DE3238673A1 - Device for the energy-optimised filling or emptying of heat accumulators - Google Patents
Device for the energy-optimised filling or emptying of heat accumulatorsInfo
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Description
3 238-673 Hans Jürgen Müller Gerhard O. Sehupfoer Hans-Peter Gauger Patentanwälte European Patent Attorneys Mandataires en brevets europeens 3 238-673 Hans Jürgen Müller Gerhard O. Sehupfoer Hans-Peter Gauger Patentanwälte European Patent Attorneys Mandataires en brevets europeens
(1931 -1972) r Dr.-Ing. Ellaab«tti Boettner(1931-1972) r Dr.-Ing. Ellaab «tti Boettner
(1963-1975)(1963-1975)
Otpl.-Ing. Harn-Jürgen Müller DIpI.-Chem. Or. Gerhard Schupfner* Dipl -Irtfl Hans-Pater GaugerOtpl.-Ing. Harn-Jürgen Müller DIpI.-Chem. Or. Gerhard Schupfner * Dipl -Irtfl Hans-Pater Gauger
Postfach 8013 89 LucHe-Qrahfi-StraBe 38 D-8000 München 80P.O. Box 8013 89 LucHe-Qrahfi-Strasse 38 D-8000 Munich 80
Telefon: (0 89) 4 70 60 55/5« Telex: OS 2301β Telegramm / cable: Zetapatent MünchenTelephone: (0 89) 4 70 60 55/5 « Telex: OS 2301β Telegram / cable: Zetapatent Munich
Fok-2996Fok-2996
Betrifft/Ref.: Anwaltsakte: Fok-2996Subject / Ref .: Attorney file: Fok-2996
19. Oktober 1982October 19, 1982
KARL FOKTER, 62000 MARIBOR (JUGOSLAWIEN)KARL FOKTER, 62000 MARIBOR (YUGOSLAVIA)
Einrichtung zum energetisch optimierten Füllen oder Leeren vonDevice for energetically optimized filling or emptying of
Wärme-AkkumulatorenHeat accumulators
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* θύτο / Ofltae Hamburg! ' Karistoee5. 0-21ioeucnnob TeMorc (041 18)44 57 Tatet 02189330* θύτο / Ofltae Hamburg! 'Karistoee5. 0-21ioeucnnob TeMorc (041 18) 44 57 Tatet 02189330
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum energetisch optimierten Füllen oder Leeren von Wärme-Akkumulatoren mit flüssigen, wärmespeichernden oder -übertragenden Medien in Systemen zum Heizwasser- und/oder Nutzwasser-Aufheizen mittels Sonnenenergie und/oder mit Wärmepumpen, bei welcher eine temperaturabhängige, auf dem Verdrehprinzip basierende Steuerung die gegenseitige Lage von zwei koaxial angeordneten.Rohren, äaejeweils mit einem zueinander unterschiedlich verlaufenden Längsschlitz versehen sind, ändert, wobei die Längsschlitze an ihrer Kreuzungsstelle eine längs der Rohrhöhe verschiebbare Mündung bilden.The invention relates to a device for energetically optimized filling or emptying of heat accumulators with liquid, heat-storing or -transferring media in systems for heating water and / or utility water by means of solar energy and / or with heat pumps, in which a temperature-dependent, on the twisting principle based control changes the mutual position of two coaxially arranged tubes, each provided with a longitudinal slot running differently from one another, the longitudinal slots forming an orifice which can be displaced along the height of the tube at their intersection.
Beim Aufheizen von Räumen mittels Tieftemperatur-Solar-Kollektoren und/oder Wärmepumpen ist die Verwendung von Wärme-Akkumulatoren zweckmässig. Diese ermöglichen z.B. eine Verringerung der Kollektorenanzahl, eine Herabsetzung der Leistung von Motorkompressoren, längere Lebensdauer derselben und ausserdem deren Betrieb binnen des Zeitraumes des günstigsten Energieangebots, z.B. unter günstigerem Tarif für die elektrische Energie. Wegen des niedrigeren Preises werden vorwiegend Wärmeakkumulatoren verwendet, die mit Wasser entweder mit oder ohne Zusätze gefüllt sind, oder aber werden ins Wasser wasserdicht Spezialsalze mit hoher Schmelzwärme eingesetzt.When heating rooms using low-temperature solar collectors and / or heat pumps, it is advisable to use heat accumulators. These enable e.g. a reduction the number of collectors, a reduction in the performance of motor compressors, a longer service life of the same and more their operation within the period of the cheapest energy supply, e.g. at a cheaper tariff for electrical Energy. Because of the lower price, heat accumulators are mainly used used, which are filled with water either with or without additives, or are waterproofed in the water Special salts with high heat of fusion are used.
Im Wasser ist Wärmeenergie-Akkumulation im Bereich zwischen O0C und 1000C ohne einen Überdruck möglich. Die gespeicherte Energie ist der Wassertemperatur direkt proportional.Thermal energy accumulation in the range between 0 ° C. and 100 ° C. is possible without excess pressure. The stored energy is directly proportional to the water temperature.
Am schnellsten regenerierbar und auch am billigsten gewonnen ist die Wärmeenergie eines niedrigen Wärmepotentials, z.B. bei der Temperatur von 400C; diese Energie reicht für ein Tieftemperatur-Bodenaufheizen von Räumen und für Warmwasser-Bedürfnisse aus.Daher also das Bestreben nach einem gröstmöglichen Wärme-Äkumulator. Diesem Bestreben stehen ein Mangel an dem zur Verfugung stehenden Raum und der Preis des Wärme-Akkumulators entgegen. Um die Grosse und den Preis des Wärme-Akkumulators niedriger zu halten, ist es erforderlich, die Wärmeenergie auch auf einem höheren Temperaturniveau, z.B. oberhalb 50°C, zu speichern und diese gleichzeitig auf niedrigstem, d.h. einem einfacher regenerierbaren, Temperaturniveau zu nutzen. Die auf einem höheren Temperaturniveau gespeicherte Energie wird lediglich als eine Reserve oder zu spezifischen Zwecken, z.B. am Anfang des Aufheizens, genutzt. Jedes Mischen warmen mit kühlem Wasser sowohl im Wärme-Akkumulator als auch bei der Verwendung setzt die Rentabilität der gesamten Anlage herunter.The fastest regenerative and also the cheapest is the heat energy of a low heat potential, for example at the temperature of 40 0 C; this energy is sufficient for low-temperature floor heating of rooms and for hot water requirements. Hence the endeavor to achieve the largest possible heat accumulator. This endeavor is opposed to a lack of the space available and the price of the heat accumulator. In order to keep the size and price of the heat accumulator lower, it is necessary to store the heat energy at a higher temperature level, for example above 50 ° C, and to use it at the lowest temperature level, ie one that is easier to regenerate. The energy stored at a higher temperature level is only used as a reserve or for specific purposes, e.g. at the beginning of heating. Any mixing of warm water with cool water, both in the heat accumulator and during use, reduces the profitability of the entire system.
Diesem Bestreben nah sind Konstruktionen von Wärme-Akkumulatoren mit den nach der Höhe steigenden Temperaturen* Derartige, als wärmedämmende zylindrische Behälter ausgebildete Wärme-Akkumulatoren von über 10 mJ Volumen werden z.B. von der Firma THYSSEN-Solar hergestellt. Nach der Höhe weist ein solcher Wärme-Akkumulator mehrere Anschlüsse zur Zufuhr warmen Wassers von Kollektoren auf, die jeweils mit einem Elektromagnetventil versehen sind. Ein besonderer temperaturabhängiger Schalter oder eine elektronische Automatik regelt einzelne Ventile derweise, dass auf verschiedene Temperaturen aufgeheiztes, von Kollektoren herkommendes Wasser zu verschiedenen Höhenlagen unterteilt wird: das kühlste Wasser unten, das wärmste Wasser oben. Warmes Wasser wird lediglich von oben, d.h. an der heissesten Stelle des Wärme-Akkumulators, abgenommen. Die Automatik, die Ausrüstung und die Fertigung eines solchen Wärme-Akkumulators ist anspruchsvoll und demzufolge teuer, und es handelt sich dabei um keine stufenlose Steuerung.Close this endeavor are constructions of heat accumulators with rising temperatures to determine the amount * Such designed as heat-insulating cylindrical containers heat accumulators of over 10 m J volume are manufactured by THYSSEN solar example. According to the height, such a heat accumulator has several connections for the supply of warm water from collectors, each of which is provided with an electromagnetic valve. A special temperature-dependent switch or an electronic automatic control system regulates individual valves in such a way that water that has been heated to different temperatures and coming from collectors is divided into different altitudes: the coolest water at the bottom, the warmest water at the top. Warm water is only taken from above, ie at the hottest point of the heat accumulator. The automation, the equipment and the production of such a heat accumulator is demanding and consequently expensive, and it is not a stepless control.
Aus der deutschen Patentanmeldung P 52 28 956.1 ist eine Einrichtung zum Aufheizen von Warm- und Heizwasser bekannt, bei welcher ohne Verwendung elektrischer Automatik bzw. Regelungselemente, sondern lediglich durch besondere Ausführung der Wärmeaustauscher und mittels eines perforierten Rohrs Wasserschichten von verschiedenen Temperaturen längs der Höhe des Wärme-Akkumulators erzielt wurden«, Als nachteilig kommt Jedoch das Merkmal hervor, dass die Entnahme sowohl des Warmals auch des Heizwassers aus dem Wärme-Akkumulator auf einer bestimmten, gleichbleibenden Höhe des Wärme-Akkumulators, d.h. auf seinem wärmsten Bereich, stattfindet. Das warme Wasser des Wärme-Akkumulators muss demnach seitens des Verbrauchers mit kühlem Wasser gemischt werden, wodurch die Rentabilität beeinträchtigt wird.From the German patent application P 52 28 956.1 is one Device for heating hot and heating water known, in which without the use of electrical automatic or control elements, but only through the special design of the heat exchanger and by means of a perforated tube Layers of water of different temperatures along the height of the heat accumulator have been achieved «as disadvantageous comes However, the characteristic shows that the removal of both the warmals also the heating water from the heat accumulator on one certain constant height of the heat accumulator, i.e. on its warmest area. The warm water of the Heat accumulator must therefore on the part of the consumer cool water, which affects profitability.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine solche Einrichtung, vorzugsweise zur Entnahme der Wärmeenergie aus Wärme-Akkumulatoren, zu schaffen, die selbsttätig und längs der Höhe des Wärme-Akkumulators stufenlos Jene Stelle aussucht, an welcher die Temperatur niedrig, aber noch genügend hoch ist, um den Anforderungen nachzukommen, und die in einen Wärme-Akkumulator einbringbar wäre. Diese Aufgabe ist dadurch erzielt, dass in ein Gehäuse, das mit einem Rohranschluss versehen ist, eine temperaturabhängige Steuerung angeordnet wird, deren Zustand zumindest von der Temperatur des durchströmenden Wassers abhängig ist und die die gegenseitigen Verdrehungswinkel der zwei koaxial angeordneten Rohre ändert, welche jeweils einen unter einem bestimmten, zueinander verschiedenen Winkel verlaufenden Längsschlitz aufweisen, wodurch sich die somit auf der Kreuzung der beiden Längsschlitze in Form eines gewundenen schmalen Rhombus gebil-The invention was based on the object of providing such a device, preferably for the extraction of heat energy from heat accumulators, to create that automatically and along the height of the Heat accumulator continuously selects the place where the Temperature low but still high enough to meet requirements comply, and which could be introduced into a heat accumulator. This task is achieved in that in a Housing, which is provided with a pipe connection, a temperature-dependent control is arranged, the state of which at least is dependent on the temperature of the water flowing through and which the mutual twist angles of the two coaxially arranged Pipes changes, each of which has a longitudinal slot running at a specific, mutually different angle have, whereby the thus formed at the intersection of the two longitudinal slots in the form of a winding narrow rhombus
.. bewegt dete Mundung längs der Rohrenlange/und eine Höhenlage einnimmt, die von der Temperatur des durchströmenden Wassers abhängig ist... moves the mouth along the length of the pipe / and assumes an altitude, which depends on the temperature of the water flowing through it.
Die mit dieser Erfindung erzielten Vorteile der Einrichtung liegen insbesondere darin, dass sie selbsttätig jene beim Betrieb sich verändernde Höhenlage innerhalb des Warme-Akkumulators, wo die entsprechende günstige Temperatur herrscht, er« The advantages of the device achieved with this invention lie in particular in the fact that they automatically change the altitude within the heat accumulator, which changes during operation and where the corresponding favorable temperature prevails.
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mittelt; dass sie in ihrem Aufbau einfach und daher preisgünstig ist und auch bei kleineren Wärme-Akkumulatoren Verwendung finden kann; dass sie in den Wärme-Akkumulator von oberer Seite her in einen herkömmlichen Anschluss einsetzbar ist, was einen einfachen, auch nachträglichen Einbau oder Austausch ermöglicht, ohne den Wärme-Akkumulator vorher ausleeren zu müssen; dass sie zu ihrer Funktionierung ausser im Falle spezieller Ausführung keine Hilfsenergie benötigt und sie sowohl für energetisch optimiertes Leeren als auch für energetisch optimiertes Füllen der Wärme-Akkumulatoren verwendbar ist.averages; that it is simple in its structure and therefore inexpensive and can also be used for smaller heat accumulators Can be found; that they are in the heat accumulator of can be used on the upper side in a conventional connection, which makes it easy to install or retrofit Exchange enables without emptying the heat accumulator beforehand to have to; that they function except in In the case of a special design, no auxiliary energy is required and it is used both for energetically optimized emptying and for energetically optimized filling of the heat accumulators can be used is.
Eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Einrichtung ist in der Zeichnung dargestellt.One embodiment of the device according to the invention is shown in the drawing.
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Einrichtung zum energetisch optimierten Leeren oder Füllen von Wärme-Akkumulatoren bei entferntem Deckel des Kopfes und in einer Ausführung, die für ein Tieftemperatur-Raumaufheizen bevorzugt wird und einen inneren und einen äusseren Fühler aufweist.Fig. 1 shows a perspective view of a device for energetically optimized emptying or filling of heat accumulators with the cover of the head removed and in a design that is preferred for low-temperature room heating and has an inner and an outer sensor.
Ein Gehäuse eines Kopfes 1, in welchem eine temperaturabhängige Steuerung angeordnet ist, ist mit einem Rohranschluss 2 und in seinem Bodenteil mit einem Ansatz 3 versehen, mittels welchen die Einrichtung auf einen Wärme-Akkumulator befestigbar ist und aus welchem eine Tauchsäule 9 herunter ragt. Der Rohranschluss 2 und der Ansatz 3 können entweder jeweils mit einem Gewinde und einer Dichtung oder lediglich mit einer Rille, einem Konus oder mit Dichtringen versehen werden. Aus dem Ansatz 3 ragt ein Aussenrohr 4 herunter mit einem geradlinigen, so wie dargestellt, oder schraubenlinienförmig verlaufenden Längsschlitz 41. In das Aussenrohr 4 ist ein Innenrohr 5 von entsprechend geringerem Durchmesser eingesetzt, das ebenso entweder mit einem geradlinigen oder schraubenlinienförmig verlaufenden, so wie dargestellt, Längsschlitz 51 versehen ist. Dieses Innenrohr ist an seinem oben befindlichen Endabschnitt verzahnt oder es trägt ein Zahnrad unter Zwischen-A housing of a head 1, in which a temperature-dependent control is arranged, is provided with a pipe connection 2 and provided in its bottom part with an extension 3, by means of which the device can be attached to a heat accumulator is and from which a diving column 9 protrudes down. The pipe connection 2 and the approach 3 can either each with be provided with a thread and a seal or simply with a groove, a cone or with sealing rings. the end the approach 3 protrudes an outer tube 4 down with a straight, as shown, or a helical longitudinal slot 41. In the outer tube 4 is an inner tube 5 of a correspondingly smaller diameter is used, which is also either straight or helical extending, as shown, longitudinal slot 51 is provided. This inner tube is at its top Toothed end section or it carries a gear under intermediate
schaltung einer Achswelle. Der unten befindliche Endabschnitt der beiden Rohre 4· und 5 ist mit einem Bodenabschluss 6 verschlossen. Das Innenrohr 5 liegt an diesen Bodenabschluss 6 z.B. mittels eines nicht gezeigten Lagerkonus lagerartig auf oder es ist im Kopf 1 z.B. mittels eines aus Teflon gefertigten Lagerringes gelagert, der auf eine entsprechend ausgebildete Abstufung des Innenrohrs 5 aufgezogen ist und bei der übertragung von Drehbewegungen zweckdienlich ist. In Abhängigkeit von der gegenseitigen Verdrehung der Bohre 4- und 5 wird von Kanten deren Längschlitze 4-1 und 51 auf einer längs der Tauchsäule veränderbaren entsprechenden Höhe eine Kündung 100 gebildet.circuit of an axle shaft. The end section below of the two tubes 4 and 5 is closed with a bottom closure 6. The inner tube 5 rests on this floor termination 6 e.g. by means of a bearing cone, not shown, or it is in the head 1 e.g. by means of one made of Teflon Bearing ring stored, which is drawn on a correspondingly designed gradation of the inner tube 5 and in the Transmission of rotary movements is expedient. Depending on the mutual rotation of the drill 4 and 5 becomes of edges whose longitudinal slots 4-1 and 51 on one along the Immersion column changeable corresponding height an announcement 100 educated.
Ins Gehäuse des Kopfes 1 ist ein Balg 60 eingesetzt, der mit Sattdampf eines der Kühlmedien, z.B. R 12(Ci1PCIp), gefüllt ist und der über eine Zahnstange 65 auf eine Schraubenfeder drückt, deren Druckkraft mit einer Stellschraube 67 einstellbar ist. Die Zahnstange 65 greift mit ihren Zähnen in die Verzahnung 55 des Innenrohrs 5 ein. Diese Elemente stellen eine einfache Ausführungsform einer temperaturabhängigen Steuerung dar.A bellows 60 is inserted into the housing of the head 1 , which is filled with saturated steam of one of the cooling media, e.g. R 12 (Ci 1 PCIp), and which presses via a rack 65 on a helical spring, the pressure of which can be adjusted with an adjusting screw 67. The toothed rack 65 engages with the toothing 55 of the inner tube 5. These elements represent a simple embodiment of a temperature-dependent control.
Ins Gehäuse des Kopfes 1 kann ferner ein weiterer Balg 70 eingesetzt werden, der über eine Zahnstange 75 ebenso in die Verzahnung 55 eingreift und auf eine Schraubenfeder 76 drückt, deren Druckkraft mit einer Stellschraube 77 einstellbar ist. Der Balg 70 steht über ein Kapillarröhrchen 71 niit einem Fühler 72 in Verbindung, in welchem sich das Kondensat eines von bekannten Kühlmitteln befindet,,A further bellows 70 can also be inserted into the housing of the head 1 which also engages the toothing 55 via a rack 75 and presses on a helical spring 76, the pressure force of which can be adjusted with an adjusting screw 77. The bellows 70 stands over a capillary tube 71 with a sensor 72 in connection, in which the condensate of one of known coolants is,
Die Lagefestigkeit des Aussenrohres 4 ist z.B. durch einen Gewindestift 31 gewährleistet.The positional stability of the outer pipe 4 is e.g. Grub screw 31 guaranteed.
Bei der dargestellten Einrichtung sind beim Betrieb sämtliche inneren Teile des Kopfes 1 mit der durchströmenden Flüssigkeit überflutet. Mit zugeordneten Abdichtungsmitteln oder Dichtringen sind ein Deckel, der in der Zeichnung nicht veranschaulicht ist, die Stellschrauben 67 und 77 sowie das Kapillarröhrchen 71 abgedichtet. Sämtliche Teile der Einrichtung ausserIn the device shown, all inner parts of the head 1 are in operation with the liquid flowing through flooded. With associated sealing means or sealing rings are a cover that is not illustrated in the drawing is, the set screws 67 and 77 and the capillary 71 sealed. All parts of the facility except
den Bälgen und Druckfedern können aus Kunststoffen hergestellt werden, insbesondere wenn es sich um Wasser handelt und die Temperaturen den Wert von etwa 90 C nicht überschreiten.the bellows and compression springs can be made of plastics, especially if it is water and the Temperatures do not exceed the value of approx. 90 C.
Die erfindungsgemässe Einrichtung arbeitet selbsttätig.The device according to the invention works automatically.
Bereits bei einem minimalen Durchfluss der flüssigkeit durch die Einrichtung erhält der Balg 60 die Temperatur des durchströmenden Wassers. Einer bestimmten Temperatur entspricht ein bestimmter Druck im Balg. Ein grösserer Druck erstreckt den Balg und drückt somit die Schraubenfeder 56 bis zum Gleichgewichtszustand, wodurch ein gewisser Hub der Zahnstange 65 hervorgerufen wird, der zu einer Verdrehung des Innenrohrs 5 um einen entsprechenden Winkel, im Falle der Fig. 1 im Uhrzeigersinn, führt. Da der Längsschlitz 51 linksgängig ist, verursacht eine höhere Temperatur des Wassers eine Verschiebung der Mündung 100 in Richtung vom Kopf 1 gegen dem Bodenabschluss 6. Sofern der Längsschlitz 51 rechtsgängig wäre, würde eine höhere Temperatur des Wassers am Balg 60 eine Verschiebung der Mündung 100 in Richtung zum Kopf hin verursachen. Ein Sinken der Temperatur würde dagegen gegensätzliche Wirkungen hervorrufen. Even with a minimal flow of the liquid through the device receives the bellows 60 the temperature of the water flowing through. One corresponds to a certain temperature certain pressure in the bellows. A greater pressure extends the bellows and thus pushes the helical spring 56 to a state of equilibrium, whereby a certain stroke of the toothed rack 65 is caused, which leads to a rotation of the inner tube 5 at a corresponding angle, in the case of FIG. 1 clockwise, leads. Since the longitudinal slot 51 is left-handed, a higher temperature of the water causes a shift the mouth 100 in the direction of the head 1 against the bottom end 6. If the longitudinal slot 51 were right-handed, would a higher temperature of the water at the bellows 60 cause a displacement of the mouth 100 towards the head. A sink the temperature, on the other hand, would produce opposing effects.
Unter Vorhandensein von genügend steilen Längsschlitzen 41 und 51, die event, auch in entgegengesetzten Richtungen verlaufen können, einem Balg mit grosser Hublänge und unter einem grossen übersetzungsverhältnis des Zahnradgetriebes verändert sich die Lage der Mündung 100 bereits bei einer minimalen Temperaturänderung, um etwa 5 K, von der untersten bis zur obersten Lage, was eine Höhendifferenz sogar von mehreren Metern bedeuten könnte.With the presence of sufficiently steep longitudinal slots 41 and 51, which can also run in opposite directions, a bellows with a large stroke length and under a large one transmission ratio of the gear transmission changes Position of the mouth 100 with a minimal change in temperature, by about 5 K, from the lowest to the uppermost layer, which means a height difference of even several meters could.
Mit der Stellschraube kann die Empfindlichkeit der Einrichtung bzw. die Erstreckung des Temperaturbereichs eingestellt werden. Die letztere wird grosser, wenn die Schraubenfeder intensiver gedruckt wird, und umgekehrt. Die Temperatur, bei welcher die Einrichtung arbeiten sollte, wird durch Verdrehen des Aussenrohres eingestellt.With the adjusting screw, the sensitivity of the device can be adjusted or the extension of the temperature range can be set. The latter becomes larger when the coil spring is more intense is printed and vice versa. The temperature at which the device should work is set by twisting the outer tube set.
BAD ORIGINALBATH ORIGINAL
Die nur mit einem Balg ausgestattete erfindungsgemässe Einrichtung ist sowohl zum Füllen als auch zum Leeren von Wärme-Akkumulatoren, was die Energie betrifft, verwendbar. Zum Füllen der Wärme-Akkumulatoren ist ein breiter Bereich der Funktionierung, z.B. von etwa 200G bei niedrigster Lage der Mündung 100 bis zu etwa 900G bei höchster Lage der Mündung 100, erwünscht. Tieftemperatur-Systerne zur Ausnutzung der Sonnenenergie , die mit erfindungsgemässer Einrichtung ausgestattet sind, erwärmen Wasser im Falle ausreichender Bestrahlung der Kollektoren bis zu einer hohen Temperatur, z.B. 900C, im Falle schlechterer Bestrahlung dagegen bis su einer niedrigeren Temperatur. Die erfindungsgemässe Einrichtung speichert aufgeheiztes Wasser derweise, dass sich warmes Wasser immer oben und kühles Wasser immer unten befindet»The device according to the invention, equipped only with a bellows, can be used both for filling and for emptying heat accumulators, as far as the energy is concerned. To fill the heat accumulators, a broad range of functioning is desired, for example from about 20 ° G at the lowest position of the mouth 100 to around 90 ° G at the highest position of the mouth 100. Low-temperature systems for utilizing solar energy, which are equipped with a device according to the invention, heat water up to a high temperature in the case of sufficient irradiation of the collectors, for example 90 ° C., in the case of poor irradiation, however, down to a lower temperature. The device according to the invention stores heated water in such a way that warm water is always on top and cool water is always on the bottom »
Zum Leeren der Wärme-Akkumulatoren ist ein möglichst schmaler Bereich der Funktionierung erwünscht, so z«,Bm für den Fall einer Tieftemperatur-Bodenaufheizung lediglich etwa 35°G bis 30°C und für den Fall des Warmwassers von 450C bis 4O0C. Aus den Wärme-Akkumulatoren der Systeme zum Raumaufheizen mittels Sonnenenergie oder mittels Wärmepumpen entnimmt die erfindungsgemässe Einrichtung bei ihrer Inbetriebsetzung die Energie aus der Schicht mit einer Temperatur von 55 C. Das Rücklaufwasser, das kühler ist und in den Wärme-Akkumulator von unten her einströmt, drängt wärmere Schichten hinaus und fördert diese aufwärts. Nachdem das kalte Wasser den Balg 60 erreicht hat, verschiebt die Steuerung die Mündung gewissermassen höher in eine wärmere Schicht. Dieser Vorgang wird wiederholt, bis ein energetisches Gleichgewicht erreicht wird, d„h„ bis Ausgleich der ab- und der zugeleiteten Energiemengen, oder aber benutzt die Einrichtung die im Warmwasser gespeicherte Energie, bis auch die oberste Schicht des Wassers im Wärme-Akkumulator nur noch die Temperatur von etwa 3O0C aufweist« In letzterem Fall befindet sich die Mündung 100 in ihrer oberen Endlage.For emptying the heat accumulators is a narrow range as possible of the functioning is desired, e.g., "B m in case of a low-temperature floor heating only about 35 ° G to 30 ° C and in the case of the hot water of 45 0 C to 4O 0 C. From the heat accumulators of the systems for heating rooms by means of solar energy or by means of heat pumps, the device according to the invention takes the energy from the layer with a temperature of 55 C. when it is put into operation. The return water, which is cooler and enters the heat accumulator from below flows in, pushes out warmer layers and promotes them upwards. After the cold water has reached the bellows 60, the control shifts the orifice to a certain extent higher into a warmer layer. This process is repeated until an energetic equilibrium is achieved, that is, until the amount of energy discharged and supplied is balanced, or the device uses the energy stored in the hot water until the top layer of water in the heat accumulator is only used the temperature of about 3O 0 C comprising "in the latter case there is the opening 100 in its upper end position.
Wesentliche Energie ersparungen ermöglicht z<,Be die in der Zeichnung dargestellte erfindungsgemässe Ausführungsform mit zwei im Gegensinn arbeitenden Bälgen,, Auf die Verdrehung desSAVINGS substantial energy allows z <, B e in the drawing illustrated inventive embodiment with two working in the opposite direction to the rotation of the bellows ,,
Innenrohres 5 und somit auf die Höhenlage der Mündung 100 übt noch die Temperatur des aufzuheizenden Raumes oder die Aussentemperatur den Einfluss aus. Im Falle der Unterkühlung eines Raumes oder bei niedrigen Aussentemperaturen ist die Kraft der Schraubenfeder 76 grosser als die Kraft des Balges 7Oi wegen der Wirkung eines Kräfte-Paares auf das Innenrohr 5 wird auch gegen die Kraft des Balges 60 eine Kraft ausgeübt, wodurch mittelbar eine höhere Temperatur des durch-strömenden Wassers gefordert wird, bis der gewünschte Zustand erreicht wird. Eine solche Ausführungsform der erfindungsgemässen Einrichtung kann samtliche teuere Systeme zum Regulieren von Raumaufheizen ersetzen. Bei periodischer Benutzung von aufzuheizenden Räumen ist es möglich, durch Verwendung der erfindungsgemässen Einrichtung die Anlaufzeiten auf das Minimum zu reduzieren und somit am Energieverbrauch ausreichend zu ersparen.Inner tube 5 and thus to the height of the mouth 100 is still influenced by the temperature of the room to be heated or the outside temperature. In the case of hypothermia a room or at low outside temperatures, the force of the helical spring 76 is greater than the force of the bellows 7Oi because of the effect of a couple of forces on the inner tube 5, a force is also exerted against the force of the bellows 60, thereby indirectly increasing the temperature of the through-flowing Water is required until the desired state is achieved. Such an embodiment of the invention Facility can replace all expensive systems for regulating room heating. With periodic use of rooms to be heated, it is possible, by using the device according to the invention, to reduce the start-up times to the To reduce the minimum and thus to save sufficient energy consumption.
Es ist auch eine Ausführungsform denkbar, gemäss welcher ein Balg über eine Zahnstange den anderen Balg direkt drückt, wodurch die Druckfedern entfallen.An embodiment is also conceivable, according to which a The bellow presses the other bellows directly via a rack, which means that the compression springs are no longer required.
Selbstverständlich ist es möglich, den Fühler 72 auch so einzubauen, dass auf ihn die Aussentemperatur Einfluss ausübt, wobei bei niedrigeren Aussentemperaturen die erfindungsgemässe Einrichtung das Wasser aus wärmeren Schichten des Wärme-Akkumulators erfordert. Weiter ist in Einklang mit der Erfindung eine derartige Ausführungsform möglich, gemäss welcher drei oder mehrere Bälge vorhanden sind, wobei die Temperatur des druchströmenden Wassers, die Raumtemperatur und die Aussentemperatur auf die Höhenlage der Mündung Einfluss ausüben. Es sind ferner Ausführungsformen möglich, bei welchen das Gehäuse des Kopfes 1 derart ausgestaltet ist, dass der hydraulische Teil durch eine Trennwand vom Antriebs-Regelungsteil getrennt ist. In diesen Fall kann auch der Balg 60 über ein Kapillarröhrchen mit dem im hydraulischen Teil befindlichen Fühler verbunden sein, und die übertragung der Rotation auf das Innenrohr ist über eine glatte Welle ausgeführt, die z.B. mittelsOf course, it is also possible to install the sensor 72 in such a way that that the outside temperature exerts an influence on him, with the inventive method at lower outside temperatures Establishment that requires water from warmer layers of the heat accumulator. Next is in accordance with the invention such an embodiment is possible, according to which three or more bellows are present, the temperature of the flowing water, the room temperature and the outside temperature influence the altitude of the estuary. Embodiments are also possible in which the housing of the head 1 is designed such that the hydraulic part is separated from the drive control part by a partition is. In this case, the bellows 60 can also use a capillary tube with the sensor located in the hydraulic part be connected, and the transmission of the rotation to the inner tube is executed via a smooth shaft, which e.g. by means of
eines Dichtungsringes abgedichtet ist» Eine solche Ausführungsform ist bei den unter Druck stehenden Wärme-Akkumulatoren geeignet.a sealing ring is sealed »Such an embodiment is with the pressurized heat accumulators suitable.
Auch die Übertragung der Balgbewegungen auf das Innenrohr 5 oder auch auf das Aussenrohr 4 kann verschiedenartig" ausgeführt werden, z.B. über eine oder mehrere Exzenterscheiben, einen Torsions- oder Keiltrieb, was jedoch die Zuverlässigkeit der Funktionierung der Einrichtung nicht erhöht. Das Einstellen bzw. Justieren der Einrichtung kann weiterhin nicht nur mit einer einzigen Schraube unter Zwischenschaltung von Feder und/oder Balg, sondern mit zwei oder mehreren Schrauben, mit Kulissen oder Exzenterscheiben, mit einer in einer Schraube befindlichen weiteren Schraube entweder vom Hersteller oder vom Verbraucher selbst durchgeführt werden. Bei individuellem Einstellen können entsprechende Elemente mit Anzeigeskalen oder -Symbolen versehen werden, wodurch die Konstruktionsmerkmale der Erfindung nicht geändert werden.Also the transfer of the bellows movements to the inner tube 5 or on the outer tube 4 can be implemented in various ways e.g. via one or more eccentric disks, a torsion or wedge drive, but this does not increase the reliability of the functioning of the device. The setting or adjustment of the device can still not only be done with a single screw with the interposition of spring and / or bellows, but with two or more Screws, with scenes or eccentric disks, with another screw located in a screw either from Be carried out by the manufacturer or by the consumer himself. Corresponding elements can be used for individual settings be provided with display dials or symbols, whereby the design features of the invention are not changed.
Es ist eine Ausführungsform empfehlenswert, bei welcher das Innenrohr 5 in Kopf 1 in axialer sowie in radialer Richtung gelagert ist, so dass die Rohre 4 und 5 beim Einbau nötigenfalls gekürzt werden können und derselbe Bodenabschluss 6 verwendbar ist. Damit die Wärme nicht durch Kontakt durch die Rohre der erfindungsgemässen Einrichtung übertragen wird, werden die Rohre zweckmässig aus Kunststoff, z.B. Polypropylen, -hergestellt. Die Bälge sollen sowohl in Richtung ihrer Erstreckung als auch in Richtung ihrer Zusammenziehung mit inneren oder äusseren Hubbegrenzungen ausgestattet werden τ· damit sie bei der Herstellung oder nicht normaler Verwendung nicht unzulässig deformiert werden.An embodiment is recommended in which the inner tube 5 is supported in the head 1 in both the axial and radial directions so that the tubes 4 and 5 can be shortened during installation if necessary and the same bottom closure 6 can be used. So that the heat is not transferred through contact through the pipes of the device according to the invention, the pipes are expediently made of plastic, for example polypropylene. The bellows are provided both in the direction of its extent and in the direction of its contraction with internal or external travel stops τ · so that they are deformed not permitted in the production or not normal use.
Für grosse Wärme-Akkumulatoren wären erfindungsgemässe Einrichtungen mit Rohren der Tauchsäule 9 von grossen Querschnitten und Längen erforderlich. Das würde auch entsprechend grössere Bälge, Federn, übertragungselemente usw. fordern. InDevices according to the invention would be used for large heat accumulators with pipes of the immersion column 9 of large cross-sections and lengths required. That would also be appropriate require larger bellows, springs, transmission elements, etc. In
solchem Fall ist es sinnvoll, wenn die erfindungsgemässe Einrichtung derweise ausgeführt wird, dass die gegenseitige Verdrehungslage der Rohre 4- und 5 durch ein Reversiergetriebe direkt oder unter Zwischenschaltung eines Reduziergetriebes geändert wird, wobei das Reversiergetriebe mittels eines Kapillar-Temperaturreglers mit Unischaltkontakten und einem oder mehreren, an denselben Stellen, wie bereits beschrieben, angeordneten Fühlern, oder mittels einer entsprechenden Automatik geregelt wird.In such a case, it is useful if the invention The device is carried out in such a way that the mutual twisted position of the tubes 4 and 5 by a reversing gear is changed directly or with the interposition of a reduction gear, the reversing gear by means of of a capillary temperature controller with switch contacts and one or more sensors arranged at the same points as already described, or by means of a corresponding one Automatic control.
Die vorgeschlagene Einrichtung kann ausse.r an einen Wärmespeicher auch an eine im übrigen nicht dargestellte besondere Ausführung eines Einrohr-Eingriff-Hahnes für warmes oder kaltes Wasser angeschlossen werden. Zu diesem Zweck wird in den Kopf 1 der Einrichtung ein hydraulischer Balg eingebaut, dessen Erstreckungen auf die Lageänderung der Mündung 100 Einfluss ausüben und der über ein Kapillarröhrchen und einen zweiten hydraulischen Balg verbunden ist, der in den Hahn eingesetzt ist und auf welchen unbedingt unter Zwischenschlatung einer Feder eine Schraube des Griffes wirkt, mit welchem die Temperatur des Wassers gewählt wird. Wenn man dagegen Druckluftbälge verwendet, ist keine Feder erforderlich. Der Hub der Schraube im Hahn wird hydraulisch auf den Balg im Kopf 1 der Einrichtung übertragen. Bei hydraulischer übertragung ist wegen grossen Widerstands des Kapillarröhrchens eine Feder notwendig, um momentane, zu grosse Drücke des im Hahn befindlichen Balges zu verhindern.The proposed device can be connected to a heat accumulator also to a special version of a single-pipe engagement tap for hot water, not shown in the rest of the illustration or cold water can be connected. For this purpose, a hydraulic bellows is in the head 1 of the device installed, the extensions of which exert an influence on the change in position of the mouth 100 and which is via a capillary tube and a second hydraulic bellows is connected, which is inserted in the tap and on which necessarily under In between a spring a screw of the handle acts, with which the temperature of the water is selected. On the other hand, if you use compressed air bellows, no spring is required. The stroke of the screw in the tap is hydraulic transferred to the bellows in the head 1 of the device. In the case of hydraulic transmission, due to the great resistance of the Capillary tube a spring is necessary to prevent momentary excessive pressures of the bellows in the valve.
Claims (4)
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