DE2310709B2

DE2310709B2 - Anordnung zur wasserseitigen stabilisierung der regeleigenschaften von mit warmwasser gespeisten waermetauschern in heizungsanlagen von fahrzeugen

Info

Publication number: DE2310709B2
Application number: DE19732310709
Authority: DE
Inventors: Werner 7140 Ludwigsburg Fehr
Original assignee: Suddeutsche Kuhlerfabnk Julius Fr Behr GmbH & Co KG, 7000 Stuttgart
Priority date: 1973-03-03
Filing date: 1973-03-03
Publication date: 1977-07-14
Also published as: FR2219851B1; DE2310709C3; FR2219851A1; DE2310709A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur wasserseitigen Stabilisierung der Regeleigenschaften von mit Warmwasser gespeisten Wärmetauschern in Heizungsanlagen von Fahrzeugen.

Es ist bekannt (DT-PS 16 75 521), zur Heizungsregelung eine reine Drosselregelung bei wasserseitig geregelten Wärmetauschern vorzusehen. Bei dieser Regelungsart wird die Wassermenge, die durch den Wärmetauscher fließt, stetig von einem Maximalwert auf den Wert Null mit Hilfe eines Ventiles, je nach Heizbelastung, verändert. Nachteilig ist dabei, daß die Wassermenge, auch im Teillastbereich, mit unverändert hoher Temperatur des Motors in den Wärmetauscher der Heizung einströmt. An der Eintrittsseite des Wassers in den Wärmetauscher herrscht dabei auch eine höhere Lufttemperatur in den dort angeordneten Luftaiislässen vor als auf der anderen Seite des Wärmetauschers, aus dem das Wasser austritt. Je kleiner der Wasserdurchfluß durch den Wärmetauscher ist, um so größer wird also der horizontale Temperaturgradient der Warmluftaustrittstemperatur in Strömungsrichtung des Wassers. Bei hinreichend kleiner Wassermenge, entsprechend einer Heizbelastung bis zu etwa 50%, d. h. einer Wassermenge von etwa 5 %, sind die Temperaturunterschiede der austretenden Warmluft so groß, daß auf dtr kalten Seite Zugerscheinungen für den Fahrzeugbenutzer auftreten.

Werden derartige Anlagen mit elektronischen Reglern ausgerüstet, so wird der Warmluftaustrittsfühler mit Luft unterschiedlicher und stark streuender Temperatur beaufschlagt, so daß die Regelgüte wesentlich schlechter wird.

Zur Vermeidung dieser genannten Mangel sind schon verschiedene Maßnahmen getroffen worden. Diese Maßnahmen beziehen sich jedoch auf die Konstruktion des Wärmetauschers (DT-AS 17 55 300, DT-AS 20 25 207), der beispielsweise durch Aufteilung in zwei oder mehrere Strömungswege gekennzeichnet ist. Diese Wärmetauscher erfüllen jedoch nur dann die Bedingung gleicher Temperatur auf der Fahrer- und Beifahrerseite des Fahrzeuges, wenn sich die Gesamtwassermenge im Teillastgebiet von 0-70 l/h in genau zwei gleiche Teilmengen aufteilt. Wegen der laminaren Strömung im unteren Teillastgebiet, der technisch nicht einhaltbaren strengen Symmetrie der Strömungswege und wegen des extrem kleinen Druckabfalles des Wärmetauschers von weniger als 1 mm WS ist es jedoch unmöglich, über längere Betriebszeit der Heizung eine definierte Mengenstromaufteilung zu erhalten. Es kommt zu Temperaturunterschieden von maximal 20-30⁰C an den Luftabführungen der Heizung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs erläuterten Art zu schaffen, mit der auch im Teillastbereich die aus dem Wärmetauscher austretende Warmluft sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Ausdehnung über die gesamte Fläche des Wärmetauschers nahezu gleiche Temperatur aufweist, ohne daß eine konstruktive Änderung des Wärmetauschers erforderlich ist.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung im wesentlichen dadurch gelöst, daß zwischen Wassereintrittsleitung und Wasseraustrittsleitung des Wärmetauschers eine mit einer festen oder einstellbaren Einrichtung zur Festlegung einer konstanten Menge des durchfließenden Wassers versehene Bypaßleitung und in der Wassereintrittsleitung zwischen Wärmetauscher und Anschluß der Bypaßleitung zur Druckerhöhung eine Pumpe angeordnet ist, derart, daß durch die Bypaßleitung ein kurzschließbarer Kreislauf gebildet ist.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird erreicht, daß die Wassereintrittstemperatur in den Wärmetauscher nicht konstant 80-90⁰C entsprechend der Motorkühlwassertemperatur beträgt, sondern je nach Belastungszustand stetig auf einen Wert abgesenkt wird, der nur wenige Grad höher als die austretende Lufttemperatur liegt. Dadurch wird erreicht, daß alle Luftabführungen nahezu die gleiche Temperatur aufweisen.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Pumpe mit einem Gebläsemotor der Heizung gekoppelt und mit diesem gemeinsam regelbar ist.

Vorteilhafterweise sind in der Bypaßleitung eine oder mehrere in Reihe liegende Blenden zur Festlegung einer konstanten Wasserumlaufmenge angeordnet.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Blende als einstellbares Ventil ausgebildet zur Einstellung der konstanten Wasserumlaufmenge.

Gemäß einem abgewandelten Ausführungsbeispiel

der Erfindung ist ein Bypaßanschluß mit Drosselquerschnilt an dem Regelventil vorgesehen, derart, daß in Vollaststellung des Ventils der ßypaßquerschnitt geschlossen ist.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist s zwischen Wassereintrittsleitung und Wasseraustrittsleitung vordem Regelventil ein Überströmventil angeordnet.

Ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ergibt sich dann, wenn Bypaßleitung, Regelventil und Überströmventil zu einer hydraulischen Steuereinheit mit vier wasserseitigen Anschlüssen zusammengefaßt sind.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert, die i> schematisch Ausführungsbeispiele darstellt. Dabei zeigt

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung und

F i g. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 ist ein Heizungswärmetauscher 1 mit dem Kühlmantel 3 eines Motors 2, beispielsweise einer Brennkraftmaschine durch eine Wassereintrittsleitung (Vorlauf) 4 und eine Wasseraustritislehung (Rücklauf) 5 verbunden. In der Wassereintrittsleitung ist eine Druckerhöhungsvorrichlung, beispielsweise eine Pumpe 7, angeordnet. In an sich bekannter Weise ist in dem Vorlauf 4 auch ein Regelventil 9 eingeschaltet Die Mittel zur Betätigung des Regelventils 9 sowie die Luftleitungen an der Ausgangsseite des Heizungswärmetauschers, die beispielsweise zur Windschutzscheibe, zum Bodenraum oder zum Fahrer führen sowie Luftverteilmittel sind nicht dargestellt.

Zwischen Wassereintrittsleitung 4 und Wasseraustrittsleitung 5 ist eine Bypaßleitung 6 angeordnet. In der Bypaßleitung 6 können ein oder mehrere Festwertblenden 8 vorgesehen sein. Anstelle dieser Festwertblenden kann auch ein verstellbares Ventil angeordnet sein.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Pumpe 7 mit einem Lüftermotor Il gemeinsam antreibbar und regelbar ist.

Vor dem Regelventil 9 ist eine weitere Verbindungsleitung zwischen Vorlauf 4 und Rücklauf 5 vorgesehen, in der ein Überströmventil 10 eingeschaltet ist.

Bypaßleitung 6 und Ventil oder Blende 8 sind so dimensioniert, daß nur eine begrenzte Menge, /.. B. 80 l/h kaltes Rücklaufwasser von der Pumpe 7 angesaugt und dem heißen Vorlaufwasser beigemischt wird. Die Temperatur des Vorlaufs vor dem Regelventil ist mit ί>ι, die Temperatur des Vorlaufs nach dem Anschluß der Bypaßleitung 4 mit #2 und die Temperatur des Rücklaufs mit #j bezeichnet. Durch die Zuführung von kaltem Rücklaufwasser über die Baypaßleitung 6 wird nur eine größere Temperaturabsenkung fh\-&2 im Teillastgebiet erzielt, wenn das Regelventil 9 die Wassermenge auf Werte reduziert, die in der Größenordnung der Bypaßwassermenge liegen. Bei voller Heizleistung, d. h. bei vollgeöffnetem Regelventil 9, geht die Temperaturabsenkung ■övih auf die Werte in der Größenordnung von 1-2°C zurück und ist somit praktisch unwirksam.

Der Heizungswärmetauscher 1 wird zweckmäßig, wie in der Zeichnung dargestellt, so ausgebildet, daß die Wassereintrittsleitung 4 unten und die Wasseraustrittsleitung 5 oben endet.

Bei dem in F i g. 2 dargestellten abgewandelten Ausführungsbeispiel endet die Bypaßleitung 6 mit ihrem Anschluß nicht in der Vorlaufleitung 4, sondern direkt am Regelventil 9. Dabei ist das Regelventil 9 derart ausgebildet, daß der Bypaßquerschnitt gesteuert wird, derart, daß in Vollaststellung des Ventils 9 der Bypaßquerschnitt geschlossen ist. Dadurch kann das Ventil 8 des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 entfallen und ebenso Betätigungsmittel für das Ventil 8, da nunmehr die Funktionen des Regelventils 9 und des Ventils 8 in einem Ventil zusammengefaßt sind.

Eine weitere Vereinfachung ergibt sich dann, wenn Bypaßleitung 6, Regelventil 9 und Überströmventil 10 zu einer hydraulischen Steuereinheit mit vier wasserseitigen Anschlüssen zusammengefaßt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zur wasserseitigen Stabilisierung der Regeleigenschaften von mit Warmwasser s gespeisten Wärmetauschern in Heizungsanlagen von Fahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Wassereintrittsleitung (4) und Wasseraustrittsleitung (5) des Wärmetauschers (1) eine mit einer festen oder einstellbaren Einrichtung zur Festlegung einer konstanten Menge des durchfließenden Wassers versehene Bypaßleitung (6) und in der Wassereintrittsleitung (4) zwischen Wärmetauscher (1) und Anschluß der Bypaßleitung zur Druckerhöhung eine Pumpe (7) angeordnet sind, derart, daß durch die Bypaßleitung (6) ein kurzschließbarer Kreislauf gebildet ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (7) mit einem Gebläsemotor (H) der Heizung gekoppelt und gemeinsam mit diesem regelbar ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Bypaßleitung (6) eine oder mehrere in Reihe liegende Blenden (8) zur Festlegung einer konstanten Wasserumlaufmenge angeordnet sind.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (8) als einstellbares Ventil zur Einstellung einer konstanten Wasserumlaufmenge ausgebildet ist.

5. Anordnung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Bypaßanschluß mit Drosselquerschnitt an einem Regelventil vorgesehen ist und in Vollaststellung des Ventils der Bypaßquerschnitt geschlossen ist.

6. Anordnung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Regelventil (9) zwischen Wassereintrittsleitung (4) und Wasseraustrittsleitung (5) ein Überströmventil (10) angeordnet ist.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Bypaßleitung (6), Regelventil (9) und Überströmventil (10) zu einer hydraulischen Steuereinheit mit vier wasserseitigen Anschlüssen zusammengefaßt sind.