DE1807916C3 - Vorrichtung zur Reglung von warmetechnischen, in sich geschlosse nen Kreislaufen - Google Patents

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 d:s 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 strömungstechnisch gleichwertiger Wege am Umfang des Ringes angeordnet sind. Hierbei ist zweckmäßigerweise der Leitung^rring als symmetrischer Rohrkreis mit gleichen Kreisringabschnitten ausgebildet. In dem Hauptkreis ist eine Umwälzpumpe vorgesehen, und der oder die Nebenkreise haben 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 dsrp 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 unerwünschtsein 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

und den Ablauf des Hauptkreises aufweist, und in- guiigen im Strömungsmittel sich nicht störend aiii der

nerhalh des Gehäuses zwischen dem Zulauf und dem Oberfläche des Schließelementes ablagern können.

Ablauf ein Schließelcment frei bewegbar ist, das bei In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispid der

Stillsetzen der Strömung im Nebenkreis mindestens Erfindung wiedergegeben, das an Hand der nachlol-

,jen Ablauf des Hauptkreises sperrt. r, genden Beschreibung näher erläutert wird. Es zeigt

Durch diese Anordnung wird erreicht, daß der zu- Fig. 1 -ein Ausführungsbeispid der erfindiiugsg·-'-

vor geschilderte Wärmeaustausch zwischen kälterem mäßen Vorrichtung in Verbindung mit einem KuIiI-

und Wärmerem Strömungsmittel im Bereich der An- system für eine Verbrennungskraftmaschine,

schlußstellen des oder der Nebenkreise ausgeschaltet ' F i g. 2 einen Längsschnitt durch das Leitorgan,

wird, was insbesondere bei Kühl- bzw. Heizkrcisläu- 10 wobei der Nebc.ikr'.; abgeschaltet ist, und

fen von Kraftfahrzeugen vorteilhaft ist. Beim Anfah- F i g. 3 einen Querschnitt gemäß Linie 111 -111 in

ren in der kalten Jahreszeit muß nämlich zunächst F i g. 2.

dafür Sorge getragen werden, daß der Motor auf die Der Hauptkreis gemäß Fig. I umfaßt einen Warerforderliche Betriebstemperatur kommt, wobei eine meerzeuger 10, wie einen Heizkessel, eine Verbrenvollständige Abschaltung der Raumheizung wesent- 15 nungskraftmaschine od. dgl. In Reihenschaltung mit lieh ist. 1st die Betriebstemperatur erreicht, kann zu- dem Wärmeerzeuger sind eine Druckleitung 11. genächst die Heizung an der vorderen Stirnseite, bei- gebenenfalls ein Verbraucher 12, eine Saugieiuing 13 spielsweise zum Enteisen der Windschutzscheibe, und eine Hauptumwälzpumpe 14 vorgesehen. Zw 1-eiugeschaltet werden. Bei zunehmender Tigeserwär- sehen der Druckleitung IC und der Saugleitung 13 mung bestrahlt die Sonne nur einseitij das Fahrzeug, 20 _sj_ncj j_n Parallelschaltung mehrere Nebenkreise vorge- und man sieht deshalb zweckmäßigerweise auf jeder sehen, von denen in F i g. I beispielsweise die Neben-Seite des Fahrgastraumes je einen Lufterhitzer vor. kreise 21 und 22 dargestellt sind. An die Drucklei-Diese können voneinander unabhängig gesteuert t_ur)g 11 ist eine Zulaufleitung 15 und an die Saugleiwerden, wobei beispielsweise der Lufterhitzer auf der tung 13 eine Ablaufleitung 16 angeschlossen, von der Sonne bestrahlten Fahrzeugseite abgeschaltet as Die Zulaufleitung 15 führt zu einem Zulauf α eines werden kann, so daß bei wechselnden Temperaturen Leitorgans 20 und die Ablaufleitung 16 zu einem beide Erhitzer eine ausgeglichene Innentemperatur Ablauf b des Leitorgans 20.

sicherstellen. Die Nebenkreise 21, 22 weisen in Reihenschaltung Das Leitorgan hat einen einfachen kompakten (j_as Leitorgan 20, eine Umwälzpumpe 23 und einen Aufbau und ist schnell und störungsfrei auszuwech- 30 Verbraucher 24 auf. Die Pumpe 23 ist dabei in einer sein. Vorlaufleitung 25 angeordnet, die bei rf am Leitorgan Der Hauptkreis weist eine Umwälzpumpe auf, die 20 beginnt und zum Verbraucher 24 führt. Vom Ver-— in Strömungsrichtung betrachtet — vor dem War- braucher 24 verläuft eine Rücklaufleitung 26 zurück meerzeuger liegt. Der Wärmeerzeuger ist in dem _zum Leitorgan 20 und mündet in dieses bei c. Hauptkreis in Reihe mit dem Zulauf und Ablauf des 35 I_n Fig. 2 und 3 isli das Leitorgan 20 dargestellt. Leitorgans geschaltet. Vorteilhafterweise ist das Dieses besteht aus einem länglichen Gehäuse 27, das Schließelement des Leitorgans durch die im Neben- _aus einem zylindrischen Metallrohr mit kreisringförkreis erzeugte Strömung steuerbar, der hierzu in Rei- migem Querschnitt besteht. Das Gehäuse· 27 kann henschaltung mit einem Verbraucher eine Umwälz- _{aucn e}j_nen anderen Querschnitt aufweisen und aus pumpe aufweist. Die Umwälzpumpe im Nebenkreis 40 Kunststoffen od. dgl. bestehen. An den beiden Stirnist im Stillstand geöffnet und setzt dem Druckaus- seiten des Gehäuses 27 befindet sich ein Anschluß gleich zwischen Vorlauf und Rücklauf keinen Wider- für den Vorlauf rf und den Rückläufe. Der äußere stand entgegen. Unter dem Überdruck im Zulauf und Umfang des Gehäuses 27 kann dabei gemäß F 1 g. dem relativen Unterdruck im Ablauf legt sich das _ZUr Aufnahme der Anschlüsse der Vorlaufleitung 25 Schließelement vor die Mündung des Ablaufes und '-5 und der Rücklaufleitung 26 ausgebildet sein, verschließt diesen. Dadurch wird jegliche Strömung In der Umfangswandung des Gehäuses 27 sind in im Zulauf und Ablauf unterbunden. Der Nebenkreis Längsrichtung versetzt einander diametral gegenist vollständig abgeschaltet. überliegend zwei weitere Anschlüsse fur oen Zulauf a Vorteilhafterweise ist zwischen dem Zulauf und und den Ablauf 6 des Hauptkreises vorgesehen. Der d-m Ablauf sowie zwischen dem Rücklauf und dem 5* Zulauf α ist benachbart dem Vorlauf rf und der Ab-Ablauf je ein Anschlag vorgesehen, die zusammen lauf b benachbart ^m Rücklauf c angeordne Innereinen Raum begrenzen, in dem das als Kugel ausge- halb des Gehäuses 27 ist ein Schließelement in Fo m bildete Schließelement frei bewegbar ist. Läuft die einer Kugel 28 gefuhrt. Hierzu ist innerhalb des GePumpe im Nebenkreis an, so drückt die Strömung im häuses 27 zwischen dem Zulauf a und dem Ablaut ft Nebenkreis die Kugel von der Mündung des Ablau- 55 benachbart dem Zulauf« ein Anschlag ZV in form fes weg gegen den Anschlag zwischen Zulauf und von drei Stiften vorgesehen, die — gemau ng. Ablauf. Die Hauptströmung verläuft dann vom Zu- in den Innenraum des Gehäuses 27 ragen und so lauf zum Vorlauf und vom Rücklauf zum Ablauf. lang bemessen sind, daß der freie ij^u"^schnit _| ^z" " Der Ablauf ist als einen kreisförmigen Querschnitt sehen den freien Enden der Stifte 29 kleiner ist als aufweisendes Rohr ausgebildet, dessen lichte Weite 60 der Durchmesser der Kugel 28. Die andere Begrenkleiner ist als der Durchmesser der das Schließele- zung für die Kugel ist durch einen Anschlag 301 gebilment bildenden Kugel. Das Schließelcment bzw. die det, der in Form eines Stabes zwischen dem Ablauf ft Kugel kann aus Kunststoffen, Metall, Gummi, Glas und dem Rücklaufe benachbart dem Ablauf ft inncrod. dgl. bestehen und massiv oder hohl ausgebildet halb des Gehäuses 27 vorgesehen ist. sein. Ihr Gewicht ist vorzugsweise auf das Strö- 65 Da in der einen stabilen Lage die Kugel 28 auf der mungsmittel abgestimmt, um ausschließlich durch Mündung 31 des Ablaufes/, ruht, ist der .Anschlag dieses bewegt zu werden. Die Anwendung einer Ku- 30 gemäß F. g. 2 so weit von dem Ablau ft entfernt Z hat dabei den Vorteil, daß etwaige Verunreini- anzuordnen, daß die Kugel 28 bündig auf der Mun-

clung 31 ruhen kann. Andererseits ist es vorteilhaft, den Anschlag 30 so dicht an der Mündung 31 anzuordnen, daß die Bewegungshahn der Kugel 28 auf die Mündung 31 hin gelenkt wird.

Wie mis F i g. 2 ersichtlich, ist der Durchmesser der Kugel 28 größer als der der Mündung 31, damit sich die Kugel 28 dichtend vor den Ablauf /; legen kann.

(ielit man davon aus, daß in dem Hauptkreis durch die Pumpe 14 eine konstante Strömung aufrechterhalten wird, so kann in den Nebenkreisen 21, 12 die Wärmeabgabe dadurch geregelt werden, daß die Förderleistung der Pumpe 23 den gewünschten Erfordernissen angepaßt wird. Innerhalb des Leitorgans 20 erfolgt dann eine Strömung vom Zulauf« zum Vorlauf d und über den Verbraucher 24 zum Rückläufe und von dort zum Ablauf/;. Die Kugel 28 liegt in dieser Betriebsstellung an dem Anschlag 29 an — gestrichelte Lage in F i g. 2 —·, und die Strömung kann ungehindert ablaufen. Da der Anschlag 29 auch das Umströmen der Kugel 28 gestattet, kann auch Strömungsmittel vom Rückläufe zum Vorlauft/ gelangen. Dadurch wird eine Beimischung und damit erhöhte Regelbarkeit sichergestellt. Eine Überlastung der Pumpe 23 ist ebenfalls ausgeschlossen. Die Pumpe kann sehr schwach ausgelegt werden.

Soll einer der Nebenkreise 21, 22 abgeschaltet werden, so wird die Pumpe 23 stillgesetzt, und die Hauptströmung von der Zulaufleitung 15 zur Ablaufleitung 16 drückt die Kugel 28 auf die Mündung 31 — F i g. 2 —. Damit wird sofort die Strömung in den Leitungen 15 und 16 unterbunden und jegliche Wärmezufuhr zum abgeschalteten Nebenkreis ausgeschaltet. Sollte sich in dem Nebenkreis noch eine Schwerkraftzirkulation einstellen, so kann diese durch einen Etagcnbogen unterbunden werden.

Obgleich in F i g. 2 der Zulauf« und der Ablauf/) diametral gegenüberliegend am Umfang des Gehäuses 27 angeordnet sind, können beide Anschlüsse auch unter einem beliebigen anderen Winkel zueinander angeordnet sein. Es besteht sogar die Möglichkeit, daß Zu- und Ablauf nebeneinander in Längsrichtung versetzt in die Gehäusewandung münden. Beim Einbau des Leitorgans liegt vorteilhafterweise der Zulauf oberhalb einer gedachten horizontalen Ebene durch die Symmetrieachse des Gehäuses und der Ablauf unterhalb dieser Ebene. Diese Forderung braucht jedoch nicht eingehalten zu werden, da die Kugel 28 in der Weise ausgebildet bzw. aus einem derartigen Werkstoff hergestellt ist, daß sie sich frei schwebend in dem Strömungsmittel bewegt und nur durch dieses bewegt wird.

In F i g. 2 sind der Zulaufe und der Ablauf fc unter einem Winkel von 90° zur Hauptachse des Gehäuses 27 angeordnet. Beide Anschlüsse können jedoch auch zu den Stirnseiten des Gehäuses 27 hin geneigt unter einem kleineren Winkel in die Gehäusewandung münden. Die Mündungen des Zulaufs und Ablaufs sind auch in diesem Fall zur Zulauf- bzw. Ablaufachse rechtwinklig ausgerichtet und ragen so weil in den Gchäuscinnenraum hinein, daß sie die Bewegung der Kugel 28 begrenzen. Die Anschlage 29 und 30 können dann entfallen.

Dient der Kreislauf gemäß F i g. 1 der Beheizung eines Fahrzeuginnenraumes, so ist der Wärmeerzeuger 10 der Motor. Von der Druckleitung Il ist eine Leitung 40 abgezweigt, die zu einem Thermostaten

ίο 41 führt, der mit einem Kühler 42 verbunden ist. V(Jn dem Kühler 42 führt eine weitere Leitung 43 zur Saugleitung 13 mit der Motorpumpe 14. Von dem Thermostaten 41 zweigt die Bypassleitung 44 ab. die hinter dem Kühler 42 in die Lcilung 43 mündct. Der Verbraucher 12 kann der Frontheizer in einem Fahrgastraum eines Omnibusses sein und der Nebenkreis 21 mit einem Umlufterhitzer 24 die eine Seite des Fahrgastraumes und der Nebenkreis 22 mit dem Umlufterhitzer 24 die andere Seite des FaIugastraumcs beheizen. Die Umwälzpumpen 23 der beiden Nebenkreise 21 und 22 können mit Thermostaten in Verbindung stehen, die die Temperatur auf den beiden Fahrzeugseiten ermitteln. Wird eine Seile stärker erwärmt, so läuft die Pumpe 23 des entsprc-

chendei. Kreises langsamer oder wird angehalten. Es ist ohne weiteres verständlich, daß auf diese Weise eine optimale Beheizung eines Fahrgastraumes möglich ist.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das dargc-

stellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Beispielsweise können der zweite Nebenkreis 22 und der Verbraucher fortgelassen werden, d. h., die Druckleitung 11 mündet unmittelbar in die Zulauf leitung 15 und die Ablaufleitung 16 in die Saugleitung 13. Auf diese

Weise läßt sich die gesamte Beheizung einheitlich feinfühlig durch die Pumpe 23 regeln oder vollkommen abstellen. An Stelle eines Verbrauchers 24 können auch mehrere Verbraucher in Reihe geschaltet werden.

Der Anschlag 29 kann als Blende ausgebildet sein, in deren öffnung sich die Kugel 28 legt, wenn die Pumpe 23 arbeitet. Dadurch wird eine Strömung von c nach d unterbunden. Ist die Blende 29 teilweise unterbrochen oder die Kugel 28 mit einem bestimmten Durchmesser versehen, so kann neben der Steuerung der Pumpe 23 durch die Kugel 28 i';:d die Blende eine Beimischungsregelung durchgeführt werden. Dieses ist von besonderer Bedeutung bei Fernheizungen, bei denen das Heißwasser in dem Haupt-

kreis eine Temperatur von 140° C aufweist. Der Verbraucher am Nebenkreis benötigt jedoch nur 70 bis 90° C, und es ist in diesem Fall möglich, dem Heißwasser des Zulaufesa Rücklauf wasser vonc zuzumischen. Man erhält dann allein auf Grund der Konstruktion der beiden Elemente 28 und 29 beispielsweise eine Vorlauftemperatur von 90° C. Auch hierfür sind keine besonderen Regelorgane erforderlich.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

1. Patentansprüche:

   I. Vorrichtung zur Regelung von würmciechnischen, in sich geschlossenen Kreisläufen, wie an einen eine Umwälzpumpe aufweisenden Hauptkreis angeschlossenen Nebenkreisen, mittels eines vier Anschlüsse für das Strömungsmittel aufweisenden Leilorgans, 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 Gehause (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 (Λ) des Hauptkreises aufweist, und innerhalb des Gehäuses (27) zwischen dem Zulauf (0) und dem Ablauf (b) ein Schließclement (28) frei bewegbar ist, das bei Stillsetzen der Strömung im Nebenkreis (21, 22) mindestens den Ablauf (h) des Hauptkreises sperrt.
2. 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 I. mwälzpumpe (23) aufweist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Zulauf (a) und dem Ablauf (b) sowie zwischen dem Rücklauf (c) und dem Ablauf (b) je ein Anschlag vorgesehen ist, die zusammen einen Raum begrenzen, in dem das als Kugel ausgebildete Schließelement (28) frei bewegbar ist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablauf (b) als einen kreisringförmigen Querschnitt aufweisendes Rohr ausgebildet ist, dessen lichte Weite kleiner ist als der Durchmesser der Kugel (28).
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag zwischen dem Zulauf (α) und dem Ablauf (b) als kreisringförmige Blende ausgebildet ist, deren lichte Weite etwas kleiner ist als der Durchmesser der Kugel (28).
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (29) zwischen dem Zulauf (α) und dem Ablauf (b) 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. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 biü 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (3¹D) zwischen dem Ablauf (b) und dem Rücklauf (V) 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. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1

   bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der ΖιιΗιιιΓ (a) und der Ablauf (h) unter einem Winkel von weniger als 40 zur Längsachse 111 Richtung des Vorlaufs (</) und Rücklaufs U) geneigt in das Gehäuse geführt sind und rechtwinklig zur Zulaulachse bzw. Abluufachse ausgerichtete Mündungen aufweisen, die als Anschlag für dir. Kugel (28) in den Gehäuseinnenraum ragen.

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