DE1807916B2

DE1807916B2 - Vorrichtung zur reglung von waermetechnischen, in sich geschlossenen kreislaeufen

Info

Publication number: DE1807916B2
Application number: DE19681807916
Authority: DE
Inventors: Ulrich 6933 Mudau BOId 35 00 Brieskorn
Original assignee: Aurora Fahrzeugheizungen Konrad G Schulz KG, 6933 Mudau
Priority date: 1968-11-08
Filing date: 1968-11-08
Publication date: 1973-05-17
Also published as: DE1807916A1; DE1807916C3

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Regelung von wärmetechnischen, in sich geschlossenen

Kreisläufen, wie an einen eine Umwälzpumpe aufweisenden Hauptkreis angeschlossenen Nebenkreisen, mittels eines vier Anschlüsse für das Strömungsmittel aufweisenden Leitorgans, wobei jeweils zwei benachbarte Anschlüsse als Zulauf des Hauptkreises und als Vorlauf des Nebenkreises und die beiden anderen als Ablauf des Hauptkreises und als Rücklauf des Nebenkreises ausgelegt sind.

Bei einer derartigen Vorrichtung, die für Warmwasserheizungen, insbesondere Fernheizungen, für den Kühlkreislauf von Verbrennungskraftmaschinen od. dgl. vorgesehen ist, wurde bereits vorgeschlagen, als Leitorgan einen Rohrleitungsring vorzusehen, bei dem die Anschlüsse unter Einschluß gleich bemessener und stvömungstechnisch gleichwertiger Wege am Umfang des Ringes angeordnet sind. Hierbei ist zweckmäßigerweise der Leitungsring als symmetrischer Rohrkreis mit gleichen Kreisringabschnitten ausgebildet. In dem Hauptkreis ist eine Umwälzpumpe vorgesehen, und der oder die Nebenkreise ha-

ben einen Schwerkraftumlauf, einen durch eine Pumpe betriebenen Umlauf od. dgl. Der das Leitorgan bildende Ring muß entweder sehr genau gefertigt sein, damit in allen vier Ringabschnitten gleiche Strömungswiderstände vorliegen, oder es müssen in jedem Ringabschnitt Stellorgane vorgesehen sein, die es gestatten, in jedem Abschnitt übereinstimmende Strömungswiderstände zu erzielen. Da ferner bei abgeschaltetem Nebenkreis zwischen dem Zulauf und dem Ablauf des Hauptkreises eine Strömung stattfindet, kann an den Mündungsstellen des Vorlaufes zum Nebenkreis und des Rücklaufes vom Nebenkreis ein Wärmeübergang zwischen dem wärmeren Strömungsmittel des Hauptkreises und dem kälteren Strömungsmittel des Nebenkreises stattfinden, was bei vollständiger Abschaltung des Nebenkreises unerwünscht sein kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, gegenüber dem älteren Vorschlag bei einer Reduzierung des schaltungstechnischen Aufwandes eine größere Genauigkeit der Steuerung, insbesondere bei schnell wechselnden Temperaturbedingungen, zu erhalten.

Dieses wird bei der eingangs näher erläuterten Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Leitorgan aus einem länglich ausgebildeten Gehäuse besteht, das an den beiden Stirnseiten je einen Anschluß für den Vorlauf und den Rücklauf des Nebenkreises und an dem Umfang in Längsrichtung versetzt je einen weiteren Anschluß für den Zulauf

£ Jen Ablauf des Hauptkreises aufweist, und innerhalb des Gehäuses zwischen dem Zulauf und dem Ablauf ein Schließelement frei bewegbar ist, das bei Stillsetzen der Strömung im Nebenkreis mindestens den Ablauf des Hauptkreises sperrt

Durch diese Anordnung wird erreicht, daß der zuvor geschilderte Wärmeaustausch zwischen kälterem und wärmerem Strömungsmittel im Bereich der Anschlußstellen des oder der Nebenkreise ausgeschaltet wird, was insbesondere bei Kühl- bzw. Heizkreisläufen von Kraftfahrzeugen vorteilhaft ist. Beim Anfahren in der kalten Jahreszeit muß nämlich zunächst dafür Sorge getragen werden, daß der Motor auf die erforderliche Betriebstemperatur kommt, wobei eine vollständige Abschaltung der Raumheizung wesentlich ist Ist die Betriebstemperatur erreicht, kann zunächst die Heizung an der vorderen Stirnstite, beispielsweise zum Enteisen der Windschutzscheibe, eineescba'tet werden. Bei zunehmender Tageserwärrnuna Ixstrahlt die Sonne nur einseitig das Fahrzeug, und "man sieht deshalb zweckmäßigerweise auf jeder Seite de- Fahrgastraumes je einen Lufterhitzer vor. Diese rinnen voneinander unabhängig gesteuert werden, wobei beispielsweise der Lufterhitzer auf der von der Sonne bestrahlten Fahrzeugseite abgeschaltet werden kann, so daß bei wechselnden Temperaturen beide Erhitzer eine ausgeglichene Innentemperatur sicher-":'!en.

Das i.eitorgan hat einen einfachen kompakten Aufbau u::d ist schnell und störungsfrei auszuwechseln.
Der Hauptkreis weist eine Umwälzpumpe auf, die

J_n Stromungsrichtung betrachtet — vor dem Wärmeerzeua^ir liegt. Der Wärmeerzeuger ist in dem Hauptkreis in Reihe mit dem Zulauf und Ablauf des Leitorgans geschaltet. Vorteilhafterweise ist das Schließelement des Leitorgans durch die im Nebenkieis erziv.ate Strömung steuerbar, der hierzu in Reihenschaltung mit einem Verbraucher eine Umwälzpumpe autweist. Die Umwälzpumpe im Nebenkreis ist im Stillstand geöffnet und setzt dem Druckausaleich zwischen Vorlauf und Rücklauf keinen Widerstand entgegen. Unter dem Überdruck im Zulauf und dem relativen Unterdruck im Ablauf legt sich das Schließelement vor die Mündung des Ablaufes und verschließt diesen. Dadurch wird jegliche Strömung im Zulauf und Ablauf unterbunden. Der Nebenkreis ist vollständig abgeschaltet.

Vorteilhafterweise ist zwischen dem Zulauf und dem Ablauf sowie zwischen dem Rücklauf und dem Ablauf je ein Anschlag vorgesehen, die zusammen einen Raum begrenzen, in dem das als Kugel ausgebildete Schließelement frei bewegbar ist. Läuft die Pumpe im Nebenkreis an, so drückt die Strömung im Nebenkreis die Kugel von der Mündung des Ablaufes weg gegen den Anschlag zwischen Zulauf und Ablauf. Die Hauptströmung verläuft dann vom Zulauf zum Vorlauf und vom Rücklauf zum Ablauf.

Der Ablauf ist als einen kreisförmigen Querschnitt aufweisendes Rohr ausgebildet, dessen lichte Weite kleiner ist als der Durchmesser der das Schließelement bildenden Kugel. Das Schließelement bzw. die Kugel kann aus Kunststoffen, Metall, Gummi, Glas od. dgl. bestehen und massiv oder hohl ausgebildet sein. Ihr Gewicht ist vorzugsweise auf das Strömungsmittel abgestimmt, um ausschließlich durch dieses bewegt zu werden. Die Anwendung einer Kueel hat dabei den Vorteil, daß etwaige Verunreinigungen im Strömungsmittel sich nicht störend auf der Oberfläche des Schließelementes ablagern können.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben, das an Hand der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert wird. Es zeigt

Fig. 1 ein Ausführurigsbeispiel der erfindungsgemäöen Vorrichtung in Verbindung mit einem Kuhlsystem für eine Verbrennungskraftmaschine,

Fig.2 einen Längsschnitt durch das Leitorgan, ίο wobei der Nebenkreis abgeschaltet ist, und _{TT TTT} -

Fig.3 einen Querschnitt gemäß Linie III-lll in Fig ">

DerKaupikreis gemäß Fig. 1 umfaßt einen Wärmeerzeuger 10, wie einen Heizkessel, eine Verbrennungskraftmaschine od. dgl. In Reihenschaltung mit dem Wänneerzeuger sind eine Druckleitung *1, gegebenenfalls ein Verbraucher 12, eine Saugleitung 13 und eine Hauptumwälzpumpe 14 vorgesehen. Zwischen der Druckleitung 11 und der Saugleitung 13 sind in Parallelschaltung mehrere Nebenkreise vorgesehen, von denen in F i g. 1 beispielsweise die Nebenkreise 21 und 22 dargestellt sind. An die Druckleitung 11 ist eine Zulaufleitung 15 und an die Saugleitung 13 eine Ablaufleitung 16 angeschlossen. Die Zulauf leitung 15 führt zu einem Zulaufe eines Leitorgans 20 und die Ablaufleitung 16 zu einem Ablauf b des Leitorgans 20.

Die Nebenkreise 21, 22 weisen in Reihenschaltung das Leitorgan 20, eine Umwälzpumpe 23 und einen Verbraucher 24 auf. Die Pumpe 23 ist dabei in einer Vorlauf leitung 25 angeordnet, die bei d am Leitorgan 20 besinnt und zum Verbraucher 24 führt. Vom Verbraucher 24 verläuft eine Rücklaufleitung 26 zurück zum Leitorgan 20 und mündet in dieses bei c. In F i g. 2 und 3 ist das Leitorgan 20 dargestellt. Dieses besteht aus einem länglichen Gehäuse 27, das aus einem zylindrischen Metallrohr mit kreisringformigem Querschnitt besteht. Das Gehäuse 27 kann auch einen anderen Querschnitt aufweisen und aus Kunststoffen od. dgl. bestehen. An den beiden Stirnseiten des Gehäuses 27 befindet sich ein Anschluß für den Vorlaufe¹ und den Rückläufe. Der äußere Umfang des Gehäuses 27 kann dabei gemäß F ι g. 2 zur Aufnahme der Anschlüsse der Vorlaufleitung 25 und der Rücklaufleitung 26 ausgebildet sein.

In der Umfangswandung des Gehäuses 27 sind in Längsrichtung versetzt einander diametral gegenüberliegend zwei weitere Anschlüsse für den Zulauf e und den Ablauf b des Hauptkreises vorgesehen. Der Zulaufe ist benachbart dem Vorlaufe" und der Ablauf b benachbart dem Rückläufe angeordnet. Innerhalb des Gehäuses 27 ist ein Schließelement in Form einer Kugel 28 geführt. Hierzu ist innerhalb des Gehäuses 27 zwischen dem Zulaufe und dem Ablautb benachbart dem Zulaufe ein Anschlag 29 in Form von drei Stiften vorgesehen, die — gemäß F ι g. 3 in den Innenraum des Gehäuses 27 ragen und so lang bemessen sind, daß der freie Querschnitt zwischen den freien Enden der Stifte 29 kleiner ist als der Durchmesser der Kugel 28. Die andere Begrenzung für die Kugel ist durch einen Anschlag 30 gebildet, der in Form eines Stabes zwischen dem Ablaut und dem Rückläufe benachbart dem Ablauf b innerhalb des Gehäuses 27 vorgesehen ist. Da in der einen stabilen Lage die Kugel 28 autaer Mündung 31 des Ablaufes b ruht, ^t der Anschlag

Mündung 31 des Ablaufest ruht, ist der

30 gemäß Fig. 2 so weit von dem Ablauf * ^eI™_

anzuordnen, daß die Kugel 28 bündig auf der Mun

dung 31 ruhen kann. Andererseits ist es vorteilhaft, Ablaufs sind auch in diesem Fall zur Zulauf- bzw.

den Anschlag 30 so dicht an der Mündung 31 an- Ablaufachse rechtwinklig ausgerichtet und ragen so

zuordnen, daß die Bewegungsbahn der Kugel 28 auf weit in den Gehäuseinnenraum hinein, daß sie die

die Mündung 31 hin gelenkt wird. Bewegung der Kugel 28 begrenzen. Die Anschläge

Wie aus F i g. 2 ersichtlich, ist der Durchmesser 5 29 und 30 können dann entfallen,

der Kugel 28 größer als der der Mündung 31, damit Dient der Kreislauf gemäß F i g. 1 der Beheizung

sich die Kugel 28 dichtend vor den Ablauft legen eines Fahrzeuginnenraumes, so ist der Wärmeerzeu-

kann. ger 10 der Motor. Von der Druckleitung 11 ist eine

Geht man davon aus, daß in dem Hauptkreis Leitung 40 abgezweigt, die zu einem Thermostaten

durch die Pumpe 14 eine konstante Strömung auf- io 41 führt, der mit einem Kühler 42 verbunden ist.

rechterhalten wird, so kann in den Nebenkreisen 21, Von dem Kühler 42 führt eine weitere Leitung 43

22 die Wärmeabgabe dadurch geregelt werden, daß zur Saugleitung 13 mit der Motorpumpe 14. Von

die Förderleistung der Pumpe 23 den gewünschten dem Thermostaten 41 zweigt die Bypassleitung 44

Erfordernissen angepaßt wird. Innerhalb des Leitor- ab, die hinter dem Kühler 42 in die Leitung 43 mün-

gans 20 erfolgt dann eine Strömung vom Zulauf α *5 det. Der Verbraucher 12 kann der Frontheizer in

zum Vorlauf d und über den Verbraucher 24 zum einem Fahrgastraum eines Omnibusses sein und der

Rücklauf c und von dort zum Ablauft. Die Kugel 28 Nebenkreis 21 mit einem Umlufterhitzer 24 die eine

liegt in dieser Betriebsstellung an dem Anschlag 29 Seite des Fahrgastraumes und der Nebenkreis 22 mit

an — gestrichelte Lage in F i g. 2 —, und die Strö- dem Umlufterhitzer 24 die andere Seite des Fahr-

mung kann ungehindert ablaufen. Da der Anschlag *° gastraumes beheizen. Die Umwälzpumpen 23 der

29 auch das Umströmen der Kugel 28 gestattet, kann beiden Nebenkreise 21 und 22 können mit Thermo-

auch Strömungsmittel vom Rücklauf c zum Vorlauf d staten in Verbindung stehen, die die Temperatur auf

gelangen. Dadurch wird eine Beimischung und damit den beiden Fahrzeugseiten ermitteln. Wird eine Seite

erhöhte Regelbarkeit sichergestellt. Eine Überlastung stärker erwärmt, so läuft die Pumpe 23 des entspre-

der Pumpe 23 ist ebenfalls ausgeschlossen. Die 25 chenden Kreises langsamer oder wird angehalten. Es

Pumpe kann sehr schwach ausgelegt werden. ist ohne weiteres verständlich, daß auf diese Weise

Soll einer der Nebenkreise 21, 22 abgeschaltet eine optimale Beheizung eines Fahrgastraumes mögwerden, so wird die Pumpe 23 stillgesetzt, und die lieh ist.

Hauptströmung von der Zulaufleitung 15 zur Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das darge-Ablaufleitung 16 drückt die Kugel 28 auf die Mün- 30 stellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Beispielsdung 31 — F i g. 2 —. Damit wird sofort die Strömung weise können der zweite Nebenkreis 22 und der Verin den Leitungen 15 und 16 unterbunden und jeg- braucher fortgelassen werden, d. h., die Druckleitung liehe Wärmezufuhr zum abgeschalteten Nebenkreis 11 mündet unmittelbar in die Zulaufleitung 15 und ausgeschaltet. Sollte sich in dem Nebenkreis noch die Ablaufleitung 16 in die Saugleitung 13. Auf diese eine Schwerkraftzirkulation einstellen, so kann diese 35 Weise läßt sich die gesamte Beheizung einheitlich durch einen Etagenbogen unterbunden werden. feinfühlig durch die Pumpe 23 regeln oder vollkom-

Obgleich in F i g. 2 der Zulauf α und der Ablauf b men abstellen. An Stelle eines Verbrauchers 24 kön-

diametral gegenüberliegend am Umfang des Gehäu- nen auch mehrere Verbraucher in Reihe geschaltet

ses 27 angeordnet sind, können beide Anschlüsse werden.

auch unter einem beliebigen anderen Winkel zuein- 4° Der Anschlag 29 kann als Blende ausgebildet sein, ander angeordnet sein. Es besteht sogar die Möglich- in deren öffnung sich die Kugel 28 legt, wenn die keit, daß Zu- und Ablauf nebeneinander in Längs- Pumpe 23 arbeitet. Dadurch wird eine Strömung richtung versetzt in die Gehäusewandung münden. von c nach d unterbunden. Ist die Blende 29 teilweise Beim Einbau des Leitorgans Hegt Yorteilhafterweise unterbrochen oder die Kugel 28 mit einem bestimmder Zulauf oberhalb einer gedachten horizontalen 45 ten Durchmesser versehen, so kann neben der Steue-Ebene durch die Symmetrieachse des Gehäuses und rung der Pumpe 23 durch die Kugel 28 und die der Ablauf unterhalb dieser Ebene. Diese Forderung Blende eine Beimischungsregelung durchgeführt werbraucht jedoch nicht eingehalten zu werden, da die den. Dieses ist von besonderer Bedeutung bei Fern-Kugel 28 in der Weise ausgebildet bzw. aus einem heizungen, bei denen das Heißwasser in dem Hauptderartigen Werkstoff hergestellt ist, daß sie sich frei 50 kreis eine Temperatur von 140° C aufweist. Dei schwebend in dem Strömungsmittel bewegt und nur Verbraucher am Nebenkreis benötigt jedoch nur 7C durch dieses bewegt wird. bis 90⁰C, und es ist in diesem Fall möglich, dem

In Fi g. 2 sind der Zulaufe und der Ablauf b unter Heißwasser des Zulaufes α Rücklaufwasser von c zu-

einem Winkel von 90° zur Hauptachse des Gehäu- zumischen. Man erhält dann allein auf Grund dei

ses 27 angeordnet. Beide Anschlüsse können jedoch 55 Konstruktion der beiden Elemente 28 und 29 bei-

auch zu den Stirnseiten des Gehäuses 27 hin geneigt spielsweise eine Vorlauftemperatur von 90° C. Aucfc

unter einem kleineren Winkel in die Gehäusewan- hierfür sind keine besonderen Regelorgane erforder-

dung münden. Die Mündungen des Zulaufs und lieh.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Regelung von wärmetechnischen, in sich geschlossenen Kreisläufen, wie an einen eine Umwälzpumpe aufweisenden Hauptkreis angeschlossenen Nebenkreisen, mittels eines vier Anschlüsse für das Strömungsmittel aufweisenden Leitorgans, wobei jeweils zwei benachbarte Anschlüsse als Zulauf des Hauptkreises und als Vorlauf des Nebenkreises und die beiden anderen als Ablauf des Hauptkreises und als Rücklauf des Nebenkreises ausgelegt sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitorgan (20) aus einem länglich ausgebildeten Gehäuse (27) besteht, das an den beiden Stirnseiten je einen Anschluß für den Vorlauf (d) und den Rücklauf (c) des Nebenkreises (21, 22) und an dem Umfang in Längsrichtung versetzt je einen weiteren Anschluß für den Zulauf (α) und den Ablauf (ft) des Hauptkreises aufweist, und innerhalb des Gehäuses (27) zwischen dem Zulauf (α) und dem Ablauf (ft) ein Schließelement (28) frei bewegbar ist. das bei Stillsetzen der Strömung im Nebenkreis (21, 22) mindestens den Ablauf (b) des Hauptkreises sperrt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließelement (28) durch die im Nebenkreis (21, 22) erzeugte Strömung steuerbar ist, der hierzu in Reihenschaltung mit einem Verbraucher (24) eine Umwälzpumpe (23) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischeu dem Zulauf (a) und dem Ablauf (ft) sowie zwischen dem Rücklauf (c) und dem Ablauf (ft) je ein Anschlag vorgesehen ist, die zusammen einen Raum begrenzen, in dem das als Kugel ausgebildete Schließelement (28) frei bewegbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablauf (ft) als einen kreisringförmigen Querschnitt aufweisendes Rohr ausgebildet ist, dessen lichte Weite kleiner ist als der Durchmesser der Kugel (28).

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag zwischen dem Zulauf (a) und dem Ablauf (ft) als kreisringförmige Blende ausgebildet ist, deren lichte Weite etwas kleiner ist als der Durchmesser der Kugel (28).

6. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (29) zwischen dem Zulauf (α) und dem Ablauf (ft) in Form von einzelnen Stiften ausgebildet ist, die radial von der inneren Umfangswandung des Gehäuses (27) her in dessen Innenraum ragen und so lang bemessen sind, daß der freie Querschnitt zwischen den freien Enden der Stifte kleiner ist als der Durchmesser der Kugel (28).

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (30) zwischen dem Ablauf (b) und dem Rücklauf (c) in Form eines Stabes, einer Blende, Stiften od. dgl. ausgebildet ist, die ein Entweichen der Kugel verhindern, ohne den inneren freien Querschnitt des Gehäuses (27) wesentlich zu reduzieren.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1

bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zulauf (α) und der Ablauf (ft) unter einem Winkel von weniger als 90° zur Längsachse in Richtung des Vorlaufs (d) und Rücklaufs (c) geneigt in das Gehäuse geführt sind und rechtwinklig zur Zulaufachse bzw. Ablaufachse ausgerichtete Mündungen aufweisen, die als Anschlag für die Kugel (28) in den Gehäuseinnenraum ragen.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (27) aus Gummi oder Kunststoffen besteht und unmittelbar mit den Leitungen (15, 16, 25, 26) verschweißt ist.