DE19915773A1 - Hydraulisch bewegtes Dreiwegeventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft hydraulisch betätigte Dreiwegeventile, insbesondere für Gasthermen.

Umschaltbare Gasthemen sind bekannt. Als Wärmeträger dient Wasser, das nicht nur durch die Heizkörper sondern auch durch einen Wärmeübertrager zur Brauch­ wasseraufheizung geleitet wird. Dabei wird der Brauchwassererwärmung der Vorrang eingeräumt. Die Umschaltung erfolgt durch ein Dreiwegeventil, das z. B. mit der Um­ wälzpumpe eine Einheit bildet und das z. B. durch Drehrichtungsumkehr der Umwälz­ pumpe umgesteuert wird. Nachteilig ist, daß eine Welle von der Druckseite zur Saug­ seite, wo die Ventilklappe liegt, erforderlich ist, da dies zum Blockieren führen kann.

Die Erfindung beseitigt diesen Nachteil. Die Erfindung bezieht sich auf Dreiwe­ geventile, die hydraulisch betätigt werden. Die erfindungsgemäßen Ventile sind mit Membranen ausgerüstet, an die ein hydraulischer Fluidraum angrenzt. Die Membranen sind z. B. mit zwei Staurohren, die an der Peripherie eines reversierbaren Pumpenläufers angeordnet sind, verbunden oder aber mit den beiden Seiten einer Blende im Brauch­ wasser-Kreislauf. Auch für Schwimmbadinstallationen eignen sich die Ventile.

Gegenstand der Erfindung ist auch das Zusammenspiel mit den Bauelementen einer Gastherme oder einer Schwimmbadinstallation.

Die Erfindung soll anhand von Figuren beschrieben werden:

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Dreiwegeventil.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsvariante mit einem Ventilteller.

Fig. 3 zeigt eine Membran, die einen Schalter bedient.

Fig. 4 zeigt eine andere Ausführungsform der Schalterbedienung.

Fig. 5 zeigt einen Querschnitt durch die Druckseite einer drehrichtungsum­ schaltbaren Umwälzpumpe.

Fig. 6 und 7 zeigen eine Schwimmbadinstallation.

Fig. 8 zeigt eine Anlage mit Dreiwegeventil und Blende im Brauchwasserrohr.

Fig. 9 zeigt eine Gasthermen-Anlage mit zwei Umwälzpumpen und einem Dreiwegeventil für eine Bypass-Leitung zum Gas-Wasser-Wämetauscher.

Fig. 10 zeigt eine Anlage mit zwei Dreiwegeventilen.

Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Dreiwegeventil mit den Membranen 30. Der Bereich 27 ist entweder mit der Saugseite 21 oder mit der Druckseite der Umwälzpumpe verbunden. Das Staurohr 23 mit dem Stutzen 26 ist mit dem Stutzen 32 am Dreiwege­ ventil verbunden. Falls das Pumpenlaufrad 20 in Fig. 5 im Uhrzeigersinn rotiert, schiebt der Staudruck die Membran 30 in die gezeigte Position, so daß nunmehr der Stutzen 34 mit dem Bereich 27 kommuniziert. Die Membran 30 ist über die Traverse 31 mit der zweiten Membran verbunden. Wird die Drehrichtung der Umwälzpumpe umgekehrt, so fördert das Staurohr 24 über den Stutzen 25 und über eine Verbindung zum zweiten Stutzen am Ventil in die Membrankammer 29. Nunmehr wird die zweite Membran gegen den zweiten Ventilsitz gepreßt, so daß daraufhin der Stutzen 33 mit dem Bereich 27 kommuniziert. Das Gehäuse des Umschaltventiles bildet vorteilhaft mit dem Gehäuse 22 der Umwälzpumpe eine Einheit.

Fig. 2 zeigt eine abgewandelte Lösung, bei der die Traverse 41 einen Ventiltel­ ler 45 trägt. In der gezeigten Stellung kommuniziert der Stutzen 53 mit dem Bereich 47. Soll das Ventil den Motor der Umwälzpumpe schalten, so ist an der Traverse 41 ein Permanentmagnet 49 befestigt, der den Reed-Schalter 55 umschaltet.

Eine andere Schalterbetätigung ist in Fig. 3 gezeigt, bei der an einer Seite des Ventiles zwei Membranen 59' und 59" angeordnet sind, zwischen denen ein Ring 60 mit ovalem Querschnitt liegt. An diesem Ring 60 ist ein Stab 62 angeordnet, der nach außen führt und den Schalter 61 betätigt.

In Fig. 4 ist eine dritte Lösung dargestellt, bei der die Traverse 41 durch die Ab­ deckung 50 hindurchführt und durch einen Faltenkörper 56 abgedichtet ist.

Bei Drehrichtungsumkehr der Pumpe gemäß Fig. 5 sind zwei Stutzen 42 (Fig. 2) erforderlich, so daß bei der Umdrehung im Uhrzeigersinn die Membran 59 verschoben wird, während bei einem Drehsinn gegen den Uhrzeigersinn die zweite Membran ver­ schoben wird. Steht dagegen nur eine Druckquelle für das hydraulische Fluid zur Verfü­ gung, so wird diese mit dem Stutzen 42 verbunden. Sobald kein Druck mehr ausgeübt wird, schiebt die Schraubenfeder 46 die beiden Membranen und den Ventilteller 45 wie­ der in die Ausgangsposition zurück, so daß Stutzen 53 mit dem Bereich 47 verbunden ist.

Fig. 6 zeigt ein erfindungsgemäßes Ventil mit zwei Ventiltellern 75 und 76. Die Darstellung zeigt ein solches Ventil als Umschaltventil für ein Schwimmbad 77. Die Umwälzpumpe 74 fördert in der gezeigten Ventilstellung Schwimmbadwasser gemäß den Pfeilen 72 in das Filter 80. Das gefilterte Wasser strömt gemäß dem Pfeil 73 zurück ins Schwimmbad 77. Das Ventil 70 besteht aus einem Rohr, an dessen beiden Enden sich Membranen 79 und 79' befinden, die durch eine Traverse miteinander verbunden sind. Ventilböden 82, 83 bilden Kammern, in denen sich je ein Ventilteller 75, 76 befin­ det. Die beiden Kammern sind mit dem Filter 80 verbunden. Der Raum zwischen den Kammern ist mit der Druckseite der Pumpe 74 verbunden. Der Raum neben der ersten Kammer ist mit der Rücklaufleitung zum Schwimmbad 77 verbunden; der Raum neben der zweiten Kammer ist mit der Abwasserleitung 74' verbunden.

Fig. 7 zeigt das gleiche Ventil umgeschaltet zur Durchführung der regelmäßigen Filterspülung. Hierbei schiebt die Membran 79" die Ventilteller in die zweite Position 75' und 76'. Nunmehr gelangt die Durchsatzströmung gemäß Pfeil 73' in die Austrittsseite des Filters 80', und der ausgefilterte Schmutz gelangt als Strömung entsprechend dem Pfeil 72' in die Abwasserleitung 74'.

Ein anderer Einsatzbereich der Dreiwegeventile sind Gasthermen. Die Gasther­ me in Fig. 8, bestehend aus dem Brenner 91, dem der Gasflamme ausgesetzten Gas- Wasser-Wärmeübertrager 92 und der Umwälzpumpe 83' heizt in der ersten Ventilstel­ lung den Wasserdurchsatz eines ersten Kreislaufes auf, der durch die Heizkörper 84 strömt. In der zweiten Ventilstellung wird ein zweiter Kreislauf durchströmt, der durch die Wärmeübertragereinheit 111 zur Brauchwassererwärmung führt. Das Dreiwegeventil 86 leitet den Heizwasserstrom bei Heizbedarf durch den ersten Kreislauf. Sobald aber Brauchwasser gezapft wird, strömt Wasser durch die Blende 114', die zwei Stutzen trägt, die mit den in Fig. 2 beschriebenen Stutzen 42 in Verbindung stehen. Durch die Blende 114' entsteht ein Druckunterschied zwischen dem Wasser vor und hinter der Blende, der die Umschaltung des Ventils 86 auf Brauchwasserbetrieb bewerkstelligt.

Fig. 9 zeigt eine Anordnung mit zwei Umwälzpumpen 83' und 116. Die Um­ wälzpumpe 116 dient als Ladepumpe, um das Wasser im Wärmetauscherbehälter 111 aufzuheizen. Ein Dreiwegeventil 88 leitet den Wasserstrom der Ladepumpe 116 durch den Gas-Wasser-Wärmeübertrager 92 solange die Flamme brennt. Sobald die Flamme erlischt, schaltet das Ventil 88, dessen Membran dem Gasdruck ausgesetzt ist, um und leitet den Wasserstrom durch die Bypass-Leitung 91'. Es hat sich gezeigt, daß die Ver­ lustwärme der Pumpe ausreicht, um den Wärmeverlust des Heizwassers in der gut iso­ lierten Wärmeübertragereinheit 111 hinreichend warm zu halten, um sofort Warmwasser in das Wärmeübertragerrohr 115 liefern zu können. Die Umwälzpumpe 83' mit größerer Leistung fördert bei durch die Feder 46 umgeschaltetem Ventil das Heizwasser durch die Heizkörper 84.

Fig. 10 zeigt eine Anordnung, bei der an die Stelle von zwei Umwälzpumpen zwei Dreiwegeventile 86 und 117 treten. Das Dreiwegeventil 86 wird durch Drehrich­ tungsumkehr der Umwälzpumpe 83' so geschaltet, daß der Förderstrom nicht mehr durch die Heizkörper 84 sondern durch die Wärmeübertragereinheit 111 strömt, wäh­ rend das zweite Dreiwegeventil 117 durch eine Blende 114' in der Leitung 113 so ge­ steuert wird, daß nach Brauchwasserentnahme der Förderstrom durch die Bypass-Le­ itung 118 geleitet wird.

Claims (23)

1. Dreiwegeventil für die wahlweise Verbindung zwischen einem ersten Fluid­ kreislauf und einem Stutzen und einem zweiten Fluidkreislauf und jenem Stutzen mit einer Umschaltvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltvorrichtung zwei Membranen (30, 59) aufweist, die über eine Tra­ verse (31, 41) miteinander verbunden sind und daß die dem Fluidstrom ab­ gewandte Seite einer Membran als Membrankammer (29) ausgebildet ist, in die ein hydraulisches Fluid unter Druck geleitet werden kann, wodurch die Membran eine Umsteuerung von einem ersten Fluidkreislauf auf den zweiten Fluidkreislauf bewirkt.

2. Dreiwegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der bei­ den Membranen durch eine Feder (46) vorgespannt ist und daß die Feder die beiden Membranen so lange in einer ersten Ventilstellung hält, bis das Hy­ draulik-Fluid die beiden Membranen in die zweite Ventilstellung verschiebt.

3. Dreiwegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (30) gegen eine den Ventilsitz bildende Öffnung gepreßt wird, wenn das Hy­ draulik-Fluid in die Membrankammer (28) eintritt und die Membran (30) ver­ schiebt.

4. Dreiwegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Traverse (41) einen Ventilteller (45) trägt, der je nach Membranstellung den ersten oder den zweiten Ventilsitz abdeckt.

5. Dreiwegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einer der Membranstellungen durch die Verschiebung der Traverse (31, 41) ein Schalter (55, 57, 61) betätigt wird.

6. Dreiwegeventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an der Tra­ verse (41) ein Permanentmagnet (49) angeordnet ist, der in einer Endstel­ lung einen Reed-Schalter (55) betätigt.

7. Dreiwegeventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine der bei­ den Membranen (59") über eine mechanische Verbindung (60) eine weitere Membran (59') verschiebt und daß in dem Raum zwischen der Membran (59") und der Membran (59') eine Vorrichtung (62) angeordnet ist, die einen Schalter (61) betätigt.

8. Dreiwegeventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Traverse (41) durch eine Bohrung bis nach außen reicht und daß durch einen Falten­ körper (56) ein Fluidaustritt verhindert wird und daß das Ende der Traverse (41) einen Schalter betätigt.

9. Dreiwegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hydrau- lik-Fluid aus dem Förderfluid besteht.

10. Dreiwegeventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß nahe der Pe­ ripherie eines Pumpenlaufrades (20) Drucksensoren (23, 24) angeordnet sind, welche über Stutzen (25, 26) und Leitungen und über Stutzen (32) am Ventil mit den Membrankammern (28 und 29) verbunden sind.

11. Dreiwegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Traverse mehrere Ventilteller (75 und 76) trägt und mehrere Kreisläufe steuert.

12. Dreiwegeventil nach Anspruch 11 für ein Becken (77), dadurch gekennzeich­ net, daß das Ventil 70 in der ersten Membranstellung das Filter (80) in vorge­ gebener Richtung (81) durchströmen läßt und in der zweiten Membranstel­ lung das Filter (80') gegensinnig entsprechend dem Pfeil (81') durchströmen läßt und daß die das Filter verlassende Flüssigkeit einer nach außen führen­ den Leitung (74') zugeleitet wird.

13. Dreiwegeventil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil aus einem Rohr mit fünf Stutzen besteht, an dessen Enden Membranen (79 und 79') angeordnet sind, die durch die Traverse miteinander verbunden sind, daß es vier Ventilböden (82, 83) enthält, die zwei Kammern bilden und daß sich in jeder dieser Kammern ein Ventilteller (75, 76) befindet, daß ferner diese Kammern mit einem Filter (80) kommunizieren und daß eine Umwälz­ pumpe (74) mit dem Raum zwischen den zwei Kammern kommuniziert und daß der Rücklauf mit dem ersten Raum neben den Kammern und eine nach außen führende Leitung (74') mit dem zweiten Raum neben den Kammern kommuniziert.

14. Dreiwegeventil nach Anspruch 1 für eine Gastherme, dadurch gekennzeich­ net, daß das Dreiwegeventil (86), durch welches der Heizwasserstrom für die Heizkörper (84) strömt, den Kreislauf umleitet zur Wärmeübertragerein­ heit (111), sobald Brauchwasser gezapft wird.

15. Dreiwegeventil nach Anspruch 1 für eine Gastherme, dadurch gekennzeich­ net, daß Brauchwasser beim Durchströmen einer Blende (114') eine Druck­ differenz erzeugt, die eine Verschiebung der Traverse (41) bewirkt.

16. Dreiwegeventil nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß neben der Umwälzpumpe (83') für den Heizkreis eine Ladepumpe (116) vorgesehen ist, die die Wärmeübertragereinheit (111) mit Heißwasser versorgt und daß ein Dreiwegeventil (88) zwischen der Ladepumpe (116) und dem Gas-Wasser- Wärmeübertrager (92) angeordnet ist, welches nach Aussetzen der Verbren­ nung den Förderstrom über das Bypassrohr (91') leitet, wobei die Verlust­ wärme der Ladepumpe (116) den Wärmeverlust der Wärmeübertragereinheit (111) ausgleicht.

17. Dreiwegeventil nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Drei­ wegeventil (86) die Umschaltung von Heizbetrieb auf Brauchwasseraufwär­ mung ermöglicht und ein zweites Dreiwegeventil (117) die Umschaltung vom Gas-Wasser-Wärmeübertrager (92) auf das Bypassrohr (118) übernimmt.

18. Dreiwegeventil nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Mem­ bran eines Dreiwegeventiles, welches beim Einsetzen der Verbrennung schalten soll, vom Gas beaufschlagt wird.

19. Dreiwegeventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (59) mit dem Wasserkreislauf an der Druckseite der Umwälzpumpe kommuniziert.

20. Dreiwegeventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (30) mit der Saugseite der Umwälzpumpe kommuniziert.

21. Dreiwegeventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl der Pumpe variabel ist und daß die Federkraft so groß ist, daß die Verschie­ bung der Traverse (41) nur dann erfolgt, wenn die Pumpe (44, 83) die volle Drehzahl erreicht.

22. Dreiwegeventil nach Anspruch 1 oder 2 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehrichtung des Pumpenlaufrades (20) der Umwälzpumpe (74) um­ steuerbar ist.

23. Dreiwegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Saug­ seite der Pumpe mit dem Dreiwegeventil verbunden ist, das alternativ die Zu­ schaltung der Brauchwasser erwärmenden Einheit oder des Heizkreises er­ laubt.