DE202010013096U1 - Hydraulic switch - Google Patents
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Abstract
Hydraulische Weiche für hydraulische Systeme insbesondere, Wärme- und Kälteversorgungssystemen, die zwischen wenigstens einem Erzeugerkreislauf (K1) und wenigstens einem Verbraucherkreislauf (K2) angeordnet ist und ein Weichengehäuse (2) aufweist, dessen Längsachse (A) im Einbauzustand der Weiche (1) im Wesentlichen vertikal verläuft und dessen Inneres einen Raum (3) für ein Temperaturträgerfluid aufweist, wobei an dem Weichengehäuse (2) wenigstens ein erster Vorlaufanschluss (4) zum Erzeugerkreislauf und wenigstens ein erster Rücklaufanschluss (5) zum Erzeugerkreislauf führt sowie wenigstens ein zweiter Vorlaufanschluss (6) und ein zweiter Rücklaufanschluss (7) mit dem Verbraucherkreislauf (K2) verbindbar sind, wobei sich zwischen dem ersten Vorlaufanschluss und dem zweiten Vorlaufanschluss ein sich in Strömungsrichtung erstreckendes erstes strömungsleitendes Element (8) und zwischen dem ersten Rücklauf und zweiten Rücklauf ein sich in Strömungsrichtung erstreckendes zweites strömungsleitendes Element (9) angeordnet ist, wobei das erste und das zweite strömungsleitende Element (8, 9) jeweils in Form eines umfangsseitig offenen gebogenen Rohres mit einem den Ausgleich eines großen Volumenstromes...Hydraulic switch for hydraulic systems in particular, heating and cooling supply systems, which is arranged between at least one generator circuit (K1) and at least one consumer circuit (K2) and has a switch housing (2), the longitudinal axis (A) of which in the installed state of the switch (1) in It runs essentially vertically and the interior of which has a space (3) for a temperature carrier fluid, at least one first supply connection (4) leading to the generator circuit and at least one first return connection (5) leading to the generator circuit on the switch housing (2) and at least one second supply connection (6 ) and a second return connection (7) can be connected to the consumer circuit (K2), a first flow-guiding element (8) extending in the flow direction extending between the first flow connection and the second flow connection and a flow-oriented element between the first return and second return extending second flow-guiding element (9) is arranged, the first and the second flow-guiding element (8, 9) each in the form of a circumferentially open bent tube with a compensation of a large volume flow ...
Description
Bei einer hydraulischen Weiche handelt es sich um ein Bauteil, das in hydraulischen Systemen, wie beispielsweise Wärme- und Kälteversorgungssystemen zum Energietransport eingesetzt wird, um Erzeuger- und Verbraucherkreislauf druckseitig voneinander zu entkoppeln. Dabei durchströmt ein Temperaturträgerfluid (meist Wasser, wässrige Gemische, Öl) in einem Vor- und Rücklauf mit unterschiedlichen Temperaturen die Weiche, wobei sie nur aufgrund ihrer räumlichen Lage voneinander getrennt sind, es sind also normalerweise keine Trennwände eingebaut. Die hydraulische Weiche ist dabei in Form eines sich vertikal erstreckenden Hohlkörpers ausgebildet und weist jeweils am unteren und oberen Bereich Anschlüsse zum Erzeugerkreislauf sowie dazu im Wesentlichen gegenüberliegend Anschlüsse zu einem Verbraucherkreislauf auf. Dies führt dazu, dass es in der Vielzahl der Fälle eine hydraulische bzw. thermische Beeinflussung zwischen den Volumenströmen des Vor- und Rücklaufes gibt, da es in den hydraulischen Weichen zu unerwünschten Mischungserscheinungen kommt Bei der Kältetechnik ist die Spreizung mit 6 bis 10 K sehr gering, weshalb die Beeinflussung der Temperaturen im Vergleich zur Heiztechnik kritisch zu betrachten ist, da sie unter Umständen einen unwirtschaftlichen Betrieb nach sich ziehen kann. Diese wirken sich auf die Temperaturen in den Kreisläufen (z. B. Abweichung von der Planungsvorgabe) negativ aus. Damit wird die Systemfunktionsweise beeinträchtigt und somit der Wirkungsgrad reduziert. Bei großen Versorgungssystemen mit großen Rohrnennweiten kann man die hydraulische Weiche durch die baulichen Gegebenheiten oft nicht mit der Höhe entsprechend des VDMA Einheitsblattes 24770 [1] errichten. Dann nimmt die Mischungsproblematik signifikant zu.A hydraulic diverter is a component that is used in hydraulic systems, such as heat and cold supply systems for energy transport, to decouple the generator and consumer circuit from each other on the pressure side. In this case, a temperature-carrying fluid flows through (usually water, aqueous mixtures, oil) in a flow and return at different temperatures, the switch, they are separated only because of their spatial position, so there are usually no partitions installed. The hydraulic switch is designed in the form of a vertically extending hollow body and has in each case at the lower and upper region connections to the generator circuit and to essentially opposite connections to a consumer circuit. This leads to the fact that there is a hydraulic or thermal influence between the flow rates of the flow and return in the variety of cases, as it comes in the hydraulic switches to undesirable mixing phenomena In refrigeration, the spread with 6 to 10 K is very low why the influence of the temperatures compared to the heating technology is to be considered critically, as it may cause uneconomic operation under certain circumstances. These have a negative effect on the temperatures in the circuits (eg deviation from the planning specification). This affects the system function and thus reduces the efficiency. For large supply systems with large nominal pipe sizes, the hydraulic separator can often not be built with the height according to VDMA Specification 24770 [1] due to the structural conditions. Then the mixture problem increases significantly.
Aus der Druckschrift
Eine weitere Einrichtung in Form eines Verteilers für Heizungsanlagen ist aus
Eine in der Druckschrift
Aus der Druckschrift
Aufgabe der Erfindung ist es, eine hydraulische Weiche bereitzustellen, die zwischen einem Erzeugerkreislauf und einem Verbraucherkreislauf angeordnet ist und die unter Verwendung von strömungsleitenden Elementen die Strömungsverhältnisse deutlich Verbessert, wobei nur ein geringer Druckverlust zu verzeichnen ist.The object of the invention is to provide a hydraulic switch which is arranged between a generator circuit and a consumer circuit and which significantly improves the flow conditions using flow-conducting elements, wherein only a small pressure loss is recorded.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des ersten Schutzanspruchs gelöst.This object is achieved by the features of the first protection claim.
Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous embodiments emerge from the subclaims.
Die hydraulische Weiche wird insbesondere in hydraulischen Systemen, wie beispielsweise Wärme- und Kälteversorgungssystemen zum Energietransport eingesetzt, um Erzeuger- und Verbraucherkreislauf druckseitig voneinander zu entkoppeln und ist zwischen wenigstens einem Erzeugerkreislauf und wenigstens einem Verbraucherkreislauf angeordnet und weist ein Weichengehäuse auf, dessen Längsachse im Einbauzustand der Weiche im Wesentlichen vertikal verläuft und dessen Inneres einen Raum für ein Temperaturträgerfluid aufweist, wobei an dem Weichengehäuse wenigstens ein erster Vorlaufanschluss und wenigstens ein erster Rücklaufanschluss mit dem Erzeugerkreislauf in Verbindung steht sowie wenigstens ein zweiter Vorlaufanschluss und ein zweiter Rücklaufanschluss mit dem Verbraucherkreislauf verbindbar sind, wobei sich zwischen dem ersten Vorlaufanschluss und dem zweiten Vorlaufanschluss ein sich in Strömungsrichtung erstreckendes erstes strömungsleitendes Element und zwischen erstem Rücklauf und zweitem Rücklauf ein sich in Strömungsrichtung erstreckendes zweites strömungsleitendes Element angeordnet ist, wobei das erste und das zweite strömungsleitende Element jeweils in Form eines umfangsseitig offenen gebogenen Rohres mit einem den Ausgleich eines großen Volumenstromes gewährleistenden Öffnungswinkel (α) ausgebildet sind.The hydraulic switch is used in particular in hydraulic systems, such as heat and cold supply systems for energy transport to decouple producer and consumer circuit pressure side and is arranged between at least one generator circuit and at least one consumer circuit and has a switch housing, the longitudinal axis in the installed state of Switch substantially vertically extends and the interior of which has a space for a temperature carrier fluid, wherein at the switch housing at least a first flow connection and at least a first return connection with the generator circuit is in communication and at least a second flow connection and a second return connection to the consumer circuit are connectable between the first flow connection and the second flow connection, a flow direction in the direction extending first flow-conducting element and between the first Rüc a second flow-conducting element extending in the flow direction is arranged on the second and the second return, wherein the first and the second flow-conducting element are each designed in the form of a curved tube open on the circumference with an opening angle (α) ensuring the equalization of a large volume flow.
Der Öffnungswinkel des gebogenen umfangsseitig offenen strömungsleitenden Elementes liegt dabei bevorzugt zwischen 5° und 270°.The opening angle of the curved circumferentially open flow-conducting element is preferably between 5 ° and 270 °.
Bevorzugt weist das strömungsleitende Element, welches in Richtung zur Unterseite des Weichengehäuses angeordnet ist, eine umfangsseitige nach unten gerichtete Öffnung auf und das strömungsleitende Element, welches darüber in Richtung zur Oberseite des Weichengehäuses angeordnet ist, besitzt eine nach oben gerichtete umfangsseitige Öffnung.Preferably, the flow-conducting element, which is arranged in the direction of the underside of the switch housing, a peripheral downwardly directed opening and the flow-conducting element, which is arranged above it in the direction of the top of the switch housing, has an upwardly directed peripheral opening.
Vorteilhafter Weise ist das strömungsleitende Element jeweils in Form eines an beiden Enden und umfangsseitig offenen gebogenen Rohres, insbesondere in Form eines im Wesentlichen halben (im Querschnitt halbkreisförmigen) Rohres (Halbrohres), ausgebildet und wird somit als „Halbrohrschikane” bezeichnet.Advantageously, the flow-conducting element is in each case in the form of a bent tube open at both ends and peripherally, in particular in the form of a substantially half (semicircular in cross section) tube (half tube), and is thus referred to as "half tube chicane".
Weiterhin weisen die quer zur Strömungsrichtung offenen Seiten der Halbrohre voneinander weg und deren geschlossenen Seiten aufeinander zu. Es ist möglich ein Rohr längs in etwa mittig zu trennen und die beiden Hälften als halbrohrförmige strömungsleitende Elemente einzusetzen. Alternativ können auch zwei plattenförmige Elemente entsprechend der geforderten Form des strömungsleitenden Elementes umfangsseitig offen mit einem entsprechenden Öffnungswinkel gebogen werden. Alternativ ist es auch möglich, ein umfangsseitig geschlossenes Rohr zu verwenden und dies auf einer umfangsseitigen Hälfte mit einer sich längs erstreckenden Öffnung (entsprechend des erforderlichen Öffnungswinkels) zu versehen.Furthermore, the sides of the half-tubes open at right angles to the flow direction are away from one another and their closed sides toward one another. It is possible to separate a tube longitudinally approximately in the middle and to use the two halves as semi-tubular flow-conducting elements. Alternatively, two plate-shaped elements can be bent according to the required shape of the flow-conducting element circumferentially open with a corresponding opening angle. Alternatively, it is also possible to use a circumferentially closed tube and to provide this on a peripheral half with a longitudinally extending opening (corresponding to the required opening angle).
Überraschender Weise wurde festgestellt, dass durch die zwischen ersten und zweiten Vorlauf und zwischen ersten und zweiten Rücklauf angeordneten strömungsleitenden Elemente durch die relativ großen Öffnungen, die den Austausch eines großen Volumenstroms zwischen dem sich im Weichengehäuse befindlichen Temperaturträgerfluid und dem Volumenstroms, der durch die strömungsleitenden Elemente fließt gewährleistet wird, wodurch einerseits das Strömungsverhalten des Temperaturträgerfluids wesentlich verbessert wird und zusätzlich Druckverluste im Vergleich zu herkömmlichen hydraulischen Weichen ohne strömungsleitende Elemente reduziert werden.Surprisingly, it has been found that, due to the relatively large openings communicating between the first and second flow and between the first and second return flow-conducting elements, the exchange of a large volume flow between the located in the switch housing temperature carrier fluid and the volume flow through the flow-conducting elements is ensured, whereby on the one hand, the flow behavior of the temperature carrier fluid is significantly improved and in addition pressure losses compared to conventional hydraulic switches are reduced without flow-conducting elements.
Weiterhin kann mit dem erfindungsgemäßen System auch eine Erhöhung des Wirkungsgrades gewährleistet werden.Furthermore, an increase in the efficiency can be ensured with the system according to the invention.
Überraschender Weise wird auch bei einem großen Öffnungswinkel des Strömungsleitenden Elementes bis 270° noch eine gute Trennung zwischen dem Volumenstrom des Vorlaufes und dem Volumenstrom des Rücklaufes gewährleistet.Surprisingly, a good separation between the volume flow of the flow and the volume flow of the return is guaranteed even with a large opening angle of the flow-conducting element to 270 °.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment and associated drawings. Show it:
Die hydraulische Weiche
Dabei ist das Weichengehäuse
Von dem Erzeugerkreislauf K1 führt ein erster Vorlauf
In dem Gehäuse
Das unten über den ersten Vorlauf
Das erste und das zweite strömungsleitende Element sind bevorzugt als Halbrohrschikanen ausgebildet und an beiden Enden sowie in Umfangsrichtung nach einer Seite offen.The first and the second flow-conducting element are preferably designed as half pipe baffles and open at both ends and in the circumferential direction to one side.
Wird das System zur Heizung eingesetzt, ist auf der Erzeugerseite beispielsweise ein Heizkessel angeordnet In diesem Fall befinden sich der erste und zweite Vorlauf
Die erfindungsgemäße Losung ist mit einem Wärmeträgermedium in Form von Wasser oder anderen Wärme- oder Kälteträgern in Form von Flüssigkeiten betreibbar und kann zur Heizung und Kühlung kleiner und großer Systeme eingesetzt werden.The solution according to the invention can be operated with a heat transfer medium in the form of water or other heat or cooling agents in the form of liquids and can be used for heating and cooling small and large systems.
In
Durch die großen unfangsseitigen Öffnungen der strömungsleitenden Elemente
Somit werden unerwünschte zusätzliche Mischvorgänge des Temperaturträgerfluids (Wärme- bzw. Kälteträger) zwischen Vor- und Rücklauf und dem im Weichengehäuse befindlichen Temperaturträgerfluid auf ein mögliches Minimum reduziert Die Berechnung der hydraulischen Weichen erfolgt anhand der Volumenströme und Temperaturen bevorzugt mit Mitteln der Strömungssimulation.Thus, undesired additional mixing processes of the temperature carrier fluid (heat and cold carrier) between supply and return and the temperature carrier fluid located in the switch housing are reduced to a possible minimum The calculation of the hydraulic switches based on the volume flows and temperatures preferably using means of flow simulation.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- hydraulische Weichehydraulic switch
- 22
- Weichengehäusesoft housing
- 33
-
Raum
3 room 3 - 44
- erster Vorlauffirst lead
- 55
- erster Rücklauffirst return
- 66
- zweiter Vorlaufsecond lead
- 77
- zweiter Rücklaufsecond return
- 88th
- erstes strömungsleitendes Elementfirst flow-conducting element
- 8.18.1
-
umfangsseitig offene Seite von
8 circumferentially open side of8th - 99
-
zweites strömungsleitendes Element
9 second flow-conductingelement 9 - 9.19.1
-
umfangsseitig offene Seite von
9 circumferentially open side of9 - AA
- Längsachse ALongitudinal axis A
- K1K1
- ErzeugerkreislaufThe generator circuit
- K2K2
- VerbraucherkreislaufConsumer circuit
- RR
- RücklaufströmungReturn flow
- VV
- Vorlaufströmungforward flow
- αα
- Öffnungswinkelopening angle
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- EP 0312903 A1 [0003] EP 0312903 A1 [0003]
- EP 1672286 A1 [0004] EP 1672286 A1 [0004]
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Legal Events
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