DE2603924A1 - Thermostatisch gesteuerte mischkammer fuer eine warmwasser-zentralheizungseinrichtung - Google Patents

Description

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Thermostatisch gesteuerte Mischkammer für eine Warmwasser-Zentralheizungseinrichtung

Die Erfindung betrifft ein thermostatisch gesteuertes Mischventil für Warmwasser-Zentralheizungsanlagen, das in einem Gehäuse, das eine Mischkammer umschließt, einen Heißwasserzulauf, einen Warmwasserauslauf und einen Kaltwasserzulauf sowie ein bewegliches Verschlußorgan aufweist, das von einem Thermostaten in der Mischkammer eingestellt wird und in Abhängigkeit von der Temperatur des warmen Mischwassers den Kaltwasserzulauf zur Mischkammer in dem Maße stärker öffnet, wie die vom Thermostaten abgefühlte Temperatur ansteigt.

Nachfolgend wird unter Heißwasser das Wasser am Ausgang des Heizkessels (Heißwasser-Zulauf), unter Kaltwasser das aus der Falleitung des Heizungssystems rückkehrende, in den Heizkörpern abgekühlte Wasser (Kaltwasser-Rücklauf) und unter Warmwasser die Mischung aus Heißwasser und Kaltwasser, mit der die Steigleitung zu den Heizkörpern gespeist wird, verstanden, die an das Mischventil angeschlossen ist, um die Heizkörper mit Wasser vorgegebener Temperatur zu beschicken. Bei milden Außentemperaturen kann ein Zustand eintreten, bei dem das Heißwasser, das Warmwasser und das Kaltwasser sehr nahe beieinanderliegende Temperaturen aufweisen.

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Wenn das Mischventil als Dreiwegeventil ausgebildet ist, dann ist zum Einbau in das Heizungssystem ein T-förmiges Abzweigstück vorzusehen, das nicht Bestandteil des Mischventiles selbst ist und den Kaltwasserstrom aus der Palleitung aufteilt in einen Teilstrom zum Speisen des Heizkessels und in einen anderen Teilstrom zum Speisen des Kaltwasserzulaufes des Mischventiles. Bei Ausbildung als Vierwegeventil wird das gesamte Kaltwasser aus der Palleitung in das Mischventil eingespeist, das folglich zusätzlich einen Kaltwasserauslauf aufweist, über den der Heizkessel gespeist wird. Wenn in diesem zweiten Ausführungsfall die vom Thermostaten abgefühlte Temperatur steigt, dann öffnet das Verschlußorgan nicht nur den wirksamen Kaltwasserzulauf zur Mischkammer hin, sondern zugleich wird zunehmend einerseits der Durchgang vom Kaltwasserzulauf zum Kaltwasserablauf geschlossen und andererseits die Verbindung vom Warmwasserzulauf zur Mischkammer geschlossen. Ferner wird im Falle eines solchen Vierwegeventils zugleich zunehmend ein direkter Durchlaß zwischen demHeißwasserzulauf und dem Kaltwasserauslauf als direkte Rückführung des aus dem Heizkessel kommenden Heißwassers zum Kessel zurück geöffnet. Im Rahmen der Erfindung kann das Verschlußorgan eine Klappe mit linearer Bewegung oder eine Drosselklappe mit Drehbewegung sein.

In jedem Falle ist es Aufgabe des Mischventiles die Temperatur des zu den Heizkörpern gesandten Mischwassers vorzugeben, indem eine gewisse Menge Heißwasser aus dem Heizkessel mit einer gewissen Menge Kaltwasser, das von der Palleitung zurückgeführt wird, gemischt wird.

Um Veränderungen der Außentemperatur Rechnung tragen zu können, ist es bekannt, ein solches Mischventil in Abhängigkeit von der Außentemperatur von Hand einzustellen oder selbsttätig

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arbeiten zu lassen, Im ersteren Falle wird vom Anwender manuell die gewünschte Warmwassertemperatur eingestellt, indem mittels eines zu verdrehenden Stellorganes die Ansprechschwelle des Thermostaten in Abhängigkeit von der Temperatur verändert wird, wozu die Einstellung des Thermostaten verschoben wird, an dessen Ende das ■Verschlußorgan angeschlossen ist. Im zweitgenannten Falle erfolgt die Beeinflussung der Warmwassertemperatur automatisch in Abhängigkeit von der Außentemperatur. Bei bekannten Mischventilen dieser Art ist ein Stellmotor (im allgemeinen ein elektrischer Motor) vorgesehen, der über ein thermostatisches Steuersystem, mit einer Sonde zum Messen der Außentemperatur sowie einer Sonde zum Messen der aktuellen Warmwassertemperatur, gesteuert wird. Diese beiden Sonden wirken dazu gleichzeitig auf eine Schalteinrichtung (im allgemeinen ein elektrisches Relais), die ihrerseits auf das Verschlußorgan des Mischventiles wirkt. Diese Schalteinrichtung ist derart ausgestaltet, daß bei Jeder Verringerung der Außentemperatur eine Erhöhung der anzustrebenden Wassertemperatur am Warmwasserauslauf bewirkt wird.

In dem beschriebenen Falle kann der Motor das Verschlußorgan in eine beliebige Stellung zwischen zwei Extremstellungen einstellen. Diese Regelung arbeitet sehr präzise, da sie eine sehr geringe Differenz zwischen der Warmwassertemperatur und der Kaltwassertemperatur aufrechterhalten kann.sie weist auch den Vorteil auf, praktisch ohne Trägheit,d. h. ohne Zeitverzögerungen in Bezug auf die Wärmezufuhr zu arbeiten, so daß der Heizkessel stets eine ausreichende Menge an Heißwasser hinreichender Temperatur zur Verfügung stellt, um auf etwaigen zusätzlichen Wärmebedarf im zu beheizenden Gebäude sofort reagieren zu können. Die Verschließbewegungen des VerschlußorganeSj das von einem Motor bewegt wird, erfolgt

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sehr schnell, beispielsweise im Falle einer-raschen Erhöhung der Außentemperatur. Ein derart aufgebautes Mischventil bewirkt schließlich eine Wärmeabgabe der Heizkörper, die dem örtlichen Bedarf an Wärme entspricht.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Mischventil zu schaffen, das die gleichen Vorteile wie die oben beschriebenen herkömmlichen Mischventile aufweist, aber mit einfacherem und weniger kostspieligerem Aufbau und zugleich die gleichen Charakteristiken wie die automatisch arbeitenden Mischventile besitzt und schließlich wesentliche Bauteile übereinstimmend mit den von Hand einzustellenden herkömmlichen Mischventilen aufweist, so daß das Mischventil nach der Erfindung einfach in schon vorhandenen Anlagen nachgerüstet werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß ein zweiter Thermostat mit einer Kammer variablen Volumens in der Nähe des ersten Thermostaten aber außerhalb der Mischkammer vorgesehen ist und daß eine Kapillare, die an eine der Außentemperatur ausgesetzte Sonde angeschlossen und mit einem bei Erwärmung sich ausdehnenden Medium gefüllt ist,vorgesehen ist, wobei der zweite Thermostat vermittels seiner Kammer variablen Volumens mechanisch auf den ersten Thermostaten derart einwirkt, daß bei sinkenden Außentemperaturen das Eingreifen des Thermostaten zu höheren Temperaturen des warmen Mischwassers führt und umgekehrt.

Nach einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung weist der zweite Thermostat einen Kolben auf der auf einen in gleicher Wirkungsrichtung axial hintereinandergeschalteten stößel einwirkt , wobei der Stößel durch einen abgedichteten Verschluß in die Mischkammer hineinragt, und durch linearen mechanischen Druck auf ein Ende des ersten Thermostaten dessen Position und damit auch die Einstellung des Verschluß-

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organes vorgibt. Wenn dieses Verschlußorgan ein linear verschiebbares Ventil ist, dann sind die beiden vorgenannten, hintereinanderliegenden Stößel und Kolben vorzugsweise linear fluchtend mit einer Stange des Versehlußorganes selbst ausgerichtet, wobei der erste Thermostat zwischen der Stange des Versehlußorganes und dem durch die wasserdichte Öffnung in die Mischkammer hineinragenden Stößel zwischengeschaltet ist.

Ein derart gestaltetes, erfindungsgemäßes Mischventil weist die gleichen Vorteile auf, wie die herkömmlichen Mischventile mit automatischer Steuerung, d. h. Mischventile mit Schalteinrichtung und Motor; denen gegenüber weist das erfindungsgemäße aufgebaute Mischventil aber den wesentlichen Vorteil eines einfacheren und preiswerteren Aufbaues auf. Ferner werden beim Betrieb entsprechend ausgestattete Heizungsanlagen schwer auffindbare und nur von Heizungsanlagen-Spezialisten zu reparierende Fehlerquellen vermieden.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus nachstehender Beschreibung von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen zur Erfindung. Dabei zeigt:

Fig. 1 in schematischem Aufriß eine Zentralheizungseinrichtung mit einem erfindungsgemäß gestaltetem Mischventil in Dreiwegeausführung,

Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch das Mischventil nach Fig. 1,

Fig. j5 zur Erläuterung der Funktionsweise des erfindungsgemäßen Mischventils nach Fig. 2 ein Dreiwege-Mischventil mit Handeinstellung nach dem Stand der Technik,

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Pig. 4 schematisch im Aufriß eine Zentralheizungseinrichtung mit einem zweiten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Misohventils,

Fig. 5 im Vertikalsohnitt das abgewandelte erfindungsgemäße Mischventil gemäß Fig. 4,

Fig. 6 im Vertikalschnitt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Mischventiles als Dreiwegeventil,

Fig. 7 eine Schnittdarstellung längs der Linie H-II in Fig. 6, und

Fig. 8 ein Kennliniendiagramm zur Veranschaulichung der Wirkungsweise eines erfindunsgemäßen Mischventiles gemäß Fig. 6 und Fig. 7.

Fig. 1 und 4 zeigen in schematischer Darstellung eine Warmwasser-Zentralheizungsanlage mit einem Kessel 1 und Heizkörpern 2. Das erhitzte Wasser verläßt den Kessel 1 durch ein Rohr j5, und das abgekühlte Wasser kehrt durch ein Rohr in den Kessel zurück. Ein Mischventil 5 (in Fig. 1 und Fig. 2) bzw. 5a (in Fig. 4 und Fig. 5) bzw. 5b (Fig. 6) mischt das erhitzte Wasser, das aus dem Rohr 3 zugeführt wird, im bestimmten Verhältnis mit dem abgekühlten Wasser, das aus den Heizkörpern 2 über die Falleitung 6 rückgeführt wird, so daß lauwarmes Wasser durch eine Steigleitung J den Heizkörpern 2 zugeführt wird. Eine Pumpe 8, die gewöhnlich am unteren Ende der Steigleitung ¹J angeordnet ist, bewirkt den Wasserumlauf im geschlossenen Kreislaufsystem, wie durch die Pfeile in Fig. 1 und in Fig. 4 angedeutet.

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Das Mischventil 5 gemäß Fig. 1 und Fig. 2 (in Fig. 4 und Fig. 5 als 5a und in Fig. 6 als 5b bezeichnet) enthält an einem Gehäuse 9 (bzw. 9a bzw. 9b), das eine Mischkammer 10 (bzw. 10a, lOb) umschließt, einen Heißwasserzulauf 11, an dem das Rohr j5 endet einen Warmwasserauslauf Ig, an den die Steigleitung angeschlossen ist, einen Kaltwasserzulauf Ij5 und ein bewegliches Verschlußorgan 14 (bzw. 14a, 14b), dessen stellung bestimmt ist durch einen Thermostaten 15, der in der Mischkammer 10 (bzw. 10a, lOb) angeordnet ist und deshalb auf die Temperatur der Warmwassermischung derart reagiert, daß der Kaltwasserzulauf I3 zur Mischkammer 10 (bzw. 10a, 10b) destomehr freigegeben wird, je höher die mit dem Thermostaten erfühlte Temperatur ist. Die Zuläufe 11 und I3 und der Auslauf 12 sind öffnungen im Gehäuse $ (9aj 9b), die mit üblichen Rohrbefestigungseinrichtungen ausgestattet sind, beispielsweise mit Gewinden oder (wie in der Zeichnung dargestellt) mit Innengewinden, so daß hier die Rohrleitungen angeschlossen werden können.

Nachfolgend wird zuerst das Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 und Fig. 2 daraufhin das nach den Fig. 4 und Fig. 5 und schließlich dasjenige gemäß Fig. 6 und Fig. 7 beschrieben.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und Fig. 2 ist das Mischventil 5 als Dreiwegeventil aufgebaut. Ein Abzweigstück (Fig. 1) , das nicht zum Aufbau des Mischventiles 5 selbst gehört, ist mit zweien seiner Schenkel zwischen die Falleitung und das Rohr 4 geschaltet, während der dritte Schenkel über ein Rohr I7 zum Kaltwasserzulauf IjJ (Fig. 2) des Mischventiles 5 führt; das Abzweigstück 16 teilt folglich das abgekühlte Wasser, das durch die Falleitung 6 zugeführt wird, in zwei Anteile auf, von denen einer über das Rohr 4 zum Zulauf des Kessels 1, der andere Teil zum Kaltwasserzulauf 1J> des Mischventiles 5 geleitet wird.

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Das erfindungsgemäße gestaltete Mischventil 5 weist einen zweiten Thermostaten l8 auf, der nahe beim Thermostaten I5 aber außerhalb der Mischkammer 10 angeordnet ist. Dieser . zweite Thermostat 18 enthält eine Kammer 19 variablen Volumenes, die über ein Rohr mit sehr kleinem Durchmesser, eine sogenannte Kapillare 20, mit einer Sonde 21 in Verbindung steht, die ihrerseits der Außentemperatur ausgesetzt und beispielsweise, wie in Fig. 1 dargestellt,.außerhalb der Außenmauer 22 des zu beheizenden Gebäudes angeordnet ist. Die Kammer 19* die Kapillare 20 und die Sonde 21 sind mit einer Flüssigkeit gefüllt, die einen ausgeprägten Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist und deren Gefrierpunkt oberhalb der minimalen Temperaturen liegt, denen die Sonde 21 ausgesetzt sein kann.

Der erste Thermostat I5 ist vorzugsweise ein sogenannter Wachsthermostat. Wie in Fig. 2 dargestellt, besteht er aus einer Haube 23, die auf eine Führung 24 aufgesetzt ist und dadurch eine Membran 25 aus Gummi einspannt. Das Innere zwischen der Haube 23 und der oben liegenden Oberfläche der Membran 25 begrenzt einen Raum 26, der mit einem in Abhängigkeit von der Temperatur sich ausdehnenden Material gefüllt ist, bei dem es sich um ein Petroleumwachs handeln kann. Ein Stopfen 27 aus Gummi überträgt die Bewegungen der Membran 25 unter Einwirkung der Ausdehnung des Stoffes im Raum 26 auf eine als Stößel dienende Kolbenstange 28, und zwar über eine zwischen dem Stößel 27 und der Stange 28 eingelegte Scheibe 29 aus einem Material, wie es unter der Bezeichnung "Teflon" handelsüblich ist. Die Stange 28 weist einen kleinen, kragenförmig umlaufenden Flansch 30 auf, der sich gegen die Basis eines Bügels 31 abstützt, der seinerseits von einer Druckfeder 32 gehalten ist. Ein Ende dieser Druckfeder 32 stützt sich gegen eine Querwand 33 ab, die Teil

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des Gehäuses 9 ist und folglich die Mischkammer 10 begrenzt. In ihrem Zentrum ist diese Querwand 33 von einer Bohrung 34 durchbrochen, die einen Ventilsitz 35 für das Verschlußorgan 14 aufweist. Die Stange 28 verläuft durch den Bügel 31 und die Bohrung 34. An ihrer vom Thermostaten 15 fortweisenden Ende trägt die Stange 28 das Verschlußbrgan 14, das hier beispielsweise durch Einfassung befestigt ist und das in seinen Außenkohturen dem Ventilsitz 35 angepasst ist.

Das Gehäuse 9 weist an einer dem Kaltwasserzulauf 13 gegenüberliegenden Seite eine zylindrische Öffnung 36 auf, die mit einem Innengewinde 37 ausgestattet ist, in das ein Stöpsel 38 wasserdicht eingeschraubt ist, wobei eine Dichtung 39 zwischengelegt ist. In seinem Zentrum ist der Stöpsel 38 mit einer Gewindebohrung 40 versehen, die in eine Glattbohrung übergeht, in die eine Ringdichtung 41 eingelegt ist. Eine weitere, kleinere Bohrung 42 im Stöpsel 38 nimmt einen Stößel 43 auf, gegen den die Ringdichtung 4l anliegt und oer an seinem in die Mischkammer 10 hineinragenden Ende einen Druckkopf 44 aufweist, mittels dessen der Stößel 43 gegen ein Ende der Haube 23 des ersten Thermostaten 15 anliegt. Ein weiterer Stopfen 45, der Außengewinde aufweist, ist in die Gewindebohrung 40 des Stöpsel 38 eingeschraubt.. In seinem Zentrum weist der Stopfen 45 eine Bohrung 46 auf, in der der Stößel 43 auf- und abgleiten kann. Der Stopfen 45 übt auf die Ringdichtung 41 Druck aus und sichert dadurch den wasserdichten Abschluß um den Stößel 43 herum. An seinem dem Außengewinde gegenüberliegenden Ende ist der Stöpsel 38 außen mit einer Schulter 47 ausgestattet, gegen die ein Rohrstück 48 anliegt und zentriert ist, das vorzugsweise aus einem Material schlechter Wärmeleitfähigkeit besteht. Dieses Rohrstück 48 ist am Gehäuse 9 mittels einer Überwurfmutter 49 befestigt,

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die gegen eine Schulter 50 am unteren Ende des Rohr-Stückes 48 anliegt und andererseits auf ein Außengewinde am Gehäuse 9 iⁿ Höhe der zylindrischen öffnung 36 aufgeschraubt ist. Das Rohrstück 48 ist nach Art eines Drehteiles gestaltet. Es ist an seinem, der Schulter 50 gegenüberliegenden Ende mit einem Außengewinde 52 versehen. Eine Trennwand 53 trennt das Innere des RohrStückes 48 in zwei Kammern 54 und 55.

Die Kammer 19 des zweiten Thermostaten l8 ist im Inneren des Rohrstückes 48 angeordnet, und zwar in dessen oberer Kammer 54. Die Kammer 19 ist vorzugsweise von einer Haube begrenzt, in die eine Führung 57 eingesetzt ist, wobei ein zylinderförmiges Gummistück 58 eingespannt wird. Ein Kolben 59 ragt durch die Führung 57 und eine feste Scheibe 60 hindurch und in das Innere des Gummistückes 58 hinein. Die Stange 28, der Stößel 43 und der Kolben 59 verlaufen längs einer gemeinsamen Achse und der Thermostat 15 ist zwischen den der stange 28 und dem Stößel 43 angeordnet.

Die Haube 56 ist von einem etwa radial verlaufenden Loch 6l durchbrochen, in das ein Ende der Kapillare 20 eingelötet ist, die durch das Rohrstüok 48 durch eine seitliehe öffnung 62 hindurchtritt. Die Führung 57 des Thermostaten 18 weist ein als Zylinder 6~5 ausgestaltetes Teil auf, das in einer Bohrung 64 ruht, die im Zentrum der Trennwand 53 gelegen ist. Das freie Ende des Kolbens 59 liegt gegen das obere Ende des Stößel 43 an. Ein hohler Verschluß 65 ist mit einem Innengewinde auf das Außengewinde 52 des Rohrstückes 48 aufgeschraubt. Dieser Verschluß 65 enthält in seinem Inneren einen Anschlag 66, gegen den das äußere, obere Ende der Haube 56 des Thermostaten 18 anliegt.

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Das Gesamtvolumen des Inneren der Kapillare 20 und der Kammer 19 ist hinreichend klein ausgeführt, um sicherzustellen, daß die darin enthaltene Flüssigkeit sich nur in vernachlässigbarem Maße in Abhängigkeit von der örtlichen Temperatur in der Umgebung der Anordnung der Elemente 19 und 20 ausdehnt oder zusammenzieht, bezogen auf die Flüssigkeit in der Sonde 21, die wesentlich stärkeren TemperaturSchwankungen ausgesetzt' ist als die Elemente 19 und 20.

Zur Vereinfachung der Funktionsbeschreibung wird zunächst auf Fig. 3 Bezug genommen, die ein Mischventil für herkömmliche von Hand zu betätigende Einstellung darstellt. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, fehlt bei einem Mischventil nach Fig. 3 gegenüber einem solchen nach Fig. 2 die Gesamtheit der Elemente 18 bis 21, 4-8 bis 52 und 66, während auf dem Außengewinde 51 des Gehäuses 9 als Stellorgan 65a ein Hohlknauf mit Anschlag 66a vorgesehen ist, der dem Stellorgan mit Anschlag 66 in Fig. 2 entspricht, jedoch bei Fig. 3 unmittelbar auf den Stößel 43 einwirkt.

Der Thermostat 15, der in der Mischkammer 10 angeordnet ist, hat im wesentlichen die Aufgabe, die Temperatur des warmen, gegenüber der Temperatur am Austritt des Heizkessels also milderen Temperatur des Wassers auf einem voreingestellten Wert zu halten, um dies zu gewährleisten, wird die Menge des in die Mischkammer 10 eintretenden kalten Wassers, das über den Kaltwasserzulauf I3 zugeführt wird und durch den Ringspalt zwischen dem Verschlußorgan 14 und dem Ventilsitz hindurchtritt, beeinflußt. Wenn die Temperatur des mäßig warmen Wassers in der Mischkammer 10 ansteigt, dann dehnt sich das in dem Raum 26 enthaltene Material aus, mit der Folge, daß die Stange 28 weiter herausgeschoben wird. Die Haube 23 ist in Axialrichtung durch den hier anliegenden Druckkopf festgelegt, so daß eine Bewegung der stange 28, in der Dar-

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Stellung der Zeichnung nach unten, erfolgt. Hierdurch wird das Verschlußorgan 14 weiter vom Ventilsitz 35 abgehoben., so daß eine größere Menge kalten Wassers in die Mischkammer 10 eintreten kann und die Temperatur des darin enthaltenen warmen Wassers senkt. Wenn sich im umgekehrten Falle die Temperatur des warmen Wassers in der Mischkammer vermindert, dann wird das Verschlußorgan 14 wieder näher zum Ventilsitz 35 herangeführt, nämlich durch Einwirkung der Druckfeder 32, so daß die in die Mischkammer 10 eintretende Menge kalten Wassers verringert wird, mit der Folge eines Temperaturanstieges des warmen Wassers.

Die Temperatur des warmen Wassers, das das Mischventil durch den Warmwasserauslauf 12 verläßt, kann mittels des als Reglerknopf dienenden stellorganes 65a voreingestellt werden. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist die Position des Anschlages 66a in Axialrichtung unmittelbar gebunden an die Einstellung des Stellorganes 65a. Indem dieses Stellorgan 65a mehr oder weniger weit auf- bzw. zugeschraubt wird, wird zugleich die axiale Lage der Haube 23 des Thermostaten 15 verändert und damit die Stellung des Verschlußorgans 14 beeinflußt. Dieses Verdrehen des Stellorganes 65a wirkt sich folglich unmittelbar auf die Menge des in die Mischkammer 10 eintretenden Kaltwasser aus und erlaubt somit das Voreinstellen einer mittleren Warmwassertemperatur. Im Falle eines herkömmlichen Mischventiles gemäß Fig. kann das Stellorgan 65a Markierungen oder Maßeinteilungen aufweisen, um eine gewünschte Temperatur genauer einstellen zu können.

Bei dem erfindungsgemäß gestalteten Mischventil 5 wird die Position des Stößel 43 nicht manuell mittels das Stellorganes 65a (Fig. 3) sondern selbsttätig in Abhängigkeit

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von der Außentemperatur beeinflußt, die mittels der Sonde abgefragt wird, und sie kann mittels des Stellorgans 65 zusätzlich eingestellt werden (Fig. 2). Wie in Fig. 2 dargestellt, werden die Temperaturschwankungen der Außentemperatur, wie sie von der Sonde 21 aufgenommen werden, in die Kammer I9 als Volumenänderung der in der Sonde 21 enthaltenen Flüssigkeit übertragen, wobei diese Volumenänderung auf das Gummistück 58 einwirkt. Die Verformungen dieses Gummistückes 58 bewirken, daß der Kolben 59 sich in bekannter Weise axial bewegt und somit die Lage der Haube 23 des Thermostaten 15 im Mischventil 5 beeinflußt.

Wenn die Außentemperatur steigt, dann vergrößert sich das Volumen der Flüssigkeit, die in der Sonde21 enthalten ist. Diese Volumenvergrößerung überträgt sich infolge Verschiebung der in der Kapillare 20 enthaltenen Flüssigkeitssäule mit der Folge des Eintritts von zusätzlicher Flüssigkeit in die Kammer I9. Dadurch bewirkt das demzufolge zusammengedrückte Gummistück 58 ein Austreten des Kolbens 59, der seinerseits den Stößel k-3 (in Fig. 2) nach unten verschiebt, und über diesen ebenso den Thermostaten 15 und das Verschlußorgan 14. Daraus resultiert vermehrter Zutritt kalten Wassers in die Mischkammer 10 und hieraus eine Verringerung der Temperatur des warmen Mischwassers, das über den Warmwasserauslauf 12 zu den Heizkörpern 2 (Fig. 1) geleitet wird. Umgekehrt wird bei sinkender Außentemperatur die Temperatur des warmen Mischwassers automatischer erhöht. Das Stellorgan 65 erlaubt eine Einstellung desjenigen Bereiches, in dem mittels des erfindungsgemäßen thermostatischen Ventiles die automatische Beeinflussung der Warmwassertemperatur nach Maßgabe der Außentemperatur stattfindet. Im Gegensatz zu den Verhältnissen bei Fig. 3 mit einem Stellorgan 65a kann nunmehr

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allerdings das Stellorgan 65 bei einem Mischventil 5 nach der Erfindung nicht mehr in Temperaturwerten geeicht sein, vielmehr trägt das Stellorgan nur einfache Angaben wie "wärmer" oder "kalter".

Wie aus vorstehender Beschreibung ersichtlich, enthält das erfindungsgemäße Mischventil 5 (gemäß Fig. 2) in großer Anzahl dieselben Elemente wie das herkömmliche Mischventil mit Handeinstellung gemäß Fig. 3, wodurch die parallel Herstellung derartiger alternativer Typen von Mischventilen erleichtert wird. Darüberhinaus stellt es einen Vorteil dar, daß bei dem erfindungsgemäßen Mischventil 5 (siehe Fig. 2) eine mittlere Heiztemperatur vorgegeben werden kann, nämlich durch Einstellung des Thermostaten 15, der in seinem Aufbau einfach und als solcher bekannt ist, wie in Zusammenhang mit Fig. 3 beschrieben. Insbesondere aber ist hervorzuheben, daß eine derartige herkömmliche Mischeinrichtung gemäß Fig. 3 leicht und kostengünstig in ein Mischventil 5 nach der Erfindung umgewandelt werden kann, in dem das herkömmliche Stellorgan 65a (Fig. 3) abgeschraubt und durch die Elemente l8 bis 21, 48 und 52 bis 66 nach Fig. 2 ersetzt wird.

In dem abgewandelten Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 und Fig. 5 ist ein Mischventil 5a nach der Erfindung in der Ausgestaltung als Vierwegeventil dargestellt. Außer dem Heißwasserzulauf 11, dem Warmwasserauslauf 12 und dem Kaltwasserzulauf 13 weist sein Gehäuse 9a einen Kaltwasserauslauf 67 auf. Dieser ist über das Rohr 4 an den Eingang des Kessels 1 angeschlossen. Die Falleitung 6 ist in diesem Falle also unmittelbar an den Kaltwasserzulauf IjJ angeschlossen.

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Das Verschlußorgan I4a ist im Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 mit zwei voneinander unabhängigen Durchlässen 68 und 69 ausgestattet. Wenn das Verschlußorgan 14a vom Thermostaten 15 und/oder vom Thermostaten 18 nach unten verschoben wird, der Wirkungsrichtung einer Druckfeder 32a entgegen, dann öffnet sich der Durchlauf 68 für den Kaltwasserzulauf 13 in die Mischkammer 10a hinein stärker, während der Durchlauf 69 mehr verschlossen wird, mit der Wirkung, daß einerseits der Durchgang vom Kaltwasserzulauf zum Kaltwasserauslauf 67 stärker gedrosselt wird und andererseits gleichzeitig auch der Durchlauf 69 vom Heißwasserzulauf 11 zur Mischkammer 10a gedrosselt wird. Darüberhinaus läßt das Verschlußorgan l4a bei einer derartigen Stellung eine gewisse Menge heißen Wassers aus dem Kessel 1 das durch den Heißwasserzulauf 11 in das Mischventil 5a eintritt, unmittelbar über den Kaltwasserauslauf 67 in den Kessel 1 zurückkehren. Diese Menge wird desto größer, je · stärker das Verschlußorgan 1.4a nach unten verschoben wird» Abgesehen von der abweichenden Ausführung des Verschlußorganes 14a und demzufolge des Gehäuses 9a und der Druckfeder 32a ist das Ausführungsbeispiel nach den Fig. 4 und Fig. 5 übereinstimmend mit demjenigen nach Fig. 1 und Fig. 2, wobei die Stange 28 in gleicher Weise einmal auf das Verschlußorgan 14 und das andere mal auf das Verschlußorgan 14a einwirkt. Es ist deshalb nicht erforderlich, im einzelnen die Funktionsweise des in Fig. 5 dargestellten vorteilhaften Ausführungsbeispieles nach der Erfindung zu erläutern.

Die thermostatisch gesteuerten Ventile nach Fig. 1/Fig. bzw. Fig. 4/Fig. 5 weisen für ihren praktischen Einsatz unter gewissen Voraussetzungen noch gewisse Nachteile auf. Wenn die Kurvenschar der Mischwassertemperatur in Ab-

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hängigkeit von der Außentemperatur aufgezeichnet wird, mit verschiedenen vorgegebenen Winkelstellungen für das Stellorgan 65 als den Parametern der Kurvenschar, dann ergibt sich nämlich, daß diese Kurven im wesentlichen zueinander parallel verlaufen, während für ein optimales Steuerungsverliaiten eine Kurvenschar erforderlich ist, die in etwa strahlenförmig von einem Zentrum aus verläuft.

Ein weiterer praktischer Nachteil dieser Grundausführungen der erfindungsgemäß gestalteten thermostatisch gesteuerten Misch-Ventile rührt daher, daß die Sonde 21, die Kapillare und die Kammer I9 variablen Volumens untereinander in Verbindung stehen und folglich mit derselben temperaturabhängig sich dehnenden Flüssigkeit gefüllt sind. Wenn die Kammer 19 variablen Volumens des zweiten Thermostaten 18 durch Druck auf den Kolben 59 wirkt und dieser Kolben 59 nur einen geringen Querschnitt aufweist, dann müssen bedeutende Drucke in der Kammer 19 erzeugt werden, damit die auf den Kol-ben. 59 ausgeübte Kraft ausreicht, die entgegengerichtete Kraft zu überwinden, die von der Druckfeder 32 bzw. 32a des Verschlußorganes 14 bzw. l4a vorgeben ist. Bei solchen Drücken besteht die Gefahr, die einzelnen Funktionsteile des Mischventiles 5 bzw. 5a übergroßen Druckeinwirkungen auszusetzen.

Das weiterentwickelte Ausführungsbei^iel nach Fig. 6 und Fig. 7 weist die vorstehend angegebenen grundsätzlichen Nachteile der prinzipiellen erfindungsgemäßen Lösung nicht mehr auf. Das Mischventil 5b nach Fig. 6 hat mit demjenigen nach Fig. 1 und Fig. 2 wiederum eine große Anzahl an Funktionselementen gemeinsam, die in der Zeichnung durch übereinstimmende Bezugsziffern (ggf. ergänzt um den Buchstaben b) versehen sind und die nicht mehr erneut im Detail beschrieben werden. Bei dem Mischventil 5b gemäß

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Fig. 6 stützt sich auf die Schulter 47 anstelle des Rohrstückes 48 nach Fig. 2 bzw. Fig. 5 ein Gehäuse 70, das infolge dieser Montage dort zentriert ist. Das zusätzliche Gehäuse 70 ist am Gehäuse 9b mittels einer Überwurf-Mutter 49 befestigt, die gegen eine umlaufende Schulter 50b am unteren Rande des Gehäuses 70 angezogen ist. Zwischen der Kammer 19 variablen Volumens, die gegen einen Festpunkt abgestützt ist und dem ersten Thermostaten ist ein Mechanismus 71 zwischengeschaltet, der konstante Übertragungseigenschaften aufweist, die aber nach Wunsch des Anwenders der Heizeinrichtung, die mit dem erfindungsgemäßen Mischventil 5b ausgerüstet ist, einstellbar ist.

Beim in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel stützt sich die Kammer 19b variablen Volumens oben gegen das Ende einer Kappe 72 ab, die (siehe Fig. 7)mittels einer Schraube 73 auf dem Gehäuse 70 befestigt ist. Der Mechanismus 71 besteht aus zwei Hebeln 74 und 75, die zueinander fast parallel verlaufen und beide im Querschnitt ein U-Profil aufweisen. Sie sind auf/zwei parallelen Achsen 76 bzw. 77 gelagert, die vom Gehäuse 70 getragen werden. Zwischen den Querflächen der Hebel 74 und 75, die einander zugewandt sind, ist eine Walze 78 eingefügt, deren Achse parallel zu den Achsen 76 und 77 verläuft und deren Position auf den Hebeln 74 und mittels eines Stellknopfes 79 vorgesehen werden kann. Hierfür ist der Stellknopf 79 am äußeren Teil einer Welle 80 befestigt, die eine Wand des Gehäuses 70 so durchquert, daß sie gedreht werden kann, ohne sich dabei axial zu verschieben. Im Inneren des Gehäuses 70 endet die Welle 80 in einem Gewindestück 81, das eine Mutter 82 trägt. Diese· Mutter trägt seitlich eine Verlängerung 83 mit einem Schlitzlooh 84 in dem die Walze 78 möglichst ohne Spiel gelagert ist. Der bewegliche Teil der Kammer 19b stützt sich gegen den Hebel 74 ab, und zwar außerhalb der Achse 76*

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während der Hebel 75 gegen den stößel \~5 anliegt, und zwar In einem von dessen Achse 77 abgewendetem Bereich.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, wird durch Drehen des Stellknopfes 79 die Walze 78 (für die in Fig. 6 zwei Positionen in ausgezogener Linie bzw. strichpunktiert eingezeichnet sind) entlang den Hebeln 74 und 75 verschoben, wodurch der wirksame Hebelarm 1 bzw· m verändert wird, der auf den Hebeln 74 bzw. 75 durch deren Berührung über die Walze 78 definiert ist. Ferner ist in Fig. 6 die Kammer 19b variablen Volumens als Kapsel ausgebildet, die über die Kapillare 20b mit einer zweiten Kapsel 85 nach Art eines Druck-Balges in Verbindung steht, auf die die Druckeinwirkung von der Sonde 21b her erfolgt, bei der es sich wie beim Thermostaten 15 um einen Wachs-Thermostaten handeln kann.

Die Wirkungsweise dieses verbesserten Mischventils 5b ist nachfolgend beschrieben:

Wenn die Außentemperatur ansteigt, dann vergrößert das Waohs in der Sonde 21b sein Volumen. Diese-.Erscheinung überträgt sich infolge Verdrängung von Flüssigkeit aus der Kapsel 85 heraus und durch Verschiebung der Flüssig keitssäule in der Kapillare 20b sowie durch Eintritt zusätzlicher Flüssigkeit in die Kammer 19b. Infolge ihrer Ausdehnung schwenkt diese den Hebel 74 entgegen dem Uhrzeigersinn um dessen Achse 76. Über die Walze 78 wird folglich der Hebel 75 im Uhrzeigersinne geschwenkt (siehe Fig. 6) und demzufolge der Stößel 4^ nach unten verschoben, der den Thermostaten I5 und das Verschlußorgan 14b folglich ebenfalls nach unten verschiebt. Daraus resultiert ein vergrößerter Kaltwasserzutritt in die Mischkammer 10b, so daß die Temperatur am Warmwasserauslauf 12, die an die

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Heizkörper 2 (siehe Fig. 1) geleitet wird, vermindert wird. Im umgekehrten Falle wird demeentsprechend, bei Absinken der Außentemperatur, die Temperatur des warmen Mischwassers automatisch angehoben. Der Stellknopf 79 erlaubt es, den Funktionsbereich des thermostatisch gesteuerten Ventiles einzustellen. Wie bereits für das Stellorgan 65 in Zusammenhang mit Fig. 2 und Fig. 5 ausgeführt, trägt auch der Stellknopf 79 lediglich Angaben wie "wärmer" oder "kalter".

In dem Diagramm gemäß Fig. 8 sind längs der Abszisse Temperaturen T in ° C der Außenluft und längs der Ordonate Temperaturen t in° C des warmen Mischwassers aufgetragen, das vom Warmwasserauslauf 12 des Misehv exiles 5b zu den Heizkörpern 2 (siehe Fig. 1) geleitet wird. Das Diagramm der Fig. 8 bezieht sich auf ein erfindungsgemäßes Mischventil 5b nach Fig. 6 und Fig. 7. Hierfür ergibt sich, wie dargestellt, eine Kurvensehauk, b ....h, wobei jede Kurve einer bestimmten Winkeleinstellung des Stellknopfes 79 entspricht. Es zeigt sich, daß diese Kurven strahlenförmig von einem Zentrum aus verlaufen, also nicht mehr parallel wie im Falle der vorbeschriebenen Grundausführungen des erfindungsgemäßen Mischventiles 5 bzw. 5a. Diese verbesserte Charakteristik ergibt sich daraus, daß über den Stellknopf 79 die Federkraft der Druckfeder 32 nicht mehr verändert wird, wenn eine bestimmte Temperatur des warmen Mischwassers vorgegeben wirdj vielmehr wird lediglich das Übertragungsverhältnis m/1 des Hebelsystems im Gehäuse 70 (siehe Fig. β und Fig. 7) beeinflußt*

Darüberhinaus kann der Kapsel 85 und der Kammer 19b, die nunmehr ebenfalls kapseiförmig aufgebaut ist, die wünschenswerte Querabmessung gegeben werden, die erforderlich ist, um übermäßige innere Drucke nicht auftreten zu lassen, weil

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die Kapseln 85 und 19b einerseits und die Kapillare 20b andererseits gemeinsam ein Übertragungssystem für die Verschiebung in der Sonde 21b darstellen, bei dem letztere nicht mehr mit jenem Übertragungssystem in Flüssigkeitsverbindung steht.

Entsprechend der Abwandlung des erfindungsgemäßen Misehventiles 5 in Fig. 2 zu demjenigen In Fig. 5 kann auch das verbesserte Mischventil 5b gemäß Fig. 6 leicht zu einem Vierweg-Mischventil erweitert werden.

Zwar ist die Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele mit Verschlußorganen 14 für lineare Bewegung erläutert; in gleicher Weise kann das erfindungsgemäße Mischventil 5 bzw. 5b aber auch mit Verschlußorganen für Drehbewegung realisiert werden, wobei lediglich zwischen der Stange 28 und derartig ausgelegten Verschlußorganen geeignete mechanische Umsetzer zur Umwandlung einer linearen Bewegung in eine Drehbewegung vorzusehen sind, wie sie als solche aus der Mechanik bekannt sind.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen und/oder dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Sie umfaßt auch alle fachmännischen Abwandlungen , sowie Teil- und Unterkombinationen der beschriebenen und/oder dargestellten Merkmale und Maßnahmen.

- Ansprüche -

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Claims (4)

1. 2603Τ24

   (l .J Thermostatisch gesteuertes Mischventil für Warmwasser-Zentralheizungsanlagen, das in einem Gehäuse, das eine Mischkammer umschließt, einen Heißwasserzulauf, einen Warmwasserauslauf und einen Kaltwasserzulauf sowie ein bewegliches Verschlußorgan aufweist, das von einem Thermostaten in der Mischkammer eingestellt wird und in Abhängigkeit von der Temperatur des warmen Mischwassers den Kaltwasserzulauf zur Mischkammer in dem Maße stärker öffnet, wie die vom Thermostaten abgefühlte Temperatur ansteigt, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Thermostat (18, l8b) mit einer Kammer (19, 19°) variablen Volumens in der Nähe des ersten Thermostaten (15) aber außerhalb der Mischkammer (10, 10a, 10b) vorgesehen ist und daß eine Kapillare (20, 20b), die an eine der Außentemperatur ausgesetzte Sonde (21) angeschlossen und mit einem bei Erwärmung sich ausdehnenden Medium gefüllt ist, vorgesehen ist, wobei der zweite Thermostat (18, l8b) vermittels seiner Kammer (19, 19b) variablen Volumens mechanisch auf den ersten Thermostaten (15) derart einwirkt, daß bei sinkenden Außentemperaturen das Eingreifen des Thermostaten (15) zu höheren Temperaturen des warmen Mischwassers führt und umgekehrt.
2. 2. Mischventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Thermostat (18, l8b) einen Kolben (59) aufweist, der auf einen Stößel (43), der sich axial vor dem Kolben (59) erstreckt, einwirkt und der durch eine abgedichtete öffnung in die Mischkammer (10, 10a, 10b) hineinragt und auf ein. dem Verschlußorgan (14, 14a, 14b) gegenüberliegendes Ende (25) des ersten Thermostaten (15), dessen Lage im Gehäuse (9* 9b) bestimmend einwirkt.
3. 3· Mischventil nach Anspruch 2 mit linear verstellbarem Verschlußorgan, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (43)

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   axial mit einer Stange (2^f7 des Verschlußorgans (l4, l4a, l4b) fluchtend angeordnet ist und daß der Thermostat (15) zwischen dem Stößel (4^) und der Stange (28) des Verschlußorgans (14, 14a, 14b) angeordnet ist.
4. 4. Mischventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Kammer (19b) variablen Volumens, die sich gegen einen festen Punkt abstützt, und dem ersten Thermostaten (15) ein Übertragungssystem (70) konstanter aber von außen vorgebbarer übertragungscharakteristik zwischengeschaltet ist.

   5· Mischventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer(19b) variablen Volumens als balgförmige Kapsel ausgestaltet ist, die über die Kapillare (20b) mit einer zweiten Kapsel (85) in Verbindung steht, die unter Druckeinwirkung der der Außentemper autr ausgesetzten Sonde (21b) steht, wobei die beiden Kapseln (19b, 85) hinreichend große Querabmessungen für hinreichend kleine innere Drücke aufweisen.

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