DE3047170C2

DE3047170C2 - Mischblock, insbesondere für Niedertemperaturheizungen

Info

Publication number: DE3047170C2
Application number: DE3047170A
Authority: DE
Inventors: Cölestin 9464 Rüthi Gächter
Original assignee: TERRATHERM WAERMETECHNIK AG 9463 OBERRIET CH; Terratherm Waermetechnik Ag 9463 Oberriet
Current assignee: Neo Vac Waermetechnik Ag 9463 Oberriet Ch
Priority date: 1979-12-19
Filing date: 1980-12-15
Publication date: 1983-06-09
Also published as: DE3047170A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Mischblock, insbesondere für Niedertemperaturheizungen, mit einem Gehäuse, einem ersten, ein einstellbares, in einer Mischkammer angeordnetes erstes Regelglied aufweisenden Mischer, der einen Vorlauf* und einen Rücklaufkanal zum Anschluß an den Kesselkreislauf aufweist, und mit mindestens einem weiteren, ein zweites einstellbares Regelglied in einer Mischkammer aufweisenden Mischer, der einen Vorlauf- und einen RüekJaufkanal zum Anschluß an den Heizungskreislauf aufweist, wobei Kanäle zwischen dem ersten und dem oder den weiteren Mischern) vorgesehen sind.

Niedertemperaturheizungen, die meist als Fußbodenheizungen ausgeführt werden, haben den Vorteil, daß sie eine behagliche, gleichmäßige Raumheizung gestatten. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß bei niedrigen Temperaturen zur Ausführung der Fußbodenheizung relativ billige Kunststoffrohre Verwendung finden können.

Bei einer Niedertemperaturheizung muß eine relativ große Wassermenge umgewälzt werden, wobei aber nur eine relativ kleine Menge Wasser von hoher Kesseltemperatur der im Heizkreislauf umgewälzten Wassermenge beigemengt werden muß. Rege.'technisch ist es schwierig, diese unterschiedlichen Wassermengen mit einem Vierwegmischer in den Griff zu bekommen. Die Verwendung von Dreiwegmischern scheidet gewöhnlich aus, es sei denn, man würde zusätzlich eine Kesselrücklaufanhebung installieren.

Um eine gute Regelung zu bewirken, ist bereits ein Mischblock bekannt, der einen für den heißen Kesselkreislauf erforderlichen Vierwegmischer enthält, dem dann für den Fußbodenheizungskreislauf ein Dreiwegmischer nachgeschaltet ist Mit dem Vierwegmischer ist es dann möglich, das heiße Kesselwasser auf ca. 50⁰C zu reduzieren, bevor es dem Dreiwegmischer zugeführt wird. Diese Vormischtemperatur kann durch Festeinstellung des Vierwegmischers praktisch konstant gehalten werden und stellt gleichzeitig die Maximalbegrenzung der Temperatur nach oben dar. Entsprechend dem Wärmebedarf kann dann der von der Heizungssteuerung über einen Stellmotor gesteuerte Dreiwegmischer die gewünschte Vorlauftemperatur für den Heizungskreislauf genau einregulieren. Der beschriebene Mischblock besitzt ein Gehäuse aus Aluminiumguß, in welchem nebeneinander die Mischkammern der beiden Mischer angeordnet sind, wobei Kanäle zwischen dem Vierwegmischer und dem Dreiwegmischer vorgesehen sind (DE-GM 77 30 132). Dieser Mischblock ist relativ teuer in der Fertigung, weil mehrere separate Mischkammern nebeneinander im Gehäuse vorgesehen werden müssen, die durch gußtechnisch schwierig herzustellende Kanäle verbunden sind. Nachteilig ist ferner, daß Vorlauf- und Rücklaufkanal des Kessels- und Heizungskreislauffcs von vornherein festgelegt sind. Da dieser Mischblock ohnehin viel Platz beansprucht, ergeben sich dadurch bei der Montage oft erhebliche Probleme.

Durch die US-PS 14 69421 ist ein Wasserhahn bekanntgeworden, der zwei koaxial und symmetrisch zueinander angeordnete Ventile aufweist Im Gegensatz zum DE-GM 77 30 132 sind jedoch nicht ein Dreiweg- und ein Vierwegventil in Serie sondern lediglich zwei Absperrventile parallel zueinander angeordnet, um kaltes und warmes Wasser zu mischen. Der Funktion nach läßt sich daher der beschriebene Wasserhahn lediglich mit dem Dreiwegventil der genannten Gebrauchsmusterschrift vergleichen und nicht mit der dort gezeigten Kombination von Drei· und Vierwegventil.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Mischblock der eingangs erwähnten Art zu schaffen, der einfach und kompakt aufgebaut ist vielseitig in der

Anwendung islt und gen we Regel ung ermöglicht.

Gemäß der !Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß sich mindestens zwei der Regelglieder in koaxial hintereinander angeordneten Mischkammern befinden, daß in der Wandung der Kammer zwei einander gegenüberliegende, praktisch parallel zur Drehachse der Regelglieder verlaufende Aussparungen vorhanden sind, weiche die Kanäle zwischen den Mischkamrnern bilden, und daß das zweite Regelglied einen zylindrischen Teil besitzt, in welchem Aussparungen angebracht sind, welche mit den Aussparungen in der Kammerwandung in Übereinstimmung gebracht werden können. Durch die koaxiale Anordnung ergibt sich eine einfache Konstruktion, wobei der ganze Mischblock mit geringen Dimensionen, wenig Materialaufwand und einfach in der Herstellung ausgeführt werden kann. Des weiteren ermöglicht die koaxiale Anordnung einen weitgehend symmetrischen Aufbau. Diese genannten Aussparungen können auf einfache Weise durch entsprechende Ausbildung der Gießform ausgebildet werden, so daß im Gegensatz zum bekannten Stand der Technik keine komplizierten Gußformen notwendig sind, und daß das Gehäuse mit einem geringen Aufwand hergestellt werden kann. Die beschriebene Ausbildung des Regelglieds des zweiten Mischers ermöglicht es, durch eine Drehung des zweiten Regelglieds eine Verbindung zwischen den Mischkammern zu ermöglichen bzw. zu unterbrechen.

Eine vorteilhafte Ausführungsform des Mischblocks sieht daher vor, daß Gehäuse und/oder Regelglieder eine Symmetrieebene aufweisen. Dies macht es möglich, Vorlauf und Rücklauf des Kessel- und/oder des Heizungskreislaufes zu vertauschen. So ergeben sich vier verschiedene Anschlußmöglichkeiten. Dies erlaubt dem Heizungsmonteur eine große Freiheit bei der Leitungsführung.

Die koaxial hintereinander angeordneten Mischkammern werden vorteilhaft durch eine einzige Kammer gebildet, die durch mindestens eine Trennwand in verschiedene Mischkammern aufgeteilt ist Dies hat den Vorteil, dai» nicht verschiedene Kammern hergestellt werden müssen-. Es genügt vielmehr eine einzige Kammer auszubilden. Dabei wird die Trennwand zweckmäßigerweise durch das eine Regelglied gebildet

Eine besonders zweckmäßige Konstruktion des Mischblockes ergibt sich, wenn das erste Regelglied drehbar auf dem Antriebsschaft oes Regelglieds des zweiten Mischers angeordnet ist Beide Regelglieder können dann von der gleichen Seite her betätigt werden.

Besonder zweckmäßig ist die Anordnung des ersten Regelgliedes an einem drehbaren Deckel, mit welchem die Kammer abschließbar ist Es genügt dann zur Einstellung dieses Regelgliedes, wie sie zur Erzielung der Vormischung auf eine Maximaltemperatur von beispielsweise 50° C notwendig ist, den Deckel zu verdrehen, bis die gewünschte Temperatur erreicht ist, worauf dann der Deckel in dieser Lage befestigt werden kann.

Zu diesem Zwecke ist der Deckel mit dem ersten Regelglied vorteilhaft durch einen konzentrischen Ring, der mit Schrauben gegen das Gehäuse festschraubbar ist, in der gewünschten Einstellage feststellbar.

Es erweist sich als vorteilhaft, den Vorlauf· und den Rücklaufkanal des Kesselkreislaufes in je eine weitere, praktisch parallel zur Drehachse der Regelglieder verlaufende Aussparung einmünden zu lassen. Be? geeigneter Ausbildung dieser Aussparungen und des ersten Regelgliedes wi/d eine praktisch lineare Regelung erreicht, weil sich der Querschnitt der öffnung linear mit der Verstellung des zweiten Regelgliedes verändert Dies wäre nicht der FaJl, wenn der runde Vorlauf- oder Rücklaufkanal direkt in die Mischkammer einmünden würde.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Mischblock» wobei auch noch der Stellmotor sichtbar ist und Schnitte in drei verschiedenen Ebenen I, II und III eingezeichnet sind, wo die Regelvorgänge stattfinden,

F i g. 2 die Anordnung der beiden Regelglieder in der Mischkammer, wobei jedoch die Aussparungen in der Kammerwandung nicht eingezeichnet sind, is Fig.3 einen Schnitt wie in Fig. 1, jedoch mit veränderter Ausführung des Deckels,

Fig.4a bis 4c das erste Regelglied in einer festeingestellten Mischstellung und das zweite Regelglied in verschiedenen Stellungen,

Fig.5a bis 5b eine zweite Ausführungsform des ersten Regelgliedes in Sperr- bzw. M':;chstel!ung.

Wie Fig. 1 zeigt, besteht der Mischblock 10 im

wesentlichen aus dem Gehäuse 11, einem ersten

Regelglied 13 für den Kesselkreislauf und einem zweiten Regelglied 15 für den Heizungskreislauf. Die besondere Formgebung der Regelglieder 13 und 15 ist aus F i g. 2

ersichtlich, wo mit Pfeilen auch die Flußrichtung des

Wassers angedeutet ist Das erste Regelglied 13, das

eine ungefähr keilförmige Gestalt aufweist ist an einem drehbaren Deckel 17 angeordnet und besteht vorteilhaft mit diesem aus einem Stück. Das Gehäuse 11 und der

Deckel 17 bestehen beispielsweise aus Aluminiumguß. Zum Antrieb des Schafts 19 des zweiten Regelgliedes

15 dient beispielsweise ein Stellmotor 21, der mit

Schrauben 22 mit einer Konsole 24 verbunden ist die

beim gezeigten Ausführungsbeispiel mit dem Gehäuse

U aus einem Stück besteht

Die Welle 12 des Stellmotors 21 ist über eine Kupplung 14 mit dem Schaft 19 des zweiten Regelgliedes 15 gekuppelt Diese Kupplung 14 besitzt eine Hülse 16 mit zwei Schlitzen 18 und 20, in weiche ein an der Welle 12 angebrachter Stift 26 bzw. ein am Schaft 19 eingesetzter Betätigungsarm 28 eingreifen. Eine Feder 34 drückt normalerweise die Hülse 16 in die eingezeichnete Kupplungsstellung. Zur Verstellung des Regelglieds 15 von Hand genügt es, die Hülse 16 entgegen der Federkraft anzuheben, so daß der Betätigungsarm 28 nicht mehr in den Schlitz 20 eingreift und somit frei bewegt werden kann, so Der Schnitt gemäß F i g. 1 führt durch den Vorlaufkanal 23 des Kesselkreislaufs und den Rücklaufkanal 25 des Heizungskreislaufs. Da bei diesem Ausführungsbeispiel Vorlauf und Rücklauf jeweils um 90° zueinander versetzt angeordnet sind, würde auch ein um 90° versetzt angeordneter Vertikalschnitt grundsätzlich gleich aussehen, na? wäre dann der Kesselrücklaufkanal 23' und der Heizüngsvorlaufkanal 25' ersichtlich (F i g. 4a} Es kann bereits jetzt erwähnt werden, daß die Bezeichnungen Vorlauf und Rücklauf willkürlich sind, denn erst der tatsächliche Anschluß bestimmt, ob Kanal 23 öder 23' ein Vorlaufkanal oder Rücklaufkanal ist

Die beiden. Regelglieder 13,15 befinden sich koaxial angeordnet in einer Kammer 27 im Gehäuse 11. Diese Kammer 27 ist vorteilhaft zylinderförmig, könnte aber auch die Form eines anderen geeigneten Rotationskörpers, z. B. eines Kefcts'stumpfes haben.

Sowohl das erste (13) als auch das zweite (15) Regelglied weisen eine Symmetrieebene auf, welche

durch ihre Rotationsachse 30' geht. Auch das Gehäuse 11 ist weitgehend symmetrisch in bezug auf die Symmetrieebene 29 (F i g. 4a). Dies erlaubt ein« Funktion des Mischblockes bei verschiedenen Flußrichtungen oder anders ausgedrückt, Vorlauf und Rücklauf können sowohl kesselseitig als auch heizungsseitig vertauscht werden, so daß bis zu vier verschiedene Anschlußmöglichkeiten bestehen. In zwei Fällen muß aber die Drehrichtung des Stellmotors anders sein als in den übrigen zwei Fällen. Dies kann aber durch geeigneten elektrischen Anschluß des Stellmotors in bekannter Weise leicht erreicht werden.

Beim gezeichneten Ausführungsbeispiel der Erfindung führt der Schaft 19 des zweiten Regelgliedes 15 durch eine Bohrung 30 des ersten Regelgliedes 15 durch eine Bohrung 30 des ersten Regelgliedes 12. Zur besseren Lagerung des Schafts 19 ist eine Lagerbuchse 36 vorgesehen. Mit den Bezugsziffern 31, 32 sind Dichtungen bezeichnet. Unmittelbar am Schaftende befindet sich ein zylindrischer Teil 33, der die Kammer 27 in eine erste Mischkammer 35 und eine zweite Mischkammer 37 aufteilt. In der Wandung der Kammer sind zwei einander symmetrisch gegenüberliegende Aussparungen 39, 39' (F i g. 4a) vorgesehen, von denen jedoch in F i g. 1 lediglich eine 39 ersichtlich ist. Diese Aussparungen 39, 39' können Teile von Kanälen zwischen den Mischkammern 35,37 bilden. Zur Bildung solcher Kanäle weist das zweite Regelglied auf beiden Seiten Aussparungen 41, 4Γ auf, die durch Drehen des Regelgliedes 15 in Übereinstimmung mit den Aussparangen 39, 39' des Gehäuses 11 gebracht werden können, was in F i g. 4b dargestellt wird.

An dieser Stelle kann bemerkt werden, daß der Schaft 19 statt durch den Deckel 17 auch durch den Boden des Gehäuses 11 geführt werden kann. Die gezeigte Ausführungsform ist aber in den meisten Fällen vorteilhafter, weil sich bei ihr beide Regelfunktionen auf der gleichen Seite des Mischblocks durchführen lassen.

Bei der gezeichneten Ausführungsform des Mischblocks wird der Deckel 17 durch einen O-Ring 43 abgedichtet. Es kann aber noch ein weiterer O-Ring 47, z. B. wie eingezeichnet, vo.-gesehen sein. Zur Befestigung des Deckels 17 ist ein konzentrischer Ring oder ein Ringsegment 49 vorgesehen, der bzw. das mit Schrauben 51 gegen das Gehäuse 11 festschraubbar ist Dadurch wird der Deckel 17 in der gewünschten Einstellage des ersten Regelgliedes 13 festgehalten. Der Zeiger 55 kann der Anzeige dieser Einstellage auf einer Skala am Ringsegment 49 dienen. Die Verstellung des ersten Regelgliedes kann z. B. mit einem Schlüssel erfolgen, der in di? Löcher 56 des Deckels eingreift.

Es bleibt noch zu erwähnen, daß die Kanäle 23, 23' nicht direkt in die Mischkammer 35 münden, sondern in eine praktisch parallel zur Drehachse: der Regelglieder und symmetrisch zur SymmetrieebeTie 29 (Fig.4a) verlaufenden Aussparung 54, 54'. Dies ermöglicht eine praktisch iineare Regelung, wtil der Querschnitt der Durchlaßöffnung, die beim Drehen des Regelgliedes 13 gebildet wird, praktisch linear mit d"<;r Drehbewegung zunimmt Durch geeignete Ausbildung des Regelglieds 13 und der Aussparung 54,54' können aber auch andere Regelcharakteristiken verwirklicht werden.

Eine leicht veränderte Ausführungsfonm des Mischblocks 10 ist aus Fig.3 ersichtlich. Wiederum bezeichnen gleiche Bezugsziffern gleiche Teile. Hier wird der Deckel 17 durch den Ring 49 nicht festgeklemmt, sondern lediglich am Herausfallen gehindert Nicht nur das zweite Regelglied 15 kann durch einen Betätigungsarm 28 verstellt werden, sondern auch das erste Regelglied 13, für- das ein Betätigungsarm 58 zu diesem Zweck vorgesehen ist. Es wäre aber auch möglich anstelle oder zusätzlich zur jeweiligen Handbetätigung noch eine Molorbetätigung vorzusehen, wie dies z. B. in F i g. i gezeigt wird.

Die Funktion des Mischblocks wird nun unter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen gemäß den F i g. 4a, 4b und 4c beschrieben. Die in diesen Figuren gezeigten Schnitte I, II, Hl entsprechen den Schnittebenen I-I, U-Il, UI-IIl in F i g. 1.

Zum Einregulieren des Mischblocks werden die Regelglieder 13, 15 in die in Fig.4a dargestellte Lage gebracht. Es befindet sich also das erste Regelglied 13 in einer Sperrstellung währenddem das /weite Regelglied 15 sich in einer Stellung befindet, in welcher die beiden Mischkammern 35,37 miteinander über die Aussparungen 39, 41 und 39', 4Γ miteinander verbunden sind, wobei aber in der Mischkammer 37 keine Mischung stattfindet. Die Vorlauftemperatur steigt rasch an. Es wird daher das erste Regelglied 13 im Gegenuhrzeigersinn gedreht und in eine Mischstellung gebracht, in welcher sich abgekühltes Wasser aus dem Rücklauf 25 des Heizungskreislaufs mit heißem Kesselwasser in der ersten Mischkammer 35 vermischt und über die zweite Mischkammer 37 in den Vorlauf 25' gelangt Das erste Regelglied wird gedreht bis die Vorlauftemperatur im Vorlauf 25' den gewünschten Voreinstellwert von beispielsweise 50° C erreicht. Dies ist beispielsweise bei der in Fig.4b eingezeichneten Lage des Regelgliedes 13 der Fall. Ist das Regelglied 13 einmal eingestellt, so kann es in der Regel in dieser Lage bleiben. In F i g. 1 ist daher wie bereits beschrieben, eine Ausführungsform gezeigt, bei der das Regelglied 13 in der gewünschten Stellung arretiert werden kann.

Wird aber der Mischblock z. B. mit einer Wärmepumpe verwendet, wo kein Wasser mit hohen Temperaturen anfällt, so wird man das erste Regelglied 13 in der in F i g. 4a gezeigten Stellung belassen.

Es kann nun das zweite Regelglied 15 betrachtet werden. Bei maximalem Wärmebedarf der Heizung befindet sich dieses in der in F i g. 4a gezeigten Stellung.

Sinkt der Wärmebedarf, so wird das Regelglied 15 beispielsweise in die in Fig.4b gezeigte Stellung gedreht Nebst dem Mischwasser mit einer Vormischtemperatur von beispielsweise 50° C, das aus der Mischkammer 35 in die Mischkammer 37 fließt und in den Vorlauf 25' gelangt, fließt auch abgekühltes Wasser aus dem Rücklauf 25 in den Vorlauf 25'. Ein Teil des Rücklaufwassers findet jedoch den Weg über die Ausspaningen 39 und *1 in die erste Mischkamr ?r 35 und von dort in den Kesselrücklauf 23'.

Wird von der Heizung überhaupt keine Wärme benötigt, so bringt der Stellmotor 21 das zweite Regelglied 15 in die in F i g. 4c gezeigte Lage, in welcher das Wasser aus dem Rücklauf 25 in die zweite Mischkammer 37 und von dort in den Vorlauf 25' fließt. Da in dieser Stellung die Aussparungen 39,41, bzw. 39*, 4Γ nicht übereinstimmen, kann kein Wasser aus einer Mischkammer 37 zur anderen Mischkammer 35 fließen. Infolgedessen zirkuliert auch das Kesselwasser lediglich aus dem Vorlauf 23 in die Mischkammer 35 und von dort wieder in den Kesselrücklauf 23'.

In den F i g. 5a und 5b wird auch noch eine andere, piattenartige Form des ersten Regelgliedes 13 gezeigt Ih der Sperrsteliung des Regeigiieds gemäß Fi g. 5a herrschen die gleichen Verhältnisse wie in der Sperrstellung von Fig.4a. Die beiden Hälften der

Mischkammer 35 wurden vollständig voneinander getrennt. In der Stellung von Fig.5b ergeben sich Durchlässe auf beiden Seiten des plattenförmigen Regelgliedes 13, nämlich über die Tasche 60' der Ausnehmung 39' und die Ausnehmung 54; dies im Gegensatz zu Fig.4b, wo nur ein Durchlaß bei der

Ausnehmung 34 entsteht. Durch die Formgebung des Regelglieds 13 und der Taschen 60, 60' lassen sich verschiedene Regelfunktionen erzielen. Die Taschen 60, 60' sind nicht so tief wie die Ausnehmungen 39, 39' sondern höchstens wie die Ausnehmungen 34 und 54'.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Mischt^ock, insbesondere for Niedertemperaturheizungen, mit einem Gehäuse, einem ersten, ein einstellbares, in einer Mischkammer angeordnetes erstes Regelglied aufweisenden Mischer, der einen Vorlauf- und einen Rücklaufkanal zum Anschluß an den Kesselkreislauf aufweist, und mit mindestens einem weiteren, ein zweites einstellbares Regelglied in einer Mischkammer aufweisenden Mischer, der einen Vorlauf- und einen Rücklaufkanal zum Anschluß an den Heizungskreislauf aufweist, wobei Kanäle zwischen dem ersten und dem oder den weiteren Mischern vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß sich mindestens zwei der is Regelglieder (13, 15) in koaxial hintereinander angeordneten Mischkammern (35,37) befinden, daß in der Wandung der Kammer (27) zwei einander gegenüberliegende, praktisch parallel zur Drehachse der Regelglieder (13,15) verlaufende Aussparungen (39,39*) vtwhanden sind, weiche die Kanäle zwischen den MiscfcSanunern (35» 37) bilden, und daß das zweite Regelglied (15) einen zylindrischen Teil (33) besitzt, in welchem Aussparungen (41, 410 angebracht sind, weiche mit den Aussparungen (39,39*) in der Kammerwandung in Übereinstimmung gebracht werden können.

2. Mischblock nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß Gehäuse (11) und/oder Rcgelglieder (13,15) eine Symmetrieebene aufweisen.

3. Mischblock nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die koaxial hintereinander angeordneten Mischkammern (35, 37) durch eine einzige Kimmer (27) gebucht werden, die durch mindestens eine Trennwand (33) in verschiedene Mischkammern (35,37) aufgete. .1 ist

4. Mischblock nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (33) durch das eine Regelglied (15) gebildet wird.

5. Mischblock nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Regelglied (13) drehbar auf dem Antriebsschaft (19) des zweiten Regelglieds (15) angeordnet ist

6. Mischblock nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Regelglied (13) an einem drehbaren Deckel (17) angeordnet ist, mit welchem die Kammer (27) abschließbar ist

7. Mischblock nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (17) mit dem ersten Regelglied (13) durch einen konzentrischen Ring (49), der mit Schrauben (51) gegen das Gehäuse (11) festschraubbar ist, in der gewünschten Einstellage festklemmbar ist

8. Mischblock nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorlauf- und der Rücklaufkanal (23,23') des Kesselkreislaufs in je eine weitere, praktisch parallel zur Drehachse (30') der Regelglieder (13,15) verlaufende Aussparungen (54, 54') einmünden.

60