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Folge-Regelventil für Klimaanlagen nie Erfindung bezieht sich auf
ein Folge-Regelventil für Klimaanlagen mit getrennten Wärmeaustauschern für Heizung
und Kühlung.
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Während man in der Vergangenheit in Klimaanlagen fr heizung und Kilhlunq
zumeist den gleiche Wïrmeaustauscher verwendet hat, der wahlweise entweder über
ein Sequenzventil oder über zwei in Sequenz gesteuerte tinzelventile je nach der
geforderten Temperaturbeeinflussunq entweder an den Heizmittelkreislauf oder an
den Kühlmittelkreislauf angeschlossen wurde, werden neuerdings in zunehmendem Maße
Klimaanlagen mit völlig getrenntem Heizmittelkreislauf und Kiihlmittelkreislauf,
also auch mit getrennten Wärmeaustauschen ausgestattet, um Mischungs- und Wärmeübergangsverluste
in den Ventilen vollständiq zu vermeiden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein ffir diese Zwecke geeignetes Folge-Regelventil
zu schaffen, welches einfach aufqebaut, leicht zu montieren, vielseitig einsetzhar
und durch einen gemeinsamen Antrieb verstellbar ist.
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Die Erfindung geht dabei von dem Aufbau eines Dreiwegeventils
als
Drehschieber aus und löst die gestellte Aufgabe durch die im Anspruch 1 qekennzeichneten
merkmale.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
gekennzeichnet.
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Zu Erläuterung der Frfindung wird im folgenden auf ein in den Zeichnungen
darqestelltes Aufführungsbeispeil bezug genommen.
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Dabei zeigt Fig. 1 das Ventil nebst Antrieb im Längsschnitt, Fig.
2 einen Schnitt längs der Linie II - II in Fig. 1, Fiq. 3 einen Schnitt längs der
Linie III - III in Fig. 1 und Fig. 4 die Finschaltung des Ventils in den Heizinittel-und
den Khlmittelkreislauf einer Klimaanlage mit getrennten Wärmeaustauschern.
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Das Ventil ist aus Zwei nreiwege-Drehschiehern 1 und 21 zusammengesetzt,
wie sie in Fig. 2 und 3 lm Schnitt dargestellt sind. Beide Schieber haben den gleichen
Aufbau. Ein zylindrisches Gehause 3 ist mit drei rechtwinklig zueinander angeordneten
Anschlußstutzen 4, 5 und 6 versehen, die in die zylindrische Innenkammer 7 münden.
Auf der einen Stirnseite des Gehäuses 3 ist jeweils ein Befestigungsflansch 8 vorgesehen.
Beide Ventilgehäuse sind mit ihren Befestiqungsflanschen zusammengespannt.
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Die Antriebsachse 9 tragt einen Steuerarm 10, auf dem ein als Schließkörper
dienender Schuh 11 radial beweglich geführt ist
und durch eine Feder
12 gegen die Innenwand des Gehäuses 3 -gedrückt wird. Der schuhförmige Schließkörper
11 ist mit seiner Aue,nfläche der Krihninung der Gehäuseinnenwand angepaßt. Die
Drehung des Schließkörpers 11 mittels der Antriebsachse 9 ist durch einen Anschlag
13 begrenzt. Der zum mittleren Anschluß 5 führende Durchlaß 15 sowie der in Fig.
2 zum linken Anschluß 4 führende Druchlaß 14 ist mit einer als Regelkontur 15' bzw.
14' ausgebildeten öffnung versehen, wobei beide Regelkonturen einen in der gleichen
Drehrichtung zunehmenden Querschnitt haben.
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Das bisher anhand der Figuren 1 und 2 beschriebene obere Ventil dient
beispielsweise als Warmwasserventil, wobei der anschluß 6 an den Warmwasserzufluß,
der Anschluß 4 an den Zuflußstutzen des Wärmeaustauschers und der Anschluß 5 einerseits
an den Auslaß des Wärmeaustauschers und andererseits an die Rückleitung zu Heizmittelquelle
angeschlossen ist. Der Wärmeaustauscher für das Heizmittel ist also zwischen den
Anschlüssen 4 und 5 angeschlossen, während innerhalb des Ventils der Strömungspfad
zwischen den Anschlüssen 6 und 5 als Beipaß dient.
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Das in Figur 3 im Schnitt dargestellte Kaltwasserventil ist völlig
gleich aufgebaut, nur liegt jetzt der an den Kaltwasservorlauf angeschlossene Stutzen
26 links, weil die beiden Ventile mit ihren Stirnseiten aufeinandergesetzt sind,
sich also spiegelbildlich gegenüberliegen. Das Kaltwasserventil 21 ist mit Bezugszeichen
versehen, welche gegentiber denjenigen des Warmwasserventils 1 um jeweils "20" erhöht
sind. Die Kaltwasserversorgungsleitung ist folglich an den Anschlußstutzen 26 angeschlossen,
der Vorlauf zum Wärmeaustauscher für Kühlen an den Anschluß stutzen 24 und die Kaitwasserrücklaufleitung
vom Wärmeaustauscher und zur Kaltwasserquelle an den Anschlußstutzen 25.
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Beide Drehschieber sind mit je einem Flansch 8 bzw. 28 versehen, der
im mittlern Teil zurückgesetzt ist, so daß der entstehende Hohlraum 40 zwischen
den beiden Ventilen einer seits für eine ausreichende thermische Isolation der beiden
Ventilgehäuse sorgt und andererseits die Mittel, beispielsweise eine oder mehrere
Keilfedern 41, zur drehschlüssigen Verbindung der beiden Antriebsachsen 9 und 29
aufnimmt.
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Auf das oberer Ventilgehäuse 3 ist, wie Figur 1 zeigt, ferner eine
den Antriebsmotor 42 umschließende Kunststoffkappe 43 aufgesetzt und mittels elnes
Spannringes 44 festgehalten. Auf der Antriebswelle 45 des Motors 42 sitzt ein Zahnrad
46, welches mit einem Zahnkranz 47 im Eingriff ist, der über einen Ausleger 48 an
der Antriebswelle 9 befestigt ist. Die Antriebswelle 9 trägt ferner, ebenfalls an
dem vorzugsweise aus Isolierstoff bestehende Ausleger 48, den Schleifer 49 eines
RückfUhrpotentiometers zur Stellungsrückmeldung. Der kreisför:ag gebogene Widerstand
50 des Rückführpotentiometers ist in die Kappe 43 eingesetzt.
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Aus Figur 4 ersieht man schematisch den Anschluß der beiden Ventile
an die zugehörigen W&rmeaustauscher und die Heiz- bzw.
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Kühlmittelkreisläufe. Die Lage der Ventile 1 und 21 entspricht der
Darstellung in den Figuren 2 und 3.
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Die Arbeitsweise des Ventils wird im folgenden ausgehend von der in
die Figuren 2 und 3 wiedergegebenen mittleren Ruhestellung beschrieben. In dieser
Ruhestellung verschließt der Schließkörper 11 des Warmwasserventils den Auslaß 4
zum Wärmeaustauscher 16, so daß das über den Warmwassereinlaß 6 in das Ventil fließende
Warmwasser über den Beipaßauslaß 5 das Ventil wieder verläßt und zur Warmwasserquelle
zurückkehrt. Auch beim Kaltwasserventil
21 verschließt der Schließkörper
31 den Anschluß 24 zum Wärmeaustauscher 36,- und das über den Kaltwasserstutzen
26 einfließende Kaltwasser verläßt das Ventil über den Beipaßstutzen 25 und kehrt
zur Kühlwasserquelle zurück. In dieser Ventilstellung befindet sich der Schleifer
49 in der Mitte der Widerstandsbahn qes Rückführpotentiometers 50.
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Von der gezeigten Mittelstellung aus lassen sich beide Steuerarme
zusammen wahlweise im uhreigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn um jeweils etwa 35°
drehen. Es sei angenommen, daß in dem -betreffen Raum, in dem die Wärmeaustauscher
16 und 36 untergebracht sind, Kühlung erforderlich ist, also Kühlwasser zum Wärmeaustauscher
36 fließen soll. Zu diesem Zweck werden beide Steuerarme 10 und 30 im Gleichlauf
im Uhrzeigersinn gedreht. Betrachtet man zunächst das Kaltwasserventil 21, so ist
ersichtlich, daß bei Drehung des Steuerarms 30 der Schließkörper 31 den Durchlaß
34 zum Wärmeaustauscher 36 in zunehmendem Maße freigibt, während er gleichzeitig
den Durchlaß 35 um Beipaßauslaß 25 im gleichen Maße drosselt. Das Kühlwasser fließt
also in-dem durch die jeweilige Winkelstellung des Steuerarms 30 bestimmten Ausmaß
um Wärmeaustauscher 36 und nur noch ein Teil über den Beipaß 25.
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Schwenkt der Antrieb den Steuerarm 30 so weit im Uhrzeigersinn, das
der Durchlaß 34 zum Wärmeaustauscher voll geöffnet ist, so ist gleichzeitig der
Durchlaß 35 zum Beipaß 25 geschlossen.
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Hierzu ist eine Schwenkbewegung von etwa 300 erforderlich.
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Betrachtet man nunmehr das Warmwasserventil 1, so@ist ersichtlich,
daß sich dort während einer Schwenkbewegung des Steuerarms 10 um 30° im Uhrzeigersinn
hinsichtlich der Schließstellung des Ventils nichts ändert, weil-einerseits der
Durchfluß vom Einlaß 6 zum Beipaß 5 voll geöffnet bleibt und andererseits der Auslaß
14 zum Wärmeaustauscher 16 geschlossen bleibt. Es fließt
also tatsächlich
nur Kühlwasser zum Wärmeaustauscher 36, während der Wärmeaustauscher 16 für Heizbetrieb
abgeschaltet bleibt. Die Endstellung der beide Steuerarme 10 und 30 bei Drehung
im Uhrzeigersinn ist durch den Anschlag 13 des Warmwasserventils 1 begrenzt, gegen
den sich die zugewandte Seitenfläche des Schließkörpers 11 legt.
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Bei Heizbetrieb ergeben sich ähnliche Verhältnisse durch Drehung der
beiden Steuerarme 10 und 30 im Gegenuhrzeigersinn. Geht man wiederum davon aus,
daß sich die Steuerarme in der aus den Figuren 2 und 3 ersichtlichen neutralen Mittelstellung
befinden, in welcher weder geheizt noch gekühlt wird, so führt eine Drehung des
Steuerarms 10 im Gegenuhrzeigersinn zu einem zunehmenden Nff4en des Durchlasses
14 zum Wärmeaustauscher 16 für Heizbetrieb während gleichzeitig der Beipaßdurchlaß
15 im gleichen Maße gedrosselt wird. Das über den Einlaß 6 zufließende Warmwasser
strömt nunmehr zum Wärmeaustauscher 16 und nur noch teilweise über den Beipas 5
zum Warmwasserrücklauf. Sobald der Warmwasserzulauf 4 zwn Wärmeaustauscher 16 voll
geöffnet ist, deckt der Schließkörper 11 den Beipaßdurchlaß 15 vollständig ab, so
daß die ge-Sammte Warmwassermenge über den Wärmeaustauscher 16 strömt.
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Wiederum ist für das Uberstreichen des gesamten Warmwasserregelbereichs
ein Schwenkwinkel von etwa 30 erforderlich. Dabei bewegt sich gleichzeitig auch
der Steuerarm 30 des Kaltwasserventils 21 um 30 im Gegenuhrzeigersinn. Dabei blelbt
jedoch der Durchlaß 34 zum Wärmeaustauscher 36 für Kühlbetrieb gedchlossen, und
die gesamte KUhlwassermenge fließt nach wie vor voin Einlaß 26 zum Beipaßanschluß
25.
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Zusammen mit der Drehbewegung der beiden Steuerarme verstellt der
Antrieb gleichzeitig den Schleifer 49 gegenüber der Widerstandsbahn des Rückführpor@ntiometers
50, so daß dit hleiferstellung und damit der Betrag des Teilwiderstandes zwischen
Schleifer
und Endanschluß des Potentionmeters ein Maß für die jeweilige Ventilstellung ist.
Die Drehbewegung im Gegenuhrzeigersinn wird durch den Anschlag 33 im Kaltwasserventil
21 begrenzt! gegen welchen sich der Schließkörper 31 legt.
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Das erfindungsgemäße Folge-Regelventil zeichnet sich dadurch als besonderes
einfach sowie in der Fertigung und Lagerhaltung vorteilhaft aus, daß es aus zwei
völlig identischen Dreiwegeschiebern zusammengesetzt ist, die auch für sich getrennt
als Dreiwege-Drehschieber eingesetzt werden können.