NL1036252C2 - Verwarmingssysteem met expansie-inrichting. - Google Patents

Description

VERWARMINGSSYSTEEM MET EXPANSIE-INRICHTING

De uitvinding heeft betrekking op een warmte-transportsysteem met een samenstel van een koude- of 5 warmtebron en een daarop aangesloten leidingstelsel met warmtewisselaars, en een op het samenstel aangesloten expansie-inrichting. Het warmte-transportsysteem is daarbij van een type dat functioneert met een gesloten, in bedrijf onder druk staande vloeistofkringloop langs de 10 warmtewisselaars en de koude- of warmtebron.

In de vloeistofkringloop is enerzijds een verwarmingsketel of koudepomp of iets dergelijks opgenomen als bron, waarin warmte of koude wordt toegevoerd aan de in de kringloop circulerende vloeistof. Anderzijds zijn in de 15 vloeistofkringloop radiatoren en/of convectoren of andere warmtewisselaars opgenomen, door middel waarvan koude of warmte van de vloeistof afgegeven wordt aan te koelen of verwarmen ruimtes.

In de plaats van of als aanvulling op convectoren en 20 radiatoren kan een luchttransportsysteem worden toegepast.

De uitvinding betreft evenzeer een koelinstallatie, maar vanwege de leesbaarheid van de aanvrage, wordt hieronder de uitvinding alleen beschreven in samenhang met een verwarmingsinrichting.

25 Inrichtingen van deze soort omvatten een expansie- inrichting, veelal omvattende een vloeistofreservoir of expansievat, waarin het extra volume aan vloeistof opgenomen wordt dat door uitzetting ten gevolge van verwarming van de vloeistof ontstaat. Bij afkoeling van de vloeistof in de 30 vloeistofkringloop in het samenstel wordt weer vanuit het reservoir vloeistof terug in de kringloop in het samenstel gebracht om voor de volumevermindering door deze afkoeling te compenseren.

1036252 2

Ter voorkoming van een overdruk in de vloeistofkringloop of het samenstel is een veiligheidsklep gemonteerd. Een verwarmingsinrichting van deze soort is beschreven in de Europese octrooi(aanvrag)en EP0947777 en 5 EP0740759 of NL9400106.

Een eigenschap van deze, uit de genoemde documenten bekende expansie-inrichting is, dat er een lagere druk heerst in het reservoir of expansie-vat ten opzichte van de druk in de vloeistofkringloop (samenstel). Voor het 10 terugbrengen van vloeistof in het samenstel met de vloeistofkringloop tijdens afkoeling wordt om die reden een pomp gebruikt. Deze pomp bevindt zich in een verbindingsleiding tussen het samenstel met de vloeistofkringloop en de expansie-inrichting, en is bedoeld 15 om het drukverschil tussen de vloeistof in het reservoir van de expansie-inrichting en de vloeistof in het samenstel met de vloeistofkringloop te overbruggen. Voor het opnemen van vloeistof uit het samenstel met de vloeistofkringloop tijdens verwarmen van de vloeistof, ten gevolge van de 20 volumetoename, wordt gebruik gemaakt van de hogere druk in het samenstel met de vloeistofkringloop. Met behulp van het openen van een hiertoe aanwezige klep in de verbindingsleiding tussen het samenstel met de vloeistofkringloop en de expansie-inrichting, kan de 25 vloeistof in de expansie-inrichting binnenstromen vanuit het samenstel met de vloeistofkringloop, waar de hogere druk heerst, naar het expansievat of reservoir van de expansie-inrichting, tot de druk in het samenstel met de vloeistofkringloop tot een gewenste lagere waarde heeft 30 bereikt.

De pomp en de klep kunnen worden aangestuurd door een schakelmechanisme of besturing, waarbij een geringe drukverlaging of -verhoging in het samenstel met de 3 vloeistofkringloop de pomp resp. de klep activeert. De klep dient hiertoe te zijn uitgerust met een hulpaandrijving. De drukregeling van het samenstel met de vloeistofkringloop is hiermee automatisch geworden. De druk van de vloeistof in 5 het samenstel zal binnen een gewenste, veelal kleine bandbreedte constant gehouden blijven.

Een groot probleem bij het dimensioneren van de pomp en de klep in de bekende configuraties is, dat ongewenste hydraulische effecten kunnen ontstaan. Indien een 10 pompcapaciteit te groot is, kan een druk onbeheersbaar hoog oplopen in het samenstel met de vloeistofkringloop. Een te klein gekozen pompcapaciteit heeft tot gevolg dat het afkoelingsproces in het samenstel met de vloeistofkringloop, als gevolg van de volumeafname van de vloeistof, niet kan 15 worden gevolgd, met als gevolg een te lage druk in het samenstel met de vloeistofkringloop.

Voor de klep in de verbindingsleiding tussen het samenstel met de vloeistofkringloop en de expansie-inrichting geldt een gelijksoortige problematiek. Een te 20 groot gedimensioneerde klep laat de druk in het samenstel met de vloeistofkringloop ongecontroleerd snel dalen. Met een te klein gedimensioneerde klep kan druk in het samenstel met de vloeistofkringloop mogelijk te hoog oplopen, wanneer de uitzetting van de vloeistof in het samenstel met de 25 vloeistofkringloop door snelle verwarming sneller verloopt dan de hoeveelheid vloeistof die via de klep kan worden afgevoerd van het samenstel met de vloeistofkringloop naar het reservoir of expansievat van de expansie-inrichting. In beide gevallen zal de druk in het samenstel met de 30 vloeistofkringloop niet probleemloos verlopen, en kunnen ongewenste defecten ontstaan ten gevolge van extreme drukpieken.

4

In de praktijk worden zowel de pomp als de klep in de verbindingsleiding tussen het samenstel met de vloeistofkringloop en de expansie-inrichting veelal te groot gedimensioneerd, om vervolgens door aanvullende maatregelen 5 aan te passen op de specifieke omstandigheden. Zo'n maatregel kan voor een pomp bestaan uit een softstart-regeling, waarmee de pompmotor langzaam op toeren wordt gebracht, of een lastafhankelijke toerentalregeling, door middel van bijvoorbeeld een frequentieomvormer. In serie 10 aangesloten met de klep kan een handbediende tweede klep met smorende functie worden aangebracht, teneinde een wenselijke vloeistofsnelheid.

Een ander probleem van bekende verwarmingssystemen van geheel andere orde betreft het in bedrijf stellen van een 15 expansie-inrichting van dit type, met pomp en klep. Wanneer de pomp nog lucht bevat, kan deze slecht tot niet functioneren. De hydraulische eigenschappen van een pomp komen alleen tot hun recht, wanneer de pomp geheel is gevuld met vloeistof, en geen lucht of gas bevat.

20 De onderhavige uitvinding betreft een oplossing waarmee op eenvoudige wijze steeds in het samenstel de ideale effectieve vloeistofstroom kan worden gevonden, zowel tijdens de pompactie of de inname-actie via de klep, en waarmee bovendien de pomp in bepaalde 25 voorkeursuitvoeringsvormen automatisch kan worden ontlucht.

Door het plaatsen van een klep met variabele opening tussen het samenstel met de vloeistofkringloop en de klep, met optioneel een tweede aansluiting naar de zuigzijde van de pomp, tussen bij voorkeur een keerklep en de pomp, is het 30 mogelijk geworden om de vloeistofstroom in beide richtingen te regelen met een standaard pomp zonder toerenregeling en een standaard klep zonder een aanvullende klep met smoorfunctie. Met de uitvinding is het mogelijk geworden om 5 met een standaard pompunit (pomp met klep) automatisch af te stemmen op iedere hydraulische situatie (druk en volume).

Voorkeursuitvoeringsvormen van de uitvinding zijn gedefinieerd in de afhankelijke conclusies.

5 Ter verduidelijking van de uitvinding worden hieronder enkele uitvoeringsvormen van de uitvinding bij wijze van voorbeeld, en niet ter beperking van de vinding, nader beschreven aan de hand van de bij gevoegde tekening, waarin dezelfde of gelijksoortige onderdelen, componenten en 10 aspecten zijn aangeduid met dezelfde referentie nummers, en waarin:

Figuur 1 een verwarmingsinstallatie 24 toont met een expansievoorziening 1, in een uitvoeringsvorm volgens de uitvinding; 15 Figuur 2 een verwarmingsinstallatie 24 toont met conventionele expansievoorziening 2;

Figuur 3 een voorbeeld toont voor een schakeling van klep 24 met variabele doorlaat, in een uitvoeringsvorm volgens de uitvinding; 20 Figuur 4 een detail toont van een alternatieve uitvoeringsvorm ten opzichte van die van figuur 1;

Figuur 5 een aanvullende uitvoeringsvorm toont ten opzichte van die in figuur 4;

Figuur 6 een alternatieve uitvoeringsvorm toont ten 25 opzichte van figuur 1;

Figuren 7 en 8 werkingstoestanden tonen in afzonderlijke bedrijfssituaties van de expansie-inrichting in het verwarmingssysteem volgens de uitvinding;

Figuur 9 een aanvullende alternatieve uitvoeringsvorm 30 met enige gelijkenis met die van figuur 6;

Figuur 10 ; en

Figuur 11.

6

In figuur 1 is getoond zien hoe bij expansie-inrichting 1 volgens de uitvinding automatische drukregeling op hydraulisch-mechanische wijze plaatsvindt. Een druksensor 11 geeft de systeemdruk in het samenstel met de 5 vloeistofkringloop 25 door aan een meestal elektronisch geregelde (niet weergegeven) besturingseenheid, waarmee expansie-inrichting 1 wordt aangestuurd. Vanwege temperatuurvariaties in het samenstel met de vloeistofkringloop 25 is het volume van de hierin aanwezige 10 vloeistof onderhevig aan wijzigingen. Een toename van het vloeistofvolume zal een drukverhoging in het samenstel met de vloeistofkringloop 25, en het omgekeerde vindt plaats bij een afname van het vloeistofvolume. Door middel van een samenspel van de pomp 4 met een klep 24 met variabele 15 doorlaat, in het bijzonder bestuurbare klep 5 in combinatie met klep 24, kan het vloeistofvolume in de vloeistofkringloop 25, bijgevolg de systeemdruk hierin, vrijwel, althans binnen een op voorhand bepaalde bandbreedte, constant worden gehouden.

20 In figuur 3 is weergegeven hoe de drukregeling globaal wordt geregeld. De op de x-as van figuur 3 is de cyclustijd T weergegeven, en op de y-as de systeemdruk P. Op de horizontale lijn aangegeven met S, is de ideële systeemdruk weergegeven. Parallel aan deze lijn zijn de eerst 25 naastliggende de lijnen waarop de klep 24 met variabele doorlaat wordt geactiveerd. De parallel weergeven buitenste lijnen betreffen de uiterste grenswaarden (bovenste en onderste) voor de installatiedruk in het samenstel met de vloeistofkringloop 25, welke nog toelaatbaar is ten 30 opzichtte van de ideale druk volgens lijn S in de grafiek van figuur 3. Volgen we de gestippelde golvende lijn, die symbolisch voor een denkbeeldige systeemdruk-uitlezing vanaf de druksensor 11, vanaf links naar boven, dan zien we hoe 7 bij het passeren van de eerste parallellijn klep 24 met variabele doorlaat in de stand 'gesloten' wordt geactiveerd. Zodra de systeemdruk de uiterste (bovenste) grenswaarde voor de installatiedruk in de vloeistofkringloop 25 heeft 5 bereikt, wordt klep 5 geopend en gelijktijdig hiermee wordt klep 24 met variabele doorlaat naar de stand 'open' geactiveerd (vanaf de gesloten positie). De variabel doorlaat van klep 24 zal steeds vertraagd pendelen van de gesloten positie naar de geopende positie, en omgekeerd. Van 10 dit vertragende effect (langzaam pendelen tussen dicht en open) wordt, naast de mogelijkheid om iedere tussenstand vast te houden, vooral gebruik gemaakt volgens de onderhavige uitvinding. Een tijdsduur tussen de open- en dichtstand van de variabele doorlaat van klep 24 kan zo veel 15 als ca. 10 seconden of meer bedragen, maar ook een kortere tijdsduur hoeft niet bezwaarlijk te zijn. In het geval van een sneller werkende klep, kan de beweging van aandrijving immers steeds worden onderbroken.

In de uitvoeringsvorm volgens figuur 1 is uitgegaan van 20 elektrisch aangestuurde kleppen 5, 24, maar er zou ook voor pneumatisch of hydraulische aandrijvingen kunnen worden gekozen.

In figuur 1 is vervolgens eenvoudig vast te stellen, hoe de vloeistofstroom vanaf het samenstel met de 25 vloeistofkringloop 25 langzaam op gang zal komen in de richting van het een expansievat vormende reservoir 3 van de expansie-inrichting 1, naarmate klep 24 met variabele opening langzaam of althans geleidelijk steeds verder wordt geopend. Zodra een gewenste drukdaling van de systeemdruk in 30 het samestel met de vloeistofkringloop 25 is bereikt (of eerder, de gewenste systeemdruk), blijft de variabele opening van klep 24 in de bereikte positie staan. Klep 5 sluit op het moment, dat de ideële systeemdruk in de 8 vloeistofkringloop 25 is bereikt. De variabele opening van klep 24 wordt (verder) naar stand 'open' geactiveerd, zodra de eerste parallellijn onder de ideële druklijn wordt bereikt. Wanneer de uiterste (onderste) grenswaarde voor de 5 systeemdruk in het samenstel met de vloeistofkringloop 24 is bereikt, wordt de pomp 4 geactiveerd. Ook wordt de klep 24 geactiveerd, van de variabele opening van geheel open naar de stand gesloten.

In figuur 1 is vervolgens getoond hoe de vloeistof via 10 de verbindingsleidingen 6 en 7 en het samenstel met de vloeistofkringloop 25 kan worden rondgepompt, zonder dat installatiedruk zal wijzigen. Dit is mogelijk, omdat de variabele opening van klep 24 zich nog in geopende positie bevindt. Met het verkleinen van de variabele doorlaat van 15 klep 24, wordt uiteindelijk de gewenste drukstijging van de systeemdruk in de vloeistofkringloop 25 wordt bereikt, of indien dat eerder plaatsvindt, op de gewenste systeemdruk.

De variabele opening van klep 24 blijft in de bereikte stand staan.

20 Zodra de gewenste systeemdruk in het samenstel met de vloeistofkringloop 25 is bereikt, stopt de pomp 4, en sluit de variabele doorlaat van klep 24 helemaal.

Gedurende een proces waarbij de temperatuur in het samenstel met de vloeistofkringloop 25 varieert, en bij 25 gevolg het vloeistofvolume steeds wijzigt, zal de systeemdruk zich dynamisch begeven tussen de uiterste grenswaarden, zoals deze zijn geïllustreerd in figuur 3, en een schakelpatroon zoals hierboven beschreven steeds herhalen.

30 Het belang van de uitvinding volgens figuur 1 komt het beste tot uitdrukking door deze te vergelijken met figuur 2, waarin een vloeistofkringloop 25 is getoond met een 9 conventionele expansie-inrichting 2 zonder de nieuwe klep met variabele doorlaat 24.

Een bijzondere eigenschap van de expansie-inrichting 1 in figuur 1 is dat het reservoir 3 is uitgevoerd zonder 5 membraan 27, zoals dat wel in de bekende configuratie volgens figuur 2 wordt benut. De bijzondere uitvoeringsvorm van expansieinrichting 1 maakt het mogelijk om bij vloeistofstanden in het onderste gedeelte van reservoir 3 een beneden-atmosferische druk te genereren, waardoor 10 ontgassing van de vloeistof zeer goed tot stand kan komen.

Bij vloeistofstanden in het bovenste gedeelte van reservoir 3 vormt zich een boven-atmosferische druk, waardoor tijdens de beneden-atmosferische vrijgekomen gassen, gemakkelijk kunnen worden afgevoerd via een 15 ontluchter 22. Een gevolg van deze werkwijze is dat de druk kan variëren van beneden atmosferische druk tot boven atmosferische druk. Dit maakt een statische inregeling van pomp 4 in een bekende configuratie van figuur 2 bijzonder lastig, zelfs wanneer deze zou worden uitgevoerd, zoals in 20 figuur 2, met softstart- of variabele toerentalregeling 20.

Vrijwel onmogelijk wordt het om een expansie-inrichting 2 te voorzien van een reservoir 3 in deze in omstandigheden met een variërende druk in te regelen door middel van slechts de klep 5 in combinatie met een handbediende klep 8 25 met smoring. Een dergelijke statische inregeling is niet geschikt voor een regeling in een dynamisch hydraulisch proces, hetgeen wel kan worden bereikt met een configuratie, zoals deze is weergegeven in figuur 1, met steeds variabel drukverschil tussen het reservoir 3 en het samenstel met de 30 vloeistofkringloop 25.

In de uitvoeringsvorm volgens de uitvinding, zoals deze is weergegeven in figuur 1, is het bijzonder eenvoudig om de vloeistofstromen tussen het samenstel met de 10 vloeistofkringloop 25 en het reservoir 3 van de expansievoorziening 1, steeds optimaal af te stemmen, als reactie op de heersende druk in het reservoir 3 en de vloeistofkringloop 25. Deze afstemming is eenvoudig volledig 5 automatisch te regelen door middel van klep 24 met variabele doorlaat, in de uitvoeringsvorm volgens figuur 1, en het schakelpatroon zoals weergegeven in figuur 3.

Als mogelijke uitvoeringsvorm van de klep 24 met variabele opening, kan klep 24 worden uitgevoerd met een 10 positieherkenning, waardoor het mogelijk is om de gewenste doorlaat vooraf in een gewenste positie (vanuit de besturingseenheid) te sturen. Het is evenwel ook mogelijk om een eenvoudige aandrijving zonder positieaanduiding voor klep 24 met variabele doorlaat toe te passen. In dit geval 15 meet de (niet getoonde) besturingseenheid de snelheid of vloeistofstroom, en pas de variabele doorlaat van klep 24 hierop aan.

Wanneer bij pomp 4 een klep 5 met een grotere capaciteit dan vereist wordt toegepast, is het eenvoudig 20 mogelijk om met behulp van de variabele doorlaat van klep 24 een groot werkingsgebied van kleinere verwarmings- of koelsystemen volgens vloeistofkringloop 25 te bedienen met een standaard versie voor expansie-inrichting 1.

Nog een belangrijk voordeel van de uitvinding heeft 25 betrekking op het in bedrijf stellen van de expansie-inrichting 1 volgens figuur 1. Wanneer een expansie-inrichting 1 voor een eerste keer in gebruik wordt genomen, zullen het samenstel met de vloeistofkringloop 25 en de expansieinrichting 1 - zelfs na geheel te zijn gevuld met 30 vloeistof - op vitale delen zoals een pomp 4, ingesloten hoeveelheden gas kunnen bevatten, en hierdoor niet kunnen functioneren.

11

Alleen in een uitvoeringsvorm volgens de uitvinding, zoals weergegeven in figuur 1, kan een pomp 4 worden ontlucht en volledig met water gevuld, zonder dat handmatig ingrijpen nodig is. Door de klep 24 met variabele doorlaat 5 in geheel open stand te houden, dient men een korte tijd te wachten om ingesloten gassen via de ontluchter 19, bijvoorbeeld een met de pomp 4 samenhangende vlotterontluchter, om vervolgens de pomp 4 te starten. Deze pomp 4 kan nu nagenoeg zonder drukverschil water circuleren 10 via verbindingsleidingen 6 en 7 en de vloeistofkringloop 25, tot alle ingesloten gassen zijn verwijderd. De pomp 4 kan, eenmaal gevuld met vloeistof, volledig functioneren.

Een dergelijke actie kan worden voorgeprogrammeerd in de besturingseenheid, waarmee in geval van vermoedelijke 15 luchtproblemen in de pomp 4, deze procedure kan worden herhaald.

Opgemerkt wordt dat de werking van de overige componenten in figuren 1 en 2 voor de vakman duidelijk is, te weten de sensor 10, het filter 13, de kleppen 12, 14, 15, 20 17 en terugslagklep 18 en waterleidingaansluiting 16 voor het bijvullen van het samenstel via de expansie-inrichting 1, de water-volume-meter 9 etcetera, in het bijzonder in de getoonde en beschreven samenhang.

In figuur 1 is verder een keerklep 28 tussen de klep 24 25 met variabele doorlaat, in het bijzonder (zoals in figuur 4 meer duidelijk is getoond) een motorklep 24, en pomp 4 aangebracht. Hoewel het beoogde effect van de motorklep dezelfde blijft, dient de keerklep 28 om te voorkomen dat, bij waterinname uit het samenstel 25 naar het expansievat 3, 30 water in tegengestelde richting door de pomp 4 stroomt, hetgeen ongewenst is.

De uitvoeringsvorm van de expansie-inrichting 30 volgens figuur 4 is verder afwijkend van die van figuur 1, 12 doordat de keerklep 28 met de gehele verbinding tussen de motorklep 24 en de zuigzijde van de pomp 4 is verwijderd.

Dan zijn immer nog vele van de met de uitvinding beoogde voordelen te verwezenlijken.

5 De in figuur 5 getoonde uitvoeringsvorm de expansie- inrichting 31 verschilt dan weer ten opzichte van die van figuren 1 en 4 doordat een drukgeregelde klep 29 is aangebracht, in het bijzonder parallel aan de klep 24 met variabele en bij voorkeur ook regelbare doorlaat en aan de 10 gebruikelijke klep 5 of ventiel voor de inname van vloeistof vanuit het samenstel 25. Hierdoor kan een aanvulende overdruk-beveiliging worden verwezenlijkt, waarbij de drukgeregelde beveiligingsklep 29 bij een vaste, vooraf ingestelde drukwaarde in het samenstel 25 met de 15 vloeistofkringloop 25 wordt geopend om vloeistof uit het samenstel door te laten naar de expansie-inrichting 31 en in het bijzonder het (niet in figuur 5 getoonde) expansievat 3.

Desgewenst kan in de uitvoeringsvormen van figuren 4 en 5 ook een verbinding van de motorklep 24 naar de zuigzijde 20 van de pomp 4 worden aangebracht, zoals in de configuratie volgens figuur 1.

De uitvoeringsvorm van fig. 6 verschilt van de voorgaande uitvoeringsvormen doordat de pomp 4 is opgenomen in een pompeenheid 32 met daarbij de motorklep 4, de 25 terugslagkleppen 12, 28, en de aangedreven klep 5. Bovendien is in dezelfde pompeenheid een temperatuursensor 33 opgenomen. Door deze elementen te verschaffen in een gezamenlijke eenheid 32, kan een compacte configuratie van de gehele expansie-inrichting 34 worden verwezenlijkt.

30 Daarbij komt, dat in het daadwerkelijke expansievat 3,26 enige aanpassingen zijn ingevoerd. Een meetsensor 10 weegt het gewicht van het gehele expansievat 3. Door het gewicht van het expansievat op voorhand, d.w.z. zonder 13 vulling met warmte-overdrachtsvloeistof, te bepalen, kan de hoeveelheid water (vloeistof) in het expansievat 3 eenvoudig worden herleid aan de hand van gewichtswijziging van het expansievat 3 met daarin water. Aldus kan ook de vulgraad 5 worden herleid, en wel in samenhang met het volume van het expansievat 3.

Daarbij is een verdere druksensor 35 aangebracht, welke de druk meet in het gasdeel van het expansievat 3. Daarbij zijn twee kleppen aangebracht in samenhang met de druksensor 10 35. Deze twee kleppen 36,37 dienen voor het aanzuigen van lucht of het laten ontsnappen van lucht, in samenhang met een door de druksensor 35 geregistreerde druk. De werking is als volgt.

In het gas-zijdige deel van het expansievat kan lucht 15 worden aangezogen via klep 36 in het geval van een daling van de druk in het expansievat van bijvoorbeeld 0,3 bar. Daarentegen geldt, dat een overmaat aan gas in het expansievat 3 kan leiden tot het openen van de tweede klep 37 om deze overmaat te kunnen laten ontsnappen. Een 20 dergelijke hogere druk in het gas in het expansievat is bijvoorbeeld het gevolg van een toename van de expansievloeistof in het expansievat 3. Aldus kan lucht of gas op atmosferische druk worden afgeblazen. Daarbij is een werkdruk in het expansievat 3 gelegen tussen -0,3 en 0 bar 25 ten opzichte van de atmosferische druk. Aldus kan een aanzienlijke verbetering worden verschaft voor het ontgassen van warmte-overdrachtsvloeistof. Aldus kan namelijk een aanvullende wijze worden verschaft voor het ontgassen van het warmte-overdrachtsfluïdum in het expansievat 3 ten 30 opzichte van de reeds verschaftte mogelijkheid met de vlotterklep 22.

De uitvoeringsvorm 40 van fig. 9 vertoont een sterke gelijkenis met de uitvoeringsvorm van figuur 6, maar 14 verschilt daarvan met betrekking tot de volgende aspecten en eigenschappen.

Met betrekking tot het expansievat 3, 26 zijn enige aanpassingen ingevoerd. Een druksensor 41 meet de druk in de 5 watersectie in het expansievat 3,26 vanaf een laagste punt.

Een tweede druksensor 38 meet de druk in een vloeistofkolom 39, waarvan het einde reikt in het midden van het expansievat 3, 26, Doordat bij iedere inname water vanuit de vloeistof-kringloop 25 via de vloeistofkolom 39 in 10 het expansievat 3, 26 binnenstroomt, blijft kolom 39 continu nagenoeg geheel gevuld met water. De vloeistofstand of volume van het water in de watersectie in het expansievat 3, 26 zal, in reactie met de temperatuur in de vloeistofkringloop 25, steeds variëren.

15 Vanwege de hierna beschreven drukvariaties van de gasdruk in het expansievat 3, 26 is het vrijwel onmogelijk, om met een eenvoudige druksensor de vloeistofstand of het volume te bepalen. Door nu de twee druksensoren 41, 38 toe te passen, is het wel mogelijk om een optredend 20 hoogteverschil te bepalen.

Immers, door het drukverschil tussen de druksensoren 41, 38 te verrekenen is de vloeistofstand in de onderste helft vast te stellen, waarbij de variabele gasdruk wordt geëlimineerd.

25 Wanneer de beide druksensoren 41, 38 een aan elkaar gelijke druk registreren, is de vloeistofstand gelijk aan het uitstroomeinde van vloeistofkolom 39, halverwege het expansievat 3,26. De vloeistofstand of het volume in de bovenste helft van het expansievat 3, 26 is vervolgens 30 afleidbaar vanuit meethistorie waarden met betrekking tot de onderste helft, en betreft de vloeistofkolom 39 verhoogd met de gasdruk.

15

Opgemerkt wordt dat in een niet getoonde uitvoeringsvorm de vloeistofkolom nog kan zijn voorzien van maatregelen om het ontgassen nog verder te bevorderen, zoals wervelingen opwekkende middelen om het vrijmaken van gassen 5 uit de vloeistof nog verder te bevorderen. Zo kunnen dergelijke wervelingen opwekkende middelen zijn gevormd door palringen in de vloeistofkolom 39.

Typerend voor de gemeten drukwaarden in de bovenste gedeelte van het expansievat 3,26 is, dat de drukken van 10 beide druksensoren 41, 38 steeds aan elkaar gelijk zullen zijn, omdat dezelfde vloeistofkolom met gasdruk van toepassing is.

In uitvoeringsvorm van figuur 9 zijn nu verder ook weer de twee kleppen 36, 37 aangebracht, waarmee de gasdruk in 15 het expansievat 3, 26 in deze uitvoeringsvorm kan worden gemanipuleerd.

Klep 36, waarmee lucht kan worden aangezogen, is in deze uitvoeringsvorm een veerbelaste klep, welke in één richting opent bij een drukverschil van bijvoorkeur 0,3 bar, 20 en blijft in de tegengestelde richting gesloten. Klep 37, waarlangs lucht kan ontsnappen, opent in één richting vrijwel zonder drukverschil, en blijft in een tegengestelde richting gesloten.

Wanneer nu het vloeistofvolume in het expansievat 3, 26 25 afneemt, zal het gasvolume vergroten. Echter, doordat alleen via klep 36 lucht kan binnentreden, daalt de gasdruk in het expansievat 3, 26 tot een druk van bijvoorbeeld 0,3 bar beneden atmosferische druk.

Daarentegen geldt, dat een overmaat aan gas in het 30 expansievat 3, 26 kan leiden tot het openen van de tweede klep 37 om deze overmaat te kunnen laten ontsnappen. De net boven-atmosferische druk in het gas in het expansievat is bijvoorbeeld het gevolg van een toename van de expansie- 16 vloeistof in het expansievat 3, 26. Aldus kan lucht of gas, dat zich als gevolg van de lage druk heeft afgescheiden van het water, en zich bevindt in het watersectie van expansievat 3, 26, bij atmosferische druk worden afgeblazen 5 via ontluchter of vlotterklep 22.

Daarbij is ook in deze uitvoeringsvorm een werkdruk in het expansievat 3 gelegen tussen -0,3 en 0 bar ten opzichte van de atmosferische druk, zoals deze is gehandhaafd in expansievat 26 uit figuur 2. Aldus kan een aanzienlijke 10 verbetering worden verschaft voor het ontgassen van warmte-overdrachtsvloeistof. Aldus kan namelijk een aanvullende wijze worden verschaft voor het ontgassen van het warmte-overdrachtsfluïdum in het expansievat 3 ten opzichte van de reeds verschafte mogelijkheid met de vlotterklep 22. De 15 kleppen 36, 37 kunnen namelijk behalve op mechanische wijze, als een veerbelaste uitvoering, ook worden aangestuurd door een schakelmechanisme of besturing, in samenstel met de geregistreerde druk in het expansievat 3,26. Hetzelfde geldt voor de uitvoeringsvorm in figuur 6. Echter, in de 20 uitvoeringsvorm van figuur 9 is het mogelijk gemaakt om in samenhang met de besturing een volledig zelf-lerende configuratie te verwezenlijken.

In figuren 7 en 8 zijn elk drie toestanden weergegeven, waaruit blijkt hoe uniek de positionering van de motorklep 25 24 in samenhang met de overige componenten van de expansie- inrichting 1 is.

Omdat de pomp 40 in de uitvoeringsvorm van fig. 9, zoals is te zien in de linker weergave van fig. 7, steeds nagenoeg zonder drukverschil kan starten, is het zeer 30 eenvoudig geworden om eventuele luchtinsluitingen in de pomp uit te drijven. De systeemdruk is hier immers aanwezig op zowel de zuigzijde als de perszijde van de pomp, waardoor de pompwerking na inschakeling voldoende stuwing genereert, om 17 eventueel in het pomphuis aanwezige lucht via (vlotter)ontluchter 19 af te voeren.

Echter, ook zonder de (vlotter)ontluchter 19 wordt de in de pomp 40 aanwezige lucht afgevoerd, maar verdwijnt dan 5 in het systeem, om vervolgens via systeemontluchter (s) te worden verwijderd, dan wel op den duur zal worden ontgast als gevolg van de verbeterde ontgassingsmaatregelen volgens de uitvinding

In de linkerweergave van fig. 7 wordt hoge druk in het 10 systeem gecirculeerd door de pomp 4 en de motorklep 24, die geheel in open toestand is, heen.

In de middelste weergave van fig. 7 loopt de motorklep 24 geleidelijk dicht, hetgeen is aangeduid met pijl A. De motorklep 24 kan in elke positie worden vastgehouden, 15 afhankelijk van een gewenste circulatie. In de meest rechter weergave van fig. 7 is duidelijk weergegeven, dat de motorklep 24 geheel dicht is gelopen. Daarmee zal het duidelijk zijn, dat de met de pomp 4 gegenereerde stroom geheel naar het samenstel met de vloeistofcirculatie 25 20 wordt gevoerd. Aldus is duidelijk gemaakt hoe de druk in het samenstel met de vloeistofcirculatie 25 kan worden opgevoerd door de motorklep op gepaste wijze te besturen. Vloeistof, benodigd om de druk in het samenstel 25 te verhogen, is dan geheel afkomstig, althans in de meest rechterweergave van 25 fig. 7, uit het expansievat,

De tegengestelde toestand is evenzeer mogelijk, waarbij de druk in het samenstel moet worden verlaagd, omdat de druk in het samenstel 25 te hoog is geworden, in samenhang bijvoorbeeld met een temperatuurverhoging bij het in bedrijf 30 stellen van een brander, of andere warmtebron. Vanuit de situatie van de linkerweergave in fig. 8 wordt de klep 24 vanuit een geheel gesloten toestand geleidelijk geopend met de pomp 4 buiten bedrijf. De pijl B in de middelste weergave 18 van fig. 8 geeft weer, dat de motorklep 24 open loopt, en wederom wordt opgemerkt dat iedere tussenstand voor elke gewenste stroming vastgehouden kan worden. Vervolgens bereikt de opeenvolging in fig. 8 van links naar rechts een 5 toestand, waarin de motorklep 24 geheel open is, aangeduid met de doorgezette pijl B. In een dergelijke toestand wordt maximaal vloeistof aan het samenstel 25 onttrokken en naar het expansievat gevoerd.

Een bijzondere uitvoeringsvorm van de uitvinding is 10 weergegeven in figuur 10. Hierbij wordt de inkomende vloeistofstroom de expansie-inrichting in vanuit de installatie geregeld door een waterdynamo 42. Een dergelijke waterdynamo 42 omvat een watermotor, welke een generator aandrijft waarmee elektrische stroom kan worden opgewekt.

15 Net als bij de motorklep kan ook nu steeds een ideale vloeistofstroom gerealiseerd. Om een zeer geringe vloeistofstroom te verkrijgen, wordt de generator zo gemanipuleerd, bijvoorbeeld door een hoge stroomopbrengst af te dwingen, dat de watermotor zeer zwaar ronddraait.

20 Omgekeerd draait de generator, bijgevolg de watermotor vrijwel weerstandloos, wanneer een grootste vloeistofstroom moet worden gerealiseerd.

Op deze wijze worden dezelfde voordelen verkregen met betrekking tot het automatisch ontluchten van de pomp en het 25 traploos kunnen genereren van steeds een ideale vloeistofstroom.

Een bijkomstig groot voordeel is, dat de stroomlevering kan worden gebruikt, door teruglevering aan het net, dan wel voor het laden van een batterij, waarmee het 30 besturingsysteem met een aantal basisfuncties zoals klepaansturing, kan worden gevoed.

Wanneer het besturingssysteem over een zelf gegenereerde bedrijfsspanning kan beschikken geeft dit, 19 behalve een energiebesparing, ook een grotere bedrijfszekerheid, bijvoorbeeld bij stroomuitval van het (openbare) net.

Het spreekt voor zich dat een dergelijke waterdynamo 42 5 ook voor andere situaties kan worden ingezet. In feite overal, waar sprake is van een drukverschil, waarbij een vloeistofstroom noodzakelijk onderdeel is van een proces, kan op deze wijze energie worden gewonnen.

Volgens de uitvinding zal additioneel meer energie 10 worden toegevoerd om een systeem met vloeistof te vullen vanuit een drukloos expansievat, maar een groot deel van de benodigde energie voor de algehele regeling, zoals het op druk houden van dit systeem, bijvul -en ontgassingsactiviteiten, kan met de door de waterdynamo 42 15 opgewekte energie worden afgedekt.

Net als bij de uitvinding weergegeven in de uitvoeringsvorm volgens figuur 10, is ook in figuur 11 een waterdynamo 42 opgenomen. De functies en voordelen van de waterdynnamo 42 in figuur 11 zijn gelijk aan die van figuur 20 10, met als verschil, dat de waterdynamo 42 niet is aangesloten op de inlaat van de pomp. De pomp kan derhalve niet op de eerder beschreven wijze worden ontlucht.

Verder is in figuur 11 een buis 43 aangebracht onder de ontluchter 22 (hier uitgevoerd met terugstroombeveiliging) 25 op het expansievat, betreffende een uitvoering met een membraan.

Op deze wijze wordt het hoogste punt waarop gassen uit het vloeistofhoudend deel van het expansievat kunnen worden afgevoerd verlaagd tot de onderzijde van de buis 43.

30 Door deze maatregel blijft altijd een geringe hoeveelheid gas achter in het vloeistofhoudend deel van het expansievat, hetgeen wenselijk is bij het bepalen van een waterniveau, wanneer met twee druksensoren 38, 41 worden gewerkt in een 20 expansievat met membraan, zoals hierboven is beschreven in samenhang met de uitvoeringsvorm van figuur 9.

In de plaats van de koppeling van een watermotor met een generator, kan een watermotor met behulp van een 5 reminrichting worden gemanipuleerd tot variabele vloeistofdoorlaat. Het voordeel van energiebesparing is hierbij niet aan de orde, maar een lagere kostprijs is op deze vereenvoudigde wijze wel realiseerbaar.

Het zal duidelijk zijn, dat zich diverse alternatieve 10 en aanvullende uitvoeringsvormen aan de vakman zullen opdringen na kennisneming van het voorgaande. Al deze alternatieve en aanvullende uitvoeringsvormen zijn echter gelegen binnen het beschermingsbereik voor de onderhavige uitvinding, voor zover deze naar letter of geest niet 15 afwijken van de definities van deze beschermingsomvang in de bij gevoegde conclusies. Zo is het mogelijk, dat een andere dan een keerklep 28 wordt toegepast tussen de motorklep 24 en de pomp 4, en zelfs een open verbinding kan volstaan, zij het dat dan wel een op zich ongewenste situatie kan 20 voordoen, dat vloeistof van de zuigzijde van de pomp 4 naar de motorklep 24 zou kunnen vloeien. In een (niet getoonde) besturing kan elke willekeurige werkingstoestand worden ingesteld, geregeld of geprogrammeerd. Een besturingseenheid is dan ook niet nader in detail weergegeven, maar de 25 afzonderlijke componenten zullen onder besturing staan van een dergelijke besturingseenheid. Het is mogelijk om in het bijzonder van de motorklep 24 een stand te laten registreren met een of andere sensor, en deze aan de betreffende besturingseenheid door te geven. Een dergelijke 30 geregistreerde stand van de motorklep 24 kan nuttig zijn als het gaat om het registreren van werkingstoestanden, controle achteraf, bijvoorbeeld na een defect, en gewone bedrijfstoestanden. Bovendien kan een dergelijke 21 geregistreerde stand bij een bepaalde werkingstoestand worden vooringesteld en benut, als althans bij benadering een dergelijke bedrijfstoestand wordt geconstateerd. Fijn-afregeling ten opzichte van een dergelijke geregistreerde 5 waarde kan dan gemakkelijk plaats vinden, zonder dat een interactief proces verscheidene rekenslagen nodig heeft om te komen tot een gewenste instelling van de motorklep. Dit draagt bij aan eenvoud en derhalve elegantie van de aansturing en de besturing en de controle van de motorklep 10 24.

1036252

Claims (8)

1. Warmte-transportsysteem, zoals een verwarmingssysteem, omvattende: 5. een samenstel van een koude- of warmtebron en een op de warmtebron aangesloten leidingstelsel met warmtewisselaars, en - een op het samenstel aangesloten expansie-inrichting, waarbij tussen het verwarmingssysteem en de expansie- 10 inrichting een klep met variabele opening is aangebracht.

2. Warmte-transportsysteem volgens conclusie 1, waarbij de klep met variabele opening is opgenomen in een leiding waarlangs warmte-overdrachtsmedium uit het verwarmingssysteem naar de expansie-inrichting wordt 15 gevoerd.

3. Warmte-transportsysteem volgens conclusie 1 of 2, waarbij de expansie-inrichting een expansievat omvat met een daarop aangesloten pomp om selectief in bedrijf van de pomp warmteoverdrachtsfluïdum naar het samenstel te voeren.

4. Warmte-transportsysteem volgens conclusie 3, waarbij de klep met variabele opening (24) met een zuigzijde van de pomp in verbinding staat.

5. Warmte-transportsysteem volgens conclusie 4, waarbij de klep met variabele opening via een keerklep met de 25 zuigzijde van de pomp is verbonden.

6. Warmte-transportsysteem volgens ten minste conclusie 2, waarbij een drukgeregelde klep parallel aan de klep met variabele opening is aangebracht als beveiliging tegen overdruk in het samenstel.

7. Warmte-transportsysteem volgens ten minste één van ede voorgaande conclusies, waarbij de klep met variabele doorgang een motorklep omvat. 1036252

8. Expansie-inrichting, zoals kennelijk bedoeld voor een warmte-transportsysteem volgens ten minste één van de voorgaande conclusies. 1036252