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Vierwege-Mischer, insbesondere für Heizungsanlagen Die Erfindung betrifft
einen Vierwege-Mischer, insbesondere für Heizungsanlagen, der es ermöglicht, die
Zu- und Abflußleitungen für zwei Flüssigkeitsströme sowohl paarweise miteinander
als auch alle untereinander zu verbinden und dessen Gehäuse zu diesem Zweck vier
Anschlüsse hat, die paarweise oder alle miteinander verbunden werden können.
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Derartige Vierwege-Mischer erhöhen die Wirtschaftlichkeit und Betriebssicherheit
einer Heizungsanlage. Sie ermöglichen bei konstanter Kesselvorlauftemperatur eine
den Anforderungen entsprechende Heizungsvorlauftemperatur durch Beimischung von
kälterem Rücklaufwasser. Gleichzeitig kann dem Rücklaufwasser wärmeres Kesselvorlaufwasser
zugemischt werden, so daß das Rücklaufwasser mit einer höheren Temperatur zum Kessel
zurückfließt. Das ist von Wichtigkeit, um eine Kondensation der Rauchgase und eine
damit verbundene Korrosion der Kesselwandung zu vermeiden. Ebenso lassen sich mit
Vierwege-Mischern bei gleichzeitiger Rücklaufbeimischung bestimmte Boilerwassertemperaturen
und auch unterschiedliche Heizungsvorlauftemperaturen bei in Zonen aufgeteilten
Heizungssystemen erreichen.
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Die gebräuchlichen bekannten Vierwege-Mischer sind als Vierwege-Mischklappen
ausgebildet, zu deren Antrieb eine drehende Bewegung erforderlich ist. Auch die
Verwendung von Hähnen und Schiebern ist bei Mischhähnen bekannt. Die öffnungskennlinie
einer Klappe, eines Hahnes oder eines Drehschiebers üblicher Ausführung ist aber
für eine Regelungsaufgabe sehr ungünstig. Um die Durchlaß-Kennlinie so zu beeinflussen,
daß sie für eine Regelungsaufgabe günstig wird, müßte man diese z. B. mit Drosselansätzen
versehen. Das Anbringen solcher Drosselansätze ist aber umständlich. Überdies ist
bei Drehschiebern die Reibung bei der Verstellung verhältnismäßig groß, was in Anbetracht
der geringen zur Verfügung stehenden Angriffskraft nachteilig ist. Auch bereitet
das Einfräsen der verschiedensten Öffnungsschlitze im Drehschieber bei einer Serienfabrikation
große Schwierigkeiten.
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Die Erfindung beruht auf der Überlegung, daß sich bei einem Ventil
eine bestimmte, gewünschte öffnungskennlinie auf technisch viel einfachere Weise
erreichen läßt als bei Klappen, Hähnen oder Drehschiebern. Durch entsprechende Profilierung
des Drosselansatzes am Ventilkegel lassen sich die verschiedensten Öffnungskennlinien
und damit die erforderlichen Durchlaßkennlinien erreichen. Diese Profilierung des
Drosselansatzes erfolgt durch einfache Dreharbeit im Rahmen der Herstellung des
Ventilkegels ohne besondere zusätzliche Arbeitsgänge. Die Erfindung besteht darin,
daß am Gehäuse eines Vierwege-Mischers, das in an sich bekannter Weise mit vier
Anschlüssen versehen ist, die paarweise oder alle miteinander verbunden werden können,
vier Ventilsitze achsgleich angeordnet sind, von denen je zwei benachbarte entgegengesetzt
gerichtet sind und die mit insgesamt vier Dichtflächen an einem hohlen Verschlußkörper
zusammenwirken, von denen in jeder Endlage des Verschlußkörpers zwei an zwei der
Ventilsitze dicht anliegen, wobei die Räume an den Enden des Verschlußkörpers durch
den hohlen Innenraum des Verschlußkörpers verbunden sind.
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Bei einer Ventilanordnung, die nur zum Umsteuern der Durchflußrichtungen
dient, ohne daß ein Mischvorgang mit ihrmöglich ist, ist bereits dieAnbringung eines
Kanales im Gehäuse bekanntgeworden, durch den dieEnden des Gehäuseinnenraumes in
jederLage des Ventils verbunden sind. Die Anbringung von Kanälen im Gehäuse ist
jedoch mit erheblichen Modell- und Gießereikosten verbunden. Je kleiner die Nennweite
des Kanals und damit der Kanalquerschnitt sind, um so größere fertigungstechnische
Schwierigkeiten ergeben sich. Hingegen bedarf es für die Anbringung des erfindungsgemäßen
Kanals im Verschlußteil keiner zusätzlichen fertigungstechnischen Arbeiten. Es reicht
in diesem Fall, für die Herstellung des Verschlußorgans ein einfaches Rohr zu verwenden,
wobei das Gehäuse in der üblichen Ausführung belassen werden kann. Das hat wiederum
den Vorteil, daß man freie Gestaltungsmöglichkeiten für die Anschlußflansche, z.
B. für die Flansche für Kesselleitungen einerseits und für die Flansche für die
Heizungsleitungen andererseits hat. Dadurch wird die Montage der Mischer gemäß der
Erfindung gegenüber der Montage von Mischern, die Kanäle im Gehäuse aufweisen, wesentlich
erleichtert.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht in der Anordnung
von je einem Ventilsitz an den beiden Gehäusedeckeln.
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Bei einer wahlweisen Ausführungsform eines Vierwege-Mischers gemäß
der Erfindung besteht das Gehäuse aus zwei gleichen, miteinander verbundenen Hälften,
die jede ein Paar seitliche Anschlüsse für die Leitungswege mit angrenzenden Kammern
od. dgl. für die Flüssigkeitsströme aufweisen. Der obere Verschlußdeckel des Gehäuses
trägt ein für Handverstellung eingerichtetes Verstellorgan, während der untere Verschlußdeckel
ein von einem Thermostaten betätigtes Verstellorgan trägt.
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Das Huborgan bzw. der Hubkörper kann einen hohlzylindrischen Mittelteil
aufweisen, der oben und unten jeweils einen Ring trägt, an dessen oberem und unterem
Rand sich eine Dichtfläche befindet, wobei die beiden äußersten Dichtflächen mit
den Sitzen in den Deckeln zusammenwirken und die beiden anderen Dichtflächen mit
den Sitzen am Gehäuse.
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Die Vorteile eines Vierwege-Mischers gemäß der Erfindung ergeben sich
aus der nachstehenden Beschreibung einer beispielsweisen Ausführungsform, die auf
die Zeichnungen Bezug nehmen.
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F i g. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Vierwege-Mischer gemäß
der Erfindung, die F i g. 2 und 3 sind schematische Darstellungen eines in den Kreislauf
einer Heizanlage eingebauten Vierwege-Mischers gemäß der Erfindung bei verschiedenen
Endstellungen des Hubkörpers des Vierwege-Mischers, F i g. 4 ist ein Längsschnitt
durch eine abgewandelte Ausführungsform eines Vierwege-Mischers gemäß der Erfindung.
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Der in den Zeichnungen beispielsweise dargestellte Vierwege-Mischer
hat ein Gehäuse 1 mit einem oberen Deckel 2 und einem unteren Deckel 3. Der
obere Deckel 2 weist einen Flanschanschluß auf, an den sich eine Flüssigkeitskammer
d anschließt. An einem nach unten ins Gehäuseinnere hineinvorstehenden Rand trägt
der Deckel 2 einen Sitz 4. Ebenso weist der untere Deckel 3 an einem nach oben ins
Gehäuseinnere hineinvorspringenden Rand einen Sitz 5 auf. Weiterhin ist in den unteren
Deckel 3 eine Federhülse 6 eingeschraubt, in deren Innerem eine Feder 7 um die Verstellstange
8 herum angeordnet ist. Die Verstellstange 8 wird von einem Verstellorgan 9 betätigt,
das in diesem Fall ein Flüssigkeitsthermostat ist. Die Feder 7 drückt einerseits
gegen die obere Endfläche 6 a der Hülse 6 andererseits gegen eine an der
Verstellstange 8 befestigte Platte 10.
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Das obere Ende der Verstellstange 8 ist mit dem nach Art eines Ventilkörpers
wirkenden Hubkörper verbunden, der aus einem hohlzylindrischen Mittelteil
11 besteht, das an seinem obere und unteren Ende mit einem Ringkörper 12,12
a fest verbunden ist, dessen oberer und unterer Rand durch Dichtflächen 13, 13'
bzw.13 a, 13 ä gebildet sind. Aussparungen 14 bzw.
14 a in den Ringkörpern 12, 12 a verbinden die Räume oberhalb und
unterhalb des Hubkörpers mit dem Innenraum des Hohlzylinders 11.
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An einer Seite des Gehäuses 1 sind zwei Flanschanschlüsse vorgesehen,
an die sich Flüssigkeitskammern a bzw. c anschließen. An der gegenüberliegenden
Seite des Gehäuses und zwischen den Kammern a und c befindet sich ein weiterer Flanschanschluß
mit einer angrenzenden Flüssigkeitskammer b. Um den Mittelteil 11 des Hubkörpers
herum erstrecken sich zwei vom Gehäuse 1 getragene Sitze 15,16.
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Im folgenden wird die Arbeitsweise des Vierwege-Mischers an Hand der
Fig.2 und 3 beschrieben.
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Gemäß F i g. 2 befindet sich der Hubkörper in der untersten Hubstellung.
Die Dichtfläche 1.3' des Hubkörpers liegt dichtend am Sitz 15 an, während die Dichtfläche
13 ä mit dem Sitz 5 dichtend zusammenwirkt. Demgemäß ist die Kammer a mit der Kammer
b verbunden und die Kammer c mit der Kammer d. Der Kesselvorlauf tritt durch
die Kammer a in den Mischer ein und verläßt ihn durch die Kammer b. Über
eine Pumpe P gelangt er als Heizungsvorlauf in das Heizsystem H. Der Rücklauf aus
dem Heizungssystem H tritt über die Kammer c in den Mischer ein und fließt über
die Kammer d aus diesem heraus in den Kessel K. Das gesamte Vorlaufwasser fließt
somit durch das Heizsystem.
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Bei der Stellung gemäß F i g. 3 befindet sich der Hubkörper in seiner
obersten Hubstellung. Die Dichtfläche 13 a liegt dichtend am Sitz 16 an und die
Dichtfläche 13 am Sitz 4. Demzufolge ist die Kammer a über
die Aussparungen 14 a mit der Kammer d
verbunden, während die
Kammer c mit der Kammer b verbunden ist. Der Kesselvorlauf tritt über die Kammer
a in den Mischer ein und fließt durch das Innere des Hubkörpers zur Kammer d und
von dort aus dem Mischer heraus zurück in den Kessel K. Der Heizkreislauf ist über
die Kammern b und c in sich geschlossen.
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In den Zwischenstellungen des Hubkörpers zwischen den Stellungen gemäß
den F i g. 2 und 3 sind alle Kammern a, b, c und d miteinander verbunden,
so daß eine Vermischung des Kesselvorlaufwassers mit dem Rücklaufwasser stattfindet.
Der Heizungsvorlauf nimmt demzufolge die geforderte Temperatur an und die Rücklauftemperatur
am Kessel sinkt nicht unter einen bestimmten Wert ab.
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Der Hubkörper ist vollkommen entlastet, so daß Druckschwankungen bzw.
Druckdifferenzen die Arbeitsweise des Vierwege-Mischers nicht beeinträchtigen.
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Bei dem Vierwege-Mischer nach F i g. 4 besteht das Gehäuse aus zwei
gleichen Hälften 1 a und 1 b, die in spiegelbildlicher Anordnung zu der Quermittelebene
des Gehäuses mittels Schrauben 20, die in die aneinander angrenzenden Flansche 21
a, 21 b der Gehäusehälften eingelassen sind, miteinander dichtend verbunden sind.
Der obere Deckel 2 des Gehäuses trägt ein mit einem Handrad 30 a versehenes Handverstellorgan
30 für den später beschriebenen Hubkörper und ist mittels Schrauben 22 gegen
einen Flansch 23 der Gehäusehälfte 1 a angedrückt, während der untere Deckel 3 dichtend
am Flansch 24 der Gehäusehälfte 1 b anliegt. In einem hohlzylindrischen Ansatz 25
des Deckels 3 ist die Verstellstange 8 für den Hubkörper verschiebbar gelagert,
die durch die Feder 7 belastet ist. Die Verstellstange 8 wird von einem (nicht dargestellten)
Flüssigkeitsthermostaten betätigt.
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Das obere Ende der Verstellstange 8 ist mit dem nach Art eines Ventilkörpers
wirkenden Hubkörper verbunden, die ebenso wie derjenige bei der Ausführungsform
nach F i g. 1 aus einem hohlzylindrischen Mittelteil 11 besteht, das an seinem oberen
und unteren Ende mit einem Ringkörper 12, 12 a fest verbunden
ist,
dessen oberer und unterer Rand durch Dichtflächen 13,13' bzw.13 a,13 a' gebildet
sind. Aussparungen 14 bzw.14 a in den Ringkörpern 12,12 a
verbinden
die Räume oberhalb und unterhalb des Hubkörpers mit dem Innenraum des Hohlzylinders
11.
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Die untere Gehäusehälfte 1 b weist zwei einander diametral gegenüberliegende
Flanschanschlüsse auf, an die sich Flüssigkeitskammern c bzw. d anschließen.
Auch an der oberen Gehäusehälfte 1 a befinden sich zwei diametral gegenüberliegende
Flanschanschlüsse mit einer daran angrenzenden Flüssigkeitskammer a bzw.
b.
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Um den Mittelteil 11 des Hubkörpers erstrecken sich zwei vom
Gehäuse getragene Sitze 26, 27, wobei der Sitz 26 in der oberen Gehäusehälfte 1
b angeordnet ist und der Sitz 27 in der unteren Gehäusehälfte l
a.
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Entlang des oberen Randes der Kammern trägt die Gehäusehälfte 1 a
ein Sitz 28; ein weiterer Sitz 29 ist am unteren Innenrand der Gehäusehälfte 1 b
vorgesehen.
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Der Vierwege-Mischer in der Ausführungsform F i g. 4 arbeitet wie
folgt: Wenn der Hubkörper sich in der in F i g. 4 gezeigten unteren Stellung befindet,
liegt die Dichtfläche 13' des Hubkörpers dichtend am Sitz 26 an, während die Dichtfläche
13 ä mit dem Sitz 29 dichtend zusammenwirkt. Demzufolge ist die Kammer a mit der
Kammer b und die Kammer c mit der Kammer b verbunden. Ebenso wie bei
der unteren Stellung des Hubkörpers bei der Ausführungsform nach F i g. 1 tritt
der Kesselvorlauf durch die Kammer a in den Mischer ein und verläßt ihn über die
Kammer b, um in das Heizsystem zu gelangen. Der Rücklauf aus dem Heizungssystem
H tritt über die Kammer c in den Mischer ein und fließt über die Kammer d aus ihm
heraus in den Kessel. Das gesamte Vorlaufwasser fließt somit durch das Heizsystem.
Wenn sich der Hubkörper in seiner obersten Stellung befindet, liegt die Dichtfläche
13 a dichtend am Sitz 27 an, und die Dichtfläche 13 am Sitz 28. Demzufolge ist die
Kammer b über die Aussparungen 14, das Innere des Hohlzylinders 11 und die Aussparungen
14 a mit der Kammer c verbunden, während die Kammer a unmittelbar mit der Kammer
d Verbindung hat. Der Kesselvorlauf tritt über die Kammer a in den Mischer ein und
fließt durch das Innere des Hubkörpers zur Kammer d und von dort aus dem Mischer
heraus zurück in den Kessel K. Der Heizkreislauf ist über die Kammern b und c in
sich geschlossen.
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In den Zwischenstellungen des Hubkörpers sind alle Kammern
a, b, c, d untereinander verbunden, so daß eine Vermischung des Kesselvorlaufwassers
mit dem Rücklaufwasser stattfindet.