SE510863C2 - Anordning i ett fluidburet uppvärmningssystem för fordon - Google Patents

Description

10 15 20 25 30 35 510 863 2 förbränningsmotorn, som omgivningslufi, som tränger sig in genom kopplingar och slangar i systemet. Vid kända system stöter man ofia på problemet att gas ansarnlas i så kallade lufifickor, vilket leder till att fluidflödet begränsas eller hindras, vilket i sin tur påverkar hela uppvärrnningssystemets prestanda.

Det är dessutom inte ovanligt, att så kallad termosifon förekommer i de kända upp- vännningssystemen. Terrnosifon kan förorsaka oönskade fluidflöden genom systemet och därigenom lokalt resultera i heta områden, vilka stör värmebalansen, medförande att innerklimatet i exempelvis passagerarutrymmet i ett fordon, såsom en buss, upp- levs som ojämnt. Ändamålet med föreliggande uppfinning är, att åstadkomma en anordning, vilken kan eliminera eller åtminstone reducera de förklarade nackdelarna hos de kända fluidburna uppvärmningssystemen. Detta ändamål uppnås enligt uppfinningen genom att nämnda fluidbuma uppvärmningssystem innefattar de kärmetecknande särdragen enligt patentkrav l.

Föredragna utföringsformer av föreliggande uppfinning innefattar också ett eller flera av de kännetecknande särdragen i enlighet med de underordnade patentkraven.

Det uppfinningsenliga fluidbuma uppvärmningssystemet upprätthåller alltid ett för systemet specifikt minsta krävt flöde, utan sådana avsevärda tryckfall i klimatkret- sama som är vanligt i de kända uppvärmningssystemen, som använder en enda för- biledning. Detta minsta krävda flöde utgör ett hydrauliskt skydd för en eller flera komponenter i systemet, vilka kräver att ett garanterat minsta fluidflöde upprätthålls.

Det uppfinningsenliga systemet tillhandahåller alltid åtminstone två öppna kret- sar/ledningar. Därför behöver vardera förbiledning hos det uppfinningsenliga fluid- burna uppvärrnningssystemet endast ha kapacitet att emottaga en del av det specifika minsta lqävda fluidflödet och kan sålunda ha högre strömningsmotstånd för fluidflö- den än den enkla förbiledningen enligt känd teknik. På grund av att man undviker de avsevärda tryckfall som hänger samman med den enkla förbiledningen enligt de kända systemen, kan det uppfinningsenliga systemet också medge högre vattenhas- ti gheter, varigenom gasbubblor bättre kan föras till områden där gas kan skiljas ut.

Efiersom hela fluidflödet i det uppfinningsenliga systemet delas över åtminstone två kretsar/ledningar, kommer hela fluidflödet under inga förhållanden att gå genom en enda krets. Detta medför en reducerad risk för så kallat vätskeslag, eftersom endast en begränsad del av fluidflödet omleds när en ventil ändrar sitt läge. Den fysiska pla- ceringen av komponenterna hos det uppfinningsenliga systemet bidrar också till att 10 15 20 25 30 35 3 510 863 ansamling av luft i uppvärmningssystemets komponenter och förekomsten av tenno- sifon undviks.

Föredragna utföringsformer av uppfinningen kommer att förklaras närmare nedan med hänvisning till de bifogade ritningarna, på vilka: F ig 1 visar ett fluidburet uppvärmningssystem i enlighet med en första utförings- fonn av föreliggande uppfinning.

Fi g 2 visar ett fluidburet uppvärmningssystem med en tillsatsvärrnare för fluiden i enlighet med en andra utföringsform av föreliggande uppfinning.

F ig 3 visar schematiskt i perspektiv hur ventilema och anslutningarna därtill fysiskt är anordnade.

Med hänvisning till fig 1, betecknar 1 ett slutet, trycksatt, fluidburet uppvärmnings- system för fordon i enlighet med en första utföiingsform av föreliggande uppfinning.

Det fluidburna uppvärmningssystemet är anslutet till en ombordvarande värmekälla 2, i detta exempel beskrivet som kylsystemet hos en förbränningsmotor hos fordonet.

För att göra beskrivningen av föreliggande uppfinning tydligare har element som nonnalt förknippas med detta slags fluidburna uppvärmningssystem och motorns kylsystem utelämnats, såsom filter, avluñare, manövreringsorgan för ventiler, expan- sionstankar, etc. Det är emellertid uppenbart för fackrnarmen, att sådana element kan inkluderas i det fluidburna uppvärmningssystemet och motorkylsystemet i enlighet med denna beskrivning.

Det uppfinningsenliga fluidburna uppvärmningssystemet 1 innefattar också en matarledning 3 och en returledning 4, vilka är anslutna till motoms kylsystem 2.

Vidare innefattar det fluidburna uppvärmningssystemet 1 två klimatkretsar 5, 6 med värmeväxlarrnedel inrättade för uppvärmning av olika delar av fordonets interiör, varav en 6, genom den fysiska placeringen av dess matarledningar, kan vara inrättad att ha högre prioritet än den andra. Detta åstadkoms genom att ansluta inloppet hos den prioriterade klimatkretsens 6 trevägsventil 7, i direkt linje med matarledningen 3 och inloppet hos den andra klimatkretsens 5 trevägsventil 8 till matarledningen 3 via en avgrenad ledning 9, vilken är ansluten till matarledningen 3 med en vinkel, vari- genom det blir svårare för fluidflödet att passera genom den avgrenade ledningen 9 än rakt genom matarledningen 3 och vidare till den prioriterade klimatkretsens 6 510 863 10 15 20 25 30 35 4 trevägsventil 7. Vardera klimatkrets 5, 6 kan innefatta ett uppvärmningselement eller en kombination av uppvärmningselement, såsom uppvärmningselement med fläktar och så kallade uppvärmningsplintar.

Respektive klimatkrets 5, 6 inloppssida är ansluten till ett första utlopp hos en respektive trevägsventil 7, 8, vars inlopp är anslutet till matarledningen 3. Mellan såväl respektive trevägsventíls 7, 8 inlopp och den tillhörande matarledningen 3, 9, som mellan det första utloppet och den tillhörande respektive klimatkretsen 5, 6 är anslutet en rörsektion, vilken sluttar nedåt med en för systemet specífik vertikal höjdskillnad Ah innan den fortsätter till det godtyckliga höj dläge som används för de respektive ledningama och kretsarna (se fig. 3).

En inloppssida hos en respektive förbiledning 10, ll är ansluten till ett andra utlopp hos samma trevägsventil 7, 8. Vardera respektive förbiledning 10, ll innehåller en strypning 12, 13, endera integrerat med trevägsventilen eller vid ett godtyckligt läge mellan trevägsventilen och returledningen 4. Det flöde som medges genom respek- tive förbiledning 10, 1 l reduceras i jämförelse med ett fo'r systemet specifikt krävt minsta fluidflöde, så att summan av de fluidflöden som medges genom alla förbiled- ningar åtminstone svarar mot det for systemet specifika minsta krävda fluidflödet.

En utloppssida hos respektive klimatlcrets och respektive forbiledning är ansluten till returledningen 4 och sluter sålunda systemet. Anslutningama mellan returledningen 4 och respektive klimatlcrets utloppssida är utförda med rörsektioner, vilka sluttar nedåt med en for systemet specifik vertikal höjdskillnad Ah, av det tidigare nämnda slaget (se fig. 3). Respektive rörsektions anslutning till returledningen är, när fordonet befmner sig i sitt normala väsentligen horisontella läge, placerad ovanför samma rörsektions anslutning till klimatkretsen.

Respektive trevägsventil 7, 8 är inrättad att valbart fördela fluidflödet mellan den därtill anslutna klimatkretsen 5, 6 och fórbiledriingen 10, ll. Detta kan åstadkommas genom att medge fluidflöde genom endera den därtill anslutna klimatkretsen 5, 6 eller genom den därtill anslutna fórbiledningen 10, 11 eller genom att modulera andelarna av fluidflödet som medges passera genom klimatkretsen och forbiled- ningen.

Det ökade kravet på temperaturen i fordon skall vara stabil har medfört att snabbväxlande ventiler har börjat användas. Vardera ventil styrs då medelst en 10 15 20 25 30 35 5 510 863 styranordning (ej visad), vilken frambringar en pulserande styrsignal i enlighet med det önskade flödet genom den därtill anslutna klimatkretsen.

Modulerande ventiler kan emellertid även användas i det föreslagna systemet.

Respektive modulerande trevägsventil styrs då att fördela flödet genom den därtill anslutna klimatkretsen och förbiledningen medelst en styranordning som frarnbringar en modulerad styrsignal i enlighet med det önskade flödet genom den därtill anslutna klimatkretsen.

Fi g 2 visar ett fluidburet uppvärmningssystem 1 enligt en andra utföringsform av föreliggande uppfinning. Den ombordvarande värmekällan, som avgränsas av den punktstreckade linjen, innefattar förutom delarna hos det fluidburna uppvärrnnings- systemet enligt den första utföringsforrnen, enligt fig 1, också en tillsatsvärmare 14 för fluiden, t ex en tillsatsvärmare för vatten, samt motorn 19 och några av delarna hos motoms kylsystem, såsom motorns vattenpump 15, tennostatventilen 16, förbi- ledningen 17 för motorkylvätskan och motorkylvätskekylaren 18. Termostatventilen 16 öppnar förbiledningen 17 för motorkylvätskan, vilken garanterar det kylvätske- flöde över motorn 19 som rninst krävs när motorn är relativt kall och motorkyl- vätskekylaren 18 ej används.

Matarledningen 3 för den trycksatta fluiden passerar genom tillsatsvärmaren 14 för fluiden där fluidtemperaturen och därigenom uppvärnniingskapaciteten, om så krävs, kan ökas på i och för sig känt sätt. Tillsatsvärmaren för fluiden kan vara en förbrän- ningsvärmare, en elektrisk värmare eller en värmare av något annat lämpligt slag.

Tillsatsvärmaren 14 för fluiden samarbetar med en cirkulationspump 20. Vid en till- satsvärmare för en fluid, måste ett avsevärt minsta fluidflöde upprätthållas under brinntiden och några minuter därefter, för att kyla ner brärmaren. Därför kommer förbiledningarna 10, 11 att upprätthålla det lcrävda fluidflödet när styranordningens tennostatstyming stänger klimatkretsarna 5, 6.

Det är också möjligt att använda det uppfinningsenliga uppvärmningssystemet för att garantera det kylvätskeflöde över motorn 19 som minst krävs. Eftersom det uppfin- ningsenliga uppvärmningssysternet 1 alltid har åtminstone två öppna kretsar, där de tidigare kända systemen enbart har en, och det uppfinningsenliga uppvärrnningssys- temet är mindre känsligt för vätskeslag förorsakat genom omledning av stora fluid- flöden, kan uppvärmningssystemet 1 konstrueras att medge mindre flödesmotstånd för fluidflöden genom uppvärmningssystemet. Mindre flödesmotstånd för fluidflöden i det uppfinningsenliga uppvärmningssystemet gör det möjligt att reducera 510 863» 10 15 20 25 30 6 dimensionema hos förbiledningen 17 för motorkylvätskan och i vissa applikationer kan förbiledningen 17 för motorkylvätskan möjligen helt elimineras. Detta skulle medföra större fluidflöden in i uppvärrnningssystemet under vinterförhållanden när termostatventilen 16 normalt är stängd.

Fig 3 visar schematiskt hur ventilema 7, 8 och anslutningarna till dessa bör vara anordnade för att ge de fördelaktiga egenskaperna hos det föreslagna systemet, i syn- nerhet med avseende på avledning av luft och förhindrande av terrnosifon. Genom att anordna trevägsventilema 7, 8 så att det första utloppet hos respektive trevägsventil är anslutet till den respektive klimatlwrretsen 5, 6 via rörsektioner 21, 22, vilka sluttar nedåt med en för systemet specifik vertikal höjdskillnad Ahl, Ah, innan ledningarna till den respektive klimatkretsen 5, 6 medges fortsätta till det höjdläge som används för dem, kan förekomsten av termosifon undvikas. På samma sätt, är returledriingen 4 ansluten till den respektive klimatkretsen 5, 6 via rörsektioner 23, 24 vilka sluttar nedåt med en för systemet specifik vertikal höjdskillnad Ah,, Ah, Ah,, Ah, Ah, och Ah, är specifika för systemet och behöver ej vara lika. Den enskilda höj dskillnaden Ah kan, för att åstadkomma de önskade egenskaperna, exempelvis vara omkring 10 gånger större än diarnetem hos det tillhörande röret. Vidare kommer genom detta arrangemang, när fordonet befinner sig i sitt normalt väsentligen horisontella läge, lufi eller gas i systemet automatiskt att söka sig till förbiledningarna 10, 11 och returledriingen 4, där den förs till områden där den kan avledas och föras till en expansionstank. Även om uppfinningen beskrivits i samband med bussar med förbränningsmotorer, kan den lika fördelaktigt användas vid uppvärmningssystem för andra fordon, där det finns ett behov av fluidbuma uppvärmningssystem med två eller flera klimatkretsar, t ex i trådbussar, bilar med en frärnre tvåzons värmare och/eller husbilar. Det är också uppenbart för fackrnarmen att det uppfinningsenliga uppvärrnningssystemet 1 kan användas i ett flertal olika applikationer, såsom i båtar, tåg och andra transportmedel.

Uppfinningen är uppenbarligen ej begränsad till de såsom exempel ovan beskrivna utföringsforrnema, utan kan modifieras inom ramen för uppfinningsiden som definie- ras i de bifogade patentkraven.

Claims (1)

10 15 20 25 30 35 51 Ûi 1863 Patentkrav Anordning vid ett slutet, trycksatt, fluidburet uppvärmningssystem (1) för fordon, företrädesvis bussar, innefattande en ombordvarande värmekälla (2), en matarledning (3) och en returledning (4) anslutna till den ombordvarande värmekällan (2) och åtminstone två klirnatlcretsar (5, 6) med värmeväxlarmedel inrättade för uppvärmning av olika delar av fordonets interiör, en förbiledning och ventilrnedel inrättade att valbart medge fluidflöde mellan matarledningen (3) och returledningen (4) genom kliniatkretsarna och/eller genom forbi- ledningen, kännetecknad därav, att en inloppssida hos respektive klimatkrets (5, 6) är ansluten till ett första utlopp hos en respektive trevägsventil (7, 8), vars inlopp är anslutet till matarledningen (3), och av att en inloppssida hos en respektive förbiledning (10, 1 1) är ansluten till ett andra utlopp hos samma tre- vägsventil, och av att en utloppssida hos respektive klimatkrets (5, 6) och respektive forbiledning ( 10, 11) är ansluten till returledningen (4), och av att respektive trevägsventil (7, 8) är inrättad att valbart fordela fluidflödet mellan den därtill anslutna klimatkretsen och den därtill anslutna förbiledníngen. Anordning enligt patentkrav l, kännetecknad därav, att respektive forbi- ledning (lO,l 1) innefattar en strypning (12, 13) endera integrerat med trevägs- ventilen (7, 8) eller vid ett godtyckligt läge mellan trevägsventilen och retur- ledningen (4). Anordning enligt patentkrav 2, kännetecknad därav, att det fluidflöde som medges genom respektive förbiledning är reducerat i förhållande till ett for systemet specifikt minsta krävt fluidflöde, så att summan av de fluidflöden som medges genom alla förbiledningar (10, 11) åtminstone motsvarar det för systemet specifika minsta krävda fluidflödet. Anordning enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad därav, att mellan det första utloppet hos respektive trevägsventil (7, 8) och den till- hörande respektive klimatkretsen (5, 6) och mellan returledningen (4) och respektive klimatkrets (5, 6) är ansluten en rör-sektion som sluttar nedåt med en för systemet specifik vertikal höjdskillnad Ah innan den fortsätter till det höjd- läge som används för de respektive ledningarna och kretsarna. Anordning enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad därav, att det andra utloppet hos respektive trevägsventil (7, 8) är placerat ovanför inloppet 10 15 20 25 30 510 863 10. 8 och det första utloppet hos samma trevägsventil, när fordonet befinner sig i sitt normalt väsentligen horisontella läge. Anordning enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad därav, att åtminstone en av de respektive trevägsventilerna (7, 8) är inrättad att valbart medge fluidflöde genom endera den därtill anslutna klimatkretsen (5, 6) eller den därtill anslutna íörbiledningen (10, 11). Anordning enligt patentkrav 6, kännetecknad därav, att åtminstone en av de respektive trevägsventilema (7, 8) är inrättad att styras att valbart medge fluid- flöde genom endera den därtill anslutna klimatlnretsen (5, 6) eller den därtill anslutna iörbiledningen (10, ll) medelst en styranordning som frambringar en pulserande styrsignal i enlighet med det önskade fluidflödet genom den därtill anslutna klimatkretsen. Anordning enligt något av patentkraven l till 5, kännetecknad därav, att åtminstone en av de respektive trevägsventilerna (7, 8) är inrättad att styras att fördela fluidflödet genom den därtill anslutna klimatkretsen (5, 6) och den där- till anslutna förbiledningen (10, 11) medelst en styranordning som frarnbringar en modulerad styrsignal i enlighet med det önskade fluidflödet genom den där- till anslutna klimatkretsen. Anordning enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad därav, att matarledningen (3) för den trycksatta fluiden passerar en tillsatsvärmare (14) för fluiden medelst vilken, om så krävs, fluidtemperaturen och därigenom upp- vännningskapaciteten kan höjas på ett i och för sig känt sätt. Anordning enligt något av föregående patentlqav, kännetecknad därav, att inloppet hos trevägsventilen (7) vid en klimatkrets (6) är ansluten direkt i linje med matarledningen (3) och att inloppet hos trevägsventilen (8) vid vardera annan respektive klimatkrets (5) är ansluten till matarledningen (3) via en avgrenad ledning (9), vilken är ansluten till matarledningen (3) med en vinkel.