DE2052912C3

DE2052912C3 - Steuereinrichtung für Flüssigkeitskreisläufe

Info

Publication number: DE2052912C3
Application number: DE19702052912
Authority: DE
Inventors: Hans-Friedrich Dr. 8000 Muenchen Schwark
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1970-10-28
Filing date: 1970-10-28
Publication date: 1980-11-27
Also published as: DE2052912A1; DE2052912B2

Description

wobei das Schieberventil in Verbindung mit den Einrichtungen zur Lagefixierung des Ventilkörpers gegenüber dem Ventilsitz eine gezielte direkte Einflußnahme auf den Regel vorgang erlaubt.

Im folgenden sind zur weiteren Erläuterung und zum ■> besseren Verständnis insbesondere für Heizkreisläufe geeignete Ausführungsbeispiele der Erfindung in den Zeichnungen näher beschrieben und erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch einen einfachen Heizkreislauf der bekannten Art,

F i g. 2 zeigt schematisch ein einfaches Ausführungsbeispie! einer erfindungsgemäßen Steuereinrichtung,

Fig.3 zeigt schematisch ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung.

Wie aus der in F i g. 1 gezeigten schematischen Darstellung hervorgeht, besteht ein einfacher Heizkreislauf der bekannten Art aus einem als Energiequelle dienenden Kessel K, der mit einer Leitung für den Austritt der aufgeheizten Arbeitsflüssigkeit, dem sögenannten Kesselvorlauf KV und einer Rückflußleitung für die abgekühlte Arbeitsflüssigkelt, dem sogenannten Kesselrücklauf KR, ausgestattet ist. Der Kesselvorlauf K Vgeht in eine Leitung, den sogenannten Heizungsvorlauf HV über, die einen Verbraucher, im vorliegenden Fall einen Heizkörper H, mit heißer Arbeitsflüssigkeit versorgt. Für den Rückfluß der Arbeitsflüssigkeit aus dem Heizkörper H ist eine weitere Leitung, der sogenannte Heizungsrücklauf HR vorgesehen, der in den Kesselrücklauf KR übergeht.

Für das Umwälzen der Arbeitsflüssigkeit ist eine Pumpe P vorgesehen, die an dem Übergang zwischen dem Kesselvorlauf KVzu dem Heizungsvorlauf HVm den Kreislauf eingebaut ist. Außer den oben beschriebenen Leitungen besitzt der in F i g. 1 dargestellte Kreislauf noch eine Kurzschlußleitung KL, die zwischen Kessel K und Heizkörper Weine Verbindung zwischen dem Rücklauf und dem Vorlauf des Kreislaufes herstellt. Die Kurzschlußleitung KL ist mit einem Ventil V ausgestattet, das es ermöglicht, wie in F i g. 1 dargestellt, die Kurzschlußleitung KL abzusperren. In einem derartigen Fall wird die von der Pumpe P dem Heizkörper H zugeführte Arbeitsflüssigkeitsmenge vollständig dem Kessel K entnommen. Wird das Ventil V jedoch geöffnet, so besteht die von der Pumpe P geförderte Arbeitsflüssigkeitsmenge jeweils etwa zur Hälfte aus Flüssigkeit aus dem Kesselvorlauf K V und der Kurzschlußleitung KL Dies bedeutet, daß durch die Kurzschlußleitung KL die Möglichkeit gegeben ist, Flüssigkeit aus dem Heizungsrücklauf HR abzuziehen und dem Heizungsvorlauf HV wieder zuzuführen, ohne daß diese Flüssigkeit in dem Kessel K erneut aufgeheizt worden ist.

Durch Zwischenstellungen des Ventils V kaiin das Verhältnis der aus dem Kesselvorlauf K V abgezogenen Flüssigkeitsmenge zu der aus der Kurzschlußleitung KL geförderten Flüssigkeitsmenge eingestellt werden.

Wie eingangs bereits beschrieben, benötigen derartige Ventile V erhebliche Stellkräfte zur Veränderung ihres wirksamen Durchströmungsquerschnittes. Bei bo Heizkreisläufen werden die*:: ^ctellkräfte beispielsweise durch Elektromotoren om nai-ngeschaltetem Getriebe geliefert. Bei erfindungsgemäßen Steuereinrichtungen, wie sie in den Fig.2 und 3 dargestellt sind, ist die Anordnung von Elektromotoren oder anderen geeigne- bS ten Kraftquellen zur Erzeugung der Stellkräfte für das Ventil Vnicht notwendig.

Wie aus dem in F i g. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemaßen Steuereinrichtung zu ersehen ist, ist die gesamte Steuereinrichtung in einem einzigen Gehäuse 1 untergebracht Dieses Gehäuse 1 besitzt insgesamt vier Anschlüsse. Zwei davon dienen zum Anschluß des Kessels K also des Kesselvorlaufes KVuna des Kesselrücklaufes KR. Die anderen beiden dienen zum Anschluß der Heizung H, also zum Anschluß an den Heizungsvorlauf HV und dem Heizungsrücklauf HR. Außerdem ist in diesem Gehäuse noch die Förderpumpe /"untergebracht

Wie aus der Fig.2 hervorgeht, umschließt das Gehäuse t im wesentlichen einen einzigen Raum, den sogenannten Saugraum 2, in den der Kesselvorlauf KV und die Saugseite der Pumpe feinmünden. Der Auslaß auf der Druckseite der Förderpumpe Pmündet direkt in dyn Anschluß für den Heizungsvorlauf HV. Arbeitet die Pumpe P, so wird Arbeitsflüssigkeit aus dem Kessel K über den Kesselvorlauf K V in den Saugraum 2 gesaugt und von dort in den Heizungsvorlauf WVgefördert.

Unter dem Saugraum 2 verläuft quer durch das Gehäuse 1 ein Durchgang 3, an dessen einem Ende der Heizungsrücklauf HR und an dessen anderem Ende der Kesselrücklauf KR angeschlossen ist. Zwischen dem Saugraum 2 und dem Durchgang 3 besteht eine Verbindung (Kurzschlußleitung KL), deren Verbindungsöffnung 4 zum Saugraum 2 von einem als Platte 5 ausgebildeten Ventilkörper mehr oder weniger abdeckbar ibt. Die Platte 5 ist an einer Verbindungsstange 6 befestigt, die an ihrem der Platte 5 entgegengesetzten Ende einen Teller 7 und eine an diesem Teller 7 anliegende Membrane 8 besitzt, deren Ränder zwischen einem Deckel 9 und einem Gehäuseunterteil 10 des Gehäuses 1 dichtend eingeklemmt sind. Der Deckel 9 ist derart geformt, daß er auf der dem Saugraum 2 gegenüberliegenden Seite der Membrane 8 mit der Membrane einen geschlossenen Druckraum 11 bildet, der über einen Kanal 12 mit der Druckseite der Pumpe P in Verbindung steht. Dieser Kanal 12 ist miltels eines Ventiles 13 absperrbar, dessen Schieber 14 von einem Elektromagneten 15 betätigt wird.

Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung, wie sie in F i g. 1 dargestellt ist, ist nun folgende. Während des normalen Betriebes ist die Platte 5 mit ihrem Ventilsitz von dem Ventilsitz der Verbindungsöffnung 4 etwas abgehoben, so daß die Pumpe nicht nur Arbeitsflüssigkeit aus dem Kesselvorlauf KV, sondern auch Arbeitsflüssigkeit über die Kurzschlußleitung K aus dem Durchgang 3, also aus dem Heizungsrücklauf HR ansaugt und in den Heizungsvorlauf HV fördert. Wird nun beispielsweise aufgrund einer sinkenden Außentemperatur eine größere Heizleistung benötigt, so erhält der Elektromagnet 15 von einem Temperaturgeber ein elektrisches Signal, so daß er den Schieber 14 aus dem Kanal 12 herauszieht und somit den Durchgang von der Druckseite der Pumpe Pzu dem Druckraum 11 freigibt. Damit kann unter Druck stehende Arbeitsflüssigkeit auf die dem Saugraum 1 entgegengesetzte Seite der Membrane 8 strömen, wodurch diese ausweicht und über den Teller 7 und die Verbindungsstange 6 den Teller 5 auf den Ventilsitz der Verbindungsöffnung 4 drückt. Damit ist der Durchgang 3 gegenüber dem Saugraum 2 abgesperrt und die Pumpe P fördert ausschließlich Arbeitsflüssigkeit aus dem Kesselvorlauf KVm den Heizungsvorlauf HV.

Da es in besonderen Fällen, beispielsweise aus Kapazitätsgründen, erwünscht sein kann, daß stets eine bestimmte Mindestmenge von Arbeitsflüssigkeit aus

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dem Heizungsrücklauf HR in die von der Pumpe P geförderte Flüssigkeitsmenge gemischt wird, ist eine Stellschraube 16 vorgesehen, die mit ihrem Absatz 17 die Platte 5 daran hindert, die Verbindungsöffnung 4 vollständig zu verschließen. ^r>

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung ist in F i g. 3 dargestellt. Wie auch in dem in F i g. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel mündet der Kesselvorlauf KV und die Saugseite der Pumpe P direkt in den Saugraum 2. Im Gegensalz zu in diesem Ausführungsbeispiel ist jedoch vom Heizungsrücklauf HR zum Kesselrücklauf KR kein direkter unbehinderter Durchgang gegeben. Vielmehr kann der wirksame Durchtrittsquerschnitt dieses Durchganges durch Absenken einer Platte 17 auf einem Dichtrand 18 li einer Büchse 19 geändert oder abgesperrt werden. Außer diesem Dichtungssilz auf der dem Dichtrand 18 benachbarten Seite besitzt die Platte 17 auf ihrer gegenüberliegenden Seite einen weiteren Dichtungssitz, der an einem von dem Gehäuse 1 gebildeten ringförmigen Dichtrand 20 des Saugraumes 2 zur Anlage gebracht werden kann.

Die Platte 17 selbst ist an einer in der Büchse 19 geführten Verbindungsstange 6 befestigt, die mit ihrem der Platte 17 entgegengesetzten Ende mit einem Teller 2> 7 und einer an diesem Teller dicht anliegenden Membrane 8 verbunden ist. Die Arbeitsweise dieser Membrane entspricht der Arbeitsweise des in Fig.2 dargestellten Ausführungsbeispiels.

Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Teller 7 durch eine sich an der Büchse 19 abstützenden Feder 21 derart beaufschlagt, daß die Verbindungsstange 6 in Normallage an einer Stellschraube 16 anschlägt, über die das Abzweigungsverhällnis der aus dem Heizungsrücklauf HR angelieferten Flüssigkeitsmenge eingestellt werden kann.

Der Vorteil dieser zwischen zwei ringförmigen Dichträndern 18 und 20 hin- und herbewegbaren Platte 17 besteht darin, daß in dem Maße, in dem der wirksame Durchgangsquerschnitt auf der einen Seite der Platte 17 vergrößert wird, der andere Durchgangsquerschnitt im gleichen Maße verringert wird. Der effektiv vorhandene Gesamtdurchgangsquerschnitt ist somit unabhängig von der jeweiligen Lage der Platte 17 stets gleich. Liegt der Dichtsitz der Platte 17 an dem Dichtrand der Büchse 19 an, so ist der Kesselrücklauf KR des Kreislaufes abgesperrt, so daß aus dem Kessel vorlauf K V von der Pumpe P keine Arbeitsflüssigkeit mehr angesaugt werden kann. Stattdessen fördert die Pumpe P die gesamte Flüssigkeitsmenge aus dem Heizungsrücklauf HR in den Heizuhgsvorlauf HV. In der anderen Endstellung liegt der Dichtsitz der Platte 17 an dem Dichtrand 20 des Gehäuses 1 an, so daß die aus dem Heizungsrücklauf HR kommende Flüssigkeitsmenge nur über den Kesselrücklauf, nicht aber über den Saugraum 2 abfließen kann. Dies hat zur Folge, daß die Pumpe P ausschließlich aus dem Kesselvorlauf KV entnommene Flüssigkeit in den Heizungsvorlauf HV fördert. In der in F i g. 3 dargestellten Lage der Platte 17 wird etwa die Hälfte der aus dem Heizungsrücklauf HR angelieferten Flüssigkeitsmenge in den Saugraum 2 und den Kesselrücklauf KR fließen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Steuereinrichtung für Flüssigkeitskreisläufe, insbesondere Heizkreisläufe, zwischen einer Energiequelle und mindestens einem Verbraucher, mit einer in einem Vorlauf des Kreislaufs angeordneten, die Arbeitsflüssigkeit umwälzenden Förderpumpe und einem steuerbaren Drosselventil in einer einen Rücklauf des Kreislaufes mit dem Vorlauf verbindenden, und in diesen auf der Saugseite der Förderpumpe einmündenden Kurzschlußleitung, wobei das Drosselventil, die Kurzschlußleitung und die Förderpumpe in einem Gehäuse mit Anschlüssen für die Vorlauf- und die Rücklaufleitungen angeordnet sind, und das Drosselventil als Membranventil ausgebildet ist, dessen eine Membranseite mit der Druckseite der Förderpumpe und dessen andere Membranseite mit der Saugscite der Förderpumpe in Verbindung steht, wobei die Saugseite der Förderpumpe mit einem innerhalb des Gehäuses angeordneten Saugraum in Verbindung steht, der eine Verbindungsöffnung zu dem Rücklauf des Kreislaufes besitzt, deren Durchgangsquerschnitt von einem in einem Ventilsitz ausgestatteten Ventilkörper abdeckbar ist, der mit der Membrane des Drosselventiles in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckseite der Förderpumpe (P) über einen tangential in den Druckraum der Förderpumpe (P) einmündenden Kanal (12) mit der einen Membranseite in Verbindung steht, der mit einem Schieberventii ausgestattet ist, dessen Schieber (14) über einen Elektromagneten (15) ein- und ausfahrbar ist, und daß der Vorlauf (KV)azs Kreislaufes direkt in den Saugraum (2) des Gehäuses (1) einmündet, wobei das Drosselventil mit Einrichtungen (16) zur Lagefixierung des Ventilkörpers (5) gegenüber dem Ventilsitz versehen ist.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichtung für Flüssigkeitskreisläufe, insbesondere Heizkreisläufe, zwischen einer Energiequelle und mindestens einem Verbraucher, mit einer in einem Vorlauf des Kreislaufes angeordneten, die Arbeitsflüssigkeit umwälzenden Förderpumpe und einem steuerbaren Drosselventil in einer einen Rücklauf des Kreislaufes mit dem Vorlauf verbindenden, und in diesen auf der Saugseite der Förderpumpe einmündenden Kurzschlußleitung, wobei das Drosselventil, die Kurzschlußleitung und die Förderpumpe in einem Gehäuse mit Anschlüssen für die Vorlauf- und die Rücklaufleitungen angeordnet sind, und das Drosselventil als Membranventil ausgebildet ist, dessen eine Membranseite mit der Druckseite der Förderpumpe und dessen andere Membranseite mit der Saugseite der Förderpumpe in Verbindung steht, wobei die Saugseite der Förderpumpe mit einem innerhalb des Gehäuses angeordneten Saugraum in Verbindung steht, der eine Verbindungsöffnung zu dem Rücklauf des Kreislaufes besitzt, deren Durchgangsquerschnitt von einem in einem Ventilsitz ausgestatteten Ventilkörper abdeckbar ist, der mit der Membrane des Drosselventiles in Verbindung steht.

Steuereinrichtungen für Flüssigkeitskreisläufe, insbesondere Heizkreisläufe sind seit langem bekannt. Sie haben die Aufgabe, die von einer Energiequelle, beispielsweise einem Heizkessel gelieferte Arbeitsflüssigkeit, wie z. B. Wasser, entweder vollständig oder nur zum Teil einem oder mehreren Verbrauchern, wie beispielsweise Heizkörpern und dergleichen, zuzuführen. Bei einer nur teilweisen Zufuhr der von dem Heizkessel gelieferten Arbeitsflüssigkeit zu den Heizkörpern wird dem Heizkörperrücklauf eine entsprechende Flüssigkeitsmenge entnommen und mit der aus dem Heizkessel kommenden Arbeitsflüssigkeit vermischt den Heizkörpern zugeführt. Das Mischungsverhältnis der dem Heizkörper zugeführten Flüssigkeitsmenge wird dabei meist über ein Drosselventil eingestellt, das sich in der Kurzschlußleitung zwischen dem Rücklauf und dem Vorlauf des Kreislaufes befindet und dessen wirksamer Durchströmungsquerschnitt beispielsweise in Abhängigkeit der Raum- oder Außentemperatur veränderbar ist.

Bei einer Steuereinrichtung der bekannten Art (vgl.

2U DE-OS 19 28 575) ist das Drosselventil als Membranventil ausgestaltet, wobei die eine Membranseite mit der Druckseite der Förderpumpe und die andere Membranseile mit der Saugseite der Förderpumpe in Verbindung steht. Eine derartige Konstruktion hat den Verteil, das Elektromotoren mit nachgeschaltetem Getriebe, hydraulische Stelleinrichtungen oder dergleichen zur Erzeugung der für die Betätigung des Ventiles notwendigen Stellkräfte nicht vorgesehen werden müssen und dadurch der technische Aufwand erheblich

JO reduziert ist. Derartige Steuereinrichtungen haben allerdings den Nachteil, daß eine Einflußnahme auf den Regelvorgang nicht in dem Maße möglich ist, wie bei Steuereinrichtungen, bei denen die Stellkräfte über spezielle Stelleinrichtungen wie Elektromotoren oder dergleichen erzeugt werden.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Steuereinrichtung der eingangs beschriebenen Art unter Beibehaltung ihrer Vorteile in bezug auf die kompakte Bauweise, den unkomplizierten Aufbau, die Betriebssicherheit und die Wartung derart weiterzubilden, daß eine wirkungsvollere Steuerung und eine verbesserte Einflußnahme auf den Regelvorgang ermöglicht wird.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Druckseite der Förderpumpe über einen tangential in den Druckraum der Förderpumpe einmündenden Kanal mit der einen Membranseite in Verbindung steht, der mit einem Schieberventii ausgestattet ist, dessen Schieber über einen Elektromagneten ein- und ausfahrbar ist, und daß der Vorlauf des Kreislaufes direkt in den Saugraum des Gehäuses einmündet, wobei das Drosselventil mit Einrichtungen zur Lagefixierung des Ventilkörpers gegenüber dem Ventilsitz versehen ist.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung ist

^ΓΛ erstmalig eine Steuereinrichtung für Flüssigkeitskreisläufe geschaffen, die sich nicht nur durch eine kompakte Bauweise, einen technisch unkomplizierten Aufbau, eine hohe Betriebssicherheit und eine schnelle und einfache Wartung auszeichnet, sondern darüber hinaus eine

b0 wirkungsvollere Arbeitsweise sowie die Möglichkeit einer direkten und umfassenden Einflußnahme auf den Regelvorgang aufweist.

So wird durch das tangential Einmünden des Kanales in den Druckraum der Förderpumpe nicht nur

M der statische, sondern darüber hinaus auch der dynamische Druck der Flüssigkeit zur Beaufschlagung der Membrane des Drosselventiles nutzbar gemacht und dadurch eine wirkungsvollere Steuerung erreicht,