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Vorrichtung zum Naßbehandeln, insbesondere Färben, von Textilgut Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Naßbehandeln, insbesondere Färben, von in
einem Kessel im Pack- oder Aufstecksystem auf rohrförmigen Materialträgern angeordnetem
garn- oder faserförmigem Textilgut, durch das ein Behandlungsbad mittels einer in
ihrer Förderrichtung nicht umkehrbaren Umwälzpumpe hindurchführhar ist, deren Druck-
und Saugseite durch ein zwischen ihr und dem Boden des Kessels koaxial angeordnetes
Umschaltventil wechselweise mit den Innenhohlräumen der Materialträger bzw. dem
freien Innenraum des Kessels verbindbar ist.
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Es ist eine solche Vorrichtung bekannt(DT-PS 1 917 129),bei der ein
als Drehschieber ausgebildetes Umschaltventil zwei gekrümmt verlaufende Strömungskanäle
aufweist, die auf der einen Seite in zwei nierenförmigen öffnungen enden, denen
entsprechend ausgebildete Öffnungen von Strömungskanälen im Kessel gegenüberliegen,
während sie auf der anderen Seite in kreisförmigen bz. kreisringförmigen Öffnungen
münden, die mit dem Einlaß bzw. dem Auslaß der Umwälzpumpe verbunden sind. Die Strömungskanäle
des Drehschieberventils dieser bekannten Vorrichtung sind durch komplizierte gekrümmte
räumliche Flächen begrenzt und damit schwierig
herzustellen. Außerdem
muß der Kessel an die Strömungskanäle des Drehschieberventils angepaßte Strömungskanäle
komplizierter räumlicher Gestalt aufweisen, die auch die Kesselherstellung verteuern.
Das gesarate Umwälz- und Umschaltsystem der bekannten Vorrichtung, kann auch nicht
für bereits vorhandene Xesselkonstruktionen verwendet werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der obengenannten
Art zu schaffen, deren Umschaltventil einfach herzustellen ist und sich an vorhandene
Kessel in einfacher Weise anpassen läßt. Das Umschaltventil soll dabei ein möglichst
schnelles Umschalten der Strömungsrichtung ermöglichen und einen möglichst symmetrischen
Strömungsverlauf in dem Kessel ergeben.
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Diese Rufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß das Umschaltventil
aus einem fest mit dem Kessel verbundenen zylinderartigen Oberteil mit einem inneren
Strömungsdurchlaß, der über eine Trägerplatte mit den Innenhohlriemen verbunden
ist, und mindestens einem äußeren Strömungsdurchlaß, der mit dem freien Kesselinnenraum
verbunden ist, sowie aus einem ebenfalls zylinderartigen, zwischen dem Oberteil
und der Umwalzpumpe koaxial angeordneten, drehbaren Unterteil mit einem inneren
und mindestens einem äußeren axialen Strömungsdurchlaß, welche mit der Druckseite
bzw. der Saugseite der Umwälzpumpe verbunden sind, besteht und daß in lbhängigkeit
von der Drehlage des Unterteils die inneren und äußeren Strömungsdurchlässe des
Oberteils und des Unterteils wechselweise miteinander verbunden oder der innere
und der äußere Strömunqsdurchlaß des Unterteils direkt miteinander verbunden sind.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Ansprüchen
2 bis 6 gekennzeichnet.
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Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, daß beim Umschalten
von einer Strömungsrichtung in die entgegengesetzte die Umwälzpumpe zumindest teilweise
kurzgeschlossen werden kann und dabei eine Schädigung empfindlichen Textilgutes
durch zu starke Umschaltstösse des strömenden Behandlungsbades vermieden wird. An
das Umwälzsystem der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann in einfacher Weise ein Nebenbehälter
angeschlossen werden, welcher das zum Füllen des Kessels dienende Dehandlungsbad
enthält. Es können auch zwei gleich große Färbeapparate parallel geschaltet und
das Behandlungsbad zwischen ihnen ausgetauscht werden.
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In der Zeichnung ist ein AusführungsbeisPiel des Gegenstandes der
Erfindung dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 eine Vorrichtung nach der Erfindung im
Längsschnitt, Fig. 2 die Vorrichtung nach Fig. 1 in einer O.uerschnittsansicht entsprechend
der Linie II-II von Fig. 1, Fig. 3 die Vorrichtung nach Fig. 1 in einer Ouerschnittsansicht
entsprechend der Linie III-III von Fig. 1, Fig. 4 das Umschaltventil der Vorrichtung
nach Fig. 1 in einer bestimmten Schaltstellung, in einer etwas vereinfachten, teilweise
aufgeschnittenen perspektivischen Ansicht, Fig. 5 das Umschaltventil nach Fig. 4
in einer anderen Schaltstellung, in einer etwas vereinfachten, teilweise aufgeschnittenen
perspektivischen Ansicht,
Fig. 6 das Umschaltventil nach Fig. 4
in einer dritten Schaltstellung, in einem stark vereinfachten Lingsschnitt, Fig.
7 das Umschaltventil nach Fig. 4 in der gleichen Schaltstellung wie in Fig. 6, in
einem stark vereinfachten Län¢-sschnitt mit einer Ebene senkrecht zu der Zeichnungsebene
von Fig. 6, Fig. 8 das Umschaltventil von Fig. 6, in einem Querschnitt entsprechend
der Linie VIII-VIII von Fig. 6 und Fig. 9 das Umschaltventil nach Fig. 6, in einem
Querschnitt entsprechend der Linie IX-IX von Fig. 6.
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Ein zylindrischer Farbekessel 1 ist mit einem schnell verschließbaren
Deckel 2 versehen und weist einen gewölbten Boden 3 auf, an den konzentrisch zu
der Kesselachse 8 ein Flansch 4 angeschweißt ist (Fig. 1). Der Flansch 4 dient zur
Befestigung der unten zu beschreibenden Umwälz- und Umschalteinrichtung, die im
wesentlichen aus einer Umwälzpumpe 6 und einem zwischen dem Färbekessel 1 und der
Umwalzpumpe 6 liegenden Umschaltventil 7 besteht. Die Umwälzpumpe 6 und das Umschaltventil
7 sind koaxial zueinander und zu der rtittelachse 8 des Färbekessels 1 angeordnet,
da diese Anordnung die geringsten Strömungsverluste und den günstigsten Strömungsverlauf
in dem Färbekessel und
damit die schonendste und gleichmäßigste
Behandlung des Textilgutes ergibt.
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Das Umschaltventil 7 besteht aus einem an dem Flansch 4 befestigten
und somit feststehenden Oberteil 10 und aus einem um die Mittelachse 8 drehbaren
Unterteil 11. Das Oberteil 10 nimmt über einen Tragersitz 12 eine Träger-oder Verteilerplatte
13 auf, auf welcher mehrere Materialträger 14 in Form von senkrecht angeordneten,
perforierten Rohren gleichmäßig verteilt befestigt sind. Die Materialträger dienen
zur Aufnahme des zu behandelnden Textilgutes, das in Form von Garnen auf Wickelkörpern
oder Spulen (sog. Aufstecksystem) oder in Form von in doppelzylindrischen Kannen
oder Behaltern mit perforierten Innen- und Außenwänden untergebrachtem Faserqut-,
Flocken, Kammzügen usw. (sog. Packsystem) vorliegen kann und in einer dieser Formen
auf den rohrförmigen taterialträgem 14 in den Färhekessel 1 eingesetzt wird. Als
Beispiel hierfür sind in Fig. 1 auf einem Materialträger 14 aufgenommene Garnwckel
16 schematisch dargestellt.
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Die von den Materialträgern 14 gebildeten Innenhohlräume 17 stehen
über in der Trägerplatte 13 vorhandene Kanäle mit einem inneren, axialen, stirnseitigen
Strömungsdurchlaß 20 des Umschaltventil-Oberteils 10 in Verbindung. Das Oberteil
10 weist außerdem zwei äußere, radiale, mantelseitige Strömungsdurchlässe 22 auf,
die in Verbindung stehen mit einem oberhalb des Behälterbodens 3 angeordneten Rohrbündel-Warmeaustauscher
24. Die Rohrbündel des Wärmeaustauschers 24 sind oben und unten durch Abdeckbleche
25 abgedeckt und am Außenumfang mit einem siebförmigen Mantel 26 umgeben, um ein
Durchströmen des durch die Umwälzpumpe 6 im Kreislauf geförderten Behandlungsbades
zu ermöglichen.
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In einer Stellung des Umschaltventils 7 strömt bei laufender Umwälzpumpe
6 das Behandlungsbad durch den inneren Strömungsdurchlaß 20 in die Kanäle der Trägerplatte
13, von diesen in die Innenhohlrume 17 der aterialtrager 14 und von dort durch das
Textilgut hindurch nach außen in den freien Innenraum 27 des Färbekessels 1 (Innen-Außen-Strömung).
Von dem freien Innenraum 27 gelangt es über den Wärmeaustauscher 24 und die äußeren
Strömungsdurchlässe 22 in das Umschaltventil 7 und von dort zur Umwälzpumpe 6 zurück.
Weitere Einzelheiten des Umschaltventils 7 werden weiter unten erläutert.
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Die Umwälzpumpe 6 ist in einem Pumpengehäuse 28 untergebracht, das
aus einem äußeren, ringförmigen Gehäuseteil 29 und einem inneren Gehäuseteil 30
besteht. Im dargestellten Ausführungsbeispiel dient als Umwälzpumpe 6 eine halbaxiale
Kreis lpumpe, deren Leitradgellause 32 von dem als druckseitigen Austrittsstutzen
ausgebildeten inneren Gehäuseteil 30 aufgenommen ist. Das innere Gehäuseteil 30
ist über Stege 33 mit dem Pumpengehäuse 28 verbunden.
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Das äußere Gehäuseteil 29 bildet einen ringförmigen Strömungskanal
34, in welchem senkrecht zur Strömungsrichtung verdrehbare Klappen 36 angeordnet
sind, mit denen der freie Strömungsquerschnitt abgesperrt werden kann. Das Pumpengehäuse
28 ist mit einem oberen Flansch 37 versehen, mit welchem es an dem Flansch 4 des
Färbekessels 1 befestigt ist, sowie mit einem unteren Flansch 38, an welchem ein
mit einem entsprechenden Flansch 40 versehenes unteres Gehiuseteil 41 befestigt
ist. Das untere Gehäuseteil 41 trägt über Zentriernocken 42 ein Lagergehäuse 43,
in welchem eine Pumpenwelle 44 gelagert ist, die dem Antrieb der Umwälzpumpe 6 dient.
Die Pumpenwelle 44 kann entweder direkt über eine Kupplung mit einem geeigneten
Antriebsmotor
gekuppelt sein oder es kann auf ihr eine Keilriemenscheibe eines entsprechenden
Antriebs befestigt sein.
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Die Umwälzpumpe 6 ist mit einem Laufrad 46 versehen und über ein als
strömungsgünstiges Umlenkteil ausgebildetes einlaß- oder saugseitiges Gehäuseteil
47 mit dem ringförmigen Strömungskanal 34 verbunden. Das untere Gehäuseteil 41 ist
mit einem Ansaugstutzen 48 versehen, durch welchen die Umwälzpumpe 6 bei geschlossenen
Klappen 36 Flüssigkeit ansaugen kann, wn beispielsweise zu Beginn des Färbeprozesses
den Färbekessel mit Behandlungsbad zu füllen. Während des Färbeprozesses selbst,
å.h. so lange das Behandlungsbad oder die Flotte über den Färbekessel durch das
Textilgut hindurch umgewälzt wird, sind die Klappen 36 geöffnet.
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Das Pumpengehäuse 28 weist einen Anschlußstutzen 49 auf, iiber den
ein zweiter Färbeapparat oder Kessel an die beschriebene Umwälz- und Umschalteinrichtung
angeschlossen werden kann. Ist ein solcher zweiter Färbeapparat angeschlossen, so
kann die Flotte in den beiden Färbekesseln ausgetauscht werden, indem die Klappen
36 geschlossen werden. Die Flüssigkeit wird dann über den Anschlußstutzen 49 in
den zweiten Färbekessel und von diesem über den Ansaugstutzen 41 wieder zurück in
die Umwälzpumpe 6 und von dort in den Färbekessel 1 gefördert.
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Aus dem in Fig. 2 dargestellten Querschnitt durch das Pumpengehouse
28 sind insbesondere die Stege 33 und die in dem Strömungsquerschnitt 34 angeordneten
Klappen 36 in ihrer Schließstellung ersichtlich. Die Klappen 36 haben angenähert
die Form eines Kreissegmentes. Sie sind mit einer Welle 50 versehen und können mittels
eines auf
der Welle 50 befestigten hebels 51 um die Welle 50 verschwenkt
werden Aus Fig. 3 ist die Betätigungseinrichtunq für das Umschaltventil-Unterteil
11 ersichtlich. Sie besteht im wesentlichen aus einer hin- und herverschiebbaren
Stange 54, die über ein Gelenklager 55 mit dem Unterteil 11 gelenkig verbunden ist.
Durch Verschieben der Stange 54 kann das Unterteil 11 über einen Winkelbereich von
900 verschwenkt werden. Durch Verschwenken des Unterteils 11 wird in einer unten
noch zu beschreibenden Weise die strömende Flüssig-Reit.smnnge geändert und die
Strömungsrichtung umgeschaltet.
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Zum Zwecke einer genauen tinstellung as Unterteils 11 ist die Stange
54 mit einem pneumatischen Stellglied 56 verbunden.
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Zur folgenden Erläuterung des Uinschaltventils 7 wird auf die Fig.
4 his 11 verwiesen. Wie bereits erläutert, besteht das Umschaltventil 6 aus einem
festen Oberteil 10 und einem drehbaren Unterteil Ii. Die geometrische Gestalt von
Oberteil 10 und Unterteil 11 stimmt im wesentlichen überein. Beide weisen einen
um die gemeinsame Mittelachse 8 koaxial angeordneten inneren Strömungskanal 58 bzw.
59 auf. Der innere Strömungskanal 58 des Oberteils 10 weist einen kreisförmigen
Querschnitt auf, während der Querschnitt des inneren Strömungskanals 59 kreisringförmig
ausgebildet ist (vgl. auch Fig. 1). In den insbesondere der Erläuterung der j-e
nach Schaltstellung unterschied.-lichen Strömungsverläufe durch das Umschaltventil
7 dienenden Fig. 4 und 5 ist zur besseren Ubersichtlickeit das innere Yiantelrohr
in dem Strömungskanal 59 des Unterteils 11 weggelassen.
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Das Oberteil 10 weist vier ringsektorförmige äußere Zylinder-Kammern
60 und 61 auf, die um den Strömungskanal 58 herum gleichförmig verteilt angeordnet
sind. Jede dieser Strömungskammern 60 und 61 umschließt einen Zentriwinkel von 900
in dem Ausführungsbeispiel. Je zwei unter sich gleiche Kammern 60 sind um 1800 gegeneinander
versetzt, während die dazwischen liegenden beiden anderen Kammern 61 ebenfalls unter
sich gleich sind. Sämtliche vier Kammern 60 und 61 sind auf der dem Färbekessel
1 zugewandten Stirnseite durch ein ringförmiges Ahdeckblech 62 verschlossen, während
sie auf der dem Unterteil 11 zugewandten Stirnfläche offen sind. Die beiden Kammern
60 sind gegenüber dem inneren Strömungskanal 61 durch je ein zylindrisches Mantelblech
64 abgedeckt oder verschlossen. Ihre äußere zylindrische BegrenzungsfLache dagegen
ist offen und bildet die weiter oben erwähnten äußeren, radialen Strömungsdurchlässe
22.
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Die beiden anderen rammern 61 sind gegenüber dem inneren Strömungskanal
58 offen, während sie an ihren radial außen liegenden Flächen durch je ein äußeres
zylindrisches Mantelblech 65 abgedeckt sind.
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Das Unterteil 11 weist ebenfalls je zwei Paare gegeneinander um 1800
versetzte und unter sich gleiche Zylinder-Kammern 66 und 67 auf, deren Querschnittsform
genau der Querschnittsform der Kammern 60 und 61 des Oberteils 10 entspricht. Hier
sind allerdings alle vier Kammer 66 und 67 an ihrer dem Oberteil 10 zugewandten
Stirnfläche offen, während sie radial nach außen durch ein durchgehendes zylindrisches
Mantelblech 68 abgedeckt sind. Die beiden Kammern 66 sind an ihrer inneren zylindrischen
Begrenzung gegen den inneren Strömungskanal 59 offen, während sie an ihrer unteren,
der Umwälzpumpe 6 zugewandten Stirnfläche jeweils durch ein sektorförmiges Abdeckblech
70 abgedeckt sind. Die beiden anderen Zylinder-Kammern 67 des Unterteils 11
sind
dagegen an ihren inneren, radialen Begrenzungsflächen durch je ein zylindrisches
Mantelblech 71 von dem inneren Strömungskanal 59 getrennt, während sie an ihrer
unteren, der Umwälzpumpe zugewandten Stirnflache gegen den ringförmigen Strömungsquerschnitt
34 des äußeren Pumpengehäuses 29 offen sind.
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Das Unterteil 11 des Umschaltventils 7 befindet sich in Fig.
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4 in einer Schaltstellung, in der die Flotte das in dem Farhekessel
1 befindliche Textilgut 16 von außen nach innen durchströmt. Die strömende Flotte
gelangt von der Druckseite der Umwälzpumpe 6 in den inneren Strömungskanal 59 des
Unterteils 11, wie durch einen Pfeil A angedeutet ist. Durch die offenen inneren
Mantelflächen strömt sie dann seitlich in die beiden Kammern 66 des Unterteils und
gelangt von dort in axialer Richtung durch die offenen oberen Stirnflächen in die
beiden darüberliegenden Kammern 60 des Oberteils 10. Von dort strömt sie durch die
äußeren Strömungsdurchlässe 22 radial nach außen (Pfeile B) und gelangt, wie bereits
erwähnt, in den Wärmeaustauscher 24 (vgl. Fig. 1). Die nach Durchströmen des Textilguts
16 in die Innenhohlraume 17 der Materialtriger 14 strömende Flotte gelangt über
die Trägerplatte 13 in den inneren Strömungskanal 58 des Oberteils 19 (Pfeil C).
Von dort strömt sie durch die offenen inneren Begrenzungsflächen in die zwei Kammern
61 des Oberteils und durch deren untere Stirnflächen in die darunterliegenden Kammern
67 des Unterteils 11. Durch die offenen unteren Stirnflächen der Kammern 67 gelangt
die Flotte schließlich (Pfeile D) in den ringförmigen Strörnungskanal 34 des Pumpengehäuses
28 und von dort über die Saugseite in die Umwälzpumpe 6 zurück.
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Durch Schwenken des drehbar gelagerten Unterteils 11 um einen Winkel
von etwa 450, wird das Umschaltventil 7 in die in Fig. 5 dargestellte Zwischenstellung
gebracht, in der die Umwälzpumpe kurzgeschlossen ist, wenn die Klappen 36 den Strömungskanal
34 nicht verschließen. Die Flotte strömt von der Druckseite der Umwälzpumpe 6 (Peil
E in Fig 5) in den inneren Strömungskanal 59 des Unterteils 11, von dort in die
Kammern 66, durch deren obere offene Stirnflächen und die darüber liegenden Kammern
des Oberteils nach beiden Seiten in die anderen beiden Kammern 67 des Unterteils
11 und schließlich durch deren offene untere Stirnseiten pfeile F) in den ringförmigen
Strömungskanal 34 des Pumpengehäuses 28 und damit in die Umwälzpumpe 6 zurück. Bei
geöffneten Klappen 36 steht der gesamte Strömungsquerschnitt in dem Umschaltventil
7 für die beschriehene Pumpen-Kurzschlußströmung zur Verfügung. Sind die Klappen
36 dagegen geschlossen, so strömt die Flotte von den Kammern 66 des Unterteils 11
in die Kammern 61 des Oberteils 10 und durch deren offene Innenbegrenzungen in den
inneren Strömungskanal 58 (strichpunktierte Linien). Von dem inneren Strömungskanal
58 gelangt die Flotte (Pfeil G) über die Strömungskanäle in der Trägerplatte-13,
die Innenhohlräume 17 der Materialträger 14 und das Textilgut 16 hindurch in den
freien Innenraum 16 des Färbekessels 1. Ein Teil der Flotte strömt auch in diesem
Fall von den Kammern 66 durch deren obere offene Stirnflächen und die entsprechenden
Stirnflächen der Kammern des Oberteils seitlich in die beiden Kammern 60 des Oberteils
10. Von dort fließt der Flotten-Teilstrom durch die äußeren Strömungsdurchlässe
22 radial nach außen (Pfeile H) und gelangt, wie bereits beschrieben, über den Wärmeaustauscher
24 in den freien Innenraum 27 des FArbekessels 1. Diese Schaltstellung des Umschaltventils'
wird zum Auffüllen des Färbebehälters 1 verwendete Wird der Unterteil des Umschaltventils
7 gegenüber der Stellung nach Fig. 4 um 900 verdreht, so kehrt sich die
Strömungsrichtung
in dem Umschaltventil um und es wird demnach die Flotte von innen nach außen durch
das Textilgut hindurch umgewälzt. Diese Schaltstellung ist in Fig. 6 in einem Axialschnitt
durch das Umschaltventil 7 schematisch dargestellt. Die Schnittebene ist dabei durch
die Kammern 61 des Oberteils 10 und durch die darunter liegenden Kammern 66 des
Unterteils 11 gelegt. Aus Fig. 6 ist somit die Zuströmung von der Umwälzpumpe 6
zum Färbekessel 1 ersichtlich. In einem senkrecht zu der Schnittebene von Fig. 6
gelegten axialen Schnitt durch das Umschaltventil 7 ist dagegen die Rückströmung
vom Färbekessel 1 in die Umwälzpumpe 6 ersichtlich (Fig. 7). Die Flotte strömt radial
von außen nach innen durch die Strömungsdurchlässe 22 in die Kammern 60 des Oberteils
10, von diesem in die darunter liegenden Kammern 67 des Unterteils 11 und von dort
schließlich in axialer Richtung zurück zu der Umwälzpumpe 6.
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In den Fig. 8 und 9 ist das Umschaltventil 7 in der Stellung gemäß
Fig. 6 und 7 zur besseren Verdeutlichung noch in zwei senkrecht zu der Mittelachse
des Umschaltventils 7 durch das Oberteil 10 bzw. das Unterteil 11 gelegten Schnitten
dargestellt. Die Strömungsrichtung ist wie üblich durch aus der Zeichenebene austretende
Pfeilspitzen "e' oder in die Zeichenebene eintretende Pfeilenden X angedeutet.
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Ein aus den Fig. 1, 6 und 7 ersichtlicher Verdrängerkörper 72 ist
in dem Übergangsbereich zwischen den Strömungskanälen des Oberteils 10 und des Unterteils
11 eingebaut, um einerseits die inneren Strömungskanäle 58 und 59 voneinander zu
trennen, andererseits aber einen möglichst symmetrischen und verlustfreien Strömungsverlauf
in dem Umschaltventil 7 zu gewährleisten. Der Verdrängerkörper 72 weist an seiner
Unterseite eine rohrförmige Mantelfläche 73 auf, der in dem inneren Gehäuseteil
30 des Pumpengehäuses 28 ein Innenrohr 74 entspricht.
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Die Umwälzpumpe 6 der erfindungsgemäßen Vorrichtung muß nicht unbedingt
direkt an das Umschaltventil 7 und an den Kesselboden 3 angeflanscht sein.Sie kann
vielmehr auch getrennt angeordnet und über zwei Rohrleitungen mit dem Unterteil
11 des Umschaltventils 7 verbunden sein. In diesem Fall wird zweckmäßigerweise eine
der Rohrleitungen mit einer Absperrklappe versehen.
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- Patentansprüche -