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Technisches
Gebiet
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Die
Erfindung betrifft eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
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Solche
Steuer- oder Regeleinrichtungen werden beispielsweise in Heizungsanlagen
eingesetzt, wobei das fluide Medium (hier beispielsweise Wasser)
den Wärmeträger bildet.
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Der
Stand der Technik, Aspekte der Erfindung und Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine schematische Darstellung und zeigt die Aufbaustruktur einer
bekannten Heizungsanlage.
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2 ist
eine schematische Darstellung und zeigt eine konkrete Ausführung einer
bekannten Steuer- oder Regeleinrichtung zum Fördern und Mischen fluider Medien
in einer Heizungsanlage nach 1.
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3 ist
eine schematische Darstellung und zeigt die Aufbaustruktur einer
bekannten Heizungsanlage für
mehrere (hier drei) Wohneinheiten.
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4 ist
eine schematische Darstellung und zeigt die Aufbaustruktur einer
Ausführungsform
der Erfindung.
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5 zeigt in sechs 5a–5f mögliche
Varianten der in 4 dargestellten Ausführungsform der
Erfindung in schematischer Darstellung.
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6 zeigt in zwei 6a und 6b zwei schematisch dargestellte Blockdiagramme
mit einer für mehreren
Förderglieder
gemeinsamen Regelelektronikeinheit sowie damit verbundenen Sensoren.
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7 ist eine Schnittdarstellung und zeigt ein
erstes Ausführungsbeispiel
einer in einer Armatur zusammengefaßte Einrichtung zum Fördern und
Mischen fluider Medien in einer Heizungsanlage.
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8 ist eine Schnittdarstellung und zeigt ein
zweites Ausführungsbeispiel
einer in einer Armatur zusammengefaßte Einrichtung zum Fördern und Mischen
fluider Medien in einer Heizungsanlage.
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Heizungsanlagen
sind bekannt, welche einen Wärmeerzeuger
in Form eines Kessels und einen oder mehrere Wärmeverbraucher in Form von Heizkörpern enthält, wobei
Kessel und Heizkörper durch
ein Rohrleitungssystem miteinander verbunden sind. Die Struktur
einer solchen Heizungsanlage ist in 1 schematisch
dargestellt. Der Wärmeträger wird
in dem Kessel 100 erwärmt,
von dem Kessel 100 zu dem Heizkörper 101 in einer
Vorlaufleitung 102, 103 des Rohrleitungssystems
gefördert.
In dem Heizkörper 101 gibt
der Wärmeträger Wärme ab und wird
von dem Heizkörper 101 zurück zu dem
Kessel 100 in einer Rücklaufleitung 104, 105 des
Rohrleitungssystems gefördert.
Die Vorlaufleitung 102, 103 und die Rücklaufleitung 104, 105 sind
durch eine Bypassleitung 106 miteinander verbunden, durch
welche der Kessel 100 überbrückt wird.
Die Bypassleitung 106 verläuft zwischen einer ersten Zweigstelle 107 in
der Vorlaufleitung 102, 103 und einer zweiten Zweigstelle 108 in
der Rücklaufleitung 104, 105.
Das Rohrleitungssystem einer solchen Heizungsanlage besteht also
aus folgenden Abschnitten:
- – einem ersten Abschnitt 102 der
Vorlaufleitung zwischen dem Kessel 100 und der ersten Zweigstelle 107;
- – einem
zweiten Abschnitt 103 der Vorlaufleitung zwischen der ersten
Zweigstelle 107 und dem Heizkörper 101;
- – einem
ersten Abschnitt 104 der Rücklaufleitung zwischen dem
Heizkörper 101 und
der zweiten Zweigstelle 108;
- – einem
zweiten Abschnitt 105 der Rücklaufleitung zwischen der
zweiten Zweigstelle 108 und dem Kessel 100;
- – einer
Bypassleitung 106 zwischen den beiden Zweigstellen 107 und 108.
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Das
Rohrleitungssystem ist so ausgelegt, daß der Wärmeträger in zwei Kreisläufen strömen kann.
In einem ersten Kreislauf strömt
der Wärmeträger von
dem Kessel 100 durch den ersten Abschnitt 102 der
Vorlaufleitung zu der ersten Zweigstelle 107, von der ersten
Zweigstelle 107 durch den zweiten Abschnitt 103 der
Vorlaufleitung zu dem Heizkörper 101,
von dem Heizkörper 101 durch
den ersten Abschnitt 104 der Rücklaufleitung zu der zweiten
Zweigstelle 108 und von der zweiten Zweigstelle 108 durch den
zweiten Abschnitt 105 der Rücklaufleitung zu dem Kessel 100 zurück. Dieser
erste Kreislauf wird Primärkreislauf
genannt. In einem zweiten Kreislauf strömt der Wärmeträger von der ersten Zweigstelle 107 durch
den zweiten Abschnitt 103 der Vorlaufleitung zu dem Heizkörper 101,
von dem Heizkörper 101 durch
den ersten Abschnitt 104 der Rücklaufleitung zu der zweiten
Zweigstelle 108 und von der zweiten Zweigstelle 108 durch
die Bypassleitung 106 zu der ersten Zweigstelle 107 zurück. Dieser
zweite Kreislauf wird Sekundärkreislauf
genannt. Die beiden Kreisläufe
haben also bei einem solchen Rohrleitungssystem einen gemeinsamen
Kreislaufteil bestehend aus dem zweiten Abschnitt 103 der
Vorlaufleitung und dem ersten Abschnitt 104 der Rücklaufleitung.
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Die
Förderung
des Wärmeträgers in
den beiden Kreisläufen
erfolgt durch eine einzige, für
die beiden Kreisläufe
gemeinsame Pumpenanordnung 109 mit einem Förderglied,
welches in dem gemeinsamen Kreislaufteil angeordnet ist. Ein erstes
Steuer- oder Regelventil 110 ist mit einem Stellglied in
dem ersten Kreislauf angeordnet und ein zweites Steuer- oder Regelventil 111 ist
mit einem Stellglied in dem zweiten Kreislauf angeordnet. Die durch
den Wärmeträger von
dem Kessel 100 zu dem Heizkörper 101 transportierte
Wärmemenge
hängt damit
von der jeweiligen Einstellung der Pumpenleistung der Pumpenanordnung 109 und
die jeweiligen Stellungen der Stellglieder beiden Ventile 110 und 111 ab.
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Bei
konkreten Ausführungen
der Einrichtung zum Fördern
und Mischen fluider Medien in einer solchen Heizungsanlage werden
die beiden Ventile 110 und 111 zu einem einzigen
Steuer- oder Regelventil 112 mit zwei Stellgliedern, zwei
Eingängen
und einem Ausgang zusammengefaßt,
wobei jeweils ein Stellglied einem der Eingänge zugeordnet ist. Dies ist in 2 schematisch dargestellt.
Das einzige Steuer- oder Regelventil 112 wird in der ersten
Zweigstelle 107 angeordnet. Die Steuerung oder Regelung
des Ventils 112 erfolgt über eine erste Steuer- oder
Regelelektronikeinheit 113, welche über Stellsignale die Stellglieder
verstellt und somit die Durchflußmengen durch die beiden Eingängen des
Ventils 112 steuert oder regelt. Die Steuerung oder Regelung
der Pumpenanordnung 109 erfolgt über eine zweite Steuer- oder
Regelelektronikeinheit 114, welche über Stellsignale das Förderglied
ansteuert und dadurch die Pumpenleistung der Pumpenanordnung 109 steuert oder
regelt. Dabei arbeiten die beiden Steuer- oder Regelelektronikeinheiten 113 und 114 unabhängig voneinander.
Die Steuerung oder Regelung des Ventils 112 kann dabei
in Abhängigkeit
von der Temperatur des Wärmeträgers erfolgen,
wobei die Steuerung oder Regelung der Pumpenanordnung 109 in
Abhängigkeit
von dem Druck des Wärmeträgers erfolgen kann,
z.B. durch eine Differenzdruck-Regelung. Das Ventil 112 mit
der zugehörigen
Steuer- oder Regelelektronikeinheit 113 und die Pumpenanordnung 109 mit
der zugehörigen
Steuer- oder Regelelektronikeinheit 114 bilden
zwei getrennte Einheiten und sind in zwei getrennten Gehäusen untergebracht,
wobei die Gehäuse
mit jeweils eigenen Eingangs- und
Ausgangskanälen
und jeweils eigenen Anschlüssen
(z.B. Anschlußflanschen)
zum Anschluß an
dem Leitungssystem versehen sind.
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Eine
solche bekannte Heizungsanlage hat also eine Steuer- oder Regeleinrichtung
zum Fördern und
Mischen fluider Medien in der Heizungsanlage mit einem ersten Kreislauf
und einem zweiten Kreislauf Die fluiden Medien werden in den beiden
Kreisläufen
durch eine einzige Fördereinrichtung
in Form einer Pumpenanordnung 109 mit einem Förderglied gefördert. Fluides
Medium aus dem ersten Kreislauf wird über das Mischventil 112 dem
fluiden Medium in dem zweiten Kreislauf beigemischt. Dabei erfolgt
Die Steuerung oder Regelung des Volumendurchsatzes von fluidem Medium
in den beiden Kreisläufen über die
einzige Pumpenanordnung 109 zusammen mit dem Mischventil 112,
wobei die Pumpenanordnung 109 und das Mischventil 112 zwei
getrennte Gehäuse aufweisen.
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Bei
größeren Heizungsanlagen
für mehrere Wohneinheiten
wird das Rohrleitungssystem in der Regel so ausgelegt, daß mehrere
Sekundärkreisläufe mit
einem einzigen Primärkreislauf
gekoppelt werden. Dabei sind die einzelnen Sekundärkreisläufe mit jeweils
einem Mischventil 112 mit zugehöriger Steuer- oder Regeleinrichtung
und jeweils einer Pumpenanordnung 109 mit zugehöriger Steuer-
oder Regeleinrichtung versehen. Eine solche Heizungsanlage für drei Wohneinheiten
ist in 3 schematisch
dargestellt.
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Es
ist aus der
DE 37 24
661 A1 bekannt, zwei separate Förderglieder vorzusehen. Dann
kann der Volumendurchsatz mittels der Förderglieder gesteuert werden.
Durch das Vorsehen von zwei separaten Fördergliedern kann sowohl die
Förderung
von fluidem Medium in dem beiden Kreisläufen als auch die Beimischung
des Fluidums des ersten Kreislaufs zu dem Fluidum des zweiten Kreislaufs
ausschließlich durch
diese Förderglieder
erfolgen, wobei alle sonstigen Stellglieder als Komponenten der
Mischmittel entfallen können.
Die beiden Förderglieder
können also
die Funktion der Ventilstellglieder übernehmen und gleichzeitig
die Förderfunktion
erfüllen.
Bei der bekannten Einrichtung sind die Förderglieder jedoch separat
an unterschiedlichen Stellen im Kreislauf angeordnet. Dadurch ist
eine Vielzahl von elektrischen und mechanischen Anschlüssen erforderlich.
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Aus
der
DE 2 116 525 ist
eine Warmwasser-Sammelheizungsanlage bekannt, bei der eine Umwälzpumpe
und eine Beimischpumpe vorgesehen sind. Das Mischungsverhältnis wird über die Drehzahlregelung
der beiden Pumpen eingestellt. Die Beimischpumpe ist in einer die
Heizkreisvorlauf- mit der Heizkreisrücklaufleitung verbindenen Rohrleitung
angeordnet. Die Umwälzpumpe
ist getrennt von der Beimischpumpe angeordnet und wird separat angesteuert.
Dabei haben beide Pumpen jeweils einen eigenen Ein- und Ausgang.
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Offenbarung
der Erfindung
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Bei
bekannten Einrichtungen der erwähnten Art
sind in der Vergangenheit viele Verbesserungen und Optimierungen
bzgl. der Steuerung bzw. Regelung des Volumendurchsatzes von fluidem
Medium in den beiden Kreisläufen
vorgenommen worden. Dabei wurde die aus Steuer- bzw. Regelventil
mit zugehöriger
Steuer- oder Regeleinrichtung bestehende Einheit und die aus Fördereinrichtung
mit zugehöriger
Steuer- oder Regeleinrichtung bestehende Einheit immer getrennt
voneinander verbessert oder optimiert.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe gestellt, Verbesserungen und Optimierungen einer Einrichtung
der eingangs genannten Art durch Maßnahmen vorzunehmen, welche
gleichzeitig sowohl Komponenten der Fördermittel als auch Komponenten
der Mischmittel betreffen.
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Im
Gegensatz zu den Einrichtungen nach dem Stand der Technik, bei welchen
die Verbesserungen und Optimierungen entweder an den Komponenten
der Fördermittel
oder an den Komponenten der Mischmittel separat vorgenommen worden
sind, erfolgt erfindungsgemäß also eine
Betrachtung der Fördermittel
und der Mischmittel als Gesamtheit zur Verbesserung und Optimierung
der Einrichtung.
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Die
erfindungsgemäße Aufgabe
wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale
gelöst.
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Ein
Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß die Anzahl der Komponenten
der Einrichtung reduziert werden kann. Durch ein gemeinsames Gehäuse ist
die Anordnung kostengünstiger
herstellbar und einfacher zu montieren.
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Ein
weiterer Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß die Arbeit
zur Erzeugung der gewünschten
Drücke
in der Anlage reduziert werden kann. Da in den Kreisläufen bei
bekannten Brauch- oder Trinkwasseranlagen sowohl Förderglieder
als auch Ventile verwendet werden, um die Volumenströme zu steuern
oder regeln, wird durch die Förderwirkung
der Förderglieder
ein Druck erzeugt, der dann auf die Ventile wirkt. Die Steuer- oder
Regelwirkung der Ventile besteht darin, den Durchfluß des Mediums
mehr oder weniger zu drosseln. Hierbei fällt dann ein Teil des erzeugten
Drucks an den Ventilen ab. Dieser als Ventilautorität bezeichnete
Druckverlust beträgt
in der Regel 30–50%
des Gesamtdrucks. Bei Wegfall der Ventile kann damit die Leistung
der Förderglieder
bei gleichem Gesamtdruck erheblich reduziert werden.
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Bei
den Einrichtungen nach dem Stand der Technik werden, wie oben ausführlich beschrieben, die
Stellglieder der Mischmittel und die Förderglieder der Fördermittel
in zwei getrennten Gehäusen
angeordnet. Durch das Anordnen der Förderglieder der Einrichtung
in einem gemeinsamen Gehäuse
kann die Einrichtung kompakter ausgebildet werden. Weiterhin kann
die Anzahl der Gehäuseanschlüsse sowie
der Wartungsaufwand reduziert werden, da lediglich ein Gehäuse verwendet
wird. In einer vorteilhaften Ausbildung kann das gemeinsame Gehäuse dann
so ausgebildet sein, daß eine
Installationskompatibilität
mit bekannten Einrichtungen erreicht wird. Diese Kompatibilität kann dadurch
erreicht werden, daß die
Anschlußmaße und/oder
Formfaktoren den Anschlußmaßen und/oder
Formfaktoren eines konventionellen Ventilgehäuses entsprechen. Dadurch können die
Herstellungs- und Montagekosten gering gehalten werden und eine
günstige
Volumeneinsparung in Verteileranlagen erreicht werden. Vorteilhafterweise
werden auch die elektrischen Anschlüsse der Einrichtung kompatibel
ausgebildet, so daß konventionelle
Ansteuereinrichtungen verwendet werden können.
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Wie
oben beschreiben, werden bei den Einrichtungen nach dem Stand der
Technik die Stellglieder der Mischmittel durch eine erste Steuer-
oder Regelelektronikeinheit und die Förderglieder der Fördermittel
durch eine zweite Steuer- oder Regelelektonikeinheit gesteuert oder
geregelt, wobei diese beiden Steuer- oder Regelelektronikeinheiten
unabhängig
voneinander arbeiten. Durch das Vorsehen einer gemeinsamen Steuer-
oder Regelelektronikeinheit zum Steuern oder Regeln der vorgesehenen
Förderglieder
kann die Steuerung oder Regelung der Förderglieder in einer voneinander
abhängigen
Weise erfolgen. Dadurch kann die Steuerung oder Regelung der Förderglieder
auf einander abgestimmt werden, wodurch die Steuerung oder Regelung
verbessert werden kann.
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Weiterhin
ermöglicht
dies eine größere Vielfalt
an zur Verfügung
stehenden Stellgrößen bei
der Regelung einer bestimmten Regelgröße.
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Einige
der oben aufgeführten
Aspekte der Erfindung sind zusammengefaßt in 4 veranschaulicht,
wobei entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie in 1 versehen
sind. In einem in der ersten Zweigstelle 107 angeordneten Armatur 115 sind
zwei Förderglieder 117 und 118 (s. 5) angeordnet. Die Förderglieder werden von einer
gemeinsamen Steuer- oder Regelelektronikeinheit 116 gesteuert
bzw. geregelt.
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Die
einzelnen Förderglieder
können
in unterschiedlicher Weise und auch verschiedenartig ausgebildet
sein. Bei einer besonders einfachen Ausbildung wird eines oder mehrere
der Förderglieder
als Laufrad ausgebildet. Die Einstellung der jeweiligen Fördermengen
kann dann über
eine Drehzahlsteuerung oder -regelung des bzw. der Laufräder erfolgen.
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Das
Gehäuse
der Einrichtung kann ein oder mehrere Eingangskanäle und ein
oder mehrere Ausgangskanäle
aufweisen, wobei die Förderglieder
jeweils einzelnen oder mehreren Kanäle zugeordnet werden können. Dabei
ist immer zumindest ein Förderglied
dem ersten Kreislauf und zumindest ein weiteres Förderglied
dem zweiten Kreislauf zugeordnet. (Mit "Zuordnung" eines Fördergliedes zu einem bestimmten
Kanal (bzw. Kreislauf) ist hier gemeint, daß das Förderglied den Volumenstrom
durch diesen Kanal (bzw. Kreislauf) beeinflußt. Dabei kann der Volumenstrom
von diesem Förderglied
allein oder auch in Kombination mit anderen Fördergliedern beeinflußt werden.
Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, daß das Förderglied
direkt in diesem Kanal (bzw. Kreislauf) angeordnet ist.)
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Das
Gehäuse
kann beispielsweise so ausgelegt sein, daß es
- – einen
ersten, dem ersten Kreislauf zugeordneten Eingangskanal und einen
zweiten, dem zweiten Kreislauf zugeordneten Eingangskanal aufweist,
und ein erstes Förderglied
dem ersten Eingangskanal und ein zweites Förderglied dem zweiten Eingangskanal
zugeordnet ist,
- – einen
ersten, dem ersten Kreislauf zugeordneten Ausgangskanal und einen
zweiten, dem zweiten Kreislauf zugeordneten Ausgangskanal aufweist,
und ein erstes Förderglied
dem ersten Ausgangskanal und ein zweites Förderglied dem zweiten Ausgangskanal
zugeordnet ist,
- – einen
dem ersten und dem zweiten Kreislauf zugeordneten Ausgangskanal
aufweist, und eines der Förderglieder
dem Ausgangskanal zugeordnet ist, und/oder
- – einen
dem ersten und dem zweiten Kreislauf zugeordneten Eingangskanal
aufweist, und eines der Förderglieder
dem Eingangskanal zugeordnet ist.
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Zur
besseren Erläuterung
sind in 5a–5f verschiedene
Möglichkeiten
dieser Zuordnungen schematisch dargestellt, wobei das Gehäuse schematisch
jeweils durch einen Kreis angedeutet ist. Die Förderrichtungen des fluiden
Mediums in den Kanälen
sind durch Pfeilen angedeutet. In 5a–5c sind Gehäuse mit zwei Eingangskanälen und
einem Ausgangskanal dargestellt. In 5d–5f sind Gehäuse mit einem Eingangskanal
und zwei Ausgangskanälen
dargestellt. Die 5a–5f werden in Anlehnung an 4 erläutert, wobei
die in 5a–5c dargestellten
Gehäuse
in der Zweigstelle 107 und die in 5d–5f dargestellten Gehäuse in der Zweigstelle 108 angeordnet
werden.
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In 5a–5c ist ein erster Eingangskanal mit 102 (entsprechend
dem ersten Abschnitt 102 der Vorlaufleitung in 4),
ein zweiter Eingangskanal mit 106 (entsprechend der Bypassleitung 106 in 4)
und ein Ausgangskanal mit 103 (entsprechend dem zweiten
Abschnitt 103 der Vorlaufleitung in 4) bezeichnet.
Ein erstes Förderglied
ist mit 117, ein zweites Förderglied mit 118 bezeichnet.
Die Medien aus den beiden Eingangskanälen 102 und 106 werden
in einem bestimmten Abschnitt 119 ("Mischkammer") miteinander vermischt.
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In 5a ist das erste Förderglied 117 in dem
ersten Eingangskanal 102 und das zweite Förderglied 118 in
dem zweiten Eingangskanal 106 angeordnet.
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In 5b ist das erste Förderglied 117 in dem
ersten Eingangskanal 102 und das zweite Förderglied 118 in
dem Ausgangskanal 103 angeordnet.
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In 5c ist das erste Förderglied 117 in dem
zweiten Eingangskanal 106 und das zweite Förderglied 118 in
dem Ausgangskanal 103 angeordnet.
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Bezüglich des
Ausgangskanals 103 handelt es sich in 5a um
eine "Parallelschaltung", in 5b und 5c um eine "Reihenschaltung" der beiden Förderglieder 117 und 118.
Die jeweilige Wahl der Anordnung der Förderglieder hängt von
der jeweiligen Anwendung der Einrichtung ab.
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In 5d–5f ist ein Eingangskanal mit 104 (entsprechend
dem ersten Abschnitt 104 der Rücklaufleitung in 4),
ein erster Ausgangskanal mit 105 (entsprechend dem zweiten
Abschnitt 105 der Rücklaufleitung
in 4) und ein zweiter Ausgangskanal mit 106 (entsprechend
der Bypassleitung 106 in 4) bezeichnet.
Ein erstes Förderglied
ist mit 117, ein zweites Förderglied mit 118 bezeichnet.
Die Medien aus den beiden Ausgangskanälen 105 und 106 werden
wieder beim Zusammenfließen
in dem Zweigpunkt 107 (s. 4) miteinander
vermischt.
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In 5d ist das erste Förderglied 117 in dem
ersten Ausgangskanal 105 und das zweite Förderglied 118 in
dem zweiten Ausgangskanal 106 angeordnet.
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In 5e ist das erste Förderglied 117 in dem
ersten Ausgangskanal 105 und das zweite Förderglied 118 in
dem Eingangskanal 104 angeordnet.
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In 5f ist das erste Förderglied 117 in dem zweiten
Ausgangskanal 106 und das zweite Förderglied 118 in dem
Eingangskanal 104 angeordnet.
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Bezüglich des
Eingangskanals 104 handelt es sich in 5d um
eine "Parallelschaltung", in 5e und 5f um eine "Reihenschaltung" der beiden Förderglieder 117 und 118.
Die jeweilige Wahl der Anordnung der Förderglieder hängt von
der jeweiligen Anwendung der Einrichtung ab.
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Die
Förderleistung
der einzelnen Förderglieder
oder Fördereinrichtungen
können
in Abhängigkeit
von verschiedenen ermittelbaren Größen gesteuert oder geregelt
werden.
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Diese
(Regel-)Größen können beispielsweise
Mediendruck, Volumenströme
oder Temperatur des Mediums sein. Zur Veranschaulichung der Ausführung der
Steuer- oder Regeleinrichtung mit einer gemeinsamen Steuer- oder
Regelelektronikeinheit zum Steuern oder Regeln der vorgesehenen
Förderglieder
sind in 6a und 6b schematisch
als Blockdiagramm eine Regelelektronikeinheit 16, eine
Armatur 115 sowie drei Sensoren 120, 121 und 122 dargestellt.
Die Sensoren 120, 121 und 122 sind durch elektrische
Leitungen 123, 124 bzw. 125 mit der Regelelektronikeinheit 16 verbunden, über welche
entsprechende Regelgrößen von
den Sensoren 120, 121 und 122 an die
Regelelektronikeinheit 16 übertragen werden. Dabei kann
der Anschluß der
Sensoren 120, 121 und 122 an die Regelelektronikeinheit 16 über eine
Kommunikations-Schnittstelle 17A (6b) erfolgen. Durch Vergleich mit entsprechenden
Führungsgrößen erzeugt
die Regelelektronikeinheit 16 hieraus Stellgrößen, welche
als Stellsignale über
elektrische Leitungen 126 der in bzw. an der Armatur 115 angeordneten
(in 6a nicht dargestellten) Förderglieder
zugeführt
werden. (Es sei erwähnt,
daß die
Signalübertragung
natürlich
durch jede bekannte Art der Signalübertragung erfolgen kann, und
nicht auf die Übertragung
mittels elektrischen Leitungen beschränkt ist.) Die Sensoren 120, 121 und 122 können zur
Messung unterschiedlichen Größen ausgelegt
sein. Beispielsweise kann der Sensor 120 ein Temperatursensor
zur Messung der Temperatur des Mediums sein. Der Sensor 121 kann ein
Drucksensor zur Messung des Drucks des Mediums sein. Der Sensor 122 kann
ein Strömungssensor zur
Messung des Volumenstroms des Mediums sein. Dies ist in 6b dargestellt.
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Die
in 6a und 6b dargestellten
Armaturen kann von einem der in 5a–5f dargestellten Armaturen oder von einem
sonstigen Armatur gebildet sein, welche die erfindungsgemäßen Eigenschaften
aufweist. Regelungstechnische Einzelheiten sind an sich bekannt
und werden hier nicht näher
dargestellt. Nachstehend werden jedoch zwei besondere Regelungsmöglichkeiten
in Zusammenhang mit zwei besonderen Anordnungen der Förderglieder
angegeben.
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Bei
einer parallelen Anordnung von zwei Fördergliedern, wie sie beispielsweise
in 5a und 5d dargestellt
ist, können
bei einer Regelung hinsichtlich zwei Regelgrößen, beispielsweise der Temperatur und
des Drucks des Mediums, beide Regelgrößen (die gemessene Temperatur
und der gemessene Druck) zur Erzeugung der Stellsignale beider Förderglieder
verwendet werden.
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Bei
einer Reihenanordnung von zwei Fördergliedern,
wie sie beispielsweise in 5b, 5c, 5e und 5f dargestellt ist, kann bei einer Regelung
hinsichtlich zwei Regelgrößen, beispielsweise
der Temperatur und des Drucks des Mediums, eine der Regelgrößen (z.B.
die gemessene Temperatur) zur Erzeugung der Stellsignale eines ersten
Förderglieds
und die andere Regelgröße (z.B.
der gemessene Druck) zur Erzeugung der Stellsignale eines zweiten
Förderglieds
verwendet werden.
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Es
sei noch erwähnt,
daß die
Sensoren 120, 121 und 122 in 6a und 6b als
externe Sensorik dargestellt ist. Je nach Meßgröße kann aber die Ermittlung
der jeweiligen Regelgröße auch über interne Meßgrößen erfolgen.
Beispielsweise läßt sich
der Druck des Mediums durch eine Betrachtung der Drehzahl eines
als Laufrad ausgebildeten Förderglieds
und der von einem Antriebsmotor des Laufrads aufgenommenen Leistung
berechnen.
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Es
ist eine Einrichtung zum Fördern
und Mischen fluider Medien in einer Anlage mit einem ersten und
einen zweiten Kreislauf beschreiben worden. Es sei jedoch erwähnt, daß die beschriebene
Einrichtung nicht nur in Anlagen mit nur einem ersten und/oder nur
einem zweiten Kreislauf anwendbar ist. Es können sowohl mehrere solche "erste" als auch mehrere
solche "zweite" Kreisläufe vorhanden
sein. Dabei können
die beschriebenen Maßnahmen
sowohl für
jeweils nur einen ersten Kreislauf und/oder nur einen zweiten Kreislauf
als auch für
mehreren ersten Kreisläufe
und auch für
mehreren zweiten Kreisläufe
getroffen werden.
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Ausgestaltungen
der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die
Steuer- oder Regeleinrichtung wird hier sowohl bzgl. des Standes
der Technik als auch bzgl. der verschiedenen Aspekte und Ausführungsbeispiele
der Erfindung anhand einer Heizungsanlage beschrieben. Entsprechende
Steuer- oder Regeleinrichtungen können jedoch bei allen entsprechenden Brauch-
oder Trinkwasseranlagen (z.B. Warmwasseranlagen, Klimaanlagen oder
Kühlanlagen)
eingesetzt werden.
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Bevorzugte
Ausführungen
der Erfindung
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In 7 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer Einrichtung
zum Fördern
und Mischen fluider Medien in einer Heizungsanlage dargestellt.
Die Einrichtung entspricht der in 4 dargestellten
Einrichtung. In 7 ist ein Armaturengehäuse mit 1 bezeichnet.
Das Armaturengehäuse 1 hat
einen ersten Eingangskanal 2 und einen zweiten Eingangskanal 3.
Die beiden Eingangskanäle 2 und 3 münden in eine
Mischkammer 4. Die Mischkammer 4 ist mit einem
Ausgangskanal 18 verbunden. Das Armaturengehäuse 1 wird
an einem Rohrleitungssystem der Heizungsanlage angeschlossen (vgl.
Armatur 115 in 4). Mit einem ersten Anschluß 5 wird
das Armaturengehäuse 1 mit
dem Ausgang eines Kessels verbunden, d.h. mit dem ersten Abschnitt 102 der
Vorlaufleitung (s. 4). Mit einem zweiten Anschluß 6 wird
das Armaturengehäuse 1 mit
dem Rücklauf
eines Heizungskörpers
verbunden, d.h. mit der Bypassleitung 106 (s. 4).
Mit einem dritten Anschluß 7 wird
das Armaturengehäuse 1 mit
dem Vorlauf des Heizungskörpers
verbunden, d.h. mit dem zweiten Abschnitt 103 der Vorlaufleitung
(s. 4). In dem Armaturengehäuse 1 ist eine erste
Fördereinrichtung 8 und
eine zweite Fördereinrichtung 9 angeordnet.
Die erste Fördereinrichtung 8 enthält ein erstes
Laufrad 10, welches über
eine erste Antriebswelle 11 von einem ersten Antrieb 12 angetrieben
wird. Die zweite Fördereinrichtung 9 enthält ein zweites
Laufrad 13, welches über
eine zweite Antriebswelle 14 von einem zweiten Antrieb 15 angetrieben
wird. Die zweite Antriebswelle 14 verläuft durch die erste Antriebswelle 11 hindurch
und tritt abdichtend durch das erste Laufrad 10 hindurch.
Das erste Laufrad 10 ist in der Öffnung zwischen dem ersten
Eingangskanal 2 und der Mischkammer 4 angeordnet.
Das zweite Laufrad 13 ist in der Öffnung zwischen dem zweiten Eingangskanal 3 und
der Mischkammer 4 angeordnet. Die beiden Antriebe 12 und 15 sind
mit dem Ausgang einer Regelvorrichtung 16 verbunden und
werden von dieser angesteuert. Die Regelvorrichtung 16 ist über Leitungen 17 mit
einer (nicht dargestellten) Sensorik verbunden. Die Anordnung des
ersten und des zweiten Laufrades 10 bzw. 13 in 7 entspricht der Anordnung des ersten
und des zweiten Förderglieds 117 bzw. 118 in 5a.
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In 8 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer Einrichtung
zum Fördern
und Mischen fluider Medien in einer Heizungsanlage dargestellt.
Die Einrichtung entspricht ebenfalls der in 4 dargestellten
Einrichtung. Entsprechende Teile sind in 8 mit
den gleichen Bezugszeichen wie in 7 bezeichnet,
wobei jedoch die zweite Fördereinrichtung mit 19 und
das zweite Laufrad dieser zweiten Fördereinrichtung 19 mit 20 bezeichnet
ist. Im Unterschied zu der Ausführung
in 7 ist das zweite Laufrad 20 der
zweiten Fördereinrichtung 19 in
der Öffnung
zwischen der Mischkammer 4 und dem Ausgangskanal 18 angeordnet.
Die Antriebswellen 11 und 14 der beiden Fördereinrichtungen 8 und 9 sind über ein
Getriebe 21 mit jeweils einer Antriebsachse 22 verbunden.
Die Anordnung des ersten und des zweiten Laufrades 10 bzw. 20 in 8 entspricht der Anordnung des ersten
und des zweiten Förderglieds 117 bzw. 118 in 5b.
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Sowohl
bei dem ersten als auch bei dem zweiten Ausführungsbeispiel können Rückflußverhinderer
und/oder Absperrorgane in den Eingangskanälen 2 und/oder 3 und/oder
in dem Ausgangskanal 18 vorgesehen sein. Bei dem in 8 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine steuerbare
Absperreinrichtung 23 in dem ersten Eingangskanal 2 und ein
Rückflußverhinderer 24 in
dem zweiten Eingangskanal 3 angeordnet. Der Rückflußverhinderer 24 verhindert
einen Rückfluß des Mediums
in dem zweiten Kreislauf (s. 4). Durch
die Absperreinrichtung 23 kann der erste Eingangskanal 2 beispielsweise
völlig
abgesperrt werden, so daß kein Medium
vom Kessel 100 (s. 4) in den
zweiten Kreislauf gelangen kann. Diese Vorkehrung ist insbesondere
dann nützlich,
wenn der erste Kreislauf (Kesselkreislauf) an mehreren Sekundärkreisläufe (z.B.
bei Mehrfamilienhäusern)
angeschlossen ist. Dann kann die Zufuhr des Mediums zu bestimmten Sekundärkreisläufen in
zuverlässiger
Weise unterbunden werden.
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Die
in 7 und 8 verwendeten
Gehäuse haben
die gleichen Anschlußmaße und Formfaktoren wie
konventionellen Ventilgehäusen.
Die (nicht dargestellten) elektrischen Anschlüsse sind ebenfalls so ausgelegt,
daß sie
mit konventionellen Anschlüssen kompatibel
sind. Durch diese mechanische und elektrische Kompatibilität mit herkömmlichen
Ventilarmaturen wird eine weitgehende Installationskompatibilität erreicht,
so daß die
hier beschriebene Einrichtungen ohne größeren Umbauten in bestehenden
Anlagen verwendet werden können.
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Durch
die in Bezug auf 7 und 8 beschriebene
Einrichtungen werden die in 5a und 5b dargestellten Ausführungsformen realisiert. Es
sei jedoch noch darauf hingewiesen, daß alle der in 5a–5f dargestellten Ausführungsformen durch jede der
beiden in 7 und 8 dargestellten
Einrichtungen prinzipiell realisierbar sind. Dies kann durch entsprechende
Umkehr der Förderrichtung
der einzelnen Förderglieder
und ein entsprechendes Umdefinieren der Ein- und Ausgangskanäle erfolgen.
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Durch
die in 7 und 8 dargestellten
Einrichtungen wird ein Medium in Form eines Wärmeträgers (z.B. Wasser) in dem Leitungssystem
der Heizungsanlage in Richtung der Pfeile in 4 durch
die beiden Fördereinrichtungen 8 und 9 bzw. 19 gefördert. Über die
Regelvorrichtung 16 werden die jeweiligen Fördermengen
der beiden Fördereinrichtungen 8 und 9 bzw. 19 auf
einen gewünschten
Wert geregelt. Dabei erfolgt die Regelung über eine entsprechende Sensorik
z.B. in Abhängigkeit
von dem Druck und der Temperatur des Mediums in dem Leitungssystem.
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In
einem Anwendungsbeispiel der in 7 dargestellten
Einrichtung, bei welchem die Temperatur und der Druck des Mediums
durch entsprechenden Sensoren gemessen werden, kann die Regelung der
Fördermengen
der beiden Fördereinrichtungen 8 und 9 in
Abhängigkeit
von sowohl der gemessenen Temperatur als auch von dem gemessenen
Druck erfolgen.
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In
einem Anwendungsbeispiel der in 8 dargestellten
Einrichtung, bei welchem ebenfalls die Temperatur und der Druck
des Mediums durch entsprechenden Sensoren gemessen werden, kann
die Regelung der Fördermenge
der ersten Fördereinrichtung 8 in
Abhängigkeit
von der gemessenen Temperatur und die Regelung der Fördermenge
der anderen Fördereinrichtung 19 in
Abhängigkeit
von dem gemessenen Druck erfolgen.