DE4334387A1 - Umschaltventil - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Umschaltventil der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.

Solche Umschaltventile werden vorteilhaft in Heizungsanlagen verwendet, wenn es gilt, den Strom des Wärmeträgermediums von einem Anlagenteil auf einen anderen Anlagenteil umzuleiten oder zwischen den beiden Anlagenteilen aufzuteilen.

Es ist ein Umschaltventil dieser Art bekannt (Firmendruckschrift 4827, Landis & Gyr), bei dem die Umlenkung des Stroms des Wärmeträgermediums innerhalb des Ventils durch eine Klappe erfolgt, die drehbar gelagert ist und von einem eine Rotationsbewegung erzeugenden Antrieb bewegt wird.

Daneben sind auch Dreiwegventile bekannt (Firmendruckschrift 4464, Landis & Gyr), die durch linear wirkende Antriebe betätigbar sind. Bei diesen Dreiwegventilen liegen sich die Dichtpartien der wechselweise verschließbaren Strömungswege gegenüber, was enge Fertigungstoleranzen für die kompliziert gestaltete Ventilspindel und das Gehäuse verlangt. Daraus ergeben sich hohe Fertigungskosten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Umschaltventil zu schaffen, das durch einen beliebig gebauten, eine lineare Bewegung erzeugenden Antrieb betätigt werden kann und das so einfach aufgebaut ist, daß es mit möglichst geringen Fertigungskosten herstellbar ist.

Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 ein Schnittbild eines Umschaltventils in einer mittleren Position,

Fig. 2 dasselbe Ventil in der einen Endposition und

Fig. 3 das Ventil in der zweiten Endposition.

In der Fig. 1 bedeutet 1 ein Umschaltventil, das aus einem Gehäuseunterteil 2 und einem Gehäuseoberteil 3 besteht. Beide Teile können vorteilhaft aus Pressmessing herstellt sein. Die Art der Verbindung zwischen Gehäuseunterteil 2 und Gehäuseoberteil 3 ist in der Fig. 1 nicht dargestellt; sie kann auf bekannte Weise erfolgen, beispielsweise mittels Schrauben und einer zwischen den beiden Teilen liegenden Dichtung. Das Gehäuseunterteil 2 weist drei Anschlußöffnungen für Rohrleitungen der Heizungsanlage auf, nämlich einen Eintrittsraum 4, einen ersten Austrittsraum 5 und einen zweiten Austrittsraum 6. In der Fig. 1 sind diese Anschlußräume mit Innengewinde versehen; sie können jedoch beliebige Anschlußmöglichkeiten besitzen, also auch Flanschanschlüsse oder Außengewinde mit Überwurfmutter.

Der Eintrittsraum 4 steht in Verbindung mit einem Verteilraum 7, der den inneren Hohlraum des Umschaltventils 1 bildet. Der Verteilraum 7 seinerseits steht in Verbindung mit dem ersten Austrittsraum 5 und dem zweiten Austrittsraum 6, jedoch sind diese Verbindungen absperrbar. Zur Absperrung der Verbindung sind zwischen Verteilraum 7 und erstem Austrittsraum 5 ein erster Ventilsitz 8 und zwischen Verteilraum 7 und zweitem Austrittsraum 6 ein zweiter Ventilsitz 9 vorhanden. Die Ventilsitze 8 und 9 sind mittels eines Ventilkörpers 10 absperrbar, wie noch gezeigt werden wird.

Der Ventilkörper 10 besteht aus einem beispielsweise metallischen Träger 11, der mit einem Elastomer umhüllt ist. Dieser Ventilkörper 10 ist mit einer Spindel 12 formschlüssig verbunden. Vorteilhaft sind Ventilkörper 10 und Spindel 12 so gestaltet, daß die beiden Teile eine ineinandergreifende Schnappverbindung aufweisen, die beliebig gestaltet sein kann. Der Ventilkörper 10 ist ein hebelartiges Gebilde und weist eine Lagerstelle 13 auf, die im Zusammenwirken mit einem im Gehäuseunterteil 2 angebrachten Widerlager 14 eine drehbare Verbindung ergibt. Als Widerlager 14 kann eine mit dem Gehäuseunterteil 2 verbundene Achse dienen, aber auch ein Paar im Gehäuseunterteil 2 angeformter Rippen. Wesentlich ist, daß die Spindel 12 am Ventilkörper 10 an einem Punkt angreift, der zwischen dem durch die Lagerstelle 13 und dem Widerlager 14 gebildeten Drehpunkt und einem der Dichtkörper 15, 16 liegt. Das führt dazu, daß eine axiale Bewegung der Spindel 12 in eine Drehbewegung des Trägers 11 umgesetzt wird, so daß sich das eine Ende des hebelförmigen Trägers 11 auf den einen der Ventilsitze 7, 8 zubewegt, während sich das andere Ende sich vom anderen der Ventilsitze 8, 7 wegbewegt.

Der Ventilkörper 10 weist im Bereich der den Ventilsitzen 8 und 9 gegenüberliegenden Ende je einen aus dem Elastomer der Ummantelung gebildeten Dichtkörper 15 und 16 auf. Diese Dichtkörper 15, 16 sind so profiliert, daß sie jeweils einen der Ventilsitze 7, 8 dicht abschließen. Liegt der Dichtkörper 15 am Ventilsitz 8 an, so ist die Verbindung zwischen dem Einlaßraum 4 und dem ersten Austrittsraum 5 unterbrochen, so daß das beim Einlaßraum 4 eintretende Wärmeträgermedium nur vom Einlaßraum 4 zum zweiten Austrittsraum 6 strömen kann. Dieser Zustand ist in der Fig. 2 dargestellt.

Liegt jedoch der Dichtkörper 16 am Ventilsitz 9 an, so ist die Verbindung zwischen dem Einlaßraum 4 und dem zweiten Austrittsraum 6 unterbrochen, so daß das beim Einlaßraum 4 eintretende Wärmeträgermedium nur vom Einlaßraum 4 zum ersten Austrittsraum 5 strömen kann. Dieser Zustand ist in der Fig. 3 dargestellt.

Die drei in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Zustände werden erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Ventilkörper 10 drehbar gelagert ist und daß er durch die in einem Abstand vom Drehpunkt 13, 14 angreifende, axial verschiebbare Spindel 12 linear bewegbar ist. Vorteilhaft wird er einseitig von einer Feder 17 gegen einen der Ventilsitze 8 oder 9 gedrückt. In der Fig. 1 ist dabei eine Mittelstellung dargestellt, in der die Abstände zwischen dem Dichtkörper 15 und dem Ventilsitz 8 und dem Dichtkörper 16 und dem Ventilsitz 9 gleich groß sind. Durch den Doppelpfeil mit einem Querstrich in der Mitte neben der Spindel 12 ist angedeutet, daß es sich um die Mittelstellung handelt. In dieser Lage kann das im Einlaßraum 4 einströmende Wärmeträgermedium sowohl zum Auslaßraum 5 als auch zum Auslaßraum 6 strömen. Sind im übrigen die Strömungswiderstände in den an die Auslaßräume 5 und 6 angeschlossenen Anlagenteile gleich groß, so ergibt sich eine gleichmäßige Aufteilung des Stroms des Wärmeträgermediums: 50% strömen durch den Auslaßraum 5, weitere 50% durch den Auslaßraum 6. Dadurch läßt sich der geförderte Strom des Wärmeträgermediums gleichmäßig auf zwei Anlagenteile verteilen.

In der Fig. 2 ist die eine der Endlagen dargestellt, was durch den neben der Spindel 12 gezeichneten, gegen einen oberen Anschlag weisenden Pfeil symbolisiert ist. Hier befindet sich die Spindel 12 in der oberen Endstellung. Durch den Druck der Feder 17 wird das den Dichtkörper 15 tragende Ende des Ventilkörpers 10 gegen den Ventilsitz 8 gedrückt, der damit verschlossen ist. Damit ist ein Durchfluß vom Eintrittsraum 4 zum Austrittsraum 5 nicht mehr möglich, so daß das ganze in den Eintrittsraum 4 eintretende Wärmeträgermedium durch den Austrittsraum 6 abfließt. Die Verformung des Ventilkörpers 10, die zum Einnehmen dieser Lage erforderlich ist, wird dadurch ermöglicht, daß der Träger 11 mit der Spindel 12 nur kraftschlüssig, aber nicht formschlüssig verbunden ist. Dabei spielt auch die Ummantelung mit einem Elastomer eine Rolle. Das Elastomer behindert die Kippbewegung des Trägers 11 gegenüber der Spindel 12 nicht. Durch die Bewegung der Spindel 12 nach oben wird der die Spindel 12 umschließende Teil des Elastomers elastisch verformt.

In der Fig. 3 ist die andere der Endlagen dargestellt, was durch den gegenüber der Fig. 2 kopfstehend gezeichneten Pfeil neben der Spindel 12 symbolisiert ist. Hier befindet sich die Spindel 12 in der unteren Endstellung. Wegen der Lagerung des Ventilkörpers 10 am durch das Widerlager 14 und die Lagerstelle 13 gebildeten Drehpunkt wird das den Dichtkörper 16 tragende Ende des Ventilkörpers 10 gegen den Ventilsitz 9 gedrückt, der damit verschlossen ist. Damit ist ein Durchfluß vom Eintrittsraum 4 zum Austrittsraum 6 nicht mehr möglich, so daß das ganze in den Eintrittsraum 4 eintretende Wärmeträgermedium durch den Austrittsraum 5 abfließt. Die Feder 17 wird etwas zusammengedrückt. Es ist vorteilhaft, wenn die Ummantelung des Ventilkörpers 10 durch das Elastomer so gestaltet ist, daß auch in dieser Position das Elastomer noch leicht gegen das Gehäuseoberteil 2 im Bereich der Durchführung der Spindel 12 gedrückt wird. In allen anderen Stellungen der Spindel 12 steht dann das Elastomer unter einer elastischen Vorspannung.

Zwischen den beiden vorstehend beschriebenen Endlagen sind alle möglichen Zwischenlagen möglich. Dadurch wird erreicht, daß neben dem vollständigen Abschluß jeweils eines der beiden Austrittsräume 4, 5, in dessen Folge der gesamte Strom des Wärmeträgermediums durch den anderen Austrittsraum 5, 4 geleitet wird, eine stufenlose Aufteilung des Stroms auf beide Austrittsräume 4, 5 möglich ist.

Die Feder 17 wäre dann verzichtbar, wenn die Lagerung das Ventilkörpers 10 so gestaltet ist, daß der Ventilkörper 10 an der Lagerstelle 13 vom Widerlager 14 festgehalten wird , was beispielsweise dadurch erreicht werden kann, daß das Widerlager 14 durch eine Welle gebildet ist und die Lagerstelle 13 als eine diese Welle umgebende Bohrung ausgebildet ist. Auch in einem solchen Fall bietet die Feder 17 aber den Vorteil, daß das Ventil 1 im Falle eines Antriebs ohne Selbsthemmung eine definierte Lage erreicht, wenn der Antrieb unwirksam ist, im Falle, daß der Antrieb elektrisch angetrieben ist, also stromlos ist. Die Konstruktion des Ventils 1 erlaubt daher auch die Verwendung eines Antriebs nach dem Prinzip eines Tauchankers oder einen elektrothermischen Antrieb. Diese definierte Lage ist beim vorgenannten Ausführungsbeispiel die in der Fig. 2 gezeigte Lage.

Die in den Fig. 1 bis 3 gezeigte Ausführung, bei der die Lagerstelle 13 auf dem Widerlager 14 aufliegt, ist vorteilhaft, weil dadurch die Fertigungs- und Montagekosten niedrig gehalten werden können. Allerdings bestehen hier Freiheiten in der Ausgestaltung. So kann das Widerlager 14 beispielsweise eine V-förmige Nut sein, in die eine ebenfalls V-förmige Lagerstelle 13 eingreift. Der Öffnungswinkel der V-Nut des Widerlagers 14 ist dabei größer als der Öffnungswinkel der V-förmigen Rippe der Lagerstelle 13.

Es ist vorteilhaft, wenn die Ventilsitze 8 und 9 separat hergestellte Teile sind, die in das Gehäuseunterteil 2 einsetzbar und damit auch austauschbar sind. Dadurch wird es ermöglicht, je nach Anwendungsfall unterschiedlich profilierte Ventilsitze 8 und 9 einzusetzen, um so verschiedene Ventilkennlinien zu erreichen. Es ist auch möglich, für den Ventilsitz 8 eine andere Profilierung vorzusehen als für den Ventilsitz 9. Dadurch ist eine optimale Anpassung an die Gegebenheiten des Einsatzfalles erreichbar.

Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt sich auf die schematische Darstellung des Erfindungsgedankens. Das erfindungsgemäße Prinzip läßt sich vielgestaltig umsetzen. So ist es beispielsweise möglich, die Ventilsitze 8, 9 quer zur Anschlußrichtung anzuordnen und entsprechend den Ventilkörper 10 auch quer zur Anschlußrichtung einzubauen, um ein Ventil kurzer Baulänge zu erhalten. Auch eine schräge Anordnung bei einem Eckventil ist möglich. Der Ventilkörper 10 kann auch unterhalb der Ventilsitze 8, 9 angeordnet sein. Es ist auch möglich, die Feder 17 außerhalb des Ventilinnenraums anzuordnen, nämlich am antriebsseitigen Ende der Spindel 12. Dies hat den Vorteil, daß die Feder 17 korrosiven Einflüssen durch das Wärmeträgermedium nicht ausgesetzt ist.

Für die Gestaltung der Verbindung zwischen der Spindel 12 und dem Ventilkörper 10 stehen gleichfalls viele konstruktive Alternativlösungen zur Verfügung. Der Ventilkörper 10 kann beispielsweise einen Schlitz aufweisen, in den die Spindel 12 eingreift. Alternativ ist auch denkbar, in der Spindel 12 ein Langloch vorzusehen, in dem der Ventilkörper 10 geführt ist. Auch ist die Ummantelung mit einem Elastomer nicht Bedingung des erfindungsgemäßen Prinzips.

Das erfindungsgemäße Umschaltventil wird vorteilhaft in Heizungsanlagen verwendet, wenn es gilt, den Strom des Wärmeträgermediums von einem Anlagenteil auf einen anderen Anlagenteil umzuleiten oder zwischen den beiden Anlagenteilen aufzuteilen. Letzteres wird dadurch ermöglicht, daß das Umschaltventil nicht nur in seinen beiden Endlagen betrieben werden kann, sondern auch jede beliebige Zwischenposition zuläßt.

Vorteilhaft läßt sich das erfindungsgemäße Umschaltventil 1 in Verbindung mit einem einzigen Wärmemengenzähler auch zur separaten Heizkostenverrechnung für die beiden Anlagenteile verwenden. Das wird dadurch erreicht, daß dem Umschaltventil 1 ein Wärmemengenzähler vorgeschaltet ist und daß ein das Umschaltventil 1 betätigender Antrieb ein Stellungssignal abgibt, das die Aufteilung des Stroms des Wärmeträgermediums zwischen den Anlageteilen repräsentiert. Werden die zu verschiedenen Zeitpunkten wirksamen Stellungssignale integriert, so ist auf dieser Basis eine Verteilung der vom Wärmemengenzähler ermittelten gesamten Wärmemenge auf die Anlagenteile möglich. Damit ist vorteilhaft eine Heizkostenverrechnung für die Anlagenteile mit nur einem gemeinsamen Wärmemengenzähler möglich.

Claims (6)

1. Umschaltventil (1) mit einem einen Eintrittsraum (4) und zwei Austrittsräumen (5, 6) aufweisenden Gehäuse (2, 3), bei dem die Öffnungsquerschnitte zwischen dem Eintrittsraum (4) und den beiden Austrittsräumen (5, 6) mit Hilfe eines gegen Ventilsitze (8, 9) wirkenden, Dichtkörper (15, 16) tragenden Ventilkörpers (10) durch eine Lageveränderung einer mit dem Ventilkörper (10) wirkverbundenen Spindel (12) veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (10) ein drehbar gelagertes, hebelartiges Gebilde darstellt, an dessen Hebelenden die Dichtkörper (15, 16) angebracht sind, die im Gehäuse (2, 3) angeordneten Ventilsitzen (7, 8) gegenüberliegen und daß der Ventilkörper (10) durch eine zwischen dem Hebeldrehpunkt (13, 14) und einem der Dichtkörper (15, 16) angreifende verschiebbare Spindel (12) linear bewegbar ist.

2. Umschaltventil (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper 10 durch eine Feder (17) gegen einen der Ventilsitze (7, 8) gedrückt wird.

3. Umschaltventil (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebeldrehpunkt (13, 14) durch eine an einem Widerlager (14) aufliegende Lagerstelle (13) gebildet wird, dessen Lage durch die Feder (17) gehalten wird.

4. Umschaltventil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilsitze (7, 8) separat hergestellte, in das Gehäuse (2, 3) einsetzbare Teile sind.

5. Verwendung eines Umschaltventils (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 in einer Heizungsanlage mit zwei Heizkreisen, um den Strom des Wärmeträgermediums von einem Anlagenteil auf einen anderen Anlagenteil umzuleiten oder zwischen den beiden Anlagenteilen aufzuteilen.

6. Verwendung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Umschaltventil (1) ein Wärmemengenzähler vorgeschaltet ist, daß ein das Umschaltventil (1) betätigender Antrieb ein Stellungssignal abgibt, das die Aufteilung des Stroms des Wärmeträgermediums zwischen den Anlageteilen repräsentiert, und daß eine Heizkostenverrechnung für die Anlagenteile gemäß einem Integral der zu verschiedenen Zeitpunkten wirksamen Stellungssignale erfolgt.