EP4710046A1 - Heizungskreislauf und entgasungsvorrichtung - Google Patents

Heizungskreislauf und entgasungsvorrichtung

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Publication number
EP4710046A1
EP4710046A1 EP24726161.3A EP24726161A EP4710046A1 EP 4710046 A1 EP4710046 A1 EP 4710046A1 EP 24726161 A EP24726161 A EP 24726161A EP 4710046 A1 EP4710046 A1 EP 4710046A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heating circuit
container
degassing device
container component
transport medium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP24726161.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Annika Hesselbach
Julian FACKINER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Viessmann Holding International GmbH
Original Assignee
Viessmann Holding International GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Viessmann Holding International GmbH filed Critical Viessmann Holding International GmbH
Publication of EP4710046A1 publication Critical patent/EP4710046A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D19/00—Details
    • F24D19/08—Arrangements for drainage, venting or aerating
    • F24D19/082—Arrangements for drainage, venting or aerating for water heating systems
    • F24D19/083—Venting arrangements

Definitions

  • the present invention relates to a heating circuit for supplying a heat exchanger with an energy transport medium and a degassing device for degassing a heating circuit.
  • Heating circuits are known from the prior art which transport heat and/or cold energy to a heat exchanger via an energy transport medium flowing therein in order to heat and/or cool a room in a building via the heat exchanger, for example.
  • One example of this is a well-known heating system which transports a tempered energy transport medium, usually water, via a pipe network to heat exchangers designed as radiators or as underfloor heating.
  • Such heating circuits usually include degassing devices, via which gas contained in the heating circuit can be removed from the same. This not only increases the efficiency of energy transport, but can also be relevant to safety under certain circumstances. The latter is particularly the case if there is a risk that the energy transport medium will be contaminated by working media from other systems; for example, by hydrocarbons from a heat pump circuit that is coupled to the heating circuit via a heat exchanger (e.g. evaporator or condenser).
  • a heat exchanger e.g. evaporator or condenser
  • DE 10 2020 103 743 A1 discloses a heating circuit which comprises a check valve and a degassing device as safety components, whereby gas flowing in the heating circuit together with the energy transport medium can be removed via the latter.
  • the degassing device of DE 10 2020 103 743 A1 has a closing device with a float as an additional safety component, which is designed to prevent a flow of the energy transport medium through the degassing device and thus also the flow in the entire heating circuit depending on the amount of gas contained in the heating circuit, in order not only to ensure safety, but also to protect components of the heating circuit from damage.
  • the degassing device and in particular its closing device must function reliably, which requires regular maintenance but also a long service life of the respective components.
  • the former is particularly complex in the case of the degassing device shown in DE 10 2020 103 743 A1. Summary
  • An object of the present invention is therefore to provide a heating circuit which is improved over the prior art and has a reliable and long-lasting possibility for degassing the same.
  • a heating circuit according to claim 1 and a degassing device according to claim 15 are provided.
  • a heating circuit for supplying at least one heat exchanger designed to cool and/or heat a room in a building with an energy transport medium flowing through the heating circuit.
  • the heating circuit comprises at least one heat exchanger designed to temper the energy transport medium flowing in the heating circuit, in particular via a heat exchange with a working medium of a heat pump circuit, and a degassing device designed to degas the heating circuit.
  • the degassing device comprises a container that encloses an interior and has an inlet for introducing the energy transport medium into the interior and an outlet for discharging the energy transport medium from the interior and is formed from at least a first and a second container component.
  • the first and the second container components can be detachably connected to one another via respective connecting sections that are adapted to one another in order to form at least part of the interior, wherein a reinforcing element is attached at least to the connecting section of the first or to the connecting section of the second container component.
  • the chosen umbrella term of a heating circuit should also include the function of a cooling circuit.
  • the term heating circuit should not be understood as being limited to the case where the energy transport medium is heated when flowing through the heat exchanger, but should also include the possibility of cooling the energy transport medium through the heat exchanger.
  • the heating circuit according to the invention can thus be operated in a heating and/or a cooling mode.
  • the energy transport medium flowing in the heating circuit usually water
  • gases which may be not only air but also other substances.
  • Heat pumps are increasingly being used in heating and cooling systems for buildings, where a heat pump circuit is used to control the temperature of the energy transport medium of the heating circuit.
  • the heat exchanger can be used to switch between a Heat and/or cold energy is transferred between the working medium of the heat pump circuit and the energy transport medium of the heating circuit.
  • Common working media in heat pump circuits are refrigerants with a boiling point of -60° C to -15° C at atmospheric pressure, such as the flammable hydrocarbon propane.
  • the energy transport medium may become contaminated with gaseous refrigerant from the heat pump circuit, which, in addition to a loss of efficiency in the energy transport in the heating circuit, also represents a safety risk when operating the same.
  • the degassing device ensures that the working medium that has passed through does not spread in the heating circuit, but can be collected and discharged by the degassing device.
  • the inlet is arranged above the outlet in relation to the earth's gravitational field.
  • the degassing device comprises a vent arranged on the container in the collection area for the gas, via which the gas collected in the collection area can be removed from the degassing device and thus from the heating circuit.
  • the degassing device preferably further comprises a closing device arranged in the interior, which, from a certain degree of contamination, i.e. a certain amount of gas in the heating circuit or in the interior of the container, prevents a flow of the energy transport medium in the heating circuit and thus also a spreading of the gas therein.
  • a closing device arranged in the interior, which, from a certain degree of contamination, i.e. a certain amount of gas in the heating circuit or in the interior of the container, prevents a flow of the energy transport medium in the heating circuit and thus also a spreading of the gas therein.
  • the connecting sections of the container components are to be understood as connecting sections adapted to one another, which can be brought into a force-fitting and/or form-fitting operative engagement in order to releasably connect the two container components to one another, for example in the form of a bayonet coupling.
  • the connecting sections are preferably designed in such a way that the detachable connection does not require any additional connecting or clamping means.
  • the connecting section of one of the two container components can be inserted into the connecting section of the other container component in a form-fitting and/or force-fitting manner, preferably manually and without tools, thereby directly establishing a connection.
  • Disconnecting the container components allows access to the interior space enclosed by the container, which can then be closed again by connecting the container components.
  • At least one of the two connecting sections is provided with a reinforcing element which reinforces the respective connecting section so that a tight closure of the interior is ensured even after the connection between the two container components has been separated and re-established several times.
  • the reinforcing element can reduce mechanical and/or thermal stress on the connecting sections during operation of the heating circuit and during opening and closing of the interior, thereby reducing wear and material fatigue of the connecting sections ensuring the connection.
  • the reinforcing element provides the internal tension required for a tight closure of the container, especially when the two container components are connected purely "manually", so that the reinforcing element preferably corresponds to a pre-tensioning element which causes a contact force in a contact area of the two connecting sections.
  • one or both connecting sections are designed as integral components of the respective container component, in other words as one piece. In this way, the number of cutting or joining points is reduced, as the connecting sections do not have to be attached to the respective container component during production, but are an integral component.
  • inlet and/or outlet can also be integral components of the
  • the inlet and outlet can be designed as components of the same container component or as components of different container components.
  • a reinforcing element is attached to each of the two connecting sections.
  • the reinforcing element is arranged in the interior of the container.
  • the reinforcing element is attached to one of the connecting sections in such a way that it can come into contact with the energy transport medium located in the interior.
  • the reinforcement in the area of the main thermal load is carried out by the tempered energy transport medium, whereby in particular thermally induced expansions can be compensated particularly well by the reinforcing element.
  • the degassing device comprises a sealing element which, in a connected state of the two container components, is arranged between the connecting section of the first and the connecting section of the second container component of the degassing device.
  • this is an O-ring.
  • Connecting sections of the container components of the degassing device are adapted to one another in such a way that the reinforcing element, in the connected state, exerts a clamping force on the connecting section of the first and/or the second container component, so that the sealing element is clamped between the two connecting sections
  • the above-described function of the reinforcing element is used as a prestressing element for bracing the sealing element.
  • the said sealing element is located in the contact area and is clamped between surfaces of the connecting sections, whereby the sealing effect is further increased.
  • the reinforcing element of the degassing device is arranged such that a portion of the Reinforcing element in the connected state relative to an axial longitudinal direction of the container is at the level of the sealing element
  • Degassing device different from a material of the first and/or the second container component, in particular of their connecting sections.
  • the first and/or the second container component of the degassing device are made of a plastic material or of a composite material comprising plastic, and/or the reinforcing element of the degassing device is made of a metallic material or of a plastic material whose thermal expansion coefficient is lower than that of the plastic material/composite material of the container components.
  • the composite material is fiber-reinforced plastic, in particular glass fiber-reinforced plastic.
  • Plastic offers the advantage of simple and cost-effective production with few work steps, especially when inlet and outlet and connecting sections are designed as integral components of the respective container components. Furthermore, plastic is particularly light and offers good sealing in the event of contact, for example in comparison to purely metallic contacts.
  • the reinforcing element which is made in particular from a metallic material, advantageously compensates for the disadvantageous properties of the plastic. These are, for example, a decreasing strength and a related deterioration of the elastic properties due to the changing temperature load from the energy transport medium that flows through the interior. Furthermore, the reinforcing element also reduces or compensates for temperature-related longitudinal expansion of the plastic, in particular in the axial longitudinal direction of the container, so that gap and fitting dimensions in the area of the connecting sections remain as constant as possible and do not lead to a deterioration in the effective engagement or even to wedging of the two connecting sections.
  • the plastics may even creep, which has a negative impact on the tension of the sealing element. This is advantageously This is prevented by the preferably metallic reinforcement element, which strengthens the plastic and reduces internal stresses and thus reduces creep behavior
  • the first and second container components of the degassing device are designed such that, in the connected state, an outer peripheral surface of the connecting portion of the first container component is at least partially enclosed by the connecting portion of the second container component
  • the reinforcing element of the degassing device is attached to an inner peripheral surface of the connecting portion of the first container component
  • the reinforcing element is designed as a reinforcing sleeve
  • the reinforcing element can advantageously be used as a tensioning element with a radially outward-acting tensioning force.
  • the reinforcing element of the degassing device is attached to the connecting portion of the first container component via a press fit
  • a portion of the inner peripheral surface of the connecting portion of the first container component of the degassing device is shielded by the reinforcing element from the energy transport medium located in the interior
  • the connecting portions of the first and second container components together form a bayonet coupling.
  • a bayonet coupling is to be understood as a detachable mechanical connection between two components, which is created by inserting them into one another and twisting them, without the need for an additional connecting or clamping device. [0056] This enables a particularly easy to produce and detach connection of the two container components, which usually allows manual production/detachment without tools
  • a wall thickness of the reinforcing element of the degassing device is less than a wall thickness of the connecting section of the first and/or the second container component, in particular if the reinforcing element is made of the metallic material
  • the degassing device comprises a closing device which is designed to prevent a flow of the energy transport medium from the inlet to the outlet of the degassing device depending on a quantity of gas contained in the heating circuit.
  • the design of the detachably connectable container components enables the easy access to the interior of the container mentioned above, via which maintenance or replacement work on the closing device can be carried out quickly, for example if individual components of the closing device become jammed.
  • the closing device comprises a float movably mounted in the interior of the container (see also Fig. 3A).
  • the storage takes place via a guide element arranged in the interior, for example in the form of a guide tube.
  • the degassing device is arranged downstream of the heat exchanger in relation to a flow direction of the energy transport medium in the heating circuit, in particular directly downstream of the heat exchanger. This makes it possible to prevent the gas from spreading in the heating circuit particularly early on.
  • a degassing device which is designed to degas a heating circuit through which an energy transport medium flows, in particular a heating circuit according to an embodiment of the first aspect of the invention.
  • the degassing device comprises a container which encloses an interior space and which has an inlet for introducing the energy transport medium into the interior space and an outlet for discharging the energy transport medium from the interior space. and which is formed from at least a first and a second container component.
  • the first and the second container components can be detachably connected to one another via respective connecting sections adapted to one another in order to form at least a part of the interior, wherein a reinforcing element is attached at least to the connecting section of the first or to the connecting section of the second container component
  • the degassing device according to the second aspect of the invention can be designed according to any embodiment described in the course of the above description of the heating circuit. A repeat of these embodiments is omitted at this point.
  • FIG. 1 shows a schematic overview of an embodiment of the heating circuit according to the invention.
  • Fig. 2 shows a side view of an embodiment of the degassing device according to the invention.
  • Fig. 3A shows a sectional view of the degassing device from Fig. 2.
  • Fig. 3B shows an enlarged section of the sectional view from Fig. 3A in a region of connecting sections of the two container components.
  • FIG. 1 shows a schematic overview of an embodiment of the heating circuit 1000 according to the invention.
  • the heating circuit 1000 comprises a condenser 1
  • Heat exchanger in which heat Q from a flowing in a heat pump circuit 2000 Working medium can be transferred to an energy transport medium flowing in the heating circuit 1000.
  • Flow directions of the respective media are shown in Fig. 1 by arrows. If the heating circuit is to be used alternatively for cooling, it would be coupled with the evaporator 2001 of the heat pump circuit 2000 shown in Fig. 1
  • the working medium coming from the compressor 2002 is liquefied before it is then fed to an evaporator 2001 of the heat pump circuit 2000 via an expansion valve 2003.
  • the heating circuit 1000 comprises a degassing device 2 connected downstream of the condenser 1 - with respect to the flow direction of the energy transport medium - and a heating circuit pump 4 connected upstream of the condenser 1 as well as a check valve 3.
  • the energy transport medium heated by the condenser 1 is transported via lines 5 to heat exchangers arranged in rooms (not shown).
  • the return flow from the heat exchangers ends again at the heating circuit pump 4.
  • the degassing device 2 is designed to prevent the spread of gas in the heating circuit 1000, which can flow through the lines 5 together with the energy transport medium.
  • the degassing device 2 comprises a container 20 which encloses an interior space (see, for example, Fig. 3A) into which the energy transport medium (and thus also the undesirable gas) is introduced via an inlet 23 and from which further transport to the heat exchangers takes place via the outlet 24.
  • the undesirable gas can collect in a section of the interior space, here in the upper section, and be removed from the heating circuit 1000 via a vent 25.
  • the container 20 is formed from an upper container component 21 and a lower container component 22, which are detachably connected to one another via connecting sections 210, 220 that are adapted to one another. Releasing the connection allows access to the interior 26.
  • a reinforcing element reinforcing the respective connecting section 210, 220 is attached to at least one of the two connecting sections 210, 220 (not shown in Fig. 1, but see, for example, Fig. 3B).
  • the reinforcing element reduces mechanical and/or thermal stress on the two connecting sections 210, 220 during operation of the heating circuit 1000 and during opening and closing of the interior, thereby reducing wear and material fatigue of the connecting sections 210, 220 ensuring the connection.
  • the degassing device 2 allows quick and easy access to the interior, for example for assembly or maintenance work, and is nevertheless characterized by a long service life without loss of sealing in the connection area.
  • Fig. 2 shows a side view of an embodiment of the degassing device 2 according to the invention.
  • the degassing device 2 comprises a container 20 which encloses an interior space 26 (see Fig. 3A) into which the energy transport medium (and thus also the undesirable gas) is introduced via an inlet 23 and from which the degassed energy transport medium is transported further via the outlet 24.
  • the container 20 is formed from an upper container component 21 and a lower container component 22, both of which have a substantially cup-like shape with a cylindrical central portion.
  • the inlet 23 is formed as part of the upper container component 21 and the outlet 24 is formed as part of the lower container component 22.
  • Both container components 21, 22 are preferably (and not restrictively) made of plastic or of a composite material comprising plastic, which allows for simple and cost-effective production. Furthermore, this also allows a weight reduction to be achieved in comparison to other materials.
  • the two container components 21, 22 are detachably connected to one another via connecting sections 210, 220 which are adapted to one another. Releasing the connection allows access to the interior 26.
  • the connecting section 220 of the lower container component 22 at least partially encloses an outer peripheral surface of the connecting section 210 of the upper container component 21.
  • the two connecting sections 210, 220 form a bayonet coupling, i.e. a detachable mechanical connection between two components, which is produced by inserting them into one another and twisting them, without the need for an additional connecting or clamping means. To do this, the two container components 21, 22 are inserted into one another according to the arrow markings and then rotated.
  • the connecting sections 210, 220 as well as the inlet 23 and the outlet 24 are designed as integral components of the respective container components 21, 22.
  • the container components 21, 22 can preferably be manufactured directly in one operation, for example in the case of a design made of plastic or said composite material by a Injection molding process.
  • the two container components 21, 22 together with their connecting sections 220, 220 are preferably made of glass fiber reinforced plastic
  • Fig. 3A shows a sectional view of the degassing device 2 from Fig. 2, along the section plane A-A shown in Fig. 2.
  • the container 20 formed from the two container components 21, 22 encloses the interior 26, through which the energy transport medium can flow from the inlet 23 to the outlet 24.
  • the unwanted gas collects in the collection area below the vent 25.
  • an O-ring 28 is arranged as a sealing element, which additionally seals the connection in order to reliably prevent gas and/or energy transport medium from escaping from the interior 26.
  • An enlarged view of the connection area is shown in section X in Fig. 3B.
  • a closing device 27 is arranged in the interior 26, via which a flow of the energy transport medium from the inlet 23 to the outlet 24 of the degassing device 2 is prevented depending on a quantity of gas contained in the heating circuit 1000 or a quantity of gas accumulated in the interior 26.
  • the closing device 27 comprises the float 270 which is movably mounted in a float guide 271 and which normally floats in the upper region of the interior space 26 due to the buoyancy in the energy transport medium.
  • the float 270 is then ultimately pushed downwards or moves downwards along the float guide 271 and comes into contact with a float seat 240 on the outlet 24. As a result, the outlet 24 is blocked and a flow through the outlet 24, both of gas and energy transport medium, is prevented.
  • the cylindrically designed float guide 271 is fitted into the interior space 26 and has a plurality of through openings 271b distributed over the circumference, via which the separation of bubbles in the energy transport medium is improved.
  • the float 270 itself has guide webs at its upper end, which keep the float 270 straight during relative movements within the float guide 271 and prevent it from jamming. Furthermore, the float 270 is hollow to provide the necessary buoyancy and has a stabilizing weight 270b located in the hollow space 270a, which ensures that the float 270 floats stably on the energy transport medium and also sinks straight.
  • Fig. 3B shows an enlarged section of the sectional view from Fig. 3A in a region X of the connecting sections 210, 220 of the two container components 21, 22.
  • the connecting sections 210, 220 are designed together as a bayonet coupling, in which one or more outer peripheral tabs 210a of the connecting section 210 of the upper container component 21 are brought into at least positive engagement with a corresponding inner peripheral groove 220a of the connecting section 220 of the lower container component 22 by inserting and twisting.
  • the O-ring 28 is also arranged as a sealing element between the peripheral surfaces of the connecting sections 210, 220.
  • a reinforcing element designed as a reinforcing sleeve 29 is attached to an inner circumferential surface of the connecting section 210 of the upper container component 21, preferably via a press fit.
  • the position of the reinforcing sleeve 29 in an axial longitudinal direction of the container 20 is defined by the tab of the reinforcing sleeve 29 which is in contact with an end face of the connecting section 210.
  • the reinforcing sleeve 29 is preferably made of a metallic material and reinforces the connecting section 210 made of plastic in order to ensure sufficient tightness of the container 20 even over a longer period of time.
  • the reinforcing sleeve 29 thus compensates for the material fatigue occurring at the connecting section 210 and in particular always ensures a sufficient clamping force acting on the O-ring 28, which would be lost over time without the reinforcing sleeve 29, for example due to said material fatigue.
  • the reinforcing sleeve 29 is preferably pressed into the connecting section 210 under prestress and functions as a prestressing element.
  • the reinforcing sleeve 29 is preferably arranged such that at least a portion of the reinforcing sleeve 29 in the connected state is located at the level of the O-ring 28 with respect to the axial longitudinal direction of the container 20.
  • a radially outwardly directed clamping force of the pressed-in reinforcing sleeve 29 acts directly on the O-ring 28 via the connecting portion 210 and thus reinforces the sealing effect of the interior 26 with respect to the environment.

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Abstract

Die Erfindung stellt einen Heizungskreislauf (1000) zur Versorgung von zumindest einem zum Kühlen und/oder zum Heizen eines Raumes eingerichteten Wärmetauscher mit einem durch den Heizungskreislauf (1000) strömenden Energietransportmediums bereit. Der Heizungskreislauf (1000) umfasst hierzu zumindest ein Wärmeüberträger (1), der eingerichtet ist, das im Heizungskreislauf (1000) strömende Energietransportmedium zu temperieren, insbesondere über einen Wärmetausch mit einem Arbeitsmedium eines Wärmepumpenkreislaufs (2000), und eine Entgasungsvorrichtung (2), die zum Entgasen des Heizungskreislaufs (1000) eingerichtet ist. Die Entgasungsvorrichtung (2) umfasst einen Behälter (20), der einen Innenraum (26) umschließt und der einen Zulauf (23) zum Einleiten des Energietransportmediums in den Innenraum 26 und einen Ablauf (24) zum Ableiten des Energietransportmediums aus dem Innenraum (26) aufweist und der zumindest aus einer ersten und einer zweiten Behälterkomponente (21, 22) gebildet ist. Die erste und die zweite Behälterkomponente (21, 22) sind dabei über jeweilige, aufeinander angepasste Verbindungsabschnitte (210, 220) lösbar miteinander verbindbar, um zumindest einen Teil des Innenraums (226) auszubilden, wobei zumindest am Verbindungsabschnitt (210) der ersten Behälterkomponente (21) oder am Verbindungsabschnitt (220) der zweiten Behälterkomponente (22) ein Verstärkungselement (29) befestigt ist.

Description

Heizungskreislauf und Entgasungsvomchtung
BESCHREIBUNG
Technisches Gebiet
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen Heizungskreislauf zur Versorgung eines Wärmetauschers mit einem Energietransportmedium sowie eine Entgasungsvorrichtung zum Entgasen eines Heizungskreislaufs.
Hintergrund der Erfindung
[0002] Aus dem Stand der Technik sind Heizungskreisläufe bekannt, die über ein darin strömendes Energietransportmedium Wärme- und/oder Kälteenergie zu einem Wärmetauscher transportieren, um über diesen beispielsweise einen Raum eines Gebäudes zu heizen und/oder zu kühlen. Als Beispiel sei hierzu eine hinlänglich bekannte Heizungsanlage genannt, die ein temperiertes Energietransportmedium, üblicherweise Wasser, über ein Leitungsnetzwerk zu als Radiatoren oder als Fußbodenheizung ausgeführten Wärmetauschern transportiert.
[0003] Derartige Heizungskreisläufe umfassen üblicherweise Entgasungsvorrichtungen, über die im Heizungskreislauf enthaltenes Gas aus dem selbigen abgeführt werden kann. Dies erhöht nicht nur den Wirkungsgrad beim Energietransport, sondern kann unter Umständen auch sicherheitsrelevant sein. Letzteres ist insbesondere dann der Fall, wenn das Risiko besteht, dass das Energietransportmedium durch Arbeitsmedien anderer Anlagen kontaminiert wird; so z. B. durch Kohlenwasserstoffe aus einem Wärmepumpenkreislauf, der über einen Wärmeüberträger (z. B. Verdampfer oder Verflüssiger) mit dem Heizungskreislauf gekoppelt ist.
[0004] So ist aus der DE 10 2020 103 743 Al ein Heizungskreislauf bekannt, der als Sicherungskomponenten ein Rückschlagventil und eine Entgasungsvorrichtung umfasst, wobei über Letztere im Heizungskreislauf zusammen mit dem Energietransportmedium strömendes Gas entfernt werden kann. Die Entgasungsvorrichtung der DE 10 2020 103 743 Al weist dabei als zusätzliche Sicherungskomponente eine Verschließeinrichtung mit einem Schwimmer auf, die eingerichtet ist, in Abhängigkeit einer im Heizungskreislauf enthaltenen Gasmenge eine Strömung des Energietransportmediums durch die Entgasungsvorrichtung und damit auch die Strömung im gesamten Heizungskreislauf zu unterbinden, um nicht nur die Sicherheit zu gewährleisten, sondern Komponenten des Heizungskreislaufs auch vor Schaden zu bewahren
[0005] Als sicherheitsrelevante Komponente muss die Entgasungsvorrichtung und insbesondere deren Verschließeinrichtung damit zuverlässig funktionieren, was eine regelmäßige Wartung aber auch eine hohe Lebensdauer der jeweiligen Komponenten erforderlich macht Ersteres gestaltet sich bei der in der DE 10 2020 103 743 Al gezeigten Entgasungsvorrichtung als besonders aufwendig. Zusammenfassung
[0006] Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen gegenüber dem Stand der Technik verbesserten Heizungskreislaufs mit einer zuverlässigen und langlebigen Möglichkeit zum Entgasen des selbigen bereitzustellen.
[0007] Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Heizungskreislauf nach Anspruch 1 und eine Entgasungsvorrichtung nach Anspruch 15 bereitgestellt.
[0008] Die jeweiligen abhängigen Ansprüche beziehen sich auf bevorzugte Ausführungsformen, die jeweils für sich oder in Kombination bereitgestellt werden können.
[0009] Gemäß eines ersten Aspekts der Erfindung wird ein Heizungskreislauf zur Versorgung von zumindest einem zum Kühlen und/oder zum Heizen eines Raumes eines Gebäudes eingerichteten Wärmetauschers mit einem durch den Heizungskreislauf strömenden Energietransportmediums bereitgestellt Der Heizungskreislauf umfasst hierzu zumindest ein Wärmeüberträger, der eingerichtet ist, das im Heizungskreislauf strömende Energietransportmedium zu temperieren, insbesondere über einen Wärmetausch mit einem Arbeitsmedium eines Wärmepumpenkreislaufs, und eine Entgasungsvorrichtung, die zum Entgasen des Heizungskreislaufs eingerichtet ist Die Entgasungsvorrichtung umfasst einen Behälter, der einen Innenraum umschließt und der einen Zulauf zum Einleiten des Energietransportmediums in den Innenraum und einen Ablauf zum Ableiten des Energietransportmediums aus dem Innenraum aufweist und der zumindest aus einer ersten und einer zweiten Behälterkomponente gebildet ist. Die erste und die zweite Behälterkomponente sind dabei über jeweilige, aufeinander angepasste Verbindungsabschnitte lösbar miteinander verbindbar, um zumindest einen Teil des Innenraums auszubilden, wobei zumindest am Verbindungsabschnitt der ersten oder am Verbindungsabschnitt der zweiten Behälterkomponente ein Verstärkungselement befestigt ist
[0010] Der gewählte Überbegriff eines Heizungskreislaufs soll dabei auch die Funktion eines Kühlkreislaufs umfassen. So soll der Begriff Heizungskreislauf nicht als auf den Fall, dass das Energietransportmedium beim Durchströmen des Wärmeüberträgers aufgeheizt wird, beschränkt verstanden werden, sondern auch die Möglichkeit eines Abkühlens des Energietransportmediums durch den Wärmeüberträger umfassen. So kann der erfindungsgemäße Heizungskreislauf in einem Heizungs- und/oder in einem Kühlungsbetrieb betrieben werden.
[0011] In zahlreichen Anwendungsfällen kann das im Heizungskreislauf strömende Energietransportmedium, üblicherweise Wasser, mit Gasen kontaminiert sein, bei denen es sich nicht nur um Luft, sondern auch um andere Stoffe handeln kann.
[0012] Vermehrt kommen in Heiz- und Kühlsystemen für Gebäude Wärmepumpen zum Einsatz, bei denen ein Wärmepumpenkreislauf zum Temperieren des Energietransportmediums des Heizungskreislaufs eingesetzt wird. Über den Wärmeüberträger kann dabei zwischen einem Arbeitsmedium des Wärmepumpenkreislaufs und dem Energietransportmedium des Heizungskreislaufs Wärme- und/oder Kälteenergie übertragen werden. Übliche Arbeitsmedien von Wärmepumpenkreisläufen sind dabei Kältemittel mit einer Siedetemperatur von -60° C bis -15° C bei Atmosphärendruck, so z. B. der brennbare Kohlenwasserstoff Propan.
[0013] Im Falle eines Gaslecks am Wärmeüberträger kann es dabei zu einer Kontamination des Energietransportmediums mit gasförmigem Kältemittel des Wärmepumpenkreislaufs kommen, was zusätzlich zu einem Wirkungsgradverlust beim Energietransport im Heizungskreislauf auch ein Sicherheitsrisiko beim Betrieb des selbigen darstellt
[0014] Die Entgasungsvorrichtung gewährleistet dabei, dass das durchgetretene Arbeitsmedium sich nicht im Heizungskreislauf ausbreitet, sondern durch die Entgasungsvorrichtung gesammelt und abgeführt werden kann.
[0015] Die Entgasungsvorrichtung ist dabei vorzugsweise derart ausgelegt, dass sich mit dem Energietransportmedium durch den Zulauf in den Innenraum einströmendes Gas in einem Teilbereich des besagten Innenraums sammelt (=Sammelbereich) und nicht weiter zum Auslauf geleitet wird, um ein Ausbreiten des Gases im Heizungskreislauf zu verhindern. Insbesondere ist der Zulauf hierbei bezogen auf das Schwerfeld der Erde oberhalb des Auslaufs angeordnet.
[0016] Vorzugsweise umfasst die Entgasungsvorrichtung einen am Behälter im Sammelbereich für das Gas angeordneten Entlüfter, über den das im Sammelbereich gesammelte Gas aus der Entgasungsvorrichtung und damit aus dem Heizungskreislauf entfernt werden kann.
[0017] Vorzugsweise umfasst die Entgasungsvorrichtung im Hinblick auf die Betriebssicherheit ferner eine im Innenraum angeordnete Verschließeinrichtung, die ab einem bestimmten Kontaminationsgrad, also einer bestimmten Menge an Gas im Heizungskreislauf bzw. im Innenraum des Behälters, eine Strömung des Energietransportmediums im Heizungskreislauf und damit auch ein Ausbreiten des darin befindlichen Gases unterbindet
[0018] Durch die Ausgestaltung des Behälters mit den zwei lösbar miteinander verbindbaren Behälterkomponenten wird dabei ein einfacher Zugang zum Innenraum des Behälters der Entgasungsvorrichtung ermöglicht, wodurch unter anderem die Montage und/oder Wartung erheblich vereinfacht werden. So können Komponenten im Innenraum, beispielsweise solche der Verschließeinrichtung, schnell und ohne größeren Montage- bzw. Demontageaufwand ausgetauscht werden.
[0019] Die Verbindungsabschnitte der Behälterkomponenten sind dabei als aufeinander angepasste Verbindungsabschnitte zu verstehen, die in einen kraft- und/oder formschlüssigen Wirkeingriff gebracht werden können, um die beiden Behälterkomponenten lösbar miteinander zu verbinden, zum Beispiel in Form einer Bajonettkupplung. [0020] Die Verbindungsabschnitte sind dabei vorzugsweise derart ausgeführt, dass die lösbare Verbindung ohne zusätzliche Verbindungs- oder Spannmittel auskommt. In anderen Worten kann der Verbindungsabschnitt einer der beiden Behälterkomponenten vorzugsweise händisch und ohne Werkzeug form- und/oder kraftschlüssig in den Verbindungsabschnitt der anderen Behälterkomponente eingefügt wurden, wodurch direkt eine Verbindung hergestellt wird.
[0021] Ein Lösen der Verbindung der Behälterkomponenten erlaubt dabei einen Zugang zu dem vom Behälter umschlossenen Innenraum, der im Anschluss durch Verbinden der Behälterkomponenten wieder verschlossen werden kann.
[0022] Um dabei eine für das Gas und das Energietransportmedium dichte Verbindung zwischen den beiden Behälterkomponenten zu gewährleisten, ist zumindest einer der beiden Verbindungsabschnitte mit einem Verstärkungselement versehen, welches den jeweiligen Verbindungsabschnitt verstärkt, sodass ein dichtes Schließen des Innenraums selbst nach mehrfachem Trennen und Wiederherstellen der Verbindung zwischen den beiden Behälterkomponenten gewährleistet wird.
[0023] Ferner kann durch das Verstärkungselement eine mechanische und/oder thermische Beanspruchung der Verbindungsabschnitte während des Betriebs des Heizungskreislaufs sowie während eines Öffnens und Schließens des Innenraums reduziert werden, wodurch Abnutzung und Materialermüdung der die Verbindung sicherstellenden Verbindungsabschnitte reduziert werden.
[0024] Weiterhin kann durch das Einbringen des Verstärkungselements eine thermisch bedingte Materialausdehnung im Bereich der Verbindungsabschnitte reduziert werden, die sich unter Umständen negativ auf das Zusammenspiel derselbigen negativ auswirken würde. So kann eine Materialausdehnung zu Geometrieveränderungen führen, die - je nach Ausprägung - zu einem Verlust der kraft- und/oder formschlüssigen Verbindung führen oder sogar ein Verkeilen verursachen, sodass die Verbindungsabschnitte nicht mehr voneinander lösbar sind. Derartige Nachteile können durch den Einsatz des Verstärkungselements verhindert werden, welches insbesondere so gestaltet ist, dass es Längsausdehnungen in axialer Längsrichtung des Behälters kompensiert bzw. unterdrückt.
[0025] Weiterhin bringt das Verstärkungselement gerade bei rein „händischer" Verbindung der beiden Behälterkomponenten die für ein dichtes Verschließen des Behälters nötige innere Verspannung auf, sodass das Verstärkungselement vorzugsweise einem Vorspannungselement entspricht, welches eine Kontaktkraft in einem Kontaktbereich der beiden Verbindungsabschnitte bewirkt.
[0026] Durch die vorstehenden Effekte wird eine Entgasungsvorrichtung bereitgestellt, die einen schnellen und einfachen Zugang zum Innenraum gewährleistet und sich trotzdem durch eine lange Lebensdauer ohne einen Abdichtungsverlust im Verbindungsbereich der Behälterkomponenten auszeichnet [0027] Vorzugsweise ist einer oder sind beide Verbindungsabschnitte als integrale Bestandteile der jeweiligen Behälterkomponente ausgeführt, anders gesagt einstückig. Auf diese Weise reduziert sich die Anzahl von Schnitt- bzw. Fügestellen, als dass die Verbindungabschnitte im Wege der Herstellung nicht erst an der jeweiligen Behälterkomponente befestigt werden müssen, sondern integraler Bestandteil sind.
[0028] Ebenso vorzugsweise können auch Zu- und oder Ablauf als integrale Bestandteile der
Behälterkomponenten ausgeführt sein. Dabei können Zu- und Ablauf als Bestandteile der gleichen Behälterkomponente, oder aber auch als Bestandteile unterschiedlicher Behälterkomponenten ausgeführt sein.
[0029] Weiter vorzugsweise ist an jedem der beiden Verbindungsabschnitte jeweils ein Verstärkungselement befestigt.
[0030] In einer bevorzugten Ausführungsform ist in einem verbundenen Zustand der beiden
Behälterkomponenten das Verstärkungselement im Innenraum des Behälters angeordnet. In anderen Worten ist das Verstärkungselement derart an einem der Verbindungsabschnitte befestigt, dass es in Kontakt mit dem im Innenraum befindlichen Energietransportmedium kommen kann.
[0031] Auf diese Weise erfolgt die Verstärkung im Bereich der thermischen Hauptbelastung durch das temperierte Energietransportmedium, wodurch insbesondere thermisch bedingte Ausdehnungen besonders gut durch das Verstärkungselement kompensiert werden können.
[0032] In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Entgasungsvorrichtung ein Dichtelement, das in einem verbundenen Zustand der beiden Behälterkomponenten zwischen dem Verbindungsabschnitt der ersten und dem Verbindungsabschnitt der zweiten Behälterkomponente der Entgasungsvorrichtung angeordnet ist Insbesondere handelt es sich hierbei um einen O-Ring.
[0033] Dadurch wird eine zusätzliche Abdichtung des Innenraums gegenüber einer Umgebung der Entgasungsvorrichtung erreicht
[0034] In einer bevorzugten Ausführungsform sind das Verstärkungselement und die beiden
Verbindungsabschnitte der Behälterkomponenten der Entgasungsvorrichtung derart aufeinander angepasst, dass das Verstärkungselement im verbundenen Zustand eine Spannkraft auf den Verbindungsabschnitt der ersten und/oder der zweiten Behälterkomponente ausübt, sodass das Dichtelement zwischen den beiden Verbindungsabschnitten verspannt ist
[0035] Dadurch wird die vorstehend beschriebene Funktion des Verstärkungselements als Vorspannungselement zum Verspannen des Dichtelements eingesetzt. In diesem Fall befindet sich im Kontaktbereich besagtes Dichtelement, welches zwischen Flächen der Verbindungsabschnitte eingespannt wird, wodurch die Dichtwirkung weiter erhöht wird.
[0036] In einer bevorzugten Ausführungsform des Heizungskreislaufs ist das Verstärkungselement der Entgasungsvorrichtung derart angeordnet, dass sich ein Abschnitt des Verstärkungselements im verbundenen Zustand bezogen auf eine axiale Längsrichtung des Behälters auf Höhe des Dichtelements befindet
[0037] Dadurch kann die vorstehend beschriebene Spannkraft des Verstärkungselements direkt auf das Dichtelement wirken, um so die optimale Dichtwirkung zu erzielen.
[0038] In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Material des Verstärkungselements der
Entgasungsvorrichtung ungleich eines Materials der ersten und/oder der zweiten Behälterkomponente, insbesondere von deren Verbindungsabschnitten.
[0039] Dadurch können zur Abdichtung besonders geeignete Materialien, insbesondere für die Verbindungsabschnitte, gewählt werden, deren „fehlende" Eigenschaften, beispielsweise in Bezug auf deren elastisches Verhalten, durch das aus einem anderen Material bestehende Verstärkungselement kompensiert werden können.
[0040] In einer bevorzugten Ausführungsform sind die erste und/oder die zweite Behälterkomponente der Entgasungsvorrichtung, insbesondere deren Verbindungsabschnitte, aus einem Kunststoffmaterial oder aus einem Kunststoff aufweisenden Verbundmaterial hergestellt, und/oder das Verstärkungselement der Entgasungsvorrichtung ist aus einem metallischen Werkstoff oder aus einem Kunststoffmaterial hergestellt, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient geringer ausfällt, als der des Kunststoffmaterials/Verbundmaterials der Behälterkomponenten.
[0041] Vorzugsweise handelt sich bei dem Verbundmaterial um faserverstärkten Kunststoff, insbesondere um glasfaserverstärkten Kunststoff.
[0042] Kunststoff bietet den Vorteil einer einfachen und kostengünstigen Fertigung mit wenigen Arbeitsschritten, insbesondere dann, wenn Zu- und Ablauf und Verbindungsabschnitte als integrale Bestandteile der jeweiligen Behälterkomponenten ausgeführt sind. Ferner ist Kunststoff besonders leicht und bietet im Kontaktfall eine gute Abdichtung, beispielsweise im Vergleich zu rein metallischen Kontakten.
[0043] Das Verstärkungselement, welches insbesondere aus einem metallischen Werkstoff hergestellt ist, kompensiert dabei in vorteilhafter Weise die nachteiligen Eigenschaften des Kunststoffs. Diese sind beispielsweise eine schwindende Festigkeit und eine damit verbundene Verschlechterung der elastischen Eigenschaften aufgrund der wechselnden Temperaturbelastung durch das Energietransportmedium, welches durch den Innenraum fließt. Ferner werden über das Verstärkungselement auch temperaturbedingte Längsausdehnungen des Kunststoffes, insbesondere in axialer Längsrichtung des Behälters, reduziert bzw. kompensiert, sodass Spalt- und Passmaße im Bereich der Verbindungsabschnitte möglichst konstant bleiben und nicht zu einer Verschlechterung des Wirkeingriffs oder sogar zu einem Verkeilen der beiden Verbindungsabschnitte führt.
[0044] Unter Umständen kommt es sogar zu einem Kriechen der Kunststoffe, infolgedessen insbesondere die Verspannung des Dichtelements negativ beeinflusst Dies wird in vorteilhafter Weise durch das vorzugsweise metallische Verstärkungselement unterbunden, welches den Kunststoff verstärkt und interne Spannungen reduziert und so ein Kriechverhalten reduziert
[0045] So werden die Vorteile eines dauerfesten Werkstoffs über das Verstärkungselement mit den Vorteilen der aus Kunststoff gefertigten Behälterkomponenten kombiniert, sodass ein leichter, kostengünstiger Behälter bereitgestellt wird, dessen Komponenten über lange Zeit dicht und dabei lösbar miteinander verbunden werden können.
[0046] In einer bevorzugten Ausführungsform sind die erste und zweite Behälterkomponente der Entgasungsvorrichtung derart ausgeführt, dass im verbundenen Zustand eine äußere Umfangsfläche des Verbindungsabschnitts der ersten Behälterkomponente zumindest teilweise vom Verbindungsabschnitt der zweiten Behälterkomponente umschlossen ist
[0047] In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Verstärkungselement der Entgasungsvorrichtung an einer inneren Umfangsfläche des Verbindungsabschnitts der ersten Behälterkomponente befestigt
[0048] Vorzugsweise ist das Verstärkungselement dabei als Verstärkungshülse ausgebildet
[0049] Dadurch kann das Verstärkungselement vorteilhafterweise als Verspannungselement mit radial nach außen wirkender Spannkraft eingesetzt werden.
[0050] In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Verstärkungselement der Entgasungsvorrichtung über eine Presspassung am Verbindungsabschnitt der ersten Behälterkomponente befestigt
[0051] Dadurch wird eine vergleichsweise einfache Befestigung des Verstärkungselements ohne Zusatzmittel ermöglicht.
[0052] In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Abschnitt der inneren Umfangsfläche des Verbindungsabschnitts der ersten Behälterkomponente der Entgasungsvorrichtung durch das Verstärkungselement gegenüber im Innenraum befindlichem Energietransportmedium abgeschirmt
[0053] Dadurch kann der direkte Kontakt bzw. eine durch das Energietransportmedium benetzte Fläche des Verbindungsabschnitts reduziert werden, was sich wiederum positiv auf Alterungseffekte des Materials auswirkt, insbesondere bei einer Ausführung aus Kunststoff.
[0054] In einer bevorzugten Ausführungsform bilden die Verbindungsabschnitte der ersten und der zweiten Behälterkomponente zusammen eine Bajonettkupplung aus.
[0055] Eine Bajonettkupplung ist als lösbare mechanische Verbindung zweier Komponenten zu verstehen, die durch Ineinanderstecken und Verdrehen hergestellt wird, ohne dass ein zusätzliches Verbindungs- oder Spannmittel erforderlich ist. [0056] Dadurch wird eine besonders einfach herzustellende und lösbare Verbindung der beiden Behälterkomponenten ermöglicht, die im Regelfall ein händisches Herstellen/Lösen ohne Werkzeug erlaubt
[0057] Vorzugsweise fällt eine Wandstärke des Verstärkungselements der Entgasungsvorrichtung geringer aus als eine Wandstärke des Verbindungsabschnitts der ersten und/oder der zweiten Behälterkomponente, insbesondere falls das Verstärkungselement aus dem metallischen Werkstoff gefertigt ist
[0058] In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Entgasungsvorrichtung eine Verschließeinrichtung, die eingerichtet ist, in Abhängigkeit einer im Heizungskreislauf enthaltenen Gasmenge eine Strömung des Energietransportmediums von Zulauf zum Ablauf der Entgasungsvorrichtung zu unterbinden.
[0059] Dadurch kann im Falle einer kritischen Menge von Gas im Heizungskreislauf bzw. im Innenraum des Behälters ein direkter Stopp der Strömung veranlasst werden, der verhindert, dass sich diese Gasmenge im Heizungskreislauf ausbreitet. Eine derartige Menge wäre unter Umständen schädlich für den Heizungskreislauf und im Falle eines brennbaren Gases auch ein Sicherheitsrisiko.
[0060] Durch die Ausgestaltung der lösbar verbindbaren Behälterkomponenten wird dabei der eingangs erwähnte einfache Zugang zum Innenraum des Behälters ermöglicht, über den schnell Wartungs- oder Austauscharbeiten an der Verschließeinrichtung vorgenommen werden können, beispielsweise falls sich einzelne Komponenten der Verschließeinrichtung verkeilen.
[0061] In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Verschließeinrichtung einen im Innenraum des Behälters beweglich gelagerten Schwimmer (siehe hierzu auch Fig. 3A).
[0062] Dies erlaubt eine vergleichsweise einfache Umsetzung der Verschließeinrichtung bzw. der dieser zugrundeliegenden Mechanik.
[0063] Vorzugsweise erfolgt die Lagerung über ein im Innenraum angeordnetes Führungselement, beispielsweise in Form einer Führungsröhre.
[0064] Vorzugsweise ist die Entgasungsvorrichtung bezogen auf eine Strömungsrichtung des Energietransportmediums im Heizungskreislauf nach dem Wärmeüberträger angeordnet, insbesondere direkt nach dem Wärmeüberträger. Dadurch kann besonders früh das Gas vom Ausbreiten im Heizungskreislauf abgehalten werden.
[0065] Gemäß eines zweiten Aspekts der Erfindung wird eine Entgasungsvorrichtung bereitgestellt, die zum Entgasen eines von einem Energietransportmedium durchströmten Heizungskreislauf, insbesondere eines Heizungskreislaufs gemäß einer Ausführung des ersten Aspekts der Erfindung, eingerichtet ist. Die Entgasungsvorrichtung umfasst einen Behälter, der einen Innenraum umschließt und der einen Zulauf zum Einleiten des Energietransportmediums in den Innenraum und einen Ablauf zum Ableiten des Energietransportmediums aus dem Innenraum aufweist und der zumindest aus einer ersten und einer zweiten Behälterkomponente gebildet ist. Die erste und die zweite Behälterkomponente sind über jeweilige, aufeinander angepasste Verbindungsabschnitte lösbar miteinander verbindbar, um zumindest einen Teil des Innenraums auszubilden, wobei zumindest am Verbindungsabschnitt der ersten oder am Verbindungsabschnitt der zweiten Behälterkomponente ein Verstärkungselement befestigt ist
[0066] Durch separate Bereitstellung der Entgasungsvorrichtung kann ein bereits bestehender Heizungskreislauf auf einfache Weise zum Heizungskreislauf gemäß des ersten Aspekts der Erfindung weitergebildet werden und bietet damit alle in diesem Zusammenhang bereits vorstehend beschriebenen Vorteile.
[0067] Die Entgasungsvorrichtung gemäß des zweiten Aspekts der Erfindung kann dabei gemäß jeder im Zuge der vorstehenden Beschreibung des Heizungskreislaufs beschriebenen Ausführungsform ausgeführt sein. Auf eine erneute Wiedergabe dieser Ausführungen wird an dieser Stelle verzichtet
[0068] Weitere Aspekte und deren Vorteile als auch speziellere Ausführungsbeispiele der zuvor genannten Aspekte und Ausführungsformen werden im Folgenden unter Zuhilfenahme der in den beigefügten Figuren gezeigten Zeichnungen beschrieben.
[0069] Fig. 1 zeigt eine schematische Übersicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Heizungskreislaufs.
[0070] Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Entgasungsvorrichtung.
[0071] Fig. 3A zeigt eine Schnittdarstellung der Entgasungsvorrichtung aus Fig. 2.
[0072] Fig. 3B zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der Schnittdarstellung aus Fig. 3A in einem Bereich von Verbindungsabschnitten der beiden Behälterkomponenten.
[0073] Es wird hervorgehoben, dass die vorliegende Erfindung in keiner Weise auf die nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele und deren Ausführungsmerkmale begrenzt ist Die Erfindung umfasst weiterhin Modifikationen der genannten Ausführungsbeispiele, insbesondere diejenigen, die aus Modifikationen und/oder Kombinationen einzelner oder mehrerer Merkmale der beschriebenen Ausführungsbeispiele im Rahmen des Schutzumfanges der unabhängigen Ansprüche hervorgehen.
Ausführliche Figurenbeschreibung
[0074] Fig. 1 zeigt eine schematische Übersicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Heizungskreislaufs 1000.
[0075] Der Heizungskreislauf 1000 umfasst einen als Verflüssiger 1 ausgebildeten
Wärmeüberträger, in dem Wärme Q von einem in einem Wärmepumpenkreislauf 2000 strömenden Arbeitsmedium auf ein im Heizungskreislauf 1000 strömendes Energietransportmedium übertragen werden kann. Strömungsrichtungen der jeweiligen Medien sind in Fig. 1 durch Pfeile dargestellt. Soll der Heizungskreislauf alternativ zum Kühlen eingesetzt werden, so wäre dieser mit dem in Fig. 1 dargestellten Verdampfer 2001 des Wärmepumpenkreislaufs 2000 gekoppelt
[0076] Im Verflüssiger 1 wird dabei das vom Verdichter 2002 kommende Arbeitsmedium verflüssigt, bevor es anschließend über ein Entspannungsventil 2003 einem Verdampfer 2001 des Wärmepumpenkreislaufs 2000 zugeführt wird.
[0077] Ferner umfasst der Heizungskreislauf 1000 eine dem Verflüssiger 1 - bezogen auf die Strömungsrichtung des Energietransportmediums - nachgeschaltete Entgasungsvorrichtung 2 und eine dem Verflüssiger 1 vorgeschaltete Heizkreislaufpumpe 4 sowie ein Rückschlagventil 3.
[0078] Ausgehend von der Entgasungsvorrichtung 2 wird das durch den Verflüssiger 1 aufgeheizte Energietransportmedium über Leitungen 5 zu in Räumen angeordneten Wärmetauschern transportiert (nicht dargestellt). Der Rücklauf von den Wärmetauschern endet dabei wieder an der Heizkreislaufpumpe 4.
[0079] Die Entgasungsvorrichtung 2 ist eingerichtet, ein Ausbreiten von Gas im Heizungskreislauf 1000, das zusammen mit dem Energietransportmedium durch die Leitungen 5 strömen kann, zu verhindern.
[0080] Die Entgasungsvorrichtung 2 umfassthierbei einen Behälter 20, der einen Innenraum (siehe beispielsweise Fig. 3A) umschließt, in den über einen Zulauf 23 das Energietransportmedium (und damit auch das unerwünschte Gas) eingeleitet wird und aus dem über den Ablauf 24 der Weitertransport zu den Wärmetauschern erfolgt Das unerwünschte Gas kann sich dabei in einem Abschnitt des Innenraums, hier im oberen Abschnitt, sammeln und über einen Entlüfter 25 aus dem Heizungskreislauf 1000 entfernt werden.
[0081] Der Behälter 20 ist aus einer oberen Behälterkomponente 21 und einer unteren Behälterkomponente 22 gebildet, die miteinander lösbar über jeweils aufeinander angepasste Verbindungsabschnitte 210, 220 verbunden sind. Ein Lösen der Verbindung gestattet dabei den Zugang zum Innenraum 26.
[0082] An zumindest einem der beiden Verbindungsabschnitte 210, 220 ist dabei ein den jeweiligen Verbindungsabschnitt 210, 220 verstärkendes Verstärkungselement befestigt (in Fig. 1 nicht gezeigt, siehe aber beispielsweise Fig. 3B).
[0083] Das Verstärkungselement reduziert eine mechanische und/oder thermische Beanspruchung der beiden Verbindungsabschnitte 210, 220 während des Betriebs des Heizungskreislaufs 1000 sowie während eines Öffnens und Schließens des Innenraums, wodurch Abnutzung und Materialermüdung der die Verbindung sicherstellenden Verbindungsabschnitte 210, 220 reduziert werden. [0084] Dadurch gestattet die Entgasungsvorrichtung 2 einen schnellen und einfachen Zugang zum Innenraum, beispielsweise für Montage- oder Wartungsarbeiten, und zeichnet sich trotzdem durch eine lange Lebensdauer ohne Abdichtungsverlust im Verbindungsbereich aus.
[0085] Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Entgasungsvorrichtung 2.
[0086] Die Entgasungsvorrichtung 2 umfasst hierbei einen Behälter 20, der einen Innenraum 26 (siehe Fig. 3A) umschließt, in den über einen Zulauf 23 das Energietransportmedium (und damit auch das unerwünschte Gas) eingeleitet wird und aus dem über den Ablauf 24 der Weitertransport des entgasten Energietransportmediums erfolgt Das unerwünschte Gas kann sich dabei in einem oberen Abschnitt des Innenraums 26 sammeln (=Sammelbereich) und über einen Entlüfter 25 aus der Entgasungsvorrichtung 2 entfernt werden.
[0087] Der Behälter 20 ist aus einer oberen Behälterkomponente 21 und einer unteren Behälterkomponente 22 gebildet, die beide eine im Wesentlichen becherartige Form mit einem zylindrischen Mittelabschnitt aufweisen.
[0088] Der Zulauf 23 ist dabei als Teil der oberen Behälterkomponente 21 ausgebildet und der Ablauf 24 ist als Teil der unteren Behälterkomponente 22.
[0089] Beide Behälterkomponenten 21, 22 sind vorzugsweise (und nicht beschränkend) aus Kunststoff oder aus einem Kunststoff aufweisenden Verbundmaterial gefertigt, was eine einfache und kostengünstige Herstellung erlaubt Ferner kann dadurch im Vergleich zu anderen Werkstoffen auch eine Gewichtsreduktion erzielt werden.
[0090] Die beiden Behälterkomponenten 21, 22 sind dabei lösbar miteinander über jeweils aufeinander angepasste Verbindungsabschnitte 210, 220 verbunden. Ein Lösen der Verbindung gestattet dabei den Zugang zum Innenraum 26.
[0091] Der Verbindungsabschnitt 220 der unteren Behälterkomponente 22 umschließt dabei zumindest teilweise eine äußere Umfangsfläche des Verbindungsabschnitts 210 der oberen Behälterkomponente 21. Die beiden Verbindungsabschnitte 210, 220 bilden vorliegend eine Bajonettkupplung, also eine lösbare mechanische Verbindung zweier Komponenten, die durch Ineinanderstecken und Verdrehen hergestellt wird, ohne dass ein zusätzliches Verbindungs- oder Spannmittel erforderlich ist. Hierzu werden die beiden Behälterkomponenten 21, 22 entsprechend der Pfeilmarkierungen ineinandergesteckt und anschließend gedreht.
[0092] Die Verbindungsabschnitte 210, 220 als auch der Zulauf 23 und der Ablauf 24 sind als integrale Bestandteile der jeweiligen Behälterkomponenten 21, 22 ausgeführt So können die Behälterkomponenten 21, 22 vorzugsweise direkt in einem Arbeitsgang gefertigt werden, beispielsweise bei einer Ausführung aus Kunststoff oder besagtem Verbundmaterial durch ein Spritzgussverfahren. Die beiden Behälterkomponenten 21, 22 samt ihrer Verbindungsabschnitte 220, 220 sind dabei vorzugsweise aus glasfaserverstärktem Kunststoff hergestellt
[0093] Fig. 3A zeigt eine Schnittdarstellung der Entgasungsvorrichtung 2 aus Fig. 2, entlang der in Fig. 2 eingezeichneten Schnittebene A-A.
[0094] Auf eine erneute Beschreibung der bereits in Fig. 2 gezeigten Bestandteile der Entgasungsvorrichtung wird an dieser Stelle verzichtet.
[0095] Wie Fig. 3A zu entnehmen ist, umschließt der aus den beiden Behälterkomponenten 21, 22 gebildete Behälter 20 den Innenraum 26, der vom Energietransportmedium ausgehend vom Zulauf 23 bis hin zum Ablauf 24 durchströmt werden kann. Das unerwünschte Gas sammelt sich dabei im Sammelbereich unterhalb des Entlüfters 25.
[0096] Zwischen den Verbindungsabschnitten 210, 220 der beiden Behälterkomponenten 21, 22 ist ein O-Ring 28 als Dichtelement angeordnet, der die Verbindung zusätzlich abdichtet, um ein Austreten von Gas und/oder Energietransportmedium aus dem Innenraum 26 zuverlässig zu verhindern. Eine vergrößerte Ansicht des Verbindungsbereichs ist im Ausschnitt X in Fig. 3B dargestellt
[0097] Im Innenraum 26 ist ferner eine Verschließeinrichtung 27 angeordnet, über die in Abhängigkeit einer im Heizungskreislauf 1000 enthaltenen Gasmenge bzw. einer sich im Innenraum 26 angesammelten Gasmenge eine Strömung des Energietransportmediums von Zulauf 23 zum Ablauf 24 der Entgasungsvorrichtung 2 unterbunden wird.
[0098] Die Verschließeinrichtung 27 umfasst hierzu den in einer Schwimmerführung 271 beweglich gelagerten Schwimmer 270, der im Regelfall aufgrund des Auftriebs im Energietransportmedium im oberen Bereich des Innenraums 26 schwimmt.
[0099] Mit zunehmender Gasmenge im oberen Bereich des Innenraums 26 wird der Schwimmer 270 dann letztlich nach unten gedrückt bzw. wandert entlang der Schwimmerführung 271 nach unten und kommt mit einem Schwimmersitz 240 am Auslauf 24 in Kontakt. Dadurch wird der Auslauf 24 blockiert und eine Strömung durch den Auslauf 24, sowohl von Gas als auch Energietransportmedium, wird unterbunden.
[0100] Die zylindrisch gestaltete Schwimmerführung 271 ist dabei in den Innenraum 26 eingepasst und weist mehrere über den Umfang verteilte Durchgangsöffnungen 271b auf, über die Abscheidung von Blasen im Energietransportmedium verbessert wird.
[0101] Der Schwimmer 270 selbst weist an seinem oberen Ende Führungsstege auf, die den Schwimmer 270 bei Relativbewegungen innerhalb der Schwimmerführung 271 gerade halten und ein Verkeilen verhindern. Ferner ist der Schwimmer 270 für den nötigen Auftrieb hohl gestaltet und weist ein im Hohlraum 270a befindliches Stabilisierungsgewicht 270b auf, dass dafür sorgt, dass der Schwimmer 270 stabil auf dem Energietransportmedium treibt und auch gerade absinkt. [0102] Fig. 3B zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der Schnittdarstellung aus Fig. 3A in einem Bereich X der Verbindungsabschnitte 210, 220 der beiden Behälterkomponenten 21,22.
[0103] Wie bereits beschrieben, sind die Verbindungsabschnitte 210, 220 zusammen als Bajonettkupplung ausgebildet, bei der durch ein Einstecken und Verdrehen eine oder mehrere außenumfangsseitige Laschen 210a des Verbindungsabschnitts 210 der oberen Behälterkomponente 21 in zumindest formschlüssigen Wirkeingriff mit einer entsprechenden innenumfangsseitigen Nut 220a des Verbindungsabschnitts 220 der unteren Behälterkomponente 22 gebracht wird bzw. werden. Zwischen Umfangsflächen der Verbindungsabschnitte 210, 220 ist ferner der O-Ring 28 als Dichtelement angeordnet.
[0104] An einer inneren Umfangsfläche des Verbindungsabschnitts 210 der oberen Behälterkomponente 21 ist dabei ein als Verstärkungshülse 29 ausgebildetes Verstärkungselement befestigt, vorzugsweise über eine Presspassung. Die Position der Verstärkungshülse 29 in einer axialen Längsrichtung des Behälter 20 ist dabei über die in Kontakt mit einer Stirnfläche des Verbindungsabschnitts 210 stehende Lasche der Verstärkungshülse 29 definiert.
[0105] Die Verstärkungshülse 29 ist vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff gefertigt und verstärkt den aus Kunststoff hergestellten Verbindungsabschnitt 210, um eine ausreichende Dichtigkeit des Behälters 20 auch über einen längeren Zeitraum hinweg zu gewährleisten.
[0106] So kompensiert die Verstärkungshülse 29 die am Verbindungsabschnitt 210 auftretende Materialermüdung und sorgt insbesondere stets für eine ausreichende auf den O-Ring 28 wirkende Spannkraft, die ohne Verstärkungshülse 29 mit der Zeit verloren gehen würde, beispielsweise durch besagte Materialermüdung. Vorzugsweise wird die Verstärkungshülse 29 dabei unter Vorspannung in den Verbindungsabschnitt 210 eingepresst und fungiert als Vorspannungselement.
[0107] Hierzu ist die Verstärkungshülse 29 vorzugsweise derart angeordnet, dass sich zumindest ein Abschnitt der Verstärkungshülse 29 im verbundenen Zustand bezogen auf die axiale Längsrichtung des Behälters 20 auf Höhe des O-Rings 28 befindet. In anderen Worten wirkt eine radial nach außen gerichtete Spannkraft der eingepressten Verstärkungshülse 29 über den Verbindungsabschnitt 210 direkt auf den O-Ring 28 und verstärkt so die Dichtwirkung des Innenraums 26 gegenüber der Umgebung.
[0108] Vorstehend wurden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sowie deren Vorteile detailliert unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben.
[0109] Es wird erneut hervorgehoben, dass die vorliegende Erfindung in keiner Weise auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele und deren Ausführungsmerkmale begrenzt ist. Die Erfindung umfasst weiterhin Modifikationen der genannten Ausführungsbeispiele, insbesondere diejenigen, die aus Modifikationen und/oder Kombinationen einzelner oder mehrerer Merkmale der beschriebenen Ausführungsbeispiele im Rahmen des Schutzumfanges der unabhängigen Ansprüche hervorgehen.
Liste der Bezugszeichen
1 Verflüssiger
2 Entgasungsvorrichtung
3 Rückschlagventil
4 Heizkreislaufpumpe
5 Leitungen
20 Behälter
21 obere Behälterkomponente
22 untere Behälterkomponente
23 Zulauf
24 Ablauf
25 Entlüfter
26 Innenraum
27 Verschließeinrichtung
28 O-Ring
29 Verstärkungshülse
210 Verbindungsabschnitt der oberen Komponente
210a Lasche
220 Verbindungsabschnitt der unteren Komponente
220a Nut
240 Schwimmersitz
270 Schwimmer
270a Hohlraum
270b Stabilisierungsgewicht
271 Schwimmerführung
271a Durchgangsöffnung
1000 Heizungskreislauf
2000 Wärmepumpenkreislauf
2001 Verdampfer
2002 Verdichter
2003 Entspannungsventil

Claims

ANSPRÜCHE
1. Heizungskreislauf (1000) zur Versorgung von zumindest einem zum Kühlen und/oder zum Heizen eines Raumes eingerichteten Wärmetauscher mit einem durch den Heizungskreislauf (1000) strömenden Energietransportmediums, zumindest umfassend:
- ein Wärmeüberträger (1), der eingerichtet ist, das im Heizungskreislauf (1000) strömende Energietransportmedium zu temperieren; und
- eine Entgasungsvorrichtung (2), die zum Entgasen des Heizungskreislaufs (1000) eingerichtet ist, und die einen Behälter (20) umfasst, der einen Innenraum (26) umschließt und der einen Zulauf (23) zum Einleiten des Energietransportmediums in den Innenraum (26) und einen Ablauf (24) zum Ableiten des Energietransportmediums aus dem Innenraum (26) aufweist und der zumindest aus einer ersten und einer zweiten Behälterkomponente (21, 22) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Behälterkomponente (21, 22) über jeweilige, aufeinander angepasste Verbindungsabschnitte (210, 220) lösbar miteinander verbindbar sind, um zumindest einen Teil des Innenraums (26) auszubilden, und wobei zumindest am Verbindungsabschnitt (210) der ersten Behälterkomponente (21) oder am Verbindungsabschnitt (220) der zweiten Behälterkomponente (22) ein Verstärkungselement (29) befestigt ist
2. Heizungskreislauf (1000) nach Anspruch 1, wobei in einem verbundenen Zustand der beiden Behälterkomponenten (21, 22) das Verstärkungselement (29) im Innenraum (26) des Behälters (20) angeordnet ist.
3. Heizungskreislauf (1000) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Entgasungsvorrichtung (2) ein Dichtelement (28), insbesondere einen O-Ring, umfasst, das im verbundenen Zustand der beiden Behälterkomponenten (21, 22) zwischen dem Verbindungsabschnitt (210) der ersten Behälterkomponente (21) und dem Verbindungsabschnitt (220) der zweiten Behälterkomponente (222) der Entgasungsvorrichtung (2) angeordnet ist
4. Heizungskreislauf (1000) nach Anspruch 3, wobei das Verstärkungselement (29) und die beiden Verbindungsabschnitte (210, 220) der Entgasungsvorrichtung (2) derart aufeinander angepasst sind, dass das Verstärkungselement (29) im verbundenen Zustand eine Spannkraft auf den Verbindungsabschnitt (210, 220) der ersten und/oder der zweiten Behälterkomponente (21, 22) ausübt, sodass das Dichtelement (28) zwischen den beiden Verbindungsabschnitten (210, 220) verspannt ist.
5. Heizungskreislauf (1000) zumindest nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei das Verstärkungselement (29) der Entgasungsvorrichtung (2) derart angeordnet ist, dass sich ein Abschnitt des Verstärkungselements (29) im verbundenen Zustand bezogen auf eine axiale Längsrichtung des Behälters (20) auf Höhe des Dichtelements (28) befindet.
6. Heizungskreislauf (1000) zumindest nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein Material des Verstärkungselements (29) der Entgasungsvorrichtung (2) ungleich eines Materials der ersten und/oder der zweiten Behälterkomponente (21, 22) ist, insbesondere von deren Verbindungsabschnitten (210, 220).
7. Heizungskreislauf (1000) zumindest nach Anspruch 6, wobei die erste und/oder die zweite Behälterkomponente (21, 22) der Entgasungsvorrichtung (2) aus einem Kunststoffmaterial oder aus einem Kunststoff aufweisenden Verbundmaterial hergestellt sind, und/oder das Verstärkungselement (29) der Entgasungsvorrichtung (2) aus einem metallischen Werkstoff hergestellt ist.
8. Heizungskreislauf (1000) zumindest nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die erste und zweite Behälterkomponente (21, 222) der Entgasungsvorrichtung (2) derart ausgeführt sind, dass im verbundenen Zustand ein äußere Umfangsfläche des Verbindungsabschnitts (210) der ersten Behälterkomponente (21) zumindest teilweise vom Verbindungsabschnitt (220) der zweiten Behälterkomponente (22) umschlossen ist
9. Heizungskreislauf (1000) zumindest nach Anspruch 8, wobei das Verstärkungselement (29) der Entgasungsvorrichtung (2) an einer inneren Umfangsfläche des Verbindungsabschnitts (210) der ersten Behälterkomponente (21) befestigt ist, insbesondere ist das Verstärkungselement (29) dabei als Verstärkungshülse ausgebildet.
10. Heizungskreislauf (1000) zumindest nach Anspruch 9, wobei das Verstärkungselement (29) der Entgasungsvorrichtung (2) über eine Presspassung am Verbindungsabschnitt (210) der ersten Behälterkomponente (21) befestigt ist.
11. Heizungskreislauf (1000) zumindest nach einem der Ansprüche 9 oder 10, wobei ein Abschnitt der inneren Umfangsfläche des Verbindungsabschnitts (210) der ersten Behälterkomponente (21) der Entgasungsvorrichtung (2) durch das Verstärkungselement (29) gegenüber im Innenraum (26) befindlichem Energietransportmedium abgeschirmt ist
12. Heizungskreislauf (1000) zumindest nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Verbindungsabschnitte (210, 220) der ersten und der zweiten Behälterkomponente (21, 22) zusammen eine Bajonettkupplung ausbilden.
13. Heizungskreislauf (1000) zumindest nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Entgasungsvorrichtung (2) eine Verschließeinrichtung (27) umfasst, die eingerichtet ist, in Abhängigkeit einer im Heizungskreislauf (1000) enthaltenen Gasmenge eine Strömung des Energietransportmediums von Zulauf (23) zum Ablauf (24) der Entgasungsvorrichtung (2) zu unterbinden.
14. Heizungskreislauf (1000) zumindest nach Anspruch 13, wobei die Verschließeinrichtung (27) einen im Innenraum (26) des Behälters beweglich gelagerten Schwimmer (270) umfasst
15. Entgasungsvorrichtung (2), die zum Entgasen eines von einem Energietransportmedium durchströmten Heizungskreislauf (1000), insbesondere eines Heizungskreislaufs (1000) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, eingerichtet ist, und die einen Behälter (20) umfasst, der einen Innenraum (26) umschließt und der einen Zulauf (23) zum Einleiten des Energietransportmediums in den Innenraum (26) und einen Ablauf (24) zum Ableiten des Energietransportmediums aus dem Innenraum (26) aufweist und der zumindest aus einer ersten Behälterkomponente (21) und einer zweiten Behälterkomponente (22) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Behälterkomponente (21, 22) über jeweilige, aufeinander angepasste Verbindungsabschnitte (210, 220) lösbar miteinander verbindbar sind, um zumindest einen Teil des Innenraums (26) auszubilden, und wobei zumindest am Verbindungsabschnitt (210) der ersten Behälterkomponente (21) oder am Verbindungsabschnitt (220) der zweiten Behälterkomponente (22) ein Verstärkungselement (29) befestigt ist
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