DE10100886A1 - Umsteuerventil für eine Heizungsanlage - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Umsteuerventil für eine Heizungsanlage mit einem Brauchwasserkreis mit Brauchwasserspeicher und einem Heizkreis mit Heizkörpern, das wahlweise den Heizkreis oder den Brauchwasserkreis über eine Pumpe mit einem Wärmeüberträger einer zentralen Heiztherme verbindet und das einen Ventilkörper mit Betätigungsstößel aufweist, der mittels eines Stellantriebes mit Rückstellfeder in zwei Schaltstellungen einstellbar ist. Ohne Änderung der Funktion kann der Stellantrieb dadurch vereinfacht und verbilligt werden, dass als Stellantrieb ein mittels eines elektrischen Heizelementes aufheizbares Wachsausdehnelement verwendet ist, dessen Betätigungselement mit dem Betätigungsstößel des Ventilkörpers gekoppelt ist, und dass in der Ausschaltstellung des Heizelementes der Ventilkörper in der ersten Schaltstellung den Brauchwasserkreis und in der Einschaltstellung des Heizelementes in der zweiten Schaltstellung nach Bedarf den Heizkreis mit dem Wärmeüberträger verbindet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Umsteuerventil für eine Heizungsanlage mit einem Brauchwasserkreis mit Brauchwasserspeicher und einem Heizkreis mit Heiz­ körpern, das wahlweise den Heizkreis oder den Brauchwasserkreis über eine Pumpe mit einem Wärmeüberträger einer zentralen Heiztherme verbindet und das einen Ventilkörper mit Betätigungsstössel aufweist, der mittels eines Stell­ antriebes mit Rückstellfeder in zwei Schaltstellungen einstellbar ist.

Ein derartiges Umsteuerventil dient als hydraulischer Schalter der Heizungsan­ lage für die beiden Betriebsarten Heizen und Brauchwasserbereiten. Das Um­ steuerventil wird dabei je nach Bedarf von der Steuerschaltung der Heiztherme gesteuert, um das im Wärmeüberträger aufgeheizte oder aufzuheizende Wasser durch den Heizkreis oder den Brauchwasserkreis zu leiten.

Die bekannten Umsteuerventile verwenden zur Betätigung des Betätigungs­ stössels des Ventilköpers einen Linearmotor, der sehr viel Platz beansprucht und sehr teuer ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Umsteuerventil der eingangs erwähnten Art zu schaffen, das einen raumsparenden und kostengünstigen Stellantrieb verwendet, ohne die Funktionsweise des Umsteuerventils zu verändern.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass als Stellantrieb ein mittels eines elektrischen Heizelementes aufheizbaren Wachsausdehnungsele­ ment verwendet ist, dessen Betätigungselement mit dem Betätigungsstössel des Ventilkörpers gekoppelt ist, und dass in der Ausschaltstellung des Heizelementes der Ventilkörper in der ersten Schaltstellung den Brauchwasserkreis und in der Einschaltstellung des Heizelementes in der zweiten Schaltstellung nach Bedarf den Heizkreis mit dem Wärmeüberträger verbindet.

Mit dem Heizelement wird die Füllung, z. B. Paraffin des Wachsausdehnungs­ elements, aufgeheizt. Dabei dehnt sich die Füllung aus und das Betätigungs­ element wird nach Art eines Kolbens verstellt.

Wird das Heizelement in der angegebenen Weise ein- und ausgeschaltet, dann kann das neue Umschaltventil ohne Änderung der Steuerbedingungen ein Umschaltventil mit Linearmotor in einer Heizungsanlage mit einer Heiztherme er­ setzen.

Die Kopplung des Betätigungselementes des Wachsausdehnungselementes mit dem Betätigungsstössel des Ventilkörprs ist nach einer Ausgestaltung so ausge­ führt, dass das Betätigungselement des Wachsausdehnungselementes über eine Überhubfeder mit dem Betätigungsstössel des Ventilkörpers gekoppelt ist, und dass sich die Überhubfeder an Abstützplatten des Betätigungsstössels des Ventilkörpers und des Betätigungselementes des Wachsausdehnungselementes abstützt und als Schraubenfeder ausgebildet ist.

Die Überhubfeder gleicht Längstoleranzen im System aus und begrenzt die Kraft, mit der der Ventilteller den Brauchwasserkreis schließt. Damit wird eine Überlastung des Wärmeausdehnungselementes verhindert.

Als Heizelement wird bevorzugt ein PTC-Element verwendet, das in die Füllung des Wachsausdehnungselementes eingebracht werden kann.

Ist nach einer Ausgestaltung weiterhin vorgesehen, dass das Heizelement mit dem Betätigungselement und der Überhubfeder mit den Abstützplatten als Steil­ antrieb zu einer Baueinheit zusammengefasst sind, in die der Betätigungsstössel des Ventilkörpers einführbar ist, dann kann der Stellantrieb als Baueinheit auch einen Linearmotor am Umsteuerventil ersetzen. Dabei wird das Gehäuse des Stellantriebes einfach mit dem Ventilgehäuse verbunden und der Betätigungsstössel des Ventilkörpers in die Baueinheit des Stellantriebes eingeführt und an der zugesetzten Abstützungsplatte abgestützt.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungs­ beispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 als Prinzip-Blockschaltbild eine Heizungsanlage mit einem Umsteuerventil und

Fig. 2 im Schnitt ein Umsteuerventil nach der Erfindung mit einem Stell­ antrieb aus elektrischer Heizung, Wachsausdehnungselement und Überhubfeder.

Von der Heiztherme ist in Fig. 2 ein Wärmeüberträger 21 gezeigt, dessen Was­ ser in bekannter Weise z. B. durch einen Gasbrenner aufgeheizt wird. An den Ausgang des Wärmeüberträgers sind zwei Kreise angeschlossen, zum einen ein Heizkreis 24 mit Heizkörpern und zum anderen ein Brauchwasserkreis 23 mit einem Brauchwasserspeicher. Beide Kreise führen über ein Umsteuerventil 10 und über eine Pumpe 22 zum Wärmeüberträger 21. Das Umsteuerventil 10 ist ein 3/2-Wege-Ventil, d. h., es hat drei Anschlüsse 11, 12 und 13 und zwei Schaltstellungen. Wird das Umsteuerventil 10 nicht angesteuert, dann besteht kein Durchgang vom Anschluss 11 zum Anschluss 13, während der Anschluss 12 mit dem Anschluss 13 verbunden ist. Wird das Umsteuerventil 10 angesteuert, dann wird der Ventilkörper 15 in die andere Schaltstellung gebracht, in der Durchgang vom Anschluss 11 zum Anschluss 13 besteht und der Anschluss 12 nicht mit dem Anschlusse 13 verbunden ist. Auf diese Weise wird in der Ausgangsstellung der Brauchwasserkreis 23 und durch Steuerung des Umschalt­ ventils 10 der Heizkreis 24 nach Bedarf gespeist.

Die Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch das Umsteuerventil 10, das in die Heizungs­ anlage nach Fig. 1 eingeschaltet werden kann. In einem Ventilgehäuse 14 mit den Anschlüssen 11, 12 und 13 ist ein Ventilkörper 15 in zwei Stellungen ein­ stellbar, wobei eine Rückstellfeder 16 den Ventilkörper 15 in der linken Aus­ gangsstellung hält und den Anschluss 11 verschliesst. Es besteht daher Durch­ gang vom Anschluss 12 zum Anschluss 13. An dem Ventilkörper 15 ist ein Be­ tätigungsstössel 33 angebracht, der abgedichtet aus dem Ventilgehäuse 14 ge­ führt und mit einem Stellantrieb 17 gekoppelt ist. Der Stellantrieb 17 weist ein Wachsausdehnungselement 18 auf, das mittels eines elektrischen Heizelementes 20 aufheizbar ist. Ist dieses Heizelement 20 als PTC-Element ausgebildet, dann kann es in die Füllung des Wachsausdehnungslementes 18 eingebettet werden. Wird das Heizungselement 20 eingeschaltet, dann dehnt sich die Füllung im Wachsausdehnungselement 18 aus und verstellt ein Betätigungselement 30 nach Art eines Kolbens. Im Stellantrieb 17 ist dieses Betätigungselement 30 über eine Überhubfeder 19 mit dem Betätigungsstössel 33 des Ventilkörpers 15 gekoppelt, der in den Stellantrieb 17 eingeführt ist und sich über eine Ab­ stützplatte 32 an der Überhubfeder 19 abstützt. Auch das Betätigungselement 30 des Wachsausdehnungselementes 18 weist eine Abstützplatte 31 auf, so dass sich die als Schraubenfeder ausgebildete Überhubfeder 19 an beiden Ab­ stützplatten 31 und 32 sicher abstützen und die Kopplung von Wachsausdeh­ nungselement 18 und Ventilkörper 15 herstellen kann. In der Ausgangsstellung ist der Anschluss 11 geschlossen und der Anschluss 12 geöffnet, d. h. der Brauchwasserkreis 23 angeschaltet.

Wird nun das Heizungselement 20 angeschaltet, dann wird das Betätigungs­ element 30 nach rechts verstellt. Über die Überhubfeder 19 und den Betäti­ gungsstössel 33 wird der Ventilkörper 15 nach rechts in die zweite Schalt­ stellung gebracht, in der der Anschluss 12 geschlossen und der Anschluss 11 geöffent sind, d. h. der Heizkreis 24 ist angeschaltet. Damit ist die Funktion der Heizungsanlage nach Fig. 1 ohne Änderung der Ansteuerbedingungen der Steuer­ schaltung der Heiztherme erfüllt.

Wird die Heizung 20 abgeschaltet, dann werden über die Rückstellfeder 16 und die Überhubfeder 19 der Ventilkörper 15 und das Wachsausdehnungselement 18 mit dem Betätigungselement 30 in die Ausgangsstellungen zurückgestellt, in der wieder der Brauchwasserkreis 23 an dem Wärmeüberträger 21 angeschaltet ist.

Ist der Hub des Stellelementes 17 größer als der erforderliche Hub des Ven­ tiltellers 15 vom Ausgang 11 zum Ausgang 12, dann gleicht dies die Überhub­ feder 19 aus und verhindert so eine Überlastung des Wärmeausdehnungsele­ mentes 18 durch erhöhten, rückwirkenden Druck. Dies würde die Lebensdauer des Wachsausdehnungselementes 18 beeinträchtigen.

Bei einer billigeren Variante kann die Überhubfeder 19 auch entfallen und das Betätigungselement 30 des Wachsausdehnungselementes 18 direkt mit dem Be­ tätigungsstößel 33 des Ventiltellers 15 gekoppelt werden. Ein Ausgleich der Längstoleranzen des Systems findet dann nicht statt. Diese Variante kann bei Systemen mit wenigen Umschaltvorgängen und robusten Wärmeausdehnungs­ elementen 18 eingesetzt werden.

Claims (5)

1. Umsteuerventil für eine Heizungsanlage mit einem Brauchwasserkreis mit Brauchwasserspeicher und einem Heizkreis mit Heizkörpern, das wahl­ weise den Heizkreis oder den Brauchwasserkreis über eine Pumpe mit einem Wärmeüberträger einer zentralen Heiztherme verbindet und das einen Ventilkörper mit Betätigungsstössel aufweist, der mittels eines Stell­ antriebes mit Rückstellfeder in zwei Schaltstellungen einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet,
dass als Stellantrieb ein mittels eines elektrischen Heizelementes (20) auf­ heizbaren Wachsausdehnungselement (18) verwendet ist, dessen Betäti­ gungselement (30) mit dem Betätigungsstössel (32) des Ventilkörpers (15) gekoppelt ist, und
dass in der Ausschaltstellung des Heizelementes (20) der Ventilkörper (15) in der ersten Schaltstellung den Brauchwasserkreis (23) und in der Einschaltstellung des Heizelementes (20) in der zweiten Schaltstellung nach Bedarf den Heizkreis (24) mit dem Wärmeüberträger (21) verbindet.

2. Umsteuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (30) des Wachsausdehnungselementes (18) über eine Überhubfeder (19) mit dem Betätigungsstößel (32) des Ventil­ körpers (15) gekoppelt ist, und dass sich die Überhubfeder (19) an Abstützplatten (31, 32) des Betä­ tigungsstössels (15) des Ventilkörpers (15) und des Betätigungselementes (30) des Wachsausdehnungselementes (18) abstützt und als Schrauben­ feder ausgebildet ist.

3. Umsteuerventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (20) als PTC-Element ausgebildet ist.

4. Umsteuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (20) mit dem Betätigungselement (30) und der Überhubfeder (19) mit den Abstützplatten (31, 32) als Stellantrieb (17) zu einer Baueinheit zusammengefasst sind, in die der Betätigungsstössel (33) des Ventilkörpers (15) einführbar ist.

5. Umsteuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse des Stellantriebes (17) mit dem Ventilgehäuse (14) ver­ bindbar oder verbunden ist.