EP0359901B1 - Mischvorrichtung für eine Warmwasserheizungsanlage - Google Patents
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Classifications
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D15/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems
- F04D15/0027—Varying behaviour or the very pump
- F04D15/0033—By-passing by increasing clearance between impeller and its casing
Definitions
- the invention relates to a mixing device for a hot water heating system with a mixing valve having a rotary valve mixing chamber, which is connected to the lines of the boiler flow and return as well as the heating flow and return, depending on the position of the rotary valve of the mixer, the heating flow and the boiler return a more or less warm mixture of the boiler flow and the heating return is supplied by a pump, whereby heating water is fed to a hot water tank (see NL-A-6711733) and a valve is arranged in the heating flow, which branches off the heating water for the hot water tank.
- the object of the invention is to provide a mixing device for a hot water heating system of the type mentioned, which requires only one pump and only one servomotor.
- the device Due to the non-positive and / or positive connection of the actuators from the mixer and the valve, all functional positions can be achieved by a single servomotor, i.e. in addition to the servomotor of the mixer, a further servomotor is not required, but that of the mixer simultaneously actuates the valve actuator that the heating water leads to the hot water tank. It is particularly advantageous that, due to the coupling of the two actuators, they always assume corresponding positions, so that a malfunction is prevented with the greatest possible certainty.
- the device is structurally simple and of small external dimensions.
- a particularly simple construction is achieved if the actuator of the valve is made in one piece with the rotary slide valve of the mixer. This too will proposed that the actuator of the valve is arranged coaxially with the rotary valve of the mixer. For this purpose, the mixer and valve should also be arranged in the same housing.
- valve completely closes the line to the heating circuit when the line to the hot water tank is opened. It is also proposed that when the line to the hot water tank is opened, the valve of the mixer separates the boiler flow from the boiler return and the boiler flow is connected to the hot water tank inlet via the pump. This ensures that the heating circuit is completely separated from the boiler circuit when the hot water tank is supplied with heating water.
- the mixer can optionally be used as a three-way and four-way mixer
- the mixer be bridged by a lockable bypass that connects the boiler return to the heating return and during this connection separates the boiler return from the mixing chamber of the mixer. This makes it possible to obtain a three-way or four-way mixer by blocking the bypass or the connecting line without having to make any modifications.
- the same housing can therefore be used for both types of mixer.
- the mixer is bridged by a lockable bypass that connects the heating return with the heating flow. This can ensure that the control range of the mixer is not too small in the case of large temperature differences between the boiler circuit and the heating circuit.
- shut-off valve of the bypass can be arranged in the housing of the mixer.
- the housing of the mixer is disc-shaped.
- the housing of the mixer can be fastened with a flat side to a flat side of the pump, so that a sandwich-like construction can be achieved which continues the teaching according to German Offenlegungsschrift 3624917. It is also advantageous here if the inlets and outlets open into the flat sides of the pump and mixing housing and are aligned with one another.
- a particularly safe mixing device that is easy to control by the servomotor is created when the working positions of the rotary valve and the valve actuator are divided into 60 degree steps.
- the device is particularly advantageous in terms of its construction, assembly and maintenance if the pumps are attached to one side of the mixer housing and the actuator of the mixer is attached to the opposite side.
- An impeller (not shown), which is driven by a canned motor 2, runs in a pump housing 1.
- the pump housing side wall 3 facing away from the motor 2 is perpendicular to the impeller axis and has in the side wall surface both an inlet opening 4 coaxial with the impeller axis and an outlet opening 5 laterally offset from it.
- a disk-shaped housing 6 is fastened with a flat side wall 7, which has an outlet opening 8 and an inlet opening, the opening 8 being aligned with the inlet opening 4 and the inlet opening 9 being aligned with the outlet opening 5.
- the mixer housing 6 thus only needs to be fastened with the side wall 7 to the side wall 3 of the pump housing 1 in order to obtain all the necessary connections.
- the mixer housing 6 has a second vertical side wall 10 on the side facing away from the pump, which is parallel to the side wall 7 and exits at the axis ends in order to actuate the mixer.
- the actuator of the mixer is also attached to this side wall 10.
- the axis 11 actuated by the mixer motor carries within the housing 6 the mixer rotary valve 12, which can assume three positions. In the position shown in FIG. 2, it connects the boiler circuit to the heating circuit, so that the boiler flow KV is connected to the heating flow HV via one half of the mixing chamber 13 and the pump 1 and also via a valve 14.
- the heating return HR is connected to the boiler return KR via the other half of the mixing chamber 13, so that the heating circuit is supplied with heating water in the vertical rotary position of the slide 12 shown in FIG.
- the valve actuator 12a of the valve 14 is integrally formed on the side of the rotary valve 12 opposite the axis 11 and represents a three-way valve.
- the valve actuator 12a is therefore always rotated with the rotary valve 12 and can therefore, like the rotary valve 12, three by approximately Take 60 degrees in different rotary positions.
- the chamber 14a of the valve 14, which contains the actuator 12a, is located next to the mixing chamber 13 within the mixer housing 6 closer to the pump housing 1 than the chamber 13 and is connected via a housing line 15 to the heating flow HV and via a housing line 16 to the flow of the hot water tank, whereby the actuator 12a is tubular and the interior of the actuator 12a and thus the chamber 14a is located directly next to the outlet opening of the pump 1 and the inlet opening 9 of the mixer housing 6, so that the interior of the pump is supplied with heating water from the boiler flow.
- the thickness or width of the disk of the mixer housing 6 is chosen so large that the lines leading to the mixing chamber 13 and to the chamber 14a can lie side by side.
- the heating circuit is connected to the boiler circuit. Furthermore, in this position the actuator 12a is in a rotational position in which it connects the chamber 14a to the line 15 and thus to the heating flow. If the rotary valve 12 is rotated from position I by about 60 degrees to position II (FIG. 2) by the servomotor, the mixer is closed and the heating circuit and boiler circuit are separated from one another and the chamber 14a is still connected to line 15. Between positions I and II, the rotary valve can take on numerous intermediate positions to connect the heating circuit and boiler circuit more or less as is usual with a heating mixer.
- rotary valve 12 If the rotary valve 12 is moved from position III by a further 60 degrees to position IV, a position similar to position I is reached, which is shown in FIG.
- the rotary valve 12 is in a position different from position I by 180 degrees, so that the actuator 12a connects the chamber 14a with the Line 16 connects and the boiler flow is connected to the hot water circuit via the pump.
- the heating water thus flows to the hot water tank, passes through the heat exchanger and flows back to the boiler return via a line, not shown.
- the mixing chamber 13 is bridged by a lateral bypass 17, which is closed by a rotary slide valve 18 when the mixer is to work as a four-way mixer. If, on the other hand, the rotary valve is actuated so that the bypass 17 is opened and the connection between the boiler return and the mixing chamber 13 is closed, the four-way mixer becomes a three-way mixer.
- the rotary valve 18 can be actuated by an actuating axis 19 protruding from the side wall 10.
- a third rotary valve 20 is arranged above the rotary valve 12, through which the heating return and heating flow can be connected.
- This rotary slide valve 20 is also changed over to its two positions “open” and “closed” by an axis 21 protruding from the side wall 10. This makes it possible to increase the angle of rotation required for mixing when there are large temperature differences between the boiler circuit and the heating circuit and thus to increase the control room.
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Description
- Die Erfindung betrifft eine Mischvorrichtung für eine Warmwasserheizungsanlage mit einer einen Drehschieber aufweisenden Mischkammer eines Mischers, die mit den Leitungen des Kesselvor- und -rücklaufs als auch des Heizungsvor- und rücklaufs verbunden ist, wobei je nach Stellung des Drehschiebers des Mischers dem Heizungsvorlauf und dem Kesselrücklauf ein mehr oder weniger warmes Gemisch aus dem Kesselvorlauf und dem Heizungsrücklauf durch eine Pumpe zugeführt wird, wobei Heizwasser einem Warmwasserspeicher zugeführt wird (siehe die NL-A-6711733) und im Heizungsvorlauf ein Ventil angeordnet ist, das das Heizwasser für den Warmwasserspeicher abzweigt.
- Bei diesen bekannten Warmwasserheizungsanlagen ist für den Heizungskreis und den Warmwasserkreis jeweils eine Pumpe erforderlich.
- Es ist ansich bekannt, den Vorlauf des Warmwasserkreises vom Heizungsvorlauf durch ein Drei-Wege-Ventil abzuzweigen, aber in diesem Fall benötigt das zusätzliche Ventil einen Stellmotor, so daß zwar die zweite Pumpe wegfällt aber dafür zwei Stellmotoren erforderlich sind.
- Aufgabe der Erfindung ist es eine Mischvorrichtung für eine Warmwasserheizungsanlage der eingangs genannten Art zu schaffen, die nur eine Pumpe und nur einen Stellmotor benötigt.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Stellglied des Ventils mit dem Drehschieber des Mischers kraft- und/oder formschlüssig verbunden ist.
- Durch die kraft- und/oder formschlüssige Verbindung der Stellglieder vom Mischer und vom Ventil können alle Funktionsstellungen durch einen einzigen Stellmotor erreicht werden, d.h. es ist zusätzlich zum Stellmotor des Mischers ein weiterer Stellmotor nicht erforderlich, sondern der des Mischers betätigt gleichzeitig das Stellglied des Ventils, daß das Heizwasser zum Warmwasserspeicher führt. Hierbei ist besonders vorteilhaft, daß aufgrund der Kopplung beider Stellglieder, diese stets einander entsprechende Stellungen einnehmen, so daß eine Fehlfunktion mit größter Sicherheit verhindert wird. Hierbei ist die Vorrichtung konstruktiv einfach und von kleinen Außenabmessungen.
- Eine besonders einfache Konstruktion wird dann erreicht, wenn das Stellglied des Ventils mit dem Drehschieber des Mischers einteilig ausgeführt ist. Auch wird hierzu vorgeschlagen, daß das Stellglied des Ventils mit dem Drehschieber des Mischers koaxial angeordnet ist. Ferner sollten hierzu Mischer und Ventil im selben Gehäuse angeordnet sein.
- Vorzugsweise wird vorgeschlagen, daß das Ventil bei Öffnung der Leitung zum Warmwasserspeicher die Leitung zum Heizungskreis vollständig schließt. Auch wird vorgeschlagen, daß bei Öffnung der Leitung zum Warmwasserspeicher durch das Ventil der Drehschieber des Mischers den Kesselvorlauf vom Kesselrücklauf trennt und den Kesselvorlauf über die Pumpe mit dem Warmwasserspeichereingang verbunden ist. Hierdurch ist sicher gestellt, daß bei Belieferung des Warmwasserspeichers mit Heizwasser der Heizungskreis vom Kesselkreis vollständig getrennt ist.
- Damit der Mischer wahlweise als Drei-Wege- und Vier-Wege-Mischer verwendbar ist wird vorgeschlagen, daß der Mischer von einem absperrbaren Bypass überbrückt ist, der den Kesselrücklauf mit dem Heizungsrücklauf verbindet und während dieser Verbindung den Kesselrücklauf von der Mischkammer des Mischers trennt. Hierdurch wird es möglich, durch Sperren des Bypasses oder der Verbindungsleitung, einen Drei-Wege- oder Vier-Wege-Mischer zu erhalten, ohne irgendeinen Umbau vornehmen zu müssen. Dasselbe Gehäuse ist damit für beide Mischerarten verwendbar.
- Besonders vorteilhaft ist es auch, wenn der Mischer von einem absperrbaren Bypass überbrückt ist, der den Heizungsrücklauf mit dem Heizungsvorlauf verbindet. Hierdurch kann dafür gesorgt werden, daß bei großen Temperaturunterschieden zwischen dem Kesselkreis und dem Heizkreis, der Regelbereich des Mischers nicht zu klein ist.
- Hierbei kann das Sperrventil des Bypasses im Gehäuse des Mischers angeordnet sein.
- Eine besonders kleine Bauweise bei einfachster Montage wird dann erreicht, wenn das Gehäuse des Mischers scheibenförmig ist. Hierbei kann das Gehäuse des Mischers mit einer Flachseite an einer Flachseite der Pumpe befestigt ist, so daß eine sandwichähnliche Bauweise erreichbar ist, die die Lehre nach der deutschen Offenlegungsschrift 3624917 fortführt. Hierbei ist auch von Vorteil, wenn in den aneinanderliegenden Flachseiten von Pumpen- und Mischgehäuse die Ein- und Auslässe münden und miteinander fluchten.
- Um zu verhindern, daß beim Umschalten vom Heizungskreis zum Warmwasserkreis eine Warmwassermenge in den Heizungskreis unbeabsichtigt kurzzeitig hineinströmmt, wird vorgeschlagen, daß bei Verbindung des Kesselvorlaufs mit dem Warmwasserspeicher der Kesselvorlauf vom Heizungsvorlauf durch das Ventil getrennt ist. Hierzu wird auch vorgeschlagen, daß vor der Verbindung des Kesselvorlaufs mit dem Warmwasserspeicher das Ventil völlig geschlossen ist.
- Eine besonders sichere und durch den Stellmotor einfach zu steuernde Mischvorrichtung wird dann geschaffen, wenn die Arbeitsstellungen des Drehschiebers und des Ventilstellgliedes in 60 Grad Stufen eingeteilt sind. Von der Konstruktion als auch von Montage und Wartung ist die Vorrichtung dann besonders vorteilhaft, wenn auf einer Seite des Mischergehäuses die Pumpen und auf der gegenüberliegenden Seite der Stellmotor des Mischers befestigt ist.
- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
- Figur 1
- einen senkrechten Schnitt durch die Mischvorrichtung, wobei die Schnittebene durch die Drehachse des Drehschiebers verläuft,
- Figur 2
- einen Schnitt nach A-A in Figur 1 und
- Figur 3
- einen Schnitt nach B-B in Figur 1.
- In einem Pumpengehäuse 1 läuft ein nicht dargestelltes Laufrad, das durch einen Spaltrohrmotor 2 angetrieben ist. Die dem Motor 2 abgewandte Pumpengehäuseseitenwand 3 liegt rechtwinklig zur Laufradachse und besitzt in der Seitenwandfläche sowohl eine zur Laufradachse koaxiale Einlaßöffnung 4 als auch eine dazu seitlich versetzte Auslaßöffnung 5.
- An der Seitenwand 3 ist ein scheibenförmiges Gehäuse 6 mit einer flachen Seitenwand 7 befestigt, die eine Auslaßöffnung 8 und eine Einlaßöffnung aufweist, wobei die Öffnung 8 mit der Einlaßöffnung 4 fluchtet und die Einlaßöffnung 9 mit der Auslaßöffnung 5 fluchtet. Das Mischergehäuse 6 braucht somit mit der Seitenwand 7 nur an der Seitenwand 3 des Pumpengehäuses 1 befestigt zu werden um damit alle erforderlichen Anschlüsse zu erhalten. Das Mischergehäuse 6 weist auf der der Pumpe abgewandten Seite eine zweite senkrechte Seitenwand 10 auf, die zur Seitenwand 7 parallel ist und an der Achsenden austreten um den Mischer zu betätigen. So ist auch der Stellmotor des Mischers an dieser Seitenwand 10 befestigt.
- Die vom Mischermotor betätigte Achse 11 trägt innerhalb des Gehäuses 6 den Mischer-Drehschieber 12, der drei Stellungen einnehmen kann. In der in Figur 2 dargestellten Stellung verbindet er den Kesselkreis mit dem Heizungskreis, so daß der Kesselvorlauf KV über die eine Hälfte der Mischkammer 13 und die Pumpe 1 als auch über ein Ventil 14 mit dem Heizungsvorlauf HV verbunden ist. Über die andere Hälfte der Mischkammer 13 ist der Heizungsrücklauf HR mit dem Kesselrücklauf KR verbunden, so daß bei der in Figur 2 dargestellten senkrechten Drehstellung des Schiebers 12 der Heizungskreis mit Heizwasser versorgt wird.
- Das Ventilstellglied 12a des Ventils 14 ist an der der Achse 11 gegenüberliegenden Seite des Drehschiebers 12 angeformt und stellt ein Drei-Wege-Ventil dar. Das Ventilstellglied 12a wird also stets mit dem Drehschieber 12 mit verdreht und kann damit wie der Drehschieber 12 drei um etwa 60 Grad verschiedene Drehstellungen einnehmen. Die das Stellglied 12a enthaltene Kammer 14a des Ventils 14 liegt neben der Mischkammer 13 innerhalb des Mischergehäuses 6 näher zum Pumpengehäuse 1 als die Kammer 13 und ist über eine Gehäuseleitung 15 mit dem Heizungsvorlauf HV und über eine Gehäuseleitung 16 mit dem Vorlauf des Warmwasserspeichers verbunden, wobei das Stellglied 12a rohrsektorförmig ausgebildet ist und das Innere des Stellglieds 12a und damit die Kammer 14a direkt neben der Auslaßöffnung der Pumpe 1 bzw. der Einlaßöffnung 9 des Mischergehäuses 6 liegt, so daß das Innere von der Pumpe aus mit Heizwasser vom Kesselvorlauf beliefert wird. Die Dicke bzw. Breite der Scheibe des Mischergehäuses 6 ist so groß gewählt, daß die zur Mischkammer 13 und zur Kammer 14a führenden Leitungen nebeneinander liegen können.
- In der Drehstellung I des Drehschiebers 12 ist, wie oben beschrieben, der Heizungskreis zu dem Kesselkreis verbunden. Ferner befindet sich in dieser Stellung das Stellglied 12a in einer Drehstellung bei der es die Kammer 14a mit der Leitung 15 und damit mit dem Heizungsvorlauf verbindet. Wird der Drehschieber 12 aus der Stellung I um etwa 60 Grad in die Stellung II (Figur 2) durch den Stellmotor verdreht, so ist der Mischer geschlossen und Heizkreis und Kesselkreis sind voneinander getrennt und die Kammer 14a ist immer noch mit der Leitung 15 verbunden. Zwischen den Stellungen I und II kann der Drehschieber zahlreiche Zwischenstellungen einnehmen um Heizkreis und Kesselkreis mehr oder weniger miteinander zu verbinden wie dies bei einem Heizungsmischer üblich ist.
- Wird der Drehschieber 12 um weitere 60 Grad in die Stellung III bewegt, so ist der Mischer ähnlich geschlossen wie in Stellung II aber das Stellglied 12a befindet sich nun auch in einer absolut geschlossenen Stellung, so daß die Kammer 14a weder eine Verbindung mit der Leitung 15 noch eine Verbindung mit der Leitung 16 hat. Diese Stellung III wird stets nur durchlaufen, wenn von einer Belieferung des Heizkreises zu einer Belieferung des Warmwasserkreises umgeschaltet werden soll. Die Stellung III sorgt dafür, daß bei einem solchen Umschalten kein Heißwasserschwall unbeabsichtigt beim Umschalten in den Heizkreislauf gelangt.
- Wird der Drehschieber 12 aus der Stellung III um weitere 60 Grad in die Stellung IV bewegt, so ist eine ähnliche Stellung erreicht wie die Stellung I, die in Figur 2 dargestellt ist. Der Drehschieber 12 befindet sich aber in einer um 180 Grad verschiedenen Stellung zur Stellung I, so daß das Stellglied 12a die Kammer 14a mit der Leitung 16 verbindet und der Kesselvorlauf über die Pumpe mit dem Warmwasserkreis verbunden ist. Das Heizwasser fließt damit zum Warmwasserspeicher, durchläuft dort den Wärmetauscher und fließt zurück zum Kesselrücklauf über eine nicht dargestellt Leitung.
- Die Mischkammer 13 ist, wie in Figur 2 dargestellt, durch einen seitlichen Bypass 17 überbrückt, der durch einen Drehschieber 18 dann verschlossen ist, wenn der Mischer als Vier-Wege-Mischer arbeiten soll. Wird dagegen der Drehschieber so betätigt, daß der Bypass 17 geöffnet und die Verbindung zwischen Kesselrücklauf und Mischkammer 13 geschlossen wird, so wird aus dem Vier-Wege-Mischer ein Drei-Wege-Mischer. Der Drehschieber 18 ist durch eine aus der Seitenwand 10 vorragende Stellachse 19 betätigbar.
- Ferner ist oberhalb des Drehschiebers 12 ein dritter Drehschieber 20 angeordnet, durch den Heizungsrücklauf und Heizungsvorlauf verbindbar sind. Dieser Drehschieber 20 wird auch durch eine an der Seitenwand 10 vorstehende Achse 21 in seine beiden Stellungen "geöffnet" und "geschlossen" umgestellt. Hierdurch besteht die Möglichkeit bei großen Temperaturunterschieden zwischen Kesselkreis und Heizkreis den für das Mischen erforderlichen Drehwinkel zu vergrößern und damit die Regelgeräumigkeit zu erhöhen.
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