-
Vierwegeventil für Warmwasserheizungsanlagen Die Erfindung betrifft
ein Vierwegeventil für Wänneaustauschelemente von Warmwasserheizungsanlagen, bei
dem das Wärmeaustauschelement einen einzigen Doppelanschluß für das Vierwegeventil
mit einem inneren und einem äußeren Teilquerschnitt für die Wasserzirkulation besitzt
und bei dem bei abgeschaltetem Wärmeaustauscher das Wasser direkt von dem Wasserzuleitungsstrang
in den Wasserableitungsstrang fließt.
-
Mehrwegeventile werden bei Warinwasserheizungen seit langer Zeit am
Heizungskessel verwendet, um jeweils eine bestimmte Menge des Rücklaufwassers dem
Vorlaufwasser beizumischen. Auf diese Weise kann bei einer gleichbleibenden hohen
Kesseltemperatur - wie diese bei ölheizungen erwünscht ist - eine
beliebige Temperatur im Heizungssystem eingeregelt werden.
-
Seit neuerer Zeit werden auch die Mischventile für Heizkörper verwendet,
damit man mehrere Heizkörper in Serie zu einem sogenannten Einrohrsystem hintereinanderschalten
kann. In der Offenstellung des Mischventils fließt dann das gesamte den Strang durchfließende
Wasser durch den Heizkörper. In der Schließstellung des Mischventils fließt das
Wasser unmittelbar von dem Wasserzulaufanschluß in den Wasserablaufanschluß, so
daß dementsprechend auch die nachgeschalteten Heizkörper voll mit dem Wasserstrom
versorgt werden.
-
Es sind Mehrwegeventile für Heizungsanlagen bekannt, bei welchen durch
Verdrehung einer Platte die Warmwasserzuleitung direkt mit der Warmwasserableitung
in Verbindung gebracht werden kann. Es sind weiterhin auch Ausführungsformen bekannt,
bei denen ein sich in den Heizkörper erstreckendes Rohr vorgesehen ist, wobei dann
das Warmwasser durch das Rohr dem Heizkörper zufließt und durch den außerhalb des
Rohres liegenden Ringraum abfließt.
-
Eine solche Zuführung des Warmwassers hat den großen Vorteil, daß
nur ein einziger Anschluß am Heizkörper benötigt wird. Dadurch entfällt das schwierige
Einspannen des Heizkörpers zwischen zwei Anschlüssen. Außerdem ergibt sich eine
bessere Wärmeverteilung im Heizkörper.
-
Wenn ein Mischventil durch einen Thermostaten gesteuert werden soll,
dann ist Leichtgängigkeit des Verstellgliedes notwendig. Klappen in Mischventilen
können mit relativ geringen Kräften verstellt werden. Ein solches Mischventil hat
jedoch den Nachteil, daß die Klappe schlecht schließt, wenn sie mit den relativ
geringen Kräften einer thermostatischen Steuerung an ihren Sitz angepreßt wird.
Ein sehr gut dichtschließendes und leichtgängiges Vierwegeventil wird erfindungsgemäß
dadurch erzielt, daß das Vierwegeventil einen an sich bekannten, axial verschiebbaren,
hohlzylindrischen Ventilkörper besitzt, dessen Stirnenden mit je einer festen
Ventilsitzfläche zusammenwirken und an den ein sich durch den Anschluß in das Wärmeaustauschelement
erstreckendes Rohr dicht und fluchtend angesetzt ist.
-
Dieses Vierwegeventil bietet eine bisher nicht erreichte Kombination
von Vorteilen: es besitzt einen kurzen Verstellweg, ist daher leichtgängig, kann
an einen einzigen Anschluß 'eines üblichen Heizkörpers angeschlossen werden und
ist für den Einsatz in den Einrohrheizungssystemen geeignet.
-
Das erfindungsgemäße Heizkörperventil hat einen sehr kurzen Verstellweg,
was von Vorteil ist, wenn das Ventil gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung
thermostatisch betätigt wird und dazu auf das Ventilgehäuse außerhalb des Wassers
eine an sich bekannte, in einem Gehäuse untergebrachte Thermostateinrichtung mit
einer Bimetallspirale aufgesetzt ist und das eine Ende der Bimetallspirale bewegungsschlüssig
mit dem hohlzylindrischen Ventilkörper verbunden ist.
-
Das Vierwegeventil gemäß der Erfindung eignet sich sowohl für die
Verwendung bei Heizkörpern als auch für die Verwendung als Mischventil für den Heizungskessel.
-
In den Zeichnungen sind bevorzugte Ausführungsformen des Gegenstandes
der Erfindung dargestellt. Es zeigt Fig. 1 einen Schnitt einer ersten Ausführungsform,
F i g. 2 einen Schnitt einer thermostatisch gesteuerten Ausführungsform,
F i g. 3 einen Schnitt längs der Linie III-111 der F i g. 2, F i
g. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV der Fig. 3.
Bei
der Ausführungsform. gemäß den F i g. 1
und 2 ist ein Ventilgehäuse
1 mit einem Anschluß 2 für einen Wärmeaustauscher 3, insbesondere
für einen Heizkörper, versehen. Weiterhin besitzt das Ventilgehäuse 1 einen
Anschluß 4 für einen Wasserzuleitungsstrang 5 und einen Anschluß
6 für einen Wasserableitungsstrang 7. Im Falle einer Einrohrwarmwasserheizungsanlage
kommt der Strang 5 von dem vorgeschalteten Heizkörper, während der Strang
7 zu dem nächsten Heizkörper der Serie führt. Der Warmwasserzuleitungsstrang
5 und der Wannwasserableitungsstrang 7 werden, wie dargestellt, dem
Ventilkörper 1 abgewinkelt zugeführt. Dies hat den Vorteil, daß Wärmeausdehnungen
in diesen Strängen an den Winkelstellen selbständig kompensiert werden, ohne daß
irgendwelche Kompensationsschleifen erforderlich sind.
-
Der Anschluß 2 ist mit dem Ventflgehäuse 1 mittels einer Überwurfmutter
9 verbunden. In das Ventilgehäuse 1 ist eine Muffe 8 eingeschoben.
Die Muffe 8 besitzt drei umfangsmäßig um je 1201 gegeneinander versetzte,
fahnen- oder schneidenförmige Führungsstege 10 für ein Rohr 11, welches
sich durch den Anschluß 2 hindurch in das Wärmeaustauschelement 3 erstreckt.
Der Querschnitt des Rohres 11 ist bedeutend kleiner, d. h. flächenmäßig
etwa halb so groß wie der Querschnitt des Anschlusses 2. Das Rohr 11 dient
der Zuführung des Wassers zu dem Wärmeaustauschelement 3. Der zwischen der
Außenseite des Rohres 11 und dem Anschluß 2 gelegene ringraumförmige Teilquerschnitt
12 dient der Rückleitung des Wassers aus dem Wärmeaustauschelement 3. Wenn
das Wärmeaustauschelement 3 ein üblicher Rippenheizkörper ist, dann ragt
das Rohr 11 ein gutes Stück weit in den unteren Verbindungskanal der Rippen
hinein. Das aus dem vorderen Stimende des Rohres 11 austretende Wasser steigt
in den Rippen des Heizkörpers hoch, kühlt sich ab und fällt wieder nach unten, wo
es über den Teilquerschnitt 12 aus,dem Heizkörper 3 abgezogen wird.
-
Das Rohr 11 ist in einen hohlzylindrischen Ventilkörper
13 eingesteckt, welcher in dem Ventilgehäuse 1 axial verschiebbar
ist, wobei er das Rohr 11 mitnimmt. Gemäß der in Fig. 1 dargestellten
Ausführungsform wird zur axialen Verschiebung des Ventilkörpers 13 ein Knopf
14 verwendet, welcher die Verstellung über eine Exzenterfläche 15 und einen
Anlagestift 16 bewirkt. Die Führung erfolgt in einem Ansatz 17 des
Gehäuses 1.
-
Der Ventilkörper 13 -hat in dem Gehäuse 1 für seine
eine Endstellung einen Ventilsitz 18 und für seine andere Endstellung einen
Ventilsitz 19 an der Muffe 8. Außerdem besitzt der Ventilkörper
13 an seinem vorderen Stimende mehrere Fenster 20.
-
Wenn der Ventilkörper 13 durch Drehen des Knopfes 14 axial
gegen den Knopf 14 so weit verschoben wurde, daß er auf dem Ventilsitz
18 in dem Gehäuse 1 aufsitzt, dann strömt das Wasser vom Zuleitungsstrang
5 durch die Fenster 20 in das Rohr 11, durch den Heizkörper
3 zu dem Teilquerschnitt 12 und durch den Spalt zwischen dem Ventilsitz
19
und dem Ventilkörper 13 in den Wasserableitungsstrang
7.
-
Wenn durch Drehen des Knopfes 14 der Ventilkörper 13 so weit
in Richtung auf den Heizkörper 3
axial verschoben wird, daß der Ventilkörper
13 auf seinem Ventilsitz 19 aufsitzt, dann ist der Wasserrücklauf
aus dem Heizkörper 3 gesperrt. Es kann dementsprechend kein Wasser durch
die Fenster 20 und das Rohr 11 in den Heizkörper 3 fließen. Es fließt
vielmehr das gesamte Wasser des Wasserzuleitungsstranges 5 durch den Kanal
zwischen dem Ventilkörper 13 und seinem Ventilsitz 18 direkt in den
Wasserableitungsstrang 7. In Zwischenstellungen, in welchen der Ventilkörper
13 sich zwischen seinen beiden Ventilsitzen 18 und 19 befindet,
fließt ein Teil des Wassers durch das Rohr 11 und den Heizkörper
3, während der andere Teil direkt von dem Wasserzuleitungsstrang
5 in den Wasserableitungsstrang 7
fließt. Da sich die Querschnitte
der Ringräume zwischen den Ventilsitzen 18 und 19 kontinuierlich mit
der Drehung des Knopfes 14 verändern, können auch sämtliche Zwischenverhältnisse
eingestellt werden. Die Heizleistung des Heizkörpers 3 läßt sich damit kontinuierlich
regeln.
-
Von besonderer Bedeutung ist, daß für die Verstellung des Ventilkörpers
13 nur sehr geringe Kräfte erforderlich sind. Dies ist darauf zurückzuführen,
daß auf beiden Seiten des Ventilkörpers 13 der gleiche Druck herrscht, das
heißt, es braucht also weder gegen den statischen Druck der Warmwasserheizungsanlage
noch gegen den Pumpendruck gearbeitet werden. Dies ermöglicht eine thermostatische
Steuerung mittels Bimetallstreifen. Eine derartige thermostatische Steuerung ist
in den F i g. 2 bis 4 dargestellt.
-
Bei dieser Ausführungsform besitzt der Ventilkörper 13 eine
Ringnut 21, in welche ein Hebel 22 mit seinem abgewinkelten Ende 23 eingreift.
Der Hebel 22 ist an einem Stift 24 befestigt, welcher mit einem nicht dargestellten
Vierkant in einen Achsbolzen 25
eingreift. Das obere Stimende des Achsbolzens
25
ist bei 26 in einer Bohrung eines Exzenters 27 drehbar gelagert.
Der Exzenter 27 ist an einem Deckel 28 befestigt, welcher mittels
eines Sprengringes 29
auf einem Thermostatgehäuse 31 gehalten ist.
Das Thermostatgehäuse 31 besitzt Laschen 32, welche mittels Schrauben
33 mit dem Ventilgehäuse 1 verbunden sind.
-
Zum Zweck der Durchführung des Stiftes 24 besitzt das Ventilgehäuse
1 eine öffnung 34, die eine Muffe 35 aufnimmt, in welcher der Stift
24 drehbar gelagert ist. Die Abdichtung des Stiftes 24 gegenüber der Atmosphäre
Übernimmt ein Dichtring 36, welcher in einer.Ausnehmung der Muffe
35 sitzt.
-
An dem Achsbolzen 25 ist eine Bimetallspirale 37
mit
ihrem inneren Ende befestigt. An dem Thermostatgehäuse 31 ist ein Hebel
38 angelenkt, welcher an dem Exzenter 27 anliegt. Das äußere Ende
der BünetaUspirale 37 ist an einem abgewinkelten Bolzen 39 befestigt,
welcher in den Hebel 38 eingreift. Bei Verdrehung des Deckels 28 wird
über den Exzenter 27 der Hebel 38 verschwenkt und dementsprechend
die Bimetallspirale 37 in dem einen oder anderen Sinn vorgespannt. In dem
Deckel 28 und in dem Gehäuse 31 sind noch Schlitze 42 vorgesehen,
welche eine entsprechende Luftumwälzung in dem Gehäuse 31 sicherstellen.
Die Bimetallspirale 37
spricht dementsprechend auf die Lufttemperatur an.
Der Deckel 28 besitzt eine nicht dargestellte Gradeinteilung, so daß durch
Drehen desselben eine gewünschte Zimmertem eratur eingestellt werden kann. Sinkt
die Lufttemperatur unter den eingestellten Wert, dann verschiebt die Bünetallspirale
37 über den Stift 24 das Rohr 11 in Richtung an den Anschluß 4. Es
strömt dementsprechend mehr Wasser
durch das Rohr 11 in den
Heizkörper 3. Dieser wird stärker aufgeheizt. Steigt auf Grund dieser Aufheizung
die Lufttemperatur über den eingestellten Wert, dann wird der Ventilkörper
13 von der Bimetallspirale 37 im entgegengesetzten Sinn bewegt. Es
strömt dann dementsprechend mehr Wasser von dem Anschluß 4 über den Kanal zwischen
dem Ventilsitz 18 und dem Ventilkörper 13 zu dem Anschluß
6.
Im Normalfall wird der Ventilkörper eine Mittelstellung zwischen seinen
beiden Ventilsitzen 18 und 19
einnehmen und je nach dem Wärmebedarf
einmal etwas in der einen Richtung oder etwas in der anderen Richtung von der Bimetallspirale
37 verschoben werden.
-
Die Verstellung des Ventilkörpers 13 über die BimetaUspirale
37 ist gemäß der Erfindung möglich, da zu beiden Seiten des Ventilkörpers
13 derselbe statische Druck und derselbe Pumpendruck der Warmwasserheizungsanlage
wirkt, so daß also kein Druckunterschied überwunden werden muß. Es muß lediglich
die Reibung des Dichtringes 36 an dem Stift 24 überwunden werden, die gering
ist. Der Ventilkörper 13 und das Rohr 11 sowie die Führungselemente
10
sind aus einem wärmebeständigen Kunststoff hergestellt. Damit wird die
Reibung wesentlich herabgesetzt. Außerdem werden Korrosionen vermieden, die eine
Reibungserhöhung zur Folge haben könnten. Weiterhin ist durch das geringe Gewicht
gewährleistet, daß verhältnismäßig geringe träge Massen bewegt werden müssen.
-
Vorzugsweise ist auch das Thermostatgehäuse 31
und der Achsbolzen
25 aus Kunststoff hergestellt, um Wärmeleitungen möglichst klein zu halten.
-
Die thermostatisch geregelte Ausführungsforrades Vierwegeventils hat
für Heizkörper von Einrohrwarmwasserheizungen den besonderen Vorteil, daß eine Heizflächenvergrößerung
der nachgeschalteten Heizkörper nicht oder nicht in dem bisherigen Maße erforderlich
ist. Wenn der Raum, in welchem der erste Heizkörper angeordnet ist, die eingestellte
Temperatur erreicht hat, sperrt der Ventilkörper 13
den weiteren Zulauf zu
dem Heizkörper, d. h., das Warmwasser fließt unmitelbar aus dem Warmwasserzuleitungsstrang
5 in den Warmwasserableitungsstrang 7 zu den Heizkörpern, welche in
den nächsten Räumen angeordnet sind. Diese erhalten also nicht abgekühltes Wasser,
sondern Wasser der vollen Temperatur, so daß insoweit die Heizkörper auf diese Höchsttemperatur
unter entsprechender Einsparung von Heizfläche dimensioniert werden können. Dasselbe
gilt für alle nachgeschalteten Heizkörper. Nach einer gewissen Betriebszeit ist
sichergestellt, daß jeder Raum die gewünschte und eingestellte Temperatur hat. Der
Hebel 38 wird von einer Feder 41 an das Exzenter 27 angedräckt. An
Stelle der Feder 41 kann selbstverständlich auch irgendein anderes elastisches Mittel
Verwendung finden.