DE2121934C3 - Thermostatisch betätigte Regelanordnung für 4-Leiter-Klimaanlagen - Google Patents

Description

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein für

Einrohr- oder Zweirohr-Anlagcn bekanntes thermostatisches Ventil für Vier-Leiter-Klimaanlagen anzu-45 wenden.

Diese Aufgabe wird, ausgehend von der eingangs

Die Erfindung geht aus von einer thermostatisch beschriebenen Regelanordnung erfindungsgemäß gebetätigten Regelanordnung mit einer Ventileinheit, löst durch eine zweite Ventileinheit, deren Einstelldie ein vollständiges, mit Ausdehnungsflüssigkeit gc- vorrichtung mit der Einstellvorrichtung der ersten fülltes thermostatisches System aufweist, bei dem ein 50 Ventileinheit über eine eine gemeinsame Verstellung Fühler, eine Einstellvorrichtung und ein ein Ver- erzwingende Kupplung verbunden ist.
Schluß- und Regclorgan steuerndes Arbeitsetement, Da bei dieser Anordnung thermostatische Stan-

z. B. über Kapillarrohre, miteinander in Verbindung dardventile benutzt werden können, die für viele Anstehen, wendungszwecke und in großen Stückzahlen herge-

Dcrartige Ventileinheiten sind in ihrer einfachsten 55 stellt werden, ist sie entsprechend preiswert. Ände-Form als thermostatisch betätigte Durchgangsventile rangen der Raumtemperatur beeinflussen beide Fühfür Einrohr- und Zweirohr-Heizungsanlagen be- ]er gleichmäßig, so daß auch beide Vcntileinhciten kannt. Für Zweirohr-Anlagen mit konstanter Um- eine entsprechende, temperaturabhängige Steuerung wälzung gibt es auch thermostatisch betätigte Vcn- erfahren. Die einzige Verbindung zwischen den beitile, die außer dem Durchgangspfad einen Neben- 60 den Ventileinheiten ist durch die Kupplung zwischen schlußpfad aufweisen. Wenn derartige Ventile mit ihren EinsteHvorrichtungen gegeben. Daher führt Hc Kaltwasser statt mit Warmwasser beschickt werden, Verstellung einer Einstellvorrichtung zu einer Sollkönnen sie auch für Anlagen zur Kühlung der Raum- wertänderung in beiden thermostatischen Systemen, luft herangezogen werden (Danfoss Journal 3/68, S. 3 Infolgedessen haben die Verschluß- und Regelorgane bis 5, und 4/68, S. 6 bis 8). 65 der beiden Ventileinheiten sowohl bei einer Ande-

Bei Vier-Letter-Klimaanlagen sind getrennte Vor- rung der Raumtemperatur als auch bei einer Verstellaul· und Rücklaufleitungen für ein Kühlmedium lung des Sollwerts einen ähnlichen Gleichlauf, als ob und ein Heizmedium vorhanden. Jede der von einer sie durch ein gemeinsames mechanisches Stellglied

beeinflußt würden. Insbesondere können sie als gegensinnig verstellbares Kälte- und Wärmeventil geschaltet werden.

Mit besonderem Vorteil ist den thermostatischen Systemen eine Überdruekfeder zugeordnet und/oder zwischen dem Arbeitseleroent und dem Verschluß- und Regelorgan ein Totgang vorhanden. Ventile mit einem derartigen mechanischen oder thermostatischen Aufbau sind handelsüblich. Bei der vorliegenden Anordnung übernimmt «lie ÜbenJruckfeder bzw. der Totgang die Aufgabe, diejenigen Volumenänderungen auszugleichen, die auftreten, wenn bei einer SoHwertverstellung oder bei einer Änderung der Raumtemperatur das Verschlußorgan der einen Ventileinheit auf seinem Sitz aufliegt, während das Ver- schlußorgan der anderen Ventilemheit in seinem Arbeitsbereich verstettt wild.

Sehr günstig ist es, wenn jede Einstellvorrichtung ein Zahnrad aufweist, zwischen denen ein Ritzel angeordnet ist. Auf diese Weise kann jede Einstellvorrichtung für sich justiert und dann erst die Kupplung mit dem Ritzel vorgenommen werden.

Wenn überdies auf der Achse des Ritzels ein Sollwert-Einstellknopf angeordnet ist, kann das Kupplungsglied gleichzeitig als Einstellglied benutzt wer- ^s den.

Zweckmäßigerweise sind die Fühler beider Systeme nebeneinander angeordnet. Dann ist eine große Sicherheit dafür gegeben, daß beide Fühler auch von derselben Raumtemperatur beeinflußt werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist dafür gesorgt, daß das Verschluß- und Regelorgan der ersten Ventileinheit gegensinnig zum Verschluß und Regelorgan der zweiten Ventileinheit verstellbar ist und jedes dieser Organe zwei gegensinnig arbeitende Verschlußstücke aufweist. Auf diese Weise läßt es sich erreichen, daß sowohl das Heizmedium als auch das kühlmedium konstant in seinem zugehörigen System umgewälzt wird.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispielc näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 c'ic schcmatische Darstellung der Regelanordnung, die den Zulauf und eine Bypassleitung zweier Wärmeaustauscher steuert.

F i g. 2 die Regelanordnung in vergrößerter Darstellung, teilweise im Schnitt,

F i g. 3 in schimärischer Darstellung eine zweite Ausführungsform der Regelanordnung, die den Zu- 5" lauf zu zwei Wärmeaustauschern steuert und

Fig. 4 in schematischer Darstellung eine dritte Ausführungsform der Regelnnordnung, die den Zulauf zu einem gemeinsamen Wärmeaustauscher steuert.

Eine Wärmeaustauscher-Einheit I der Klimaanlage weist nach F i g. 1 einen Wärmeaustauscher! für das Hcizmediuin mit einem Vorlaufs.ischluß 3 und einem Rücklaufanschluß 4 sowie einen Wärmeaustauscher S für das Kühlmedium mit einem Vorlauf- anschluß 6 und einem Riicklaufanschluß 7 auf. Die Klimaanlage weist vier Leiter auf, nämlich eine Vorlaufleitung S und eine Rücklaufleitung 9 für das Heizmedium scwic eine Vorlaufleilung 10 und eine Rücklaufleitung Jl für das Kühlmedium.

Die Regclventilanordnung weist ein Wärmeventil 12 und ein Käüo/cntil 13 auf. Das Wärmeventil 12 ist mit seinem Eintrittsstutzen 14 an die Vorlaufleitung 8, mit einem ersten Austrittsstutzen 15 »η
Vorlaufanschluß3 und mir einem «weiten Auetm

stutzen 16 an eine Bypassleitung 17 iwge

die den Wärmeaustauscher 2 überbrückt. DasJCäJte-

die den Wärmeautauschr 2
ventil 13 ist mit seinem Eintrittsstutzen 18 an ^m? laufleitung 10, mit einem ersten Austrittsstutzen v* an den Vorlauf anschluß 6 des Wärmeaustauschers» und mit einem zweiten Austrittsstutzen 2fl an eine Bypassleitung 21 angeschlossen, die den Wärmeaustauscher 5 überbrückt ^₁ ^; Das Wärmeventil 12 weist ein Arbeitselement 2» auf, das über ein Kapillarrohr 23 mit einer Einstellvorrichtung 24 verbunden ist, von der¹ ein weiteres Kapillarrohr 25 zu einem Fühler 26 führt. Das-KaUeventil 13 weist ein Arbeitselement 27 auf, das über ein Kapillarrohr 28 zu einer Einstellvorrichtung 29 führt, die über ein Kapülarrohr 30 mit einen! zweiten Fühler 31 verbunden ist Beides Fühler 26 und 31 liegen nebeneinander in der Wärmeaustauscher-Einheit 1. Die beiden Einytellvorrichtungen 24 und 29 sind durch eine Kupplung 32 verbunden. Sie können gemeinsam durch einen E.nstellknopf 33 verstellt werden.

F i g. 2 zeigt den Aufbau der verwendeten Regelventilanordnung im einzelnen. Das Wärmeventil 12 hat zwei Verschlußstücke 34 und 3S₁ die mit zwei Sitzen 36 und 37 zusammenarbeiten. Ein Ventilschaft 38 wird durch eine Feder 39 in die veranschaulichte, obere Stellung gedrückt. Eine Kraft in entgegengesetzter Richtung wird vom Arbeitselement 22 über ein Druckstück ausgeübt. Das Arbeitselement ist durch eine Membrandose 40 begrenzt. Ein Fortsatz 41 des Ventilschafts 38 greift durch eine abdichtende Packdose 42.

Die Einstellvorrichtung 24 weist in einem Gehäuse 43 eine Balgdose 44 auf, deren eine Stirnseite durch ein Gewindestück 45 abgeschlossen ist. In das Gewindestück greift eine Schraube 4ώ, die am freien Ende ein Zahnrad 47 trägt. Eine Überdruckfeder 48 erstreckt sich zwischen einem Flansch des Gehäuses 43 und einem Flansch eines Mitnehmers 49. Der Mitnehmer greift mit einem Flansch am anderen Ende an einer an der Schraube 46 angebrachten Ringscheibe 50 an. Die Schraube hat daher im Normalfall eine vorgegebene Axiallage. Durch Verschrauben wird das Gewindestück 45 verstellt, wodurch sich das Volumen im Innern der Balgdose 44 ändert.

Die Einstellvorrichtung 29 weist ein ähnliches Zahnrad 51 auf. Die beiden Zahnräder sind mit einem Ritzel 52 gekuppelt, auf dessen Achse 53 der Drehknopf 33 sitzt. Das Kälteventil 13 hat den gleichen A;.fbau wie das Wärmeventil 12, jedoch ist der Vorlaufanschluß 6 des Wärmeaustauschers 5 an den oberer, Austrittsstutzen 19 und der Rücklaufanschluß 7 bzw. die Bypassleitung 21 an den unteren Austriiisstutzen 20 angeschlossen.

Bei der Montage werden die beiden Thermostatventile se justiert, daß mit steigender Temperatur zunächst das Wärmeventil 12 einen Hub vollführt, bis das Verschlußstück 35 auf seinem Sitz aufliegt. Erst dann duichläuft das Kälteventil 13, das bis dahin in seiner oberen Endlage verblieben war, seinen Hub.

In F i g. 2 wird angenommen, daß eine sehr niedrige Raumtemperatur vorhanden ist. Infolgedessen wird das gesamte Heizmedium vom Wärmeventil 12 an den Wärmeaustauscher 2 gegeben. Steigt die Temperatur, so dehnt sich die Flüssigkeit im Fühler 26

aus, und der Ventilschaft 38 wird nach unten geschoben. Auch im Fühler 31 findet eine Ausdehnung der Flüssigkeit statt. Diese hat aber keinen Einfluß auf das Kälteventil 13, weil wegen der erwähnten Justierung zunächst der Totgang zwischen dem Druck- stück und dem Ventilschaft durchlaufen werden muß. Wenn bei steigender Temperatur das Verschlußstück 35 seinen Sitz erreicht hat und die Temperatur noch weiter ansteigt, wird das zusätzliche Volumen, das nun nicht mehr vom Arbeitselement 22 aufgenommen werden kann, durch Zusammendrücken der Überdruckfeder in der Einstellvorrichtung 24 aufgenommen. Sobald das Verschlußstück 35 den Zulauf des Heizmediums zum Wärmeaustauscher 2 unterbindet, kann das Kälteventil 13 den Zu- is lauf des Kühlmediums zum Wärmeaustauscher S zulassen. Mit steigender Temperatur wird nunmehr der Ventilsdiaft des Kälteventils nach unten geschoben.

Wird eiü anderer Sollwert gewünscht, genügt eine Drehung am Knopf 33. Diese führt zu einer gleich- »o sinnigen Verstellung der beiden Einstellvorrichtungen 24 und 29, also zu einer ähnlichen Veränderung in den thermostatischen Systemen, als ob die Fühler eine Temperaturänderung anzeigen würden.

Bei der Ausführungsform nach Fig.3 sind für

gleiche Teile die gleichen Bezugszeichen gewählt worden. Unterschiedlich ist im wesentlichen, daß ein Wärmeventil 54 und ein Kätteventil 55 verwendet werden, die je nur ein Verschlußstück aufweisen. Das Wärmeventil schließt mit zunehmender Temperatur. Das Kälteventil öffnet mit zunehmender Temperatur, sobald das Wärmeventil geschlossen hat.^

Bei der Anordnung nach F i g. 4 ist eine Wärmeaustauschereinheit 56 lediglich mit einem einzigen Wärmeaustauscher 57 ausgestattet, der einen Vorlaufanschluß 58 und einen Rücklaufanschluß 59 aufweist. Vorlauf und Rücklauf werden von zwei gleichartigen, thermostatischen Ventilen 60 und 61 gesteuert. Diese sind je mit zwei Verschlußstücken ausgestattet, die relativ zueinander beweglich sind. Bei steigender Temperatur schließt zunächst das untere Verschlußstück, während das obere Verschlußstück noch geschlossen ist. Dann erst wird das obere Verschlußstück geöffnet. Auf diese Weise wird in einem unteren Temperaturbereich Heizmedium durch den Wärmeaustauscher 57 geleitet, während in einem deutlich davon getrennten oberen Temperaturbereich Kühlmedium durch den Wärmeaustauscher strömt. Der Gleichlauf-Betrieb der beiden Ventile ist durch die Auslegung der Regelventilanordnung sichergestellt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

f I 2 **% Regelanordnung zu steuernden Einheiten besitzt ent Patentansprüche: weder einen einzigen' Wlrrneaustauscner, durch den wahlweise Kühlmedium oder Heizmedium geleitet

1. Thermostatisch betätigte Regelanordnung wird, oder zwei wahlweise betriebene Wärmeaustaumit einer Ventileinheit, die ein vollständiges, mit 5 scher, die an das System des Kühlmediums bzw. an Ausdehnungsflüssigkeft gefülltes thermostatisches das System des Heizmediums angeschlossen sind. Da System aufweist, bei dem ein Fühler, eine Ein- der Einheit nicht gleichzeitig Kühlmedium und Heizstellvorricbtung und ein ein Verschluß- und Re- medium zugeführt werden darf, muß die Rcgelventilgelorgan steuerndes Arbeitselement, z. B. über anordnung so arbeiten, daß in einem oberen Bereich Kapillarrohre, miteinander in Verbindung stehen, u» der Raumtemperatur nur Kühlmedium und in einem gekennzeichnet durch eine zweite Ventil- unteren Bereich der Raumtemperatur aur Heizmeeinheit, d$ren I^jsteltvorjiclvtung (24). mit, der*. . dium zugeführt wird, wobei die beiden Arbeitsbe-Einstellvorrichtiing (29) der ersten Ventileinheit« ·? reiche einander nicht überlappen dürfen, sondern über eine eine gemeinsame Verstellung erzwin- eher durch einen Temperatur-Zwischenbereicb vongende Kupplung (32) verbunden ist. 15 einander getrennt sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- Dieses Ziel wird bei bekannten Regelanordnungen kennzeichnet, daß den thermostatischen Syste- dadurch erreicht, daß ein Raumtemperaturfühler ein men eine Überdruckfeder (48) zugeordnet und/ Arbeitseleinent beeinflußt, das sowohl die Ver- oder zwischen dem Arbeitselement (22) umj dem Schluß- und Regelorgane für das Kühlmedium als Verschluß- und Regelorgan (34, 35) ein Totgang ao auch die Verschluß- und Regele; go-ie für das Heizvorhandcr ist. medium betätigt. Beispielsweise sind diese Ver-

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, da- Schluß- und Regelorgane an einem gemeinsamen durch gekennzeichnet, daß jede Einstellvorrich- Axial- oder Drehschieber angeordnet oder sie wertung (24, 29) ein Zahnrad (47, 51) aufweist, zwi- den von einem gemeinsamen Ventilschaft verstellt, sehen denen ein Ritzel (52) angeordnet ist. 35 Hierfür werden aber komplizierte Sonderkonstruktio-

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch ge- nen, die entsprechend teuer sind, benötigt (USA.-kennzeichnet, daß auf der Achse (53) des Ritzels Patentschrift 2 557 035, britische Patentschrift (52) ein Sollwert-Einstellknopf (33) angeordnet 1 104 590).

ist. Es ist ferner eine Vier-Leiter-Klimaanlage be-

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 30 kannt, bei der jeweils ein Wärmeaustauscher wahlbis4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühler weise vom Kühl- oder Heizmedium durchflossen (26, 31) beider Systeme nebeneinander angeord- wird. Auf der Eingangsseite des Wärmeaustauschers net sind. ist daher ein Sequenzventil vorgesehen, das in Ab-

6. Anordnung narh Anspruch I, dadurch ge- hängigkeit von einem daran angebrachten Raumtemkennzeichnet, daß das Veiv-chluß- und Regelor- 35 peraturfühler und einer Einstellvorrichtung die Art gan der ersten Ventileinheit gegensinnig zum und die Menge des zugeführten Mediums festlegt. Verschluß- und Regelorgan der zweiten Ventil- Dem Ausgang des Wärmeaustauschers ist ein Umeinheit verstellbar ist und jedes dieser Organe schaltventil nachgeschaltet, das in Abhängigkeit von zwei gegensinnig arbeitende Verschlußstücke (34, der Temperatur des zugeführten Mediums die Vcr-35) aufweist. 40 bindung zur jeweils richtigen Rücklaufleitung herstellt (deutsche Patentschrift 1 604 282).