt zu einem Wärmetauscher 7.
Aus dem Wärmetauscher 6 strömt das Fluid in Richtung des Pfeils D in einen Rücklauf 8 des Fluidregelventils 1. Analog strömt das Fluid aus dem Wärmetauscher 7 in Richtung des Pfeils E in einen Rücklauf 9 des Fluidregelventils 1.
In dem Fluidregelventil 1 wird das Fluid vom Rücklauf 8 und vom Rücklauf 9 in einen Rücklauf 10 zusammengeführt. Das Fluid strömt aus dem Rücklauf 10 des Fluidregelventils 1 in Richtung des Pfeils F zum Motor 2.
Ein Differenzdruck ΔP zwischen dem Vorlauf 3 und dem Rücklauf 10 wird durch eine Regelung des Fluidregelventils 1 nicht verändert.
Das Fluidregelventil 1 umfasst zwei Küken 11, 12, wobei das Küken 11 von einem Stellmotor 13 und das Küken 12 von einem Stellmotor 14 antreibbar ist.
Der Vorlauf 4 und der Rücklauf 8 sind strömungstechnisch dem Küken 11 zugeordnet, und der Vorlauf 5 und der Rücklauf 9 sind strömungstechnisch dem Küken 12 zugeordnet.
Grundsätzlich kann das Fluidregelventil 1 auch für Heizklimageräte mit gemeinsamer Heizleistungsregelung für die Fahrer- und Beifahrerseite verwendet werden. In diesem Fall ist nur eine Hälfte des in 1 dargestellten Fluidregelventils 1 realisiert und die Aufteilung der Volumenströme des Fluids für die Fahrer- und Beifahrerseite entfällt.
In 2 ist eine Explosionsdarstellung des Fluidregelventils 1 dargestellt. Das Fluidregelventil 1 umfasst ein Gehäuse 15.
Das Gehäuse 15 umfasst für den Vorlauf 3 zwei Öffnungen 16, 17, durch die das Fluid je zur Hälfte in Richtung des Pfeils A strömen kann. Weiterhin umfasst das Gehäuse 15 für den Rücklauf 10 eine Öffnung 18, durch die das Fluid in Richtung des Pfeils F strömen kann.
Das Küken 11 wird durch eine Öffnung 19 des Gehäuses 15 eingefügt, ebenso wird das Küken 12 durch eine Öffnung 20 des Gehäuses 15 eingefügt. Abdeckungen 21, 22 schließen das Gehäuse 15 im Bereich der Enden 23, 24 der Küken 11, 12 ab und dienen auch zur Befestigung der Stellmotoren 13, 14.
In 3a ist das zusammengefügte Fluidregelventil 1 dargestellt. Das Gehäuse 15 umfasst für den Vorlauf 4 eine Öffnung 25, durch die das Fluid in Richtung des Pfeils B strömen kann, und für den Vorlauf 5 eine Öffnung 26, durch die das Fluid in Richtung des Pfeils C strömen kann. Weiterhin umfasst das Gehäuse 15 für den Rücklauf 8 eine Öffnung 27, durch die das Fluid in Richtung des Pfeils D strömen kann, und für den Rücklauf 9 eine Öffnung 28, durch die das Fluid in Richtung des Pfeils E strömen kann.
3b zeigt eine Vorderansicht auf das in 3a dargestellte Fluidregelventil 1.
Das in den 2, 3a und 3b dargestellte Fluidregelventil 1 ist durch die Anordnung der Vorläufe 3, 4, 5, der Rückläufe 8, 9, 10 und der Küken 11, 12 sehr kompakt.
Die Fluidregelventile 1 für die Fahrer- und Beifahrerseite müssen nicht in einer Achse liegen. Sie können beispielsweise auch parallel zueinander sein oder in getrennten Gehäusen 15 aufgebaut werden, wobei die Aufteilung und Zusammenführung des Volumenstroms des Fluids außerhalb des Gehäuses 15 erfolgen muss.
Die Betätigung der Küken 11, 12 kann mit Schrittmotoren oder rein mechanisch erfolgen.
Durch eine Veränderung von Form, Lage und Anordnung der Bauteile und Anschlüsse ist eine individuelle Anpassung des Fluidregelventils 1 an den vorhandenen Bauraum gewährleistet.
4 zeigt die in 2 dargestellten Küken 11, 12, wobei die Küken 11, 12 spiegelverkehrt zueinander ausgestaltet sind.
Die Küken 11, 12 umfassen Öffnungen 29, 30 für Bypässe 31, 32, wobei einerseits das Fluid von der Öffnung 16 des Vorlaufs 3 über die Öffnung 29 des Bypasses 31 in die Öffnung 18 des Rücklaufs 10 in Richtung des Pfeils G strömen kann, und andererseits das Fluid von der Öffnung 17 des Vorlaufs 3 über die Öffnung 30 des Bypasses 32 in die Öffnung 18 des Rücklaufs 10 in Richtung des Pfeils G strömen kann.
Weiterhin umfassen die Küken 11, 12 Öffnungen 33, 34 für die Rückläufe 8, 9, wobei einerseits das Fluid von der Öffnung 27 des Rücklaufs 8 über die Öffnungen 33 in die Öffnung 18 des Rücklaufs in Richtung des Pfeils H strömen kann, und andererseits das Fluid von der Öffnung 28 des Rücklaufs 9 über die Öffnungen 34 in die Öffnung 18 des Rücklaufs in Richtung des Pfeils H strömen kann.
5 zeigt eine Querschnittdarstellung des Fluidregelventils 1 gemäß 3b entlang des Schnittes X-X.
Das Fluid strömt von dem in 5 nicht dargestellten Motor 2 durch die Öffnung 16, 17 des Vorlaufs 3 in Richtung des Pfeils A und durch die Öffnung 25, 26 des Vorlaufs 4, 5 des Fluidregelventils 1 in Richtung des Pfeils B, C zu dem in der 5 nicht dargestellten Wärmetauscher 6, 7. Von dem Wärmetauscher 6, 7 strömt das Fluid durch die Öffnung 27, 28 des Rücklaufs 8, 9 in Richtung des Pfeils D, E und durch die Öffnung 33, 34 des Kükens 11, 12 in Richtung des Pfeils H durch die Öffnung 18 des Rücklaufs 10 in Richtung des Pfeils F zu dem Motor 2. Die Öffnung 33, 34 des Kükens 11, 12 ist derart zu der Öffnung 27, 28 des Rücklaufs 8, 9 ausgerichtet, dass der gesamte Volumenstrom des Fluids über den Wärmetauscher 6, 7 strömen kann. Die Öffnung 27, 28 des Rücklaufs 8, 9 ist vollständig geöffnet.
Die Position des Kükens 11, 12 in dem Gehäuse 15 des Fluidregelventils 1 ermöglicht eine volle Heizleistung des Wärmetauschers 6, 7, so dass der gesamte Volumenstrom des Fluids durch den Wärmetauscher 6, 7 strömt.
6 zeigt eine Querschnittsdarstellung des Fluidregelventils 1 gemäß 3b entlang des Schnittes Y-Y.
Das Fluid strömt von dem in 6 nicht dargestellten Motor 2 durch die Öffnung 16, 17 des Vorlaufs 3 in Richtung des Pfeils A und durch die Öffnung 25, 26 des Vorlaufs 4, 5 in Richtung des Pfeils B, C zu dem in 6 nicht dargestellten Wärmetauscher 6, 7. Von dem Wärmetauscher 6, 7 strömt das Fluid durch die Öffnung 27, 28 des Rücklaufs 8, 9 in Richtung des Pfeils D, E. Die Öffnung 33, 34 des Kükens 11, 12 ist derart zu der Öffnung 27, 28 des Rücklaufs 8, 9 ausgerichtet, dass das Fluid nicht zu der Öffnung 18 des Rücklaufs 10 strömen kann, so dass die Öffnung 27, 28 des Rücklaufs 8, 9 vollständig geschlossen ist. Somit steht das Fluid umlauffrei in dem Wärmetauscher 6, 7.
In dem Gehäuse 15 des Fluidregelventils 1 ist die Öffnung 29, 30 des Kükens 11, 12 derart zu den Öffnungen 35, 36 im Gehäuse 15 ausgerichtet, dass der gesamte Volumenstrom des Fluids über den Bypass 31, 32 in Richtung des Pfeils G durch die Öffnung 18 des Rücklaufs 10 in Richtung des Pfeils F zu dem Motor 2 strömen kann.
Zur Reduzierung der Heizleistung wird das Küken 11, 12 von der in 5 dargestellten Position in eine der beiden Richtungen des Pfeils I in dem Gehäuse 15 gedreht, so dass die Überlappung der Öffnung 27, 28 und der Öffnung 33, 34 immer geringer wird und gleichzeitig die Überlappung der Öffnung 35, 36 und der Öffnung 29, 30 immer größer wird, so dass der Volumenstrom des Fluids zum Wärmetauscher 6, 7 immer geringer und der Volumenstrom des Fluids durch den Bypass 31, 32 immer größer wird.
Das hohlzylinderförmige Küken 11, 12 ist senkrecht zu den hohlzylinderförmigen Vorläufen 3, 4, 5 und Rückläufen 8, 9, 10 angeordnet. Der Durchmesser D1 des Rücklaufs 8, 9 ist identisch zu dem Durchmesser D2 des Kükens 11, 12, wobei die Mittellinie des Rücklaufs 8, 9 in gleicher Höhe zu der Drehachse des Kükens 11, 12 ist. Eine Identität der Durchmesser D1, D2 ermöglicht einen sehr geringen Verlust des Differenzdrucks ΔP.
Der Durchmesser D3 des Vorlaufs 3 entspricht ungefähr dem Durchmesser des Kükens 11, 12, wobei das Küken 11, 12 um den halben Durchmesser des Vorlaufs 3 versetzt zu dem Vorlauf 3 angeordnet ist. Durch die versetzte Anordnung des Vorlaufs 3 zu dem Küken 11, 12 wird erreicht, dass der Volumenstrom des Fluids durch einen nicht regelbaren Teilquerschnitt 37 des Vorlaufs 3 von dem Vorlauf 3 zu dem Vorlauf 4, 5 strömen kann, und dass der Bypass 31, 32 in dem überschneidenden Bereich des Vorlaufs 3 und des Kükens 11, 12 angeordnet werden kann. Der Bypass 31, 32 ist in einem regelbaren Teilquerschnitt 38 des Vorlaufs 3 angeordnet. Durch diese Anordnung der Vorläufe 3, 4, 5, der Rückläufe 8, 9, 10, des Bypasses 31, 32 und des Kükens 11, 12 ist das Fluidregelventil 1 sehr kompakt, so dass nur ein geringer Bauraum erforderlich ist.
Die 7a bis 7e zeigen schematische Abwicklungen des Kükens 11, 12 in einem Winkelbereich von 0° bis 360°.
In 7a ist die Überlappung einerseits der Öffnung 29, 30 des Kükens 11, 12 mit der Öffnung 35, 36 des Gehäuses 15 und andererseits der Öffnung 33, 34 des Kükens 11, 12 mit der Öffnung 27, 28 des Rücklaufs 8, 9 bei einem Stellwinkel α von beispielsweise 250° des Kükens 11, 12 in dem Gehäuse 15 des Fluidregelventils 1 dargestellt.
Die Öffnung 35, 36 überlappt nicht mit der Öffnung 29, 30, so dass das Fluid von dem Vorlauf 3 nicht über den Bypass 31, 32 zu dem Rücklauf 10 strömen kann. Die Öffnung 27, 28 überlappt vollständig mit der Öffnung 33, 34, so dass der gesamte Volumenstrom des Fluids durch den Rücklauf 8, 9 zu dem Rücklauf 10 strömen kann. Bei dem Stellwinkel α von 250° des Kükens 11, 12 ist die Heizleistung des Wärmetauschers 6, 7 am größten.
Zur Reduzierung der Heizleistung wird der Stellwinkel α von 250° auf beispielsweise 0° reduziert, die Reduzierung erfolgt durch ein Verändern des Querschnittes der Öffnung 27, 28 des Rücklaufs 8, 9 und der Öffnung 35, 36 des Bypasses 31, 32. Der verbleibende Winkelbereich, d. h. der Winkelbereich zwischen 250° und 360°, kann zum vollständigen Verschließen der Öffnung 27, 28 des Rücklaufs 8, 9 und der Öffnung 35, 36 des Bypasses 31, 32 herangezogen werden.
Eine Aufteilung des Winkelbereichs von 0° bis 360° kann beispielsweise in einen Winkelbereich zum Verändern des Querschnittes der Öffnung 27, 28 des Rücklaufs 8, 9 und der Öffnung 35, 36 des Bypasses 31, 32 und in einen Winkelbereich zum vollständigen Verschließen der Öffnung 27, 28 des Rücklaufs 8, 9 und der Öffnung 35, 36 des Bypasses 31, 32 erfolgen. Die Summe der beiden Winkelbereiche kann 360° ergeben. Ferner besteht die Möglichkeit, nur einen eingeschränkten Winkelbereich zur Regelung zu verwenden. Eine Festlegung der Winkelbereiche kann beispielsweise auch aufgrund von unterschiedlichen Volumenströmen des Wärmetauschers 6, 7 erfolgen.
Der Stellwinkel α ist beispielsweise von der Größe der Öffnungsquerschnitte der Öffnung 35, 36 des Bypasses 31, 32 und der Öffnung 27, 28 des Rücklaufs 8, 9 abhängig.
In 7b überlappt die Öffnung 35, 36 teilweise die Öffnung 29, 30, und die Öffnung 27, 28 überlappt auch teilweise die Öffnung 33, 34. Bei diesem Stellwinkel α strömt ein Teil des Volumenstroms des Fluids über den Wärmetauscher 6, 7 und über den Rücklauf 8, 9 zu dem Rücklauf 10 und der andere Teil des Volumenstroms des Fluids strömt über den Bypass 31, 32 zu dem Rücklauf 10. Über den Vorlauf 3 und den Rücklauf 10 strömt der gesamte Volumenstrom des Fluids.
In 7c ist die Heizleistung des Wärmetauschers 6, 7 nochmals geringer. Die Öffnung 35, 36 überlappt größtenteils die Öffnung 29, 30, und die Öffnung 27, 28 überlappt die Öffnungen 33, 34, wobei diese nur einen geringen Öffnungsbereich zu der Öffnung 33, 34 bei einem Stellwinkel α von 250° aufweisen. Diese kleinen Öffnungen 33, 34 dienen zur Reduzierung der Heizleistung in kleinen Schritten. Bei diesem Stellwinkel α strömt der Volumenstrom des Fluids zu einem überwiegenden Anteil von dem Vorlauf 3 über den Bypass 31, 32 zu dem Rücklauf 10 und in einem geringen Anteil von dem Vorlauf 3 über den Vorlauf 4, 5, den Wärmetauscher 6, 7 und den Rücklauf 8, 9 in den Rücklauf 10.
Im Vergleich zu 7c ist in 7d die Heizleistung des Wärmetauschers 6, 7 nochmals geringer. Bei diesem Stellwinkel α strömt der Volumenstrom des Fluids fast vollständig über den Bypass 31, 32 zu dem Rücklauf 10 und nur ein sehr geringer Anteil von dem Wärmetauscher 6, 7 über die kleinen Öffnungen 33, 34 in den Rücklauf 10.
In 7e gibt der Wärmetauscher 6, 7 keine Heizleistung ab. Der Stellwinkel α des Kükens 11, 12 beträgt 0°. Die Öffnung 35, 36 überlappt vollständig die Öffnung 29, 30, so dass der gesamte Volumenstrom des Fluids von dem Vorlauf 3 über den Bypass 31, 32 in den Rücklauf 10 strömt. Die Öffnung 27, 28 überlappt nicht die Öffnung 33, 34, so dass das Fluid von dem Wärmetauscher 6, 7 nicht über den Rücklauf 8, 9 in den Rücklauf 10 strömt.
Die Formgebung und Größe der Öffnung 29, 30 und 35, 36 des Bypasses 31, 32 und der Öffnung 33, 34 bewirkt, dass die Heizleistungsanforderung des Fahrgastes keine Auswirkungen auf den Differenzdruckverlust und Volumenstromhaushalt des Motors 2 hat, da dem Motor 2 durch die Öffnung 29, 30 und 35, 36 des Bypasses 31, 32 ein Wärmetauscher 6, 7 und dessen Verlust des Differenzdrucks ΔP vorgetäuscht wird, so als ob der Wärmetauscher 6, 7 weiterhin in Funktion wäre.

1: Fluidregelventil
2: Motor
3: Vorlauf
4: Vorlauf
5: Vorlauf
6: Wärmetauscher
7: Wärmetauscher
8: Rücklauf
9: Rücklauf
10: Rücklauf
11: Küken
12: Küken
13: Stellmotor
14: Stellmotor
15: Gehäuse
16: Öffnung
17: Öffnung
18: Öffnung
19: Öffnung
20: Öffnung
21: Abdeckung
22: Abdeckung
23: Ende
24: Ende
25: Öffnung
26: Öffnung
27: Öffnung
28: Öffnung
29: Öffnung
30: Öffnung
31: Bypass
32: Bypass
33: Öffnung
34: Öffnung
35: Öffnung
36: Öffnung
37: Teilquerschnitt
38: Teilquerschnitt
A: Pfeil
B: Pfeil
C: Pfeil
D: Pfeil
E: Pfeil
F: Pfeil
G: Pfeil
H: Pfeil
I: Pfeil
α: Stellwinkel
ΔP: Differenzdruck
D1: Durchmesser
D2: Durchmesser
D3: Durchmesser

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 3107786 A1 [0002]

Claims

Fluidregelventil (1) für ein Heizgerät, wobei das Fluidregelventil (1) mindestens eine Öffnung (16, 17) für mindestens einen Vorlauf (3) eines Heizkreislaufs, mindestens eine Öffnung (25, 26) für mindestens einen Vorlauf (4, 5) mindestens eines Wärmetauschers (6, 7), mindestens eine Öffnung (27, 28, 33, 34) für mindestens einen Rücklauf (8, 9) des Wärmetauschers (6, 7), mindestens eine Öffnung (18) für mindestens einen Rücklauf (10) des Heizkreislaufs und mindestens eine Öffnung (29, 30, 35, 36) für mindestens einen Bypass (31, 32) zwischen dem Vorlauf (3) des Heizkreislaufs und dem Rücklauf (10) des Heizkreislaufs aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (27, 28, 33, 34) des Rücklaufs (8, 9) des Wärmetauschers (6, 7) und die Öffnung (29, 30, 35, 36) des Bypasses (31, 32) regelbar ist, wobei ein Teilquerschnitt (37) des Vorlaufs (3) des Heizkreislaufs, die Öffnung (25, 26) des Vorlaufs (4, 5) des Wärmetauschers (6, 7) und die Öffnung (18) des Rücklaufs (10) des Heizkreislaufs nicht regelbar ist.
Fluidregelventil (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluidregelventil (1) mindestens ein Küken (11, 12) aufweist.
Fluidregelventil (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Küken (11, 12) in einem Winkelbereich von 0° bis 360° in einem Gehäuse (15) des Fluidregelventils (1) drehbar ist.