DE3336832A1

DE3336832A1 - Zaehlvorrichtung fuer den durchfluss in abhaengigkeit von der temperatur in zentralen heizungsanlagen

Info

Publication number: DE3336832A1
Application number: DE19833336832
Authority: DE
Inventors: Luigi 11100 Aosta Danelon
Original assignee: Cazzaniga SpA
Current assignee: Watts Industries Italia SRL
Priority date: 1982-10-22
Filing date: 1983-10-10
Publication date: 1984-04-26
Also published as: SE8305780D0; FR2535081B3; DK480583D0; FR2535081A1; IT1152938B; DK480583A; IT8223879A0; SE8305780L

Description

Beschreibung

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufteilen von Warmwasser für sanitäre Zwecke oder für Heizungsanlagen mit Bereichen oder dergleichen, die in einen zentralen Kreislauf für die Zuführung des Warmwassers so eingesetzt werden kann, daß der normale Volumenzähler zur Messung des von jedem Verbraucher verbrauchten Warmwassers von einer Wassermenge durchlaufen wird, die proportional zur Temperatur ist, mit der das Wasser geliefert wird, so daß die von dem Verbraucher effektiv abgenommene Wärmemenge gezählt werden kann, unabhängig von der Temperatur des Wassers.

In zentralen Anlagen zur Erzeugung von Warmwasser wird bekanntlich für jeden Verbraucher ein Zähler eingesetzt, so daß die Betriebskosten in Abhängigkeit des von jedem Verbraucher verbrauchten Warmwassers aufgeteilt werden können. 20

Es ist jedoch auch bekannt, daß der normale Volumenzähler, der bei jedem Verbraucher vorgesehen ist, darauf beschränkt ist, die diesen durchlaufende Durchflußmenge zu zählen, ohne die Temperatur des Wassers zu berücksichtigen, so daß in ²⁵derselben Weise beispielsweise Heißwasser von 60° C und Warmwasser von 35° C sowie kaltes Wasser von 15° C gemssen werden.

Andererseits ändern sich die Wärmemenge und damit auch die Kosten für Warmwasser mit der Temperatur, weshalb die Kosten von Wasser hoher Temperatur wesentlich größer und auch mehr als doppelt so groß sind als für Lauwarmes oder kaltes Wasser, selbstverständlich in Abhängigkeit von dem verbrauchten Volumen.
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JOOUO O Δ

Diese Tatsache stellt einen großen Nachteil bei der Aufteilung der Kosten dar, weil derjenige Verbraucher, der eine bestimmte Menge von Wasser niedriger Temperatur verbraucht hat, dieselben Kosten zu bezahlen hat wie ein Verbraucher,

5der dieselbe Menge Wasser einer wesentlich höheren Temperatur verbraucht hat.

Daraus ergibt sich das technische Problem, das Warmwasser, das in den Kreislauf des Verbrauchers eintritt, in Ab-10hängigkeit von seiner Temperatur zu messen.

Zur Lösung dieses Problems ist vorgesehen, das in den Kreislauf des Verbrauchers eintretende Wasser in zwei Ströme aufzuteilen, von denen einer in den Volumenzähler eintritt I5und der andere direkt hinter dem Zähler gesammelt wird, wobei der durch den Zähler laufende Strom ein Volumen hat, das proportional zur Temperatur ist, die das zugeführte Warmwasser aufweist.

2oDie Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Verteilventil zum Aufteilen des Durchflusses in Abhängigkeit von der Temperatur des ankommenden Warmwassers vorgesehen ist, welches einen zylindrischen Körper aufweist, in dem zwei koaxiale Ventilsitze angeordnet sind, die drei Räume be-

25grenzen, von denen ein mittlerer Raum mit einem Anschluß für das warme Wasser, ein oberer Raum mit dem Volumenzähler für die Durchflußmessung des Warmwassers und ein unterer Raum direkt mit dem Ausgang hinter dem Zähler verbunden ist, daß zwischen den beiden Sitzen ein axial bewegliches Ver-

30schlußorgan angeordnet ist, das ein wärmeempfindliches Element mit Ausdehnungswirkung oder dergleichen aufweist, von dem ein Ende am Verschlußorgan und das andere Ende an einem festen Punkt des Ventilkörpers abgestützt ist, wobei das wärmeempfindliche Element dauernd von dem eintretenden Was-

35ser beaufschlagt und so ausgebildet ist, daß es in Abhängigkeit von der Temperatur des Wassers das Verschlußorgan rela-

ti ν zu den Ventilsitzen axial so positioniert, daß das Verschlußorgan den direkten Durchlaß in den Sammler vollständig schließt, wenn das Wasser seine maximal vorgesehene Temperatur erreicht hat, wodurch der gesamte Strom über den Zähler läuft, bzw. daß im entgegengesetzten Grenzfall die mit dem Zähler verbundenen Räume vollständig geschlossen und der Raum für den direkten Durchfluß geöffnet werden, wenn das Wasser seine gewünschte Minimal temperatur erreicht hat, wobei das Verschlußorgan bei Zwischentemperaturen solche Stellungen einnimmt, daß der Durchfluß des Warmwassers automatisch und proportional zur Temperatur in Teilströme aufgeteilt wird, von denen einer durch den Zähler fließt, während der andere direkt zu dem Ausgang des Zählers führt.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß sich das wärmeempfindliche Expansionselement des Ventils mit seiner Kapsel an dem beweglichen Verschlußorgan abstützt, das

2odurch eine vorgespannte Feder von dem unteren Raum für die direkte Verbindung in üffnungsstellung gehalten wird, während sich das -wärmeempfindliche Element mit einem verschiebbaren Taststai» gegen den festen Punkt des Körpers abstützt, so daß das Verschlußorgan durch die Verschiebung des wärme-

25empfindlichen Elements in Abhängigkeit von der Temperatur des durchlaufenden Wassers und gegen die Wirkung der das Verschlußorgan beaufschlagenden Feder seine Stellungen in Abhängigkeit von der aus dem wärmeempfindlichen Element herausragenden Länge des Taststabes ändert.

Darüber hinaus kann in dem Verteilventil der feste Punkt, an dem das wärmeempfindliche Element anliegt, aus Sicherheitsgründen von einer Feder so gehalten sein, daß er bei anomalen Erhöhungen der Temperatur des durchlaufenden Wassers 3₅über die maximal vorgesehene Temperatur nachgibt.

Gemäß der Erfindung ist ferner die Position der inneren Ventilsitze für die Anfangseichung oder auch im Betrieb der Aufteilung des Stromes in Abhängigkeit von der für den Betrieb der zentralen Anlage vorgesehenen maximalen und minimalen Temperatur einstellbar.

Das bewegliche Verschlußorgan hat öffnungen für den Durchtritt des Wassers zu den beiden äußeren Räumen des Ventils, so daß eine Aufteilung des Durchflusses in Abhängigkeit von der entsprechend der Warmwassertemperatur erreichten Stellung erfolgt, wobei die Aufteilung einen beliebigen, proportionalen Verlauf, vorzugsweise einen linearen Verlauf haben kann.

Eine größere Betriebssicherheit ist dann gewährleistet, wenn der verschiebbare Taststab innerhalb einer den festen Punkt aufnehmenden Buchse wasserdicht eingeschlossen und dadurch gegen das Wasser isoliert ist.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels für einen thermostabilen Verteiler oder ein Verteilventil entsprechend einer stabilen Wärmemenge gemäß der Erfindung, welches Ausführungsbeispiel in der Zeichnung dargestellt

²⁵ISt.

Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung eines Meßkreises am Eingang eines Verbrauchers von zentralem Heißwasser und

Figur 2 einen Axialschnitt des gesamten Ventils mit den

Anschlüssen.
35

Figur 1 zeigt einen Meßkreislauf am Eingang eines Verbrauchers; dieser Meßkreislauf hat einen thermostatischen Verteiler 1 gemäß der Erfindung mit einem Anschlußstutzen 2 5für den Wasserzulauf von einer zentralen Anlage, einem Ausgang 3 für den Teil des Warmwassers, der von einem Zähler 4 gemessen werden soll, und einem Ausgang 5 für den Teil des Warmwassers, der nicht in den Zähler 4 läuft und der mit dem gemessenen Teilstrom in einem Sammler 6 zusammengeführt ₁₀wird. Aus dem Sammler 6 fließt das warme Wasser so, wie es i,n den Anschlußstutzen 2 eingetreten ist, aus dem Meßkreislauf heraus, um in die Geräte des Verbrauchers zu gelangen.

Der Einsatz eines Siegels 8 oder dergleichen gestattet die ₁₅Feststellung, ob das Verteilventil 1 in seiner Anfangseichung unbefugt verändert worden ist.

In Figur 2 ist das Verteilventil 1 mit dem Anschlußstutzen 2 und den beiden Ausgängen 3 und 5 für das zu messende

₂₀Wasser und das den Zähler umgehende Wasser im einzelnen dargestellt. Im Innern des Ventilkörpers 1 ist ein wärmeempfindliches Element 9 bekannter Bauart dargestellt, das beispielsweise auf der Expansionswirkung oder dergleichen beruht und eine Kapsel 9a mit Kragen hat, die sich auf ei-

₂₅nem doppelt wirkenden, beweglichen Verschlußorgan 10 abstützt, wobei sich ein beweglicher Taststab 9b gegen einen festen Punkt 11 abstützt.

Das Verschlußorgan 10 ist zwischen zwei koaxialen Sitzen 12 _3Qund 13 beweglich und stellt mit Kegelflächen 10a bzw. 10b entsprechende Schließzustände her. Jenseits der kegelförmigen Schließflächen 10a und 10b hat das Verschlußorgan 10 'Öffnungen 10c bzw. 10d für den Durchtritt des Wassers unmittelbar zu dem mit dem Zähler 4 verbundenen Ausgang 3 „,.bzw. zu dem direkt mit dem Sammler 6 verbundenen Ausgang 5.

- - ' tj \J vJ U U \J £.

Die inneren Sitze 12 und 13 unterteilen den Ventilkörper in drei Räume, nämlich einen mittleren Raum A, der den Anschlußstutzen 2 für Warmwasser aufweist, einen äußeren Raum B mit dem Ausgang 3, welcher mit dem Zähler 4 verbunden ist, und einen äußeren Raum C, der den Ausgang 5 aufweist, welcher direkt mit dem Sammler 6 verbunden ist.

Die beiden Sitze 12 und 13 sind in Gewinde des Ventilkörpers 1 so eingeschraubt, daß sie axial verstellt werden können, um dadurch in noch zu beschreibender Weise eine Eichung des Verteilers zu ermöglichen. Eine drucksichere Abdichtung wird durch bekannte Dichtungen 12a und 13a erreicht, die in Nuten der Sitze 12 und 13 angeordnet sind.

Das bewegliche Verschlußorgan 10, gegen das sich, wie erwähnt, das wärmeempfindliche Element 9 abstützt, wird gegen die von dem Taststab 9b, der sich an dem festen Punkt 11 abstützt, ausgeübte Schubkraft von einer Feder 14 gehalten, welche somit eine Gegenkraft zu dem Taststab 9b ausübt, welcher den Expansions- und Rückzugsbewegungen der Kapsel 9a folgt, wobei der Taststab 9b aufgrund der Temperaturschwankungen, denen die Kapsel 9a ausgesetzt ist, allmählich mehr oder weniger aus der Kapsel 9b herausragt.

Aus Sicherheitsgründen ist der feste Punkt 11, gegen den sich der Taststab 9b des wärmeempfindlichen Elementes 9 abstützt, seinerseits beweglich und wird von einer Feder in seiner Lage gehalten. Die Feder 15 ist wesentlich stärker als die Feder 14 für die Bewegung des Verschlußorgans 30

und wird durch eine Buchse 16, die auf einen oberen Deckel 17 aufgeschraubt ist, so vorgespannt, daß sich bei einem Anstieg der Wassertemperatur über die maximal vorgesehene Grenze der feste Punkt 11 verschieben kann, so daß sich der

Taststab 9b ohne eine Beschädigung des wärmeempfindlichen 35

Elementes 9 aufgrund der Expansionswirkung verschieben kann.

Auch die Feder 14 kann von Anfang an durch einen unteren Deckel 18, gegen den sie sich ohne Variationsmöglichkeiten abstützt, vorgespannt werden.

5
Wie Figur 2 weiter zeigt, ist der verschiebbare Taststab 9b des wärmeempfindlichen Elementes 9 gegen das im Ventil fließende Wasser durch einen Dichtring 16a isoliert, der in die Buchse 16 eingesetzt ist, welche ihrerseits gegen den oberen Deckel 17 abgeschlossen ist.

Das Verteilventil arbeitet in der folgenden Weise:

j
In Figur 2 ist das Ventil im Beharrungszustand dargestellt,

in dem warmes Wasser mit einer beispielsweise angenommenen

Temperatur von 60⁰C₉ das von der Zentralanlage erzeugt ist, durchläuft.

Das von der Anlage kommende Heißwasser gelangt über den Anschlußstutzen 2 in den Raum A, trifft auf das Verschlußor-20

gan 10, tritt durch die öffnungen 10c, wärmt das Element 9 auf und dehnt dabei dessen Inhalt aus,so daß der Taststab 9b heraustritt und unter Anlage gegen den festen Punkt 11 die Kapsel 9a - in der Figur 2 nach unten - verschiebt, wobei die

Kraft der Feder 14 überwunden wird, bis die Ventilfläche 10b 25

des Verschlußorganes 10 in dichtende Anlage an dem Sitz 13 des Ventilkörpers 1 kommt.

In dieser Stellung kann somit festgestellt werden, daß das

gesamte Wasser mit der angenommenen Temperatur von 60⁰C 30

vollständig durch die öffnungen 10c in den oberen Raum B und von dort über den Ausgang 3 durch den Zähler 4 fließt.

Wenn das vom Anschlußstutzen 2 kommende Warmwasser eine geringere Temperatur als die maximal für den Betrieb vorge-35

sehene Temperatur hat, beispielsweise etwa 37°C, gelangt es

ν ν/ ν/ ν ν <·

in den mittleren Raum A und bringt dabei das wärmeempfindliche Element 9 auf die genannte Temperatur, der eine Austrittslä'nge des Taststabes 9b entspricht, welche kleiner ist als diejenige, die der Taststab 9b bei der Temperatur bei 5
60⁰C hatte und die aus Vereinfachungsgründen als halb so groß angenommen werden soll.

Damit kann sich das Verschlußorgan 10 unter der Kraft der

Feder 14 axial verschieben, wobei es den unteren Sitz 13 IO

Öffnet und eine Position zwischen den beiden Sitzen 12 und 13 einnimmt, welche der neuen Position des Taststabes 9b entspricht.

Auf diese Weise kann das Warmwasser von 37⁰C vom mittleren 15

Raum A - über die öffnungen 10c - sowohl in den oberen Raum B als auch - über die Offnungen 10d - in den unteren Raum C fließen, wodurch das vom Anschlußstutzen 2 kommende Wasser auf die beiden Ausgänge 3 und 5 des Ventils aufgeteilt wird. Durch den Zähler 4 fließt somit nur der von dem Raum B kommende Teilstrom, der damit gemessen wird, während die Teilströme im Sammler 6 hinter dem Zähler 4 wieder vereinigt werden, um anschließend in nachfolgenden Geräten verwendet zu werden.

Wenn im entgegengesetzten Grenzfall das vom Anschlußstutzen 2 kommende Wasser völlig kalt ist (beispielsweise 15°C), bewirkt es beim Auftreffen auf das wärmeempfindliche Element 9, daß sich der Taststab 9b proportional zurückzieht, so

_3Qdaß sich das Verschlußorgan 10 so weit axial verschieben kann, bis seine Schließfläche 10a auf dem zugehörigen Sitz 12 aufliegt und dadurch den Eintritt in den Raum B und damit zum Zähler 4 sperrt. In diesem Fall fließt das gesamte, in das Ventil 1 eintretende Wasser direkt zum Sammler 6,

g₅ohne den Zähler 4 zu berühren.

t ergibt sich, daß zwischen den beiden Grenzstellungen, nämlich ungeteilter Durchfluß des Wassers auf der einen Seite bei der maximal vorgesehenen Temperatur und ungeteilter Durchfluß über die andere Seite bei der minimalen Temperatur, unzählige Zwischenstellungen des Verschlußorgans möglich sind, in denen die Aufteilung der beiden Teilströme in Abhängigkeit von der Temperaturänderung des von der Zentralanlage gelieferten Warmwassers den gewünschten Verlauf

annehmen können.
IO

Durch geeignete Abänderung der Form und der Abmessungen der Durchtrittsöffnungen 10c und 1Od des Verschlußorgans 10 bezüglich der Sitze 12 und 13 können sich in Abhängigkeit von der Stellung des Verschlußorgans und damit der Tempera-¹⁵tur des eintretenden Wassers Verteilerkurven jeder beliebigen, günstigen Form ergeben, vorzugsweise lineare Kurven, so daß beispielsweise zwischen den Grenzstellungen völliger öffnung und vollständiger Schließung in Richtung zum Zähler die Umleitungsbedingung des Wassers in gleichen Teilen eigner Stellung des Verschl ußorganes für eine Temperatur des Wassers entsprechen kann, dessen Wärmeinhalt annähernd gleich der Hälfte des Wärmeinhaltes ist, den dasselbe Wasservolumen bei der maximalen Temperatur aufweist.

Ferner ist es bei der Erfindung möglich, die Eichung des Ventils auch im Betrieb vorzunehmen, indem der untere Sitz 13 verstellt wird, wobei es genügt, diesen durch Verschrauben in eine solche Stellung zu bringen, in der sich bei der Maximal temperatur der untere Sitz und bei der Minimaltempe-

ratur der obere Sitz schließt.

Selbstverständlich sind zahlreiche Konstruktionsvarianten des Ausführungsbeispieles möglich, insbesondere hinsichtlich der Bauart des wärmeempfindlichen Elementes, der Durchtrittsöfifnungen und dergleichen, ohne dadurch den Erfindungsgedanken zu verlassen.

Claims

KADOR · KUJNKER · SCHMITT-NIL?b>iiliRS£^i-^: -^: -^: PATENTANWÄLTE

ΕΠΜϋΈΑΝ ΙΜ

K 20 756/7we

CAZZANIGA S.p.A. Corso Europa 7
Mailand (Italien)

Zählvorrichtung für den Durchfluß in Abhängig· keit von der Temperatur in zentralen Heizungs·

anlagen

Patentansprüche

1. Zählvorrichtung für den Durchfluß von Warmwasser, insbesondere zum Einsatz in zentralen Heizungsanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verteilerventil (1) für den Durchfluß in Abhängigkeit von der Temperatur, ein Volumenzähler (4), eine zu dem Zähler (4) parallele Verbindungsleitung und ein Sammler (6) zur Vereinigung der Teilströme vorgesehen sind, daß das Verteilerventil (1) einen zylindrischen Körper aufweist, in dem zwei koaxiale Ventilsitze angeordnet sind, die drei Räume begrenzen, von denen ein mittlerer Raum (A) mit einem

Anschluß (2) für das warme Wasser, ein oberer Raum (B) mit dem Volumenzähler (4) für die Durchflußmessung des Warmwassers und ein unterer Raum (C) direkt mit dem Ausgang (5) hinter dem Zähler (4) verbunden ist, daß zwischen den beiden Sitzen ein axial bewegliches Verschlußorgan (10) angeordnet ist, das ein wärmeempfindliches Element (9) mit Ausdehnungswirkung oder dergleichen aufweist, von dem ein Ende am Verschlußorgan (10) und das andere Ende an einem festen Punkt (11) des Ventilkörpers abgestützt ist, wobei das wärmeempfindliche Element (9) dauernd von dem eintretenden Wasser beaufschlagt und so ausgebildet ist, daß es in Abhängigkeit von der Temperatur des Wassers das Verschlußorgan (10) relativ zu den Ventilsitzen axial so positioniert, daß

das Verschlußorgan (10) den direkten Durchlaß in den Sammler (6) vollständig schließt, wenn das Wasser seine maximal vorgesehene Temperatur erreicht hat, wodurch der gesamte Strom über den Zähler (4) läuft, bzw. daß im entgegengesetzten Grenzfall die mit dem Zähler (4) verbundenen Räume (B) vollständig geschlossen und der Raum (C) für den direkten Durchfluß geöffnet werden, wenn das Wasser seine gewünschte Minimal temperatur erreicht hat, wobei das Verschlußorgan (10) bei Zwischentemperaturen solche Stellungen einnimmt, daß der Durch-25

fluß des Warmwassers automatisch und proportional zur Temperatur in Teilströme aufgeteilt wird, von denen einer durch den Zähler (4) fließt, während der andere direkt zu dem Ausgang des Zählers (4) führt.

2. Zählvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich das wärmeempfindliche Expansionselement (9) des Ventils mit seiner Kapsel (9a) an dem beweglichen Verschlußorgan (10) abstützt, das durch eine vorgespannte Feder (14) von dem unteren Raum (C) für die direkte Verbindung in Cffnungsstellung ge-

halten wird, während sich das wärmeempf indl iche Element (9) mit einem verschiebbaren Taststab (9b) gegen den festen Punkt (11) des Körpers abstützt, so daß das Verschlußorgan (10) durch die Verschiebung (9b) des wärmeempfindlichen Elementes (9) in Abhängigkeit von der Temperatur des durchlaufenden Wassers und gegen die Wirkung der das Verschlußorgan (10) beaufschlagenden Feder (14) seine Stellungen in Abhängigkeit von der aus dem wärmeempfindlichen Element (9) herausragenden Länge des Taststabes (9b) ändert.

3. Zählvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Verteilventil (1)

der feste Punkt (11), gegen den sichdas wärmeempfindliche 15

Element (9) abstützt, zur Sicherheit von einer Feder (15) so gehalten ist, daß der feste Punkt (11) bei anomalen Temperaturerhöhungen des durchlaufenden Wassers über die maximal vorgesehene Temperatur nachgibt.

4. Zählvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß im Verteilventil (1) die Position der Sitze (12,13) zur Anfangseichung oder zur Eichung während des Betriebs der Aufteilung des Durchflusses in Abhängigkeit von der für 25

den Betrieb der zentralen Heizungsanlage vorgesehen, maximalen und minimalen Temperatur einstellbar ist.

5. Zählvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß in dem Ver-

teilventil (1) das bewegliche Verschlußorgan (10) öffnungen (10c,1Od) für den Durchtritt des Wassers zu den beiden äußeren Räumen (B₅C) des Ventils aufweist derart, daß eine Aufteilung des Durchflusses in Abhängigkeit von der entsprechend der Warmwassertemperatur erreichten Stellung erfolgt, wobei die Aufteilung einen beliebigen, propor-

tionalen Verlauf, vorzugsweise einen linearen Verlauf ha· ben kann.

56. Zählvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beim Verteilventil (1) der verschiebbare Taststab (9a) innerhalb einer den festen Punkt (11) aufnehmenden Buchse (16) wasserdicht eingeschlossen und dadurch gegen das Wasser isoliert ist.

7. Zählvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Abmessungen der Durchtrittsöffnungen der parallelen Verbindungsleitung in Abhängigkeit von den inneren Strömungsverlusten des Zählers (4) gewählt sind.