CN110998192B - 混合装置以及用于对液体流调温的方法 - Google Patents

混合装置以及用于对液体流调温的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种混合装置，其具有第一入口(84)和第二入口(86)以及出口(80)，其中，第一入口(84)通过第一流动连接与出口(80)连接，并且第二入口(86)通过第二流动连接与出口(80)连接，其中，混合装置具有带电驱动马达(30)的循环泵机组(24；46)、用于电驱动马达(30)的转速控制的控制装置(34)和至少一个由电驱动马达驱动的叶轮(68；100)，所述至少一个叶轮(68；100)位于第一流动连接中，并且该流动连接被设计为，使得由叶轮(68；100)在第一流动连接中所产生的至少一个液压压力在第二流动连接中起到液压阻力的作用。

Description

混合装置以及用于对液体流调温的方法
技术领域
本发明涉及一种混合装置、一种具有这种混合装置的供热系统以及一种用于对液体流调温的方法。
背景技术
混合器或混合装置通常用于供热设备中，以调节供热介质或载热体的温度。例如对于地板采暖系统来说，通常是通过混入来自回流的供热介质来降低供热介质的入流温度。为了能够设定和调节温度，已知有可调节的混合阀，其由电动马达驱动并改变热供热介质与冷供热介质之间的混合比，并由此调节所期望的出口侧入流温度。此外还需要循环泵机组，用以使液态供热介质、特别是水在各个供热回路中循环。在常规的地板采暖设备中，通常设置至少两个循环泵机组，一个是在所述混合阀的下游输送供热介质通过地板采暖回路，而另一个循环泵机组是在锅炉中，其输送由锅炉加热的供热介质并且特别是还供应所述混合阀。
这种布置的缺点在于各个部件的成本以及在混合阀中发生的能量损失。
发明内容
鉴于该问题，本发明的目的是提供一种更具成本效益的混合装置，其具有更高的能量效率。
本发明的目的通过一种具有本发明技术方案所述特征的混合装置、一种具有本发明技术方案所述特征的供热系统以及一种具有本发明技术方案所述特征的方法来实现。优选的实施方式由下面的描述以及附图给出。
根据本发明的混合装置特别是用于供热设备或空调设备中。在此应该理解的是，当在下文中使用术语“供热设备”时，根据本发明这也包括在空调设备中的使用。
根据本发明的混合装置具有第一入口和第二入口，通过所述入口可以将待混合的液体、特别是不同温度的液态供热介质或载热体供应给混合装置。混合装置还具有出口，混合后的液体从该出口排出。第一入口通过第一流动连接与出口连接，第二入口通过第二流动连接与出口连接。第一流动连接和第二流动连接在混合装置的内部在混合点处彼此通入，所供应的液体在该混合点处混合。混合装置还具有循环泵机组，其具有电驱动马达。循环泵机组特别是被设计为离心泵机组。驱动马达优选是湿运行的电驱动马达，其中，定子和转子通过缝管或缝罐分开。电驱动马达的转子可以特别优选地是永磁转子。
根据本发明，电驱动马达具有用于驱动马达的转速控制的控制装置。即，控制装置可以改变、特别是调节驱动马达的转速。为此，控制装置可以配备有变频器。驱动马达驱动混合装置中的至少一个叶轮。该至少一个叶轮位于经过混合装置的第一流动连接中，并且因此在驱动马达旋转时将液体从混合装置的第一入口输送至出口。根据本发明，混合装置内部的流动连接被布置和设计为，使得由叶轮在第一流动连接中所产生的至少一个液压压力在第二流动连接中起到液压阻力的作用。因此，第一流动连接中的液压压力可以通过所产生的液压阻力来影响第二流动连接中的流动。通过这种方式，可以仅通过液压手段在混合装置中影响混合比。这样做的优点在于，可以省略用于专门混合阀的伺服驱动器，从而总体上实现了根据本发明的混合装置的简单结构。此外，当能够省略一个或多个用于调节混合比的阀时，还可以减小整个混合装置的液压阻力，从而减少混合装置中的能量损失并使其最小化。
第一和第二流动连接优选在一通入点处汇合。该通入点随后形成前述的混合点。这些流动连接还优选地被设计为，使得液压阻力以反压力的形式作用在通入点处。随着反压力的增大，通过第二流动路径进入到通入点的流量减少，因此可以通过改变反压力来改变混合比。
由另一个叶轮或例如加热系统中的预压泵产生的压力优选作用在第二流动路径中。
根据第一种可能的实施方式，通入点可以在第一流动路径中位于叶轮的排出侧。由此，通过叶轮的转速变化，在第二流动路径通入第一流动路径的通入点处产生反压力，其中，通过转速变化可以改变反压力的大小。由另一叶轮或者例如供热系统中的预压力泵产生的压力有利地作用在第二流动路径中。
通入点优选地在围绕叶轮的壳体或泵壳体中位于叶轮的出口侧。该壳体可以按照已知的方式形成围绕叶轮的螺旋或者围绕叶轮的环形室。在这种壳体中，通入点优选位于螺旋或环形室的最小直径区域中，因为由叶轮产生的反压力在那里是最小的，从而能够在第二流动路径中以相对较低的压力实现混合。
根据本发明的另一种优选实施方式，至少一个叶轮具有第一流动路径，该第一流动路径是第一流动连接的一部分。经由该第一流动路径，由叶轮输送液体通过第一流动连接。优选地，叶轮还具有第二流动路径，该第二流动路径是第二流动连接的一部分。即，叶轮在其旋转时经由第二流动路径输送液体通过第二流动连接。这些流动路径还被优选地构造为，使得在第一流动路径中所产生的液压压力在第二流动路径中起到液压阻力的作用，和/或在第二流动路径中所产生的液压压力在第一流动路径中起到液压阻力的作用。因此，一个流动路径中的液压压力也可以通过在另一流动路径中产生的液压阻力影响该另一流动路径中的流量。这可以通过将第一流动路径中的液压压力在第二流动路径中起到液压阻力的作用的方式来实现，或者可以使两个流动路径相互影响。特别是可以将混合装置设计为，在第一操作状态下，第一流动路径中的压力引起第二流动路径中的液压阻力；在第二操作状态下，第二流动路径中的液压压力引起第一流动路径中的液压阻力。操作状态在此特别是取决于叶轮的转速。
混合装置被优选地设计为，通过叶轮的转速变化，能够改变流动路径之一中的液压阻力，并优选改变两个流动路径中的液压阻力，从而能够影响通过流动路径的流量，由此可以进而改变通过两个流动路径的液流之间的混合比。因此，通过叶轮或驱动马达的转速变化，可以改变混合比。
根据本发明的一种优选实施方式，混合装置中的循环泵机组具有两个彼此抗扭布置的、由驱动马达共同驱动的叶轮，其中，在第一叶轮中形成第一流动路径，第一流动路径是第一流动连接的一部分，并且在第二叶轮中形成第二流动路径，第二流动路径是第二流动连接的一部分。这两个叶轮可以一体化地构成，使得它们被构造为具有两个彼此分开的叶片组或叶栅环的叶轮的形式。但是，也可以将这两个叶轮构造为两个单独的部件并且仅以抗扭的方式相互连接。
当两个叶轮共同旋转时，不仅通过第一流动路径，而且还通过第二流动路径分别进行输送和压力升高，使得液体既通过第一流动连接又通过第二流动连接输送并且分别经历压力升高。
至少一个叶轮中或两个彼此抗扭连接的叶轮中的第一和第二流动路径被进一步优选地构造为，使得它们在至少一个叶轮或两个彼此抗扭连接的叶轮转动时引起彼此不同的压力变化，特别是不同的根据转速的压力变化。这允许通过一个或多个叶轮的转速变化来改变两个流动路径之间的压力比，从而通过所产生的液压阻力来改变相互影响，并因此能够改变通过两个流动连接的液流的混合比。
根据另一种可能的实施方式，第一和第二流动路径的排出侧沿径向方向与至少一个叶轮的转动轴间隔开不同的距离。通过这种方式，能够在相同转速下实现不同的压力升高以及在两个流动路径中实现根据转速的压力变化。
根据本发明的另一种优选实施方式，至少一个叶轮中的第一流动路径从第一抽吸嘴延伸到叶轮的外周，并且第二流动路径从叶轮的至少一个第二进入开口延伸到叶轮的外周。在此，至少一个第二进入开口优选径向地位于第一抽吸嘴与叶轮的外周之间。当叶轮旋转时，叶轮通过抽吸嘴并通过第二进入开口抽吸液体。如果已经为液体提供了相应的预压力，则可以通过该升高的预压力将液体注入到第二进入开口中。通过使第二进入开口与抽吸嘴径向间隔开，可以在相同的转速下实现不同的压力升高或压力变化，并进一步有利地针对第一和第二流动路径实现不同的根据转速的压力变化，这允许通过转速变化来改变在至少一个流动连接或流动路径中的液压阻力，以便因此改变混合比。另外，还可以在第一流动路径中的液流已经成功地压力升高之后，在第二进入开口处使通过第二流动路径的液流与来自第一流动路径的液流混合。因此，液体可以在第一流动路径中例如首先被升高到基本上与第二进入开口处所供应的液体的压力相对应的压力。
进一步优选地，至少一个第二进入开口通入至少一个在第一抽吸嘴与外周之间延伸的流动通道中，该流动通道形成第一流动路径的至少一部分。因此，在该实施方式中，流动通道的位于第二进入开口下游的部分优选地形成共有的流动路径，该流动路径是第一流动路径的至少一部分以及第二流动路径的至少一部分。即，通过第一和第二流动路径的液体优选在第二进入开口的下游流过叶轮的共有的流动通道，随后在该流动通道中在叶轮旋转时出现共有的压力升高。在此，流动通道的位于第二进入开口上游的部分优选地仅对应于第一流动路径，使得在流动通道的该第一部分中仅有流经第一流动路径的液体进行压力升高。随后，根据液体在至少一个第二进入开口的区域中的压力和在第二进入开口处所供应的液体的压力，将通过第一流动路径和通过第二流动路径的液流在第二进入开口的区域中进行混合。通过改变压力比并由此改变液压阻力，可以改变该混合比。
进一步优选地，至少一个叶轮具有第一叶轮叶片组和第二叶轮叶片组，形成第一流动路径的至少一部分的第一流动通道位于第一叶轮叶片组之间，形成第二流动路径的至少一部分的第二流动通道位于第二叶轮叶片组之间。在此，第一叶轮叶片组和第二叶轮叶片组优选地位于两个沿叶轮的转动轴的方向错开的平面中。这种布置实际上形成两个相互抗扭连接的叶轮，其中，一个叶轮由第一叶轮叶片组形成，另一个叶轮由第二叶轮叶片组形成。
优选地，第一叶轮叶片组具有与第二叶轮叶片组不同的外径。因此，根据叶轮转速实现了不同的压力升高，特别是不同的压力变化。因此，可以根据转速改变在第二叶轮叶片组的叶轮叶片之间的至少一个流动连接(例如第二流动通道)中的液压阻力。因此，通过这些流动通道的流量可以如上所述地根据所产生的液压阻力而变化。
根据本发明的另一种优选实施方式，第一叶轮叶片组与叶轮的第一抽吸嘴连接，第二叶轮叶片组与第二抽吸嘴连接，第二抽吸嘴形成叶轮的第二入口。该第二抽吸嘴优选环形地包围第一抽吸嘴。替代地，第二抽吸嘴也可以沿着轴向方向背向第一抽吸嘴地布置，使得通过两个抽吸嘴进入到叶轮中的流入方向彼此轴向相反地指向。这种布置的优点在于使出现的轴向力至少部分地被抵消。第一和第二抽吸嘴的这种环形或同心的布置的优点在于，这种实施方式可以相对容易地集成到已知的泵壳体中。
根据本发明的另一种优选实施方式，控制装置被设计为，其改变驱动马达的转速，以调节通过第一入口的液体流和通过第二入口的液体流之间的混合比。如上所述，当驱动马达的转速改变时，根据叶轮和流动路径或流动连接的相应设计方案，至少第二流动连接中的液压阻力将改变，从而能够改变第二流动连接中的流量。此外，可以通过改变驱动马达的转速来改变混合比，而不需要通过单独的伺服驱动器可调节的混合阀。
优选地，控制装置连接至出口中的或位于出口下游的流动路径中的至少一个温度传感器，和/或被设计用于接收至少一个外部温度传感器的信号，并且被设计为，其根据至少一个接收的温度信号来改变驱动马达的转速。即，在控制装置的该实施方式中，不是关于所期望的压力或流量进行调节，而是关于期望的温度进行调节。控制装置优选地被设计为，其调节驱动马达的转速，以使由温度传感器检测到的温度值达到预先给定的目标值或接近预先给定的目标值。该目标值例如可以通过供热曲线预先确定，该供热曲线又是例如根据外部温度预先给定用于供热介质的入流温度，该入流温度应该在混合装置的出口处达到。
除了所描述的混合装置以外，本发明还涉及一种具有如前面所述的混合装置的供热系统。在这种供热系统中，混合装置的第一入口连接到至少一个供热回路(例如地板采暖回路)的回流，并且混合装置的第二入口连接到热源的入流。热源例如可以是诸如燃气锅炉或油锅炉这样的锅炉、蓄热器、太阳能装置、电热源、集中供暖设备等。热源对应被供应给一个或多个供热回路的液态载热体或液态供热介质进行加热。由于混合装置被前置地连接供热回路，因此在供热系统的情况下，可以通过混入来自回流的供热介质来调整液态供热介质的温度。利用根据本发明的混合装置，例如可以借助于混合装置中的循环泵机组将液态供热介质输送到循环中的供热回路中，并通过第一入口仅混入与供热回路的热需求所需一样多的热供热介质。由此可以实现一注入线路，混合装置中的被加热的供热介质通过该注入线路被注入到通过供热回路的液流中。然后，将相应部分的液体流从供热回路再次引回到热源，以便在那里再次加热。
特别优选地，可以将第二循环泵机组如下地布置在入流中：其在混合装置的第二入口上提供具有预压力的液体、特别是液态载热体或液态供热介质。这样的第二循环泵机组例如可以是集成在热源、特别是锅炉中的循环泵机组。此外，该第二循环泵机组同时还可以用于向另一供热回路供应液体或载热体。通过将如上所述的混合装置设计为，针对通过叶轮的两个流动路径实现不同的压力升高，就可以充分利用用以在第二入口处提供液体的预压力。即，不必在上游的阀中降低压力，从而可以使能量损失最小化。此外，该预压力能够促进通过叶轮的两个所述流动路径的根据转速的压力变化的不同，从而通过转速变化就能够改变至少一个流动连接中的、特别是第二流动连接中的液压阻力，从而改变混合比。
除了上述混合装置和上述供热系统以外，本发明的目的还在于一种如下所述的用于对供热设备中的液体流进行调温的方法。此外，在本发明意义下，供热设备也应被理解为用于对设备或建筑物实施冷却的空调设备。即，根据本发明的供热设备可以被设计用于加热房间或设备和/或用于冷却房间或设备。
按照根据本发明的用于对液体流调温的方法，将两个被不同调温的液体流，例如两个被不同调温的供热介质流或载热体流，以可变的混合比进行混合。根据本发明，这通过以下方式进行：即，将两种被不同调温的液体流供应给共有的混合点或通入点，在该混合点或通入点处有液压阻力作用在两个液体流的至少一个上。该液压阻力限制其所作用的液体流。根据本发明，该液压阻力可以通过用于改变混合比的液压装置来改变。因此，为了影响两个液体流中的至少一个而改变液压阻力，从而改变混合比。改变液压阻力的液压装置被设计为，其作用在两个液体流中的至少一个上。正如前面根据混合装置所描述的那样，液压阻力特别是作用于混合点处的液体压力或另一被供应的液体流的反压力。通过液体流的不同的压力变化，可以利用循环泵机组通过转速变化来改变混合点处的反压力，从而产生不同的混合比。
进一步优选地，通过改变第一液体流和/或第二液体流的液体压力来改变液压阻力。即，至少一个液体流自身对另一个液体流形成液压阻力。特别优选地，两个液体流交替地形成液压阻力。因此，通过其中一个液体流的压力变化，就能够改变另一个液体流中的液压阻力，从而可以改变该另一个液体流的流量，从而产生不同的混合比。优选地，在两个液体流的至少一个中，通过压力升高装置来实现可变的压力升高，在此，优选通过离心泵机组的叶轮实现压力升高。这可以如上所述地借助混合装置来完成。通过离心泵机组的叶轮的转速变化，使得至少一个通过叶轮的流动路径中的压力发生变化，从而能够改变通过该流动路径的液体流的压力。
根据本发明的一种特别的实施方式，两个液体流之一在压力升高装置起作用之前已经可以具有比另一个液体流更高的预压力。由此可以实现根据转速的压力变化曲线的偏移，该偏移可以在转速变化时使用，以改变两个液体流彼此间的压力比，并由此至少改变一个液体流中的液压阻力，从而调节混合比。
对于根据本发明的方法的更多细节，请参照前面对混合装置和供热系统的功能的描述。在那里描述的特征同样也是根据本发明的方法的优选目标。
附图说明
下面参照附图对本发明进行示例性说明。其中：
图1示出了根据现有技术的供热设备的液压线路图，
图2示出了根据本发明的第一种实施方式的供热系统的液压线路图，
图3示出了根据本发明的第二种实施方式的供热系统的液压线路图，
图4示出了根据本发明的第三种实施方式的供热系统的液压线路图，
图5示出了对应于图3所示实施例的供热系统的液压线路图，其具有双叶轮，
图6示出了循环泵机组的分解视图，其具有对应于图2、图3和图5所示供热系统的混合装置，
图7示出了根据图6的循环泵机组沿其纵轴线x的剖视图，
图8示出了根据图6和图7的循环泵机组的后部的俯视图，
图9示出了根据图6至图8的循环泵机组的后部的局部剖视图，
图10示出了循环泵机组的分解视图，其具有对应于图4所示实施例的混合装置，
图11示出了根据图10的循环泵机组沿其纵轴线X的剖视图，
图12示出了根据图9和图10的循环泵机组的后部的俯视图，
图13示出了关于根据图2的供热系统的实施例的转速的压力曲线，
图14示出了关于根据图3的供热系统的实施例的转速的压力曲线，
图15示出了关于根据图4的供热系统的实施例的转速的压力曲线。
具体实施方式
图1示意性示出了用于地板采暖2的传统供热回路，即根据现有技术的供热回路。锅炉4，例如具有集成的循环泵6的燃气锅炉，被用作热源。这种组合例如作为紧凑型供热设备在市场上是已知的。为地板采暖回路2配置了另一循环泵机组8，其具有叶轮10以及电驱动马达12。由于锅炉4为地板采暖系统2提供了过高的入流温度，因此在此配置有混合装置，其具有混合点14，该混合点位于叶轮10的吸入侧。在混合点14处通入有地板采暖回路2的回流管道16。此外，在混合点或通入点14处还通入有入流管道18，由锅炉4加热的水或供热介质通过该入流管道被供应，并且在混合点14处通过由循环泵机组6产生的压力被注入。为了调节混合比，在本实施例中设置有两个流量调节阀Rhot和Rcold。调节阀Rhot布置在入流管道18中，调节阀Rcold布置在回流管道16中。这些阀例如可以由控制装置通过电驱动器来操控。优选地，可以将调节阀Rhot和Rcold联接为，为了改变流量，这些阀中的一个阀始终被打开，同时另一个阀以相同的程度被关闭。代替两个流量调节阀R地，也可以使用三通阀，该三通阀具有阀元件，该阀元件通过其运动同时封闭回流管道16并打开入流管道18，或者相反。循环泵机组6还可以供应在此未示出的另一供热回路，该供热回路直接以锅炉所产生的入流温度运行。循环泵机组6或循环泵机组8可以具有传统的压力调节或流量调节。在已知系统中不利的是，为了设置混合比，需要有流量调节阀R并且必须配备有相应的驱动器，例如马达驱动的或恒温操作的驱动器。流量调节阀R被调节为，使得在混合点14的下游达到用于地板采暖系统2的期望入流温度。该系统的另一缺点是，必须通过流量调节阀Rhot降低循环泵机组6所产生的压力，以便在混合点14处达到叶轮10的吸入侧压力。因此会在系统中发生能量损失，该能量损失可以通过下面描述的根据本发明的解决方案来避免。
在图2至图4示意性示出的三个示例性描述的根据本发明的解决方案中，用于达到地板采暖2的期望入流温度的混合比是仅通过循环泵机组的转速调节来实现的。该循环泵机组具有两个流动路径，这两个流动路径彼此液压地影响，使得能够通过转速变化改变至少一个流动路径中的液压阻力，从而改变混合比，如下所述。
图2示出了本发明的第一实施例。在该实施例中又设置有用于加热液态供热介质、即液态载热体(例如水)的锅炉4。在锅炉4上设置有循环泵机组6，该循环泵机组也可以如图1所示地集成在锅炉4中。循环泵机组6将被加热的载热体输送到入流管道18中。此外，设置有地板采暖2或地板采暖回路2，其具有回流，该回流一方面连接到锅炉4的入口侧，另一方面通过回流管道16被引导至混合点20，入流管道18也在该混合点处通入。混合点或通入点20是混合装置22的一部分，也是循环泵机组24的一部分。混合装置22和循环泵机组24可以形成一集成的结构单元，使得混合装置22是循环泵机组24的一部分，或者循环泵机组24是混合装置22的一部分。特别地，混合点20可以直接位于循环泵机组24的泵壳体或叶轮中，这将在下面做出说明。
在根据图2的实施例中，循环泵机组24被构造为具有两个叶轮26和28的双泵。叶轮26和28由共同的驱动马达30驱动。叶轮26和28可以被设计为单独的叶轮，或者被设计为具有两个叶片布置或流动路径的集成式叶轮。第一叶轮26形成第一流动路径并且在混合装置中位于从回流管道16到混合点20的第一流动连接中。第二叶轮28形成第二流动路径并且位于入流管道18与混合点20之间的第二流动连接中。因此，混合点20位于两个叶轮26和28的压力侧，即，根据本发明，两个供热介质流在压力升高之后彼此混合。
驱动马达30由控制装置34来控制或调节，该控制装置用于驱动马达30的转速调节或转速控制并因此被设计为，其能够改变驱动马达30的转速。为此，控制装置34具有转速控制器，特别是在使用变频器的情况下。控制装置34可以被直接集成在驱动马达30中，或者在电子器件壳体中直接布置在驱动马达上并且特别是布置在其马达壳体上。控制装置34还连接到温度传感器36或者与温度传感器36通信。温度传感器36在混合点20的下游位于入流管道38上或之中，该入流管道将混合点20连接到地板采暖回路2。在此，温度传感器36可以集成在混合装置22或循环泵机组24中。温度传感器36与控制装置34的连接可以通过任意合适的方式来提供，例如有线或无线。无线连接例如可以通过诸如蓝牙或W-LAN这样的无线电连接来实现。
温度传感器36将混合点20下游的供热介质的温度值传输到控制装置34，使得控制装置能够进行温度调节。根据本发明，驱动马达30并且由此使得循环泵机组34不是根据压力或流量来调节，而是根据温度进行调节。即，控制装置34调整驱动马达30的转速，以便在混合点20的下游达到期望的供热介质温度。期望温度由温度目标值预先给定，该温度目标值可以被固定地预先给定，可以手动设置，或者还可以根据外部温度通过供热曲线预先给定，供热曲线被存储在控制装置34或者更高级别的控制器中。控制装置34改变了驱动马达30的转速，由此，正如将在下面所要描述的那样，改变了在混合点20处所混合的供热介质流的混合比，从而改变了混合点20下游的温度。该温度由温度传感器36检测，从而使得控制装置34可以通过驱动马达30的转速改变来执行温度调节，以使混合点20下游的温度值接近温度目标值。
下面参照图13更详细地说明混合点20处的混合比基于转速改变的变化。在图13中示出了扬程H，即，关于驱动马达30的转速n的压力。在图2所示的示例中，存在三个压力差值ΔPpre、ΔPhot和ΔPcold。压力差ΔPpre由循环泵机组6产生，并且在这种情况下不受混合装置22的影响，因此其在图13中被绘示为恒定的、即与驱动马达30的转速无关的预压力。循环泵机组24的叶轮26产生用于地板采暖2的回流的压力差ΔPcold，并且叶轮28产生用于来自入流管道18的入流的压力差ΔPhot。在图13中可以看到，叶轮26和28被不同地设计，以使它们具有不同的压力变化，即，具有不同的关于转速的压力变化。叶轮28的压力变化不如叶轮26的压力变化剧烈。这可以例如通过使叶轮26具有更大的外径来实现。此外，针对通过入流管道18供应的加热的供热介质，压力差ΔPpre与ΔPhot相加，使得压力变化曲线ΔPhot在该图中以恒定的值向上移动。由此实现了压力变化曲线ΔPhot和ΔPcold在点39处相交。在这些曲线的交点的上方和下方，产生用于混合液体的混合区域40。当转速n位于两条压力变化曲线的交点39下方时，叶轮28的出口压力高于叶轮26的出口压力，因此叶轮28的出口压力在通过叶轮26的流动路径中在混合点20处充当反压力和液压阻力，并且在该运行状态下通过叶轮26的第一流动路径的流量减小，并且混入了更多的加热的供热介质，从而在去往地板采暖回路2的入流38中实现更高的温度。当转速提高时，在两个压力变化曲线的交点39的上方，叶轮26的出口压力高于叶轮28的出口压力，从而在通过叶轮28的第二流动路径中在混合点20处产生反压力形式的液压阻力，并且通过第二流动路径的流量减小，由此在混合点20处供给更少的被加热的供热介质，从而能够降低混合点20的出口侧的温度。
图3示出了根据本发明的混合装置或根据本发明的供热系统的另一变型，其与根据图2的供热系统的区别在于，在入流18中没有设置循环泵机组6。即，被加热的供热介质是在没有预压力的情况下通过入流管道18被供应给循环泵机组24。由此得到图14所示的压力变化曲线。在图14中也绘示出扬程H，即，关于驱动马达30的转速n的压力。压力变化曲线ΔPcold和ΔPhot对应于图13所示的压力变化曲线。仅缺少恒定的预压力ΔPpre，因此压力变化曲线ΔPhot不会在图中向上移动，而是如压力变化曲线ΔPcold那样从零点开始。但是这两个曲线具有不同的斜率，这也是如上所述地通过叶轮26和28的不同叶轮直径来实现的。由于叶轮26和28处的压力差在转速改变时会不同地变化，因此液压阻力变化，由此在两个压力变化曲线之间产生一混合区域42，该混合区域具有合成的压力差。叶轮26的高出口压力ΔPcold在混合点20处充当通过叶轮28的第二流动路径中的液压阻力。该液压阻力是由叶轮26和28在混合点20处的出口压力之间的压力差产生的。如图14中所示，(混合区域42的)压力变化曲线ΔPcold与ΔPhot之间的压力差取决于转速。即，在通过叶轮28的流动路径中作用的液压阻力也可以通过转速变化而改变，从而能够改变通过叶轮28的流量，并因此改变被加热的供热介质的流量。通过这种方式还可以改变混合点20的出口侧的温度，并因此能够通过驱动马达30的转速n的转速变化来进行温度调节
图5示出了一个实施例，该实施例表示图2中示出的实施例的变型。两个叶轮26和28被设计为双叶轮的形式。即，叶轮26由第一叶栅环形成，叶轮28由同一叶轮的第二叶栅环形成。混合点20处的混合比的变化是通过改变驱动马达30的转速n以与图3和图13所示相同的方式进行。在该实施例中，附加地在叶轮26和28的上游，在入流管道18中设有流量调节阀Rhot，并且在回流管道16中设置有流量调节阀Rcold。这些阀是可手动调节的阀，通过这些阀可以在执行所述的转速调节之前进行预设定。该预设定优选地以如下方式进行：首先设定驱动马达30的转速，以便通过地板回路2获得足够的流量。即，叶轮26和28的转速首先被设定为，产生与设备、即设备的液压阻力一致的压力差。随后设定手动的流量调节阀Rhot和Rcold，使得在给定的转速下在温度传感器36处达到期望的温度目标值。该温度目标值例如可以是在当前外部温度下由供热曲线确定的温度目标值。通过这种手动的预设定，实现了对入流管道18和回流管道16中的不同液压阻力之间的补偿。在该预设定之后，可以通过借助于控制装置34的转速调节来进行温度调节，在此，如图13所示地，仅需要很小的转速变化用以进行温度调整。这种用于预设定的阀也可以用在所描述的其他实施例中。
图4示出了供热系统的第三种变型，其具有根据本发明的混合装置。在该供热系统中还设置有锅炉4，其具有布置在下游的循环泵机组6。此外，还设有待供应的地板采暖系统2或地板采暖回路2。在此还存在混合装置44，在该混合装置中，来自从锅炉4开始延伸的入流18的供热介质流与来自地板采暖系统2的回流16的供热介质流混合。在该实施例中，混合装置44也包括带有电驱动马达30的循环泵机组46。该驱动马达30也是通过控制装置34调节其转速，该控制装置可以直接集成在驱动马达30中，或者在电子器件壳体中直接布置在驱动马达30上。如前述的实施例那样，控制装置34与温度传感器36通信连接，该温度传感器位于去往地板回路2的入流管道38上，因此其检测供应给地板采暖回路2的供热介质的入流温度。因此，也可以按照上述的方式在循环泵机组36中执行根据温度的转速调节。
根据图4的实施例与前述实施例的区别在于：循环泵机组不具有两个并联连接的叶轮，而是具有串联连接的叶轮部48和50。叶轮部48和50可以被构造为两个单独的、彼此抗扭连接的叶轮，使得它们由共同的驱动马达30转动地驱动。特别优选地，将叶轮部48、50设计为叶轮，该叶轮在第一中心进入开口与排出开口之间，在径向中间区域中具有至少一个第二进入开口，这将在下面进行详细说明。在该实施例中，第二进入开口形成混合点或通入点52，来自回流管道16和入流管道18的两个液体流或供热介质流在该第二进入开口处被混合。来自回流管道16的供热介质流通过叶轮部48在混合点52的上游承受第一压力升高ΔP1。来自入流管道18的供热介质流承受由循环泵机组6引起的压力升高ΔPpre。通过这种预加压，供热介质流在通入点52处被注入到从叶轮部48离开的供热介质流中。通入点52和第二叶轮部50形成第二流动路径，来自入流管道18的供热介质流流过该第二流动路径，并且在通入点52下游的进一步进程中，来自回流管道16的、之前在叶轮部48中的第一流动路径中已经历了压力升高的供热介质流也流过该第二流动路径。在叶轮部50中，混合的供热介质流进一步经历进一步的压力升高ΔP2。
在该构造中，来自回流管16的供热介质流和来自入流管道18的供热介质流之间的混合比同样可以通过转速变化而改变，下面参照图15对此进行详细说明。在图15中也绘示出了与驱动马达30的转速n相关的、扬程H形式的压力变化。在图15的图中，由循环泵机组6产生的恒定的预压力ΔPpre也可以被看作是水平线。此外还示出了两条取决于转速的压力变化曲线ΔP1和ΔP2。在此，压力变化曲线ΔP2具有比压力变化曲线ΔP1更陡峭的进程，即，随着转速的提高，压力ΔP2比压力ΔP1增加更多。在压力变化ΔP1与预压力ΔPpre之间存在混合区域54，在该混合区域中可以实现不同的混合比。随着来自回流管道16的供热介质流在叶轮部48中所经历的压力ΔP1的升高，去往叶轮部50的第二流动路径中的液压阻力在混合点52处增大。其在混合点52处形成反压力，该反压力用作从入流管道18进入到混合点52的供热介质流的液压阻力。混合点52处的反压力越高，通过第二流动路径通过通入点52的流量越小，即，从入流管道18进入混合点52进而进入第二流动路径的供热介质流越小。当预压力ΔPpre超过压力ΔP1时，热水流，即来自入流管道18的供热介质流被完全切断。因此，通过转速变化能够改变混合比。在第二叶轮部50中，混合的供热介质流随后经历到压力ΔP2的压力升高。
这种布置的优点在于，不必降低由循环泵机组6产生的压力ΔPpre，因为两个供热介质流的混合是在较高的压力水平下，即在压力ΔP1的水平下进行的。由此减少了混合装置44中的能量损失。
下面参照图6至12详细说明混合装置22和44的结构设计。在此，图6至图9示出了混合装置，其在根据图2、图3和图5的实施例中用作混合装置22。图10至图12示出了在根据图4的实施例中所使用的混合装置44。
根据图6至图9的实施例示出了集成的循环泵-混合装置，即，具有集成混合装置的循环泵机组或者说具有集成循环泵机组的混合装置。循环泵机组以已知的方式具有电驱动马达30，在该电驱动马达上安装有电子器件壳体或接线盒56。在该实施例中，在电子器件壳体中设置有控制装置34。电驱动马达具有定子壳体或马达壳体58，在其内部设置有驱动马达30的定子60。定子60围绕缝罐或缝管62，该缝罐或缝管使定子室与位于中心的转子室分开。在转子室中布置有转子64，该转子例如可以被设计为永磁体转子。转子64通过转子轴66与叶轮68连接，从而使转子64在其围绕转动轴X转动时转动地驱动叶轮68。
在该实施例中，叶轮68被构造为双叶轮并使叶轮26和28协调一致，如图2和图5所示。叶轮68具有中心吸入口70，该中心吸入口通入第一叶片组或第一叶栅环中，该叶片组或叶栅环形成叶轮26。因此，通过吸入口70和叶轮26限定了通过叶轮68的第一流动路径。叶轮26被构造为封闭的并且具有前盖片72，该前盖片过渡到限定吸入口70的凸缘。在前盖片72上布置或构造有第二叶栅环，其形成第二叶轮28。第二叶轮28在进入侧具有环形的吸入口74，该环形吸入口环形地围绕吸入口70。第二吸入口74形成叶轮68的第二进入开口。叶轮28从第二吸入口74出发形成通过叶轮68的第二流动路径。叶轮26和叶轮28在周向侧具有排出开口，该排出开口通入泵壳体78的压力室76中。
泵壳体78以常规方式连接至马达壳体58。泵壳体78内部的压力室76通入压力套管80中，在根据图2、图3和图5的实施例中，去往地板采暖回路2的入流管道38连接到该压力套管上。由于两个叶轮26和28通入压力室76中，因此参照图2、图3和图5所描述的混合点20在叶轮68的排出侧位于泵壳体78的压力室76中。
叶轮68的第一吸入口70在泵壳体78中连接到第一吸入管道82，该第一吸入管道从第一吸入套管84处开始。第一吸入套管84与压力套管80沿着安装轴线轴向对齐，该安装轴线垂直于转动轴线X延伸。在根据图2、图3和图5的实施例中，回流管道16连接在吸入套管84上。此外，在本实施例中，在吸入管道82中还布置有流量调节阀Rcold，如图5所示。
从形成第一入口的吸入套管84，由吸入管道82、吸入口70、第一叶轮26、压力室76和压力套管80定义了通过泵壳体78的第一流动连接。此外，泵壳体78还具有形成第二入口的第二吸入套管86。该第二吸入套管在泵壳体78的内部通过连接通道88连接至叶轮68的吸入侧上的环形室90。该环形室90沿外周围绕环形元件92。该环形元件92插入到泵壳体78的吸入室中，并通过其环形凸缘与围绕吸入口70的凸缘接合，从而建立了从吸入通道82到吸入口70中的密封流动连接。环形元件92在外周上被环形室90围绕，因此环形元件92将去往吸入口70的流动路径与去往第二吸入口74的流动路径分开。在泵壳体中还安装有环形密封元件94，该密封元件贴靠在泵壳体78的内周上并与叶轮68的外周密封地贴靠。在此，密封元件94在第二吸入口74的外周区域中与叶轮68密封地贴靠，从而将吸入口74的入口侧的吸入区域与泵壳体中的压力室76分开。
此外，在从第二吸入套管86到连接通道88的流动路径中还布置有止回阀96，该止回阀防止液体回流到入流管道18中。如图2、图3和图5中所示，入流管道18连接到第二吸入套管86上。
在所示出的具有集成混合装置22的循环泵机组24中，通过驱动马达30的转速变化，能够实现参照图2、图3、图5以及图13、图14所述的对供应给地板采暖回路2的供热介质的调温。
通过流量调节阀Rcold和Rhot，可以如参照图5所述的那样进行预设定。在本实施例中，流量调节阀Rcold和Rhot被设计为可转动的阀元件98，这些阀元件分别插入柱形的容纳空间中。通过转动，阀元件98以不同的程度进入到吸入管道82中或者覆盖连接通道88，使得第一或第二流动路径中的自由流动横截面可以通过转动相应的阀元件98而改变。
图10至图12示出了如图4和图15所示的具有混合装置44的循环泵机组46的实施例。混合装置44和循环泵机组46在此也是集成的结构单元。具有附接的电子器件壳体56的驱动马达30的结构也对应于参照图7至图9所述的驱动马达30。泵壳体78′的结构也基本上与前述的泵壳体78相对应。第一个区别是泵壳体78′不具有流量调节阀Rhot和Rcold，应该理解，在该第二实施例中也可以如上所述地设置这种类型的流量调节阀R。第二个区别在于，在本实施例中第二吸入套管86′具有外螺纹。但是需要指出的是，根据前述实施例的吸入套管86也可以被相应地设计，或者吸入套管86′同样可以具有内螺纹。
在第二实施例中，叶轮100连接到转子轴66。叶轮100包括中心吸入口102，该中心吸入口的周向边缘与环形元件92密封地接合，从而在叶轮100中建立了来自第一吸入套管84的流动连接。叶轮100仅具有一个叶栅环，该叶栅环定义了从形成第一进入开口的吸入口102到叶轮100的外周的第一流动路径。该第一流动路径通入压力室76中，该压力室连接到压力套管80。环形元件92也围绕环形室90，来自第二吸入套管86的连接通道88通入该环形室中。叶轮100具有前盖片104。在该前盖片中构造有开口106，该开口形成第二进入开口。开口106通入叶轮叶片之间的流动通道108中。在此，从关于旋转轴线X的径向观察，开口106在吸入口102与叶轮100的外周之间的区域中通入流动通道108中。即，开口106通入穿过叶轮100的第一流动路径的径向中心区域中。开口106和流动通道108及其在开口106的径向外侧的部分一起形成第二流动路径，其对应于如图4所示的叶轮部50。叶轮部78由径向内侧的叶轮部，也就是沿流动方向在吸入口102与开口106之间形成。开口106面对环形室90，使得供热介质可以通过连接通道88进入到开口106中。因此在该实施例中，根据图4的混合点52在开口106的排出侧位于流动通道108中。
叶轮100在其外周上，也就是在盖片104的外周上，具有轴向指向的凸缘110，该凸缘贴靠在泵壳体78′的内周上，并因此使环形室90相对于压力室76密封。利用在图10至图12中示出的具有集成混合装置44的循环泵机组46，可以执行对供应给地板采暖回路2的供热介质流的温度调节，如前面参照图4和图15所述。
在这三个示例性描述的根据本发明的技术方案中，已经阐述了通过仅根据转速变化设置混合比来调节温度。然而应该理解的是，这种入流温度调节也可以与入流管道18中的附加的阀Rhot和/或回流管道16中的阀Rcold结合来实现。在此，阀Rhot或Rcold可以在必要时彼此联接或者共同形成三通阀。这些阀的电驱动器可以由共同的控制装置34来操控，该控制装置还控制或调节驱动马达30的转速。因此，通过对阀的控制连同对驱动马达30的转速的控制，可以调节或控制混合比，并因此控制用于地板采暖的入流管道的温度。由此，一方面可以实现更大的调节范围。另一方面，可以通过更大的阀开度来降低损失。例如，可以短期内提高转速以混入更多数量的被加热的供热介质。
本发明是以供热设备为例进行说明的。然而应该理解，本发明也可以以相应的方式应用于将两个液体流混合的其它应用中。一种可能的应用例如是用于调节生活用水温度的系统，这例如在用于供应生活用水的增压泵中和所谓的升液泵中是常见的。
附图标记列表
2 地板采暖，地板采暖回路
4 锅炉
6 循环泵机组
8 循环泵机组
10 叶轮
12 驱动马达
14 混合点
16 回流管道
18 入流管道
R，Rhot，Rcold 流量调节阀
20 混合点
22 混合装置
24 循环泵机组
26，28 叶轮或叶轮叶片装置
30 驱动马达
34 控制装置
36 温度传感器
38 用于地板采暖2的入流管道
39 交点
40，42 混合区域
44 混合装置
46 循环泵机组
48，50 叶轮部或流动路径
52 混合点
54 混合区域
56 电子器件壳体
58 马达壳体
60 定子
62 缝管
64 转子
66 转子轴
68 叶轮
70 吸入口
72 前盖片
74 第二吸入口，第二进入开口
76 压力套管
78，78′ 泵壳体
80 压力套管
82 吸入管道
84 吸入套管
86 第二吸入套管
88 连接通道
90 环形室
92 环形元件
94 密封元件
96 止回阀
98 阀元件
100 叶轮
102 吸入口
104 盖片
106开口，第二进入开口
108 流动通道
110 凸缘
s 流动方向
X 转动轴。

Claims (22)

1.一种混合装置，具有第一入口(84)和第二入口(86)以及出口(80)，其中，所述第一入口(84)通过第一流动连接与所述出口(80)连接，并且所述第二入口(86)通过第二流动连接与所述出口(80)连接，其中，所述混合装置具有带有电驱动马达(30)的循环泵机组(24；46)、用于所述电驱动马达(30)的转速控制的控制装置(34)和至少一个由所述电驱动马达驱动的叶轮(68；100)，
其特征在于，所述第一流动连接和所述第二流动连接在通入点(20)处汇合，所述通入点(20)位于所述循环泵机组(24；46)的围绕所述叶轮(68；100)的泵壳体的内部，该泵壳体形成围绕所述叶轮(68；100)的螺旋或者围绕所述叶轮(68；100)的环形室，所述至少一个叶轮(68；100)位于所述第一流动连接中，并且所述流动连接被设计为，使得由所述叶轮(68；100)在所述第一流动连接中所产生的至少一个液压压力在所述第二流动连接中起到液压阻力的作用，所述液压阻力以反压力的形式作用在所述通入点(20)处。
2.根据权利要求1所述的混合装置，其特征在于，所述至少一个叶轮(68；100)具有第一流动路径(26；48)，该第一流动路径是所述第一流动连接的一部分，并且具有第二流动路径(28；50)，该第二流动路径是所述第二流动连接的一部分。
3.根据权利要求2所述的混合装置，其特征在于，所述第一流动路径(26，48)和所述第二流动路径(28，50)被构造为，使得在所述第一流动路径(26；48)中所产生的液压压力在所述第二流动路径(28；50)中起到液压阻力的作用，和/或在所述第二流动路径(28；50)所产生的液压压力在所述第一流动路径(26；48)中起到液压阻力的作用。
4.根据权利要求1所述的混合装置，其特征在于，所述循环泵机组(24)具有两个叶轮，所述两个叶轮彼此抗扭地布置并由所述电驱动马达共同驱动，其中，在第一叶轮中形成第一流动路径，该第一流动路径是所述第一流动连接的一部分，并且在第二叶轮中形成第二流动路径，该第二流动路径是所述第二流动连接的一部分。
5.根据权利要求2所述的混合装置，其特征在于，所述第一流动路径(26；48)和所述第二流动路径(28；50)被构造为，它们在所述至少一个叶轮(68；100)转动时引起彼此不同的压力变化。
6.根据权利要求5所述的混合装置，其特征在于，所述压力变化是根据转速的压力变化。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的混合装置，其特征在于，所述第一流动路径(26)和所述第二流动路径(28)的排出侧沿径向方向与所述至少一个叶轮(68)的转动轴(x)间隔开不同的距离。
8.根据权利要求2至6中任一项所述的混合装置，其特征在于，所述至少一个叶轮(100)中的第一流动路径(48)从第一抽吸嘴(102)延伸到所述叶轮(100)的外周，并且所述第二流动路径从所述叶轮(100)的至少一个第二进入开口(106)延伸到所述叶轮(100)的外周。
9.根据权利要求8所述的混合装置，其特征在于，所述至少一个第二进入开口(106)径向地位于所述第一抽吸嘴(102)与所述叶轮(100)的外周之间。
10.根据权利要求8所述的混合装置，其特征在于，所述至少一个第二进入开口(106)通入至少一个在所述第一抽吸嘴(102)与所述外周之间延伸的流动通道(108)中，该流动通道形成所述第一流动路径的至少一部分。
11.根据权利要求2至6中任一项所述的混合装置，其特征在于，所述至少一个叶轮(68)具有第一叶轮叶片组和第二叶轮叶片组，形成所述第一流动路径的至少一部分的第一流动通道位于所述第一叶轮叶片组之间，形成所述第二流动路径的至少一部分的第二流动通道位于所述第二叶轮叶片组之间。
12.根据权利要求11所述的混合装置，其特征在于，所述第一叶轮叶片组和所述第二叶轮叶片组位于两个沿所述叶轮(68)的转动轴(x)的方向错开的平面中。
13.根据权利要求11所述的混合装置，其特征在于，所述第一叶轮叶片组具有与所述第二叶轮叶片组不同的外径。
14.根据权利要求11所述的混合装置，其特征在于，所述第一叶轮叶片组连接到所述叶轮(68)的第一抽吸嘴，并且所述第二叶轮叶片组连接到第二抽吸嘴(74)。
15.根据权利要求14所述的混合装置，其特征在于，所述第二抽吸嘴环形地围绕所述第一抽吸嘴或者背对所述第一抽吸嘴地布置。
16.根据权利要求中1至6任一项所述的混合装置，其特征在于，所述控制装置(34)被设计为，其改变所述电驱动马达(30)的转速(n)，以便通过改变至少所述第二流动连接中的液压阻力来调节通过所述第一入口(84)的液体流与通过所述第二入口(86)的液体流之间的混合比。
17.根据权利要求1至6中任一项所述的混合装置，其特征在于，所述控制装置(34)与所述出口中的至少一个温度传感器(36)相连接和/或被设计用于接收至少一个外部的温度传感器的信号，并且被设计为根据至少一个接收的温度信号来改变所述电驱动马达(30)的转速(n)。
18.一种供热系统，具有根据权利要求1至17中任一项所述的混合装置，其特征在于，所述混合装置的第一入口(84)连接到至少一个供热回路的回流(16)，并且所述混合装置的第二入口(86)连接到来自热源(4)的入流(18)。
19.根据权利要求18所述的供热系统，其特征在于，在所述入流(18)中设置有第二循环泵机组(6)，该第二循环泵机组在所述混合装置的第二入口(86)处提供具有预压力的液体。
20.一种用于在供热设备中对液体流调温的方法，其中，将两个被不同调温的液体流以可变的混合比进行混合，其特征在于，将所述两个被不同调温的液体流供应到共同的混合点(20)，所述混合点位于循环泵机组(24；46)的围绕叶轮(68；100)的泵壳体的内部，该泵壳体形成围绕所述叶轮(68；100)的螺旋或者围绕所述叶轮(68；100)的环形室，并且在所述混合点处有由所述混合点(20)处的液体压力形成的液压阻力作用在两个液体流中的至少一个上，并且通过能够用于改变混合比的液压装置来通过改变第一液体流和/或第二液体流的液体压力来改变该液压阻力。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，在两个液体流中的至少一个中，通过离心泵机组的叶轮(68；100)来实现可变的压力升高。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，两个液体流中的其中一个在所述叶轮起作用之前就已经具有比另一个液体流更高的预压力。
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