DE2361952A1

DE2361952A1 - Umwaelzpumpe fuer warmwasser-heizungsanlagen

Info

Publication number: DE2361952A1
Application number: DE2361952A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Bach; Ernst Dr Techn Picmaus; Heinz Speyerer
Original assignee: Klein Schanzlin and Becker AG
Current assignee: Klein Schanzlin and Becker AG
Priority date: 1973-12-13
Filing date: 1973-12-13
Publication date: 1975-06-19
Also published as: ATA990774A; DK647674A; GB1487771A; CH584843A5; DK137689C; FR2254727B1; SE395313B; DK137689B; AT335115B; FR2254727A1; IT1025973B; DE2361952B2; SE7415567L

Description

Klein, Schanzlin & Becker, Aktiengesellschaft

Umwälzpumpe für Warmwasser-Heizungsanlagen

Die Erfindung betrifft eine Umwälzpumpe für Warmwasser-Heizungsanlagen mit einer in das Pumpengehäuse einbezogenen Mischeinrichtung und am Pumpengehäuse um eine zentrale Mischkammer herum angeordneten Anschlüssen,von denen ein oberhalb der Mischkammer gelegener und Über das Pumpenlaufrad mit dieser verbundener Anschluß für die Heizungsvorlaufleitung sowie ein Anschluß für die Kesselrücklaufleitung in der Senkrechten und die Anschlüsse für die Kesselvorlaufleitung und die Heizungsrücklaufleitung in der Waagerechten angeordnet sind.

Zur Temperaturregelung in Warmwasser-Heizungsanlagen werden vielfach Dreiwegeoder Vierwege-Mischventile verwendet. Innerhalb der Mischventile wird eine Mischung heißen Wassers aus dem Kesselvorlauf mit.abgekühltem Wasser aus dem Heizungsrücklauf vorgenommen. Das Mischungsverhältnis wird durch den jeweils vorhandenen Wärmebedarf bestimmt. Die Einstellung des Mischventils kann von Hand oder durch einen Stellmotor erfolgen. Der Vorteil der Stellmotoren, wie z.B. Elektromotoren oder.Servomotoren, liegt in der Möglichkeit der weitgehenden Automatisierung. Die Steuerung des Stellmotors erfolgtdurch ein mit einer oder mehreren Temperaturmeßstellen verbundenes Steuer- oder Regelgerät.

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Durch eine Verbindung der Umwälzpumpe und der Mischeinrichtung zu einem gemeinsamen Aggregat konnte der Geräte- und instaliationsaufwand für mit Mischeinrichtungen ausgestattete Heizungsanlagen verringert werden» Aufgrund der sich ergebenden engen Nachbarschaft des Stellantriebes zur Umwälzpumpe konnte ohne weiteren Leistungsaufwand ein einfacher Servomotor verwirklicht werden,

In Verbindung mit einer in Abhängigkeit vom Wärmebedarf drehzahlgeregelten Umwälzpumpe war ein derartiger Servomotor unmittelbar durch die von der Umwälzpumpe erzeugte Druckdifferenz zu betätigen, Die DT-PS 1 928 575 gibt ein Beispiel für eine von der Druckdifferenz einer drehzahlgeregelten Umwälzpumpe betätigte Steilvorrichtung mit Dreiwege-Beimischventü, die sowohl separat angeordnet als auch in das Pumpengehäuse einbezogen sein kann. Der in das Pumpengeheiuse einbezogene Servomotor besteht aus einer Membran, die auf der einen Seite mit dem Druck der Pumpensaugseite und auf der anderen Seite mit dem am Druckstutzen der Pumpe vorhandenen Druck beaufschlagt ist und die über ein Stößel zwei der Beimischung dienende Ventile betätigt. Die in einem unveränderlichen Abstand auf dem Ventilstößel ' befestigten Ventile wirken mit zwei einander entgegengesetzt gerichteten Öffnungen zusammen, die in der Kesselvorlaufleitung und einer weiteren, mit dem Heizungs-

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rücklauf und dem Kessel rücklauf verbundenen Leitung angeordnet sind, Die Öffnungen münden in eine mit dem Pumpeneinlauf verbundene Mischkammer» Bei infoige erhöhter Drehzahl der Umwälzpumpe ansteigender Druckdifferenz wird die Öffnung des mit der Kesselvorlaufleitung verbundenen Ventils vergrößert, die Öffnung des entgegengesetzt gerichteten Ventils jedoch verringert. Bei absinkendem Wärmebedarf und damit verringerter Pumpendrehzahl wird der mit der Membran verbundene Ventilstößel wieder in die entgegengesetzte Richtung bewegt,

Durch die DT-OS 2 140 853 ist auch bereits eine Temperatur-Regeleinrichtung bekannt geworden, die aufgrund ihrer Wirkungsweise einen zusätzlichen Stellantrieb überflüssig macht, Diese Einrichtung benutzt eine aus einem Rückschlagventil und einer Drosselstelle bestehende hydraulische Weiche, die in Abhängigkeit von der Fördermenge der Umwälzpumpe den Anteil der Beimischung von abgekühltem Heizungsrücklaufwasser zu dem heißen Kesselvorlaufwasser bestimmt. Diese hydraulische Weiche kann innerhalb des Rohrleitungssystems der Heizungsanlage angeordnet sein, wobei sich das Rückschlagventil in der KesseIvor!auf- oder der Kesselrücklaufleitung befindet und die Drosselstelle durch eine den Heizungsvorlauf mit dem Heizungsrücklauf verbindende, eine Drosselung bewirkende Rohrleitung gebildet /vird, Zur Erstellung einer kompakten Einbaueinheit können das

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Rückschlagventil, die Drosseiste!ie und die notwendigen Verbindungen auch mit der Umwälzpumpe in einem gemeinsamen Gehäuse zusammengefaßt werden, Mit Ausnahme des entfallenden Stellmotors und bezogen auf die Einfügung in das Rohrleitungssystem der Heizung stimmt dieses Aggregat mit den übrigen bekannten Umwälzpumpen mit Mischeinrichtung überein,

Der Anschluß der Rohrleitungen an das Gehäuse der mit einer Mischeinrichtung versehenen Umwälzpumpe kann Jn unterschiedlicher Weise erfolgen. So ist es z.B, üblich, die verschiedenen Anschlüsse kreuzförmig am Gehäuse anzuordnen, Weiterhin ist es bekannt, die Anordnung in der Form eines H vorzunehmen, In diesem Fall befinden sich die Anschlüsse für Heizungsvorlauf und Heizungsrücklauf am oberen Teil des Gehäuses, die Anschlüsse für Kesselvorlauf und Kessel rücklauf am unteren Gehäuseteil. Aus der Position der mit den Anschlüssen verbundenen Kammern innerhalb des Gehäuses kann sich auch eine Verschiebung der Anschlüsse aus der reinen Η-Form heraus ergeben (DT-OS 2 052 912),

Aus dem spezifischen Aufbau des M'ischergehäuses und des Lage der je nach System notwendigen Kammern kann sich außerdem eine Unveränderbarkeit der Lage der verschiedenen Anschlüsse zueinander ergeben, Für den Einbau eines

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solchen Aggregates in eine Heizungsanlage bedeutet dies aber, daß die jeweils aus anderer Richtung kommenden Rohrleitungen für den Heizungsrücklauf und den Kesselvorlauf nur in der einen der beiden möglichen Positionen optimal angeschlossen werden können, In der anderen Position aber bedarf es einer aufwendigen S-förmigen Leitungsführung für die beiden Anschlüsse« Selbst bei solchen Ausführungen, bei denen das Gehäuse oder Teile desselben einen Wechsel der Anschlußseiten von Kesselvorlauf und Heizungsrücklauf erlauben, bedarf es immerhin noch zweier verschiedener Modelle, die dann den gegebenen Verhältnissen angepaßt sein müssen, Neben dem zusätzlichen Aufwand für Konstruktion, Herstellung und Lagerung eines zusätzlichen Modells muß noch der Nachteil möglicher Verwechslungen ?n Kauf genommen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine der eingangs genannten Gattung entsprechenden Umwälzpumpe mit Mischeinrichtung zu schaffen, die mit einem Modell einen für beide Richtungsveriäufe von Heizungsrückiaufleitung und Kesselvor lauf leitung möglichen Anschluß erlaubt,

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen im Pumpengehäuse vorgesehenen symmetrischen, im Querschnitt fm wesentlichen Y-förmig gestalteten Einbau, dessen oberer Teil die Mischkammer begrenzt und dessen unterer Teil eine

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in den Kessel rücklaufstutzen hineinreichende Trennwand bildet, wobei zwischen der Mischkammer und dem Kesselvorlaufstutzen einerseits sowie zwischen der Mischkammer und dem Heizungsrücklaufstutzen andererseits Jeweils ein der Mischung dienendes Ventil- bzw, Drosselorgan angeordnet ist,

Die in der Wand der Mischkammer angeordneten Ventile können in der aus der DT-PS 1 928 575 bekannten Weise auf einem gemeinsamen Ventilstößel bei einander gegenüberliegenden Sitzen angebracht sein, Zur Anpassung an die sich aus der unterschiedlichen Anschlußart von Kessel vorlauf leitung und Heizungsrücklauf leitung ergebende unterschiedliche Betätigungsrichtung ist der Stellantrieb umschaltbar auszubilden,

Bei Benutzung einer Temperatur-Regeleinrichtung, wie sie aus der DT-OS 2 140 853 bekannt geworden ist, ergibt sich eine besonders vorteilhafte und wenig aufwendige Mischeinrichtung, in zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung werden lediglich zwei in ihren Außenabmessungen gleichartige Einsätze in das Pumpengehäuse eingeschraubt, von denen der eine ein federbeaufschlagtes Rückschlagventil trägt, während der andere eine als Beimischleitung wirkende Drosselstelle besitzt, wobei In der Wand der

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Mischkammer zwei gleichartige, mit dem Rückschlagventil und dem Drosselorgan zusammenwirkende Sitze angeordnet sind. Entsprechend der durch die Anlage bestimmten Einbaurichtung des Aggregates werden die Einsätze für das Rückschlagventil und das Drosselorgan in das Pumpengehäuse eingeschraubt,

Die Drosselstelle kann durch eine im Einsatz vorgesehene blendenähnüche Bohrung gebildet werden, wobei am Umfang des Einsatzes ein dichtend mit dem Sitz in der Wand der Mischkammer zusammenwirkender Dichtring angeordnet ist.

Anstelle eines festen Drosselorgans kann auch vorgesehen werden, daß die Drosselstelle durch einen in der Höhe verstellbaren Kegel gebildet wird, der zusammen mit der Innenfläche des SStznnges einen kreSsnngfÖrmigen Durchtritt veränderbaren.Querschnittes bildet, Eine derartige Ausbildung erlaubt eine individuelle und genaue Einstellung der Drosselsteüe,

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß an der Unterseite der Schenkel des Y-förmigen Einbaus dornartige Ansätze vorgesehen sind, die zur Bildung einer U-fÖrmSgen Kanal führung von der Gehäusewand mit Abstand bogenförmig umschlossen werden. Mit dieser Maßnahme

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wird eine Sperrschicht gebildet, die verhindert, daß bei geringer Fördermenge der Umwälzpumpe der Kessel- und der HeizungskreSslauf miteinander in Berührung kommen, Ein Wärmeaustausch zwischen den beiden Kreisläufen, die bei nicht vorhandenem Wärmebedarf voneinander getrennt bleiben, kann daher nicht stattfinden, Auf der Heizungsrückfaufseite wird sich nämlich innerhalb des U-förmigen Kanalteiles kühleres Wasser aus dem Heizungsrücklauf absetzen und verhindern, daß heißes Wasser aus dem Kesselvorlauf in die mit dem Heizungsrücklauf verbundene Kammer gelangt,

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes ergibt sich, wenn in dem aus dem Y-förmigen Einbau gebildeten Wandteil der Mischkammer eine Wärmedämmkammer vorgesehen wird, Hierdurch wird eine Wärmeübergang zwischen den verschiedenen Kammern der Mischeinrichtung verhindert,

Die im Kesselrücklaufstutzen angeordnete Trennwand übt gegenüber der Kesselvorlaufseite eine Injektorwirkung aus. Ein Teil des aus dem Kesselvorlauf kommenden Wassers wird über diesen Injektor zum Zwecke der Rücklauftemperaturanhebung in den Kessel rücklauf gefördert,

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Die erfindungsgemäße Ausbildung der Umwälzpumpe mit Mischeinrichtung erlaubt es, daß zur Umstellung der Vierwege-Mischeinrichtung auf eine Dreiwege-Mischeinrichtung der Kessel rücklaufstutzen durch einen Verschluß versperrt wird, der an die Trennwand anschließt und die Verbindung zwischen dem Kesselvorlaufstutzen und dem Heizungsrücklaufstutzen unterbricht, Der bei der Vierwege-Mischeinrichtung für den Heizungsrücklauf vorgesehene Anschluß wird bei der Ausführung der Dreiwege-Mischeinrichtung über eine Nebenschlußleitung mit der vom Heizungsrücklauf zum Kesselrücklauf verlaufenden Leitung verbunden,

Anhand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäß gestaltete Umwälzpumpe mit Mischeinrichtung, in

Fig, 2 einen Schnitt durch das Mischergehäuse nach der Linie A-A der Fig, 1, und in

Fig. 3 als Einzelheit einen Schnitt durch eine einsteilbare Drosseistelle,

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In dem Gehäuse 1 des erfindungsgemäß gestalteten Aggregates sind das durch einen drehzahlgeregelten Elektromotor 2 angetriebene Laufrad 3 und.eine dem Gegenstand der DT-OS 2 140 853 entsprechende Mischeinrichtung angeordnet.

Die wesentlichen Elemente der Mischeinrichtung sind ein federbeaufschlagtes Rückschlagventil 4 und ein mit einer blendenähnlichen Bohrung 5 versehener Drosseleinsatz 6, die in das Gehäuse 1 des Aggregates eingeschraubt sind, Das Rückschlagventil 4 ist ebenfalls in einem in das Gehäuse 1 eingeschraubten Einsatz 7 angeordnet. Die in das Gehäuse 1 eingeschraubten Teile der Einsätze und 7 sind einander gleich, können also gegeneinander ausgetauscht werden,

Das Gehäuse 1 besitzt vier kreuzförmig zueinander angeordnete Anschlüsse.

In der Senkrechten befinden sich der Kesselrücklaufstutzen 9 und der oberhalb der Mischkammer 8 angeordnete Heizungsvorlaufstutzen 10, In der Waagerechten sind zwei Stutzen angeordnet, die wahlweise den Heizungsrücklaufsiutzen 11 und den Kesselvorlaufstutzen 12 bilden.

Durch einen Y-förmigen Einbau 13 werden die verschiedenen Kammern bzw. Stutzen des Gehäuses 1 voneinander getrennt. Der untere Teil des Einbaus 13 bildet eine innerhalb des Kesselrücklaufstutzens 9 verlaufende und diesen

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unterteilenden Trennwand 14, Durch dornartige Ansätze 15,16 und die diese mit Abstand bogenförmig umschließende Wand des Gehäuses 1 werden U-förmige Kanäle 17,18 gebildet, die dem Kesselrücklaufstutzen 9 vorgeschaltet sind.

In dem durch den Y-förmigen Einbau 13 gebildeten Wandteil der Mischkammer 8 ist eine mit der Umgebung des Aggregates verbundene luftgefüllte Wärmedämmkammer angeordnet,

Durch einen in der Zeichnung gestrichelt dargestellten Verschluß 20, der in den Kessel rücklaufstutzen eingesetzt werden kann und der durch dichtende Anlage an der Wand des Kessel rücklaufstutzens 9 und an der Stirnseite der Trennwand die Verbindung zwischen dem Kesselvorlaufstutzen 12 und dem Heizungsrücklaufstutzen 11 unterbricht, kann die Vierwege-Mischeinrichtung in eine Dreiwege-Mischeinrichtung umgewandelt werden. An den Stutzen 11 wäre in diesem Falle eine Nebenschlußleitung anzuschließen, die mit der Heizungsrücklaufleitung und der Kesselrücklaufleitung verbunden ist»

Die in der Wand der Mischkammer 8 angeordneten, mit dem Rückschlagventil 4 und dem Drosseleinsatz 6 zusammenwirkenden Sitze werden durch zwei gleichartig gestaltete Sitzringe 21 und 22 gebildet, Im Ausführungsbeispiel wirkt die innere

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Dichtfläche des Sitzringes 21 mit einem den Drosseleinsatz 6 umschließenden Dichtring 23 zusammen, die Stirnfläche des Sitzringes 22 bildet den Sitz für das Rückschlagventil 4,

Der in der Fig, 2 dargestellte Drosseleinsatz 6 mit blendenähnlicher Bohrung 5 kann, wie in Fig. 3 gezeigt, durch einen Einsatz 24 mit einem höhenverstel!baten Drosselkegel 25 ersetzt werden= Entsprechend seiner Schraubhöhe gibt der Drosselkegel 25 einen mehr oder minder großen kreisringförmigen Drosselspalt zwischen sich und dem Sitzring 21 frei,

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Umwälzpumpe mit Mischeinrichtung, wie sie das Ausführungsbeispiel zeigt, ist folgende:

Ein - nicht dargestellter - Temperaturfühler steuert über eine Regeleinrichtung die Drehzahl des Elektromotors 2 und damit die Fördermenge des aus der Mischkammer ansaugenden Laufrades 3„ Das geförderte Medium gelangt über den Heizungsvorlaufstutzen 10 in die Heizungsanlage,

Bei nicht vorhandenem Wärmebedarf und damit bei geringer Drehzahl und kleiner Fördermenge bleibt das federbelastete Rückschlagventil 4 geschlossen,

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Das Laufrad 3 saugt jetzt das abgekühlte Wasser aus dem Heizungsrücklauf durch die blendenähnliche Bohrung 5 im Drossel eh satz 6 in die Mischkammer 8 und fördert es von dort zurück zur Heizung,

Eine Vermischung des im Kesselkreislauf befindlichen heißen Wassers mit dem kühlerem Wasser des Heizungskreislaufes wird durch den U-förmigen Kanal 17 unterbunden. Das aus dem Heizungsrücklauf geförderte Wasser, das aufgrund seiner geringeren Temperatur ein höheres spezifisches. Gewicht besitzt, setzt sich in dem U-förmigen Kanal 17 ab und versperrt dem hei ßen Wasser des Kesselkreislaufes den Durchtritt, Heizungs- und Kesseikreisiauf sind hierdurch völlig voneinander getrennt. Auch eine geringfügige Zufuhr heißen Wassers in den Heizungskreislauf, wie sie bei nicht vorhandenem Kanal 17 möglich wäre, unterbleibt.

Bei ansteigendem Wärmebedarf wird die Drehzahl der Umwälzpumpe erhöht. Mit der nun steigenden Fördermenge und dem damit ansteigendem Drosselwiderstand der blendenähnlichen Bohrung 5 sinkt der Druck innerhalb der Mischkammer 8, Steigt die Fördermenge auf einen vorbestimmten Wert an, wird das federbeaufschlagte Rückschlagventil 4 aufgrund des zwischen der Mischkammer 8 und dem Kessel- bzw, Heizungskreislauf vorhandenen Differenzdruck geöffnet, Hierdurch wird

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der Kesselkreislauf mit dem Heizungskreislauf verbunden. Die Fördermenge der Umwälzpumpe bestimmt über die vom Rückschlagventil 4 und die blendenähnliche Bohrung 5 gebildete hydraulische Weiche das Mischungsverhältnis des heißen und des abgekühlten Wassers, also die Temperatur des zu den Heizkörpern gelangenden Wassers,

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Claims

ί 1 .^Umwälzpumpe für Warmwasser-Heizungsanlagen mit einer in das Pumpengehäuse einbezogenen Mischeinrichtung und am Pumpengehäuse um eine zentrale Mischkammer herum angeordneten Anschlüssen, von denen ein oberhalb der Mischkammer gelegener und über das Pumpenlaufrad mit dieser verbundener Anschluß für die Heizungsvorlaufleitung sowie ein Anschluß für die Kesselrücklaufleitung in der Senkrechten und die Anschlüsse für die Kesselvorlaufleitung und die Heizungsrücklaufleitung in der Waagerechten angeordnet sind, gekennzeichnet du rch einen im Pumpengehäuse (1) vorgesehenen symmetrischen, im Querschnitt im wesentlichen Y-förmig gestalteten Einbau (13), dessen oberer Teil die Mischkammer (8) begrenzt und dessen unterer Teil eine in den Kesse I r.ückl aufstutzen (9) hineinreichende Trennwand (14) bildet, wobei zwischen der Mischkammer (8) und dem Kesselvorlaufstutzen (12) einerseits sowie zwischen der Mischkammer (8) und dem Heizungsrücklaufstutzen (11) andererseits jeweils ein der Mischung dienendes Ventil- bzw. Drosselorgan angeordnet ist.
2. Umwälzpumpe mit Mischeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unter Benutzung einer Temperaturregeleinrichtung nach Patentanmeldung P 21 40 853.7 zwei in ihren Außenabmessungen gleichartige Einsätze (6,7,24) in das Pumpengehäuse (1) eingeschraubt sind, von denen der eine ein

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federbeaufschlagtes Rückschlagventil (4) trägt, während der andere eine als Beimischleitung wirkende Drosselstelle besitzt, wobei in der Wand der Mischkammer (8) zwei gleichartige, mit dem Rückschlagventil (4) und dem Drossel einsatz (6,24) zusammenwirkende Sitzringe (21,22) angeordnet sind.
3. Umwälzpumpe mit Mischeinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2,dadurch

gekennzeichnet, daß die Drosselstelle durch eine im Drossel einsatz (6) vorgesehene blendenähnliche Bohrung (5) gebildet wird, wobei am Umfang des Drosseleinsatzes (6) ein dichtend mit dem Sitzring (21) in der Wand der Mischkammer (8) zusammenwirkender Dichtring (23) angeordnet ist.
4. Umwälzpumpe mit Mischeinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstelle durch einen in der Höhe verstellbaren Kegel (25) gebildet wird, der zusammen mit der Innenfläche des Sitzringes (21) einen kreisringförmigen Durchtritt veränderbaren Querschnittes bildet.
5. Umwälzpumpe mit Mischeinrichtung nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Unterseite der Schenkel des Y-fÖrmigen Einbaus (13) domartlge Ansätze (15,16) vorgesehen sind,

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die zur Bildung einer U-fÖrmigen Kanalführung (19,18) von der Gehäusewand mit Abstand bogenförmig umschlossen werden.
6. Umwälzpumpe mit Mischeinrichtung nach Anspruch 1 und einem oder mehreren

der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem aus dem Y-förmigen Einbau (13) gebildeten Wandteil der Mischkammer (8) eine Wärmedämmkammer (19) vorgesehen ist.
7. Umwälzpumpe mit Mischeinrichtung nach Anspruch 1 und einem oder mehreren

der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Umstellung der Vierwege-Mischeinrichtung auf eine Dreiwege-Mischeinrichtung der Kessel rücklaufstutzen (9) durch einen Verschluß (20) versperrt wird, der an die Trennwand (14) anschließt und die Verbindung zwischen dem Kesselvorlaufstutzen (12) und dem Heizungsrücklaufstutzen (11) unterbricht.

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