EP1198686B1 - Mischventil - Google Patents
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- EP1198686B1 EP1198686B1 EP00951395A EP00951395A EP1198686B1 EP 1198686 B1 EP1198686 B1 EP 1198686B1 EP 00951395 A EP00951395 A EP 00951395A EP 00951395 A EP00951395 A EP 00951395A EP 1198686 B1 EP1198686 B1 EP 1198686B1
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- F04D13/02—Units comprising pumps and their driving means
- F04D13/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
- F04D13/0606—Canned motor pumps
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- Y10T137/86493—Multi-way valve unit
- Y10T137/86815—Multiple inlet with single outlet
Definitions
- the present invention relates to a mixing valve according to the preamble of claim 1.
- Mixing valves and in particular three-way mixing valves are used in heating systems to connect the heating flow controlled with the boiler flow or the heating return to z. B. by adding water of the heating return to influence the temperature of the water in the heating flow. In the heating flow then usually the heating medium is moved through the system circulating pump is arranged.
- a mixing valve with the features of the preamble of claim 1 is disclosed in DE 21 070 000.
- a mixing valve housing 10 has an inlet port 12 for the boiler flow, an outlet 14 for the heating flow and a not visible in this illustration inlet port for the heating return.
- the inlet port 12 is connected to a lower chamber 16, the heating flow is connected to a central chamber 18 and the heating return is connected to an upper chamber 20. All chambers 16, 18, and 20 are connected to each other via mutually aligned bores.
- a hollow and axially displaceable shaft 22 passes through these bores and carries an impeller 24 in the region of the middle chamber 18.
- the upper chamber 20 is integrally formed on a housing cover 26, the use of the impeller 24 with the hollow shaft 22 in the middle Chamber 18 allowed. In the position shown in Fig. 1, the hollow shaft 22 is with her On the other hand, provide perforations 28 in the hollow shaft 22 in the upper chamber 20 a connection between the heater return and the impeller 24 and the middle chamber 18 ago.
- the hollow shaft 22 protrudes upwards out of the upper chamber 20 and is connected to the rotor 30 of a motor whose stator winding 32 is arranged in a pot-shaped housing 34 which is flanged to the housing cover 26.
- the stator winding 32 is axially divided into two windings 32 'and 32 "to achieve different positions of the rotor 30 and thus the hollow shaft 22 by separately or simultaneously energizing the windings 32', 32".
- only the lower winding 32 is energized to drive the impeller 24 via the rotor 30 and the hollow shaft 22, but the excitation is sufficient to achieve the required pumping capacity.
- An insert 36 concentrically mounted on the cup-shaped housing 34 in the lid region serves to guide the hollow shaft 22.
- a sleeve 38 which is sealed via O-rings 40 and 42 to the insert 36 and to an attachment on the housing cover 26, shields the sleeve Stator winding 32 against the flowing medium.
- the pressurized surfaces of the pump body 24 and the hollow shaft 22 existing control body are chosen so that they are the same size and allow pressure equalization.
- Fig. 2 shows a position of the mixing valve with integrated circulation pump, in which the boiler flow is connected to the heating flow and the admixture of the heating return is separated. This position is achieved by energizing the stator winding 32 'alone, whereby the rotor 30 is drawn into this, so that the lower end of the hollow shaft 22 unimpeded access of the boiler flow to the impeller 24 releases and the perforations 28 are at a level where no Connection is made more with the heating return.
- Fig. 3 shows the position of the mixing valve with integrated pump, in which both the boiler flow and the heating return are connected to the heating flow. This position is achieved by energizing both stator windings 32 'and 32 ", whereby the rotor 30 occupies a central position, so that the lower end of the hollow shaft 22 allows the partial access of the boiler lead and the perforations 28 are at a level at least partially a connection with the heating return is made.
- FIGS. 4 to 6 will only be described insofar as it differs from the comparative example shown in FIGS. 1 to 3. Identical components are provided with the same reference numerals; Functionally applied components was preceded by a 1 and new components were provided with separate reference numerals.
- the stator 132 of the motor comprises three stacked stator windings 132 ', 132 "and 132''', wherein the rotor 30 by separate or common excitation of the stator winding 3 can assume different positions, as was the case with the comparative example according to FIGS.
- the rotor 30 is connected via a sleeve-shaped intermediate member 50, which is not made of iron, with a motor shaft 122 by means of a nut 52.
- the motor shaft 122 is mounted in a lower housing approach 54 and as a pump impeller 124 is attached to the motor shaft 122 and rotatable together with this.
- the impeller 124 is seated in a receiving housing 56, which operates as a sliding control body and consists of two symmetrical parts, between which the impeller 124 is located.
- the receiving housing 56 has two cylindrical projections 58, 58 ', which are provided with passages 60, 60', which z. B. can be specified by axially parallel distributed over the circumference holes.
- the lugs 58, 58 ' can also be predetermined by two concentric sleeves, which are connected to one another via radial webs.
- the vanes of the impeller 124 extend radially over a region which lies outside the medium flowing through the passages 60, 60 '.
- Two shield plates 62, 62 'extending radially outward from the cylindrical projections 58, 58' enclose the impeller 124 between them and concentrate the passing medium.
- the shield plates 62, 62 ' can be latched over the circumference at different locations at a distance from each other.
- the Shield plates 62, 62 ' here not recognizable aligned U-shaped recesses in the edge, which engage over a pin inserted into the housing 10 64 so that they are axially movable but held in the same direction.
- Circlips 66, 66 ' secure the receiving housing 56 to the motor shaft 122 so that it is axially movable with the motor shaft 122 when the stator windings 132', 132 '' and 132 '''are energized accordingly to the rotor 30 and thus the Move control body.
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Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Mischventil gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
- Mischventile und insbesondere Dreiwege-Mischventile werden bei Heizungsanlagen benutzt, um den Heizungsvorlauf gesteuert mit dem Kesselvorlauf bzw. dem Heizungsrücklauf zu verbinden, um z. B. durch Beimischung von Wasser des Heizungsrücklaufes die Temperatur des Wassers im Heizungsvorlauf zu beeinflussen. Im Heizungsvorlauf ist sodann üblicherweise eine das Heizmedium durch die Anlage bewegende Umwälzpumpe angeordnet.
- Ein Mischventil mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Patentanspruch 1 ist in DE 21 070 000 offenbart.
- Hiervon ausgehend ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das Mischventil und die Umwälzpumpe in einer Armatur zu vereinigen. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß den Merkmalen von Patentanspruch 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
- Anhand von in den Figuren der beiliegenden Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen sei im folgenden die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1 eine Armatur gemäß einem Vergleichsbeispiel in einer Stellung, bei der der Heizungsrücklauf mit dem Heizungsvorlauf verbunden ist;
- Fig. 2 die Armatur nach Fig. 1 in einer Stellung, bei der der Kesselvorlauf mit dem Heizungsvorlauf verbunden ist;
- Fig.3 die Armatur nach Fig. 1 in einer Zwischenstellung, bei der der Kesselvorlauf und der Heizungsrücklauf mit dem Heizungsvorlauf verbunden sind.
- Fig. 4 eine erfindungsgemäße Armatur gemäß dem Ausführungsbeispiel, bei der der Heizungsrücklauf mit dem Heizungsvorlauf verbunden ist;
- Fig. 5 die erfindungsgemäße Armatur gemäß Fig. 4, bei der der Kesselvorlauf mit dem Heizungsvorlauf verbunden ist; und
- Fig. 6 die erfindungsgemäße Armatur gemäß Fig. 4, bei der der Kesselvorlauf und der Heizungsrücklauf mit dem Heizungsvorlauf verbunden sind.
- Gemäß Fig. 1 besitzt ein Mischventilgehäuse 10 einen Einlaßstutzen 12 für den Kesselvorlauf, einen Auslaßstutzen 14 für den Heizungsvorlauf und einen in dieser Darstellung nicht sichtbaren Einlaßstutzen für den Heizungsrücklauf. Der Einlaßstutzen 12 ist mit einer unteren Kammer 16 verbunden, der Heizungsvorlauf ist an eine mittlere Kammer 18 angeschlossen und der Heizungsrücklauf ist an eine obere Kammer 20 angeschlossen. Alle Kammern 16, 18, und 20 sind über miteinander fluchtende Bohrungen miteinander verbunden. Eine hohle und axial verschiebbare Welle 22 durchsetzt diese Bohrungen und trägt ein Pumpenrad 24 im Bereich der mittleren Kammer 18. Die obere Kammer 20 ist an einem Gehäusedeckel 26 angeformt, der bei seiner Entfernung den Einsatz des Pumpenrades 24 mit der hohlen Welle 22 in die mittlere Kammer 18 gestattet. In der in Fig. 1 dargestellten Stellung liegt die hohle Welle 22 mit ihrem offenen unteren Ende am Boden der unteren Kammer 16 an und versperrt somit den Zutritt des Kesselvorlaufs in das Pumpenrad 24 und die mittlere Kammer 18. Hingegen stellen Perforierungen 28 in der hohlen Welle 22 im Bereich der oberen Kammer 20 eine Verbindung zwischen dem Heizungsrücklauf und dem Pumpenrad 24 bzw. der mittleren Kammer 18 her.
- Die hohle Welle 22 ragt nach oben aus der oberen Kammer 20 heraus und ist mit dem Läufer 30 eines Motors verbunden, dessen Statorwicklung 32 in einem topfförmigen Gehäuse 34 angeordnet ist, welches an dem Gehäusedeckel 26 angeflanscht ist. Die Statorwicklung 32 ist axial in zwei Wicklungen 32' und 32" unterteilt, um durch getrennte oder gleichzeitige Erregung der Wicklungen 32', 32" unterschiedliche Stellungen des Läufers 30 und somit der hohlen Welle 22 zu erzielen. Im in Fig. 1 dargestellten Fall ist nur die untere Wicklung 32" erregt, um das Pumpenrad 24 über den Läufer 30 und die hohle Welle 22 anzutreiben, wobei aber die Erregung ausreichend ist, um die geforderte Pumpenleistung zu erzielen.
- Ein an dem topfförmigen Gehäuse 34 im Deckelbereich innen konzentrisch angebrachter Einsatz 36 dient der Führung der hohlen Welle 22. Eine Hülse 38, die über O-Ringe 40 und 42 an dem Einsatz 36 und an einem Aufsatz an dem Gehäusedeckel 26 abgedichtet ist, schirmt die Statorwicklung 32 gegen das fließende Medium ab. Die druckbeaufschlagten Flächen des aus Pumpenrad 24 und hohler Welle 22 bestehenden Steuerkörpers sind so gewählt, dass sie gleich groß sind und einen Druckausgleich gestatten.
- Fig. 2 zeigt eine Stellung des Mischventils mit integrierter Umwälzpumpe, bei der der Kesselvorlauf mit dem Heizungsvorlauf verbunden ist und die Beimischung des Heizungsrücklaufs abgetrennt ist. Diese Stellung wird erzielt durch Erregung der Statorwicklung 32' alleine, wodurch der Läufer 30 in diese hineingezogen wird, so daß das untere Ende der hohlen Welle 22 den ungehinderten Zutritt des Kesselvorlaufs zum Pumpenrad 24 freigibt und die Perforierungen 28 auf einer Höhe liegen, wo keine Verbindung mehr mit dem Heizungsrücklauf hergestellt wird.
- Fig. 3 zeigt die Stellung des Mischventils mit integrierter Pumpe, bei der sowohl der Kesselvorlauf als auch der Heizungsrücklauf mit dem Heizungsvorlauf verbunden sind. Diese Stellung wird erzielt durch Erregung beider Statorwicklungen 32' und 32", wodurch der Läufer 30 eine Mittelstellung einnimmt, so daß das untere Ende der hohlen Welle 22 den teilweisen Zutritt des Kesselvorlaufs erlaubt und die Perforierungen 28 auf einer Höhe liegen, bei der zumindest teilweise eine Verbindung mit dem Heizungsrücklauf hergestellt ist.
- Das in den Figuren 4 bis 6 gezeigte Ausführungsbeispiel der Erfindung sei nur insoweit beschrieben, als es sich von dem in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Vergleichsbeispiel unterscheidet. Gleiche Bauelemente sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen; funktionell angewandelten Bauelementen wurde eine 1 vorangestellt und neue Bauelemente wurden mit gesonderten Bezugszeichen versehen.
- Gemäß Fig. 4 umfaßt der Stator 132 des Motors drei übereinander angeordnete Statorwicklungen 132', 132" und 132''', wobei der Läufer 30 durch getrennte oder gemeinsame Erregung der Statorwicklung 3 unterschiedliche Stellungen einnehmen kann, wie dies auch bei dem Vergleichsbeispiel gemäß den Figuren 1 bis 3 der Fall war.
- Der Läufer 30 ist über ein hülsenförmiges Zwischenelement 50, das nicht aus Eisen besteht, mit einer Motorwelle 122 mittels einer Mutter 52 verbunden. Die Motorwelle 122 ist in einem unteren Gehäuseansatz 54 gelagert und als Pumpenrad ist ein Flügelrad 124 auf die Motorwelle 122 aufgesteckt und mit dieser zusammen drehbar. Das Flügelrad 124 sitzt in einem Aufnahmegehäuse 56, das als verschiebbarer Steuerkörper arbeitet und aus zwei symmetrischen Teilen besteht, zwischen denen sich das Flügelrad 124 befindet. Das Aufnahmegehäuse 56 weist zwei zylindrische Ansätze 58, 58' auf, die mit Durchführungen 60, 60' versehen sind, welche z. B. durch achsparallele über den Umfang verteilte Bohrungen vorgegeben sein können. Prinzipiell können die Ansätze 58, 58' auch durch zwei konzentrische Hülsen vorgegeben sein, die über radiale Stege miteinander verbunden sind. Die Durchführungen 60, 60' stellen die Verbindung zwischen dem Kesselvorlauf KV, dem Heizungsvorlauf HV und dem Heizungsrücklauf HR her, wobei das Flügelrad 124 den Transport des Mediums bewirkt.
- Die Flügel des Flügelrades 124 erstrecken sich hierbei radial über einen Bereich, der außerhalb des durch die Durchführungen 60, 60' fließenden Mediums liegt. Zwei sich von den zylindrischen Ansätzen 58, 58' radial nach außen erstreckende Schirmbleche 62, 62' schließen das Flügelrad 124 zwischen sich ein und bündeln das durchtretende Medium. Die Schirmbleche 62, 62' können über den Umfang an verschiedenen Stellen im Abstand voneinander verrastet sein. Ferner weisen die Schirmbleche 62, 62' hier nicht erkennbare miteinander fluchtende U-förmige Ausnehmungen im Rand auf, welche einen in das Gehäuse 10 eingesetzten Stift 64 übergreifen, so daß sie axial beweglich aber in Drehrichtung festgehalten sind. Sicherungsringe 66, 66' sichern das Aufnahmegehäuse 56 auf der Motorwelle 122, so daß es mit der Motorwelle 122 axial beweglich ist, wenn die Statorwicklungen 132', 132'' und 132''' entsprechend erregt werden, um den Läufer 30 und damit den Steuerkörper zu verschieben.
Claims (11)
- Mischventil, insbesondere Dreiwege-Mischventil, mit einem Gehäuse (10) und mit Einlässen und Auslässen (KV, HR, HV) an dem Gehäuse (10) und einem Steuerkörper, der zum Steuern der Verbindung zwischen den auf unterschiedlichen Ebenen liegenden Einlässen und Auslässen in dem Gehäuse (10) axial verschiebbar angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
in dem als drehfest gelagertes Aufnahmegehäuse (56) ausgebildeten Steuerkörper ein Pumpenrad (124) vorgesehen ist. - Mischventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmegehäuse (56) aus zwei zueinander spiegelbildlich symmetrischen Teilen besteht, die miteinander verbunden sind und zwischen sich das Pumpenrad (124) aufnehmen, wobei das Pumpenrad (124) auf einer Motorwelle (122) sitzt, die in dem Aufnahmegehäuse (56) drehbar gelagert ist.
- Mischventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmegehäuse (56) axial verschieblich geführt ist und dass Mittel (64) vorgesehen sind, um es gegen Drehung zu sichern.
- Mischventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmegehäuse (56) zwei schirmförmige Teile (62, 62') aufweist, von denen sich zylindrische Ansätze (58, 58') nach oben und unten erstrecken, die axial gerichtete Durchführungen (60, 60') aufweisen.
- Mischventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpenrad als Flügelrad (124) ausgebildet ist, wobei sich die Flügel des Flügelrades radial über einen Bereich erstrecken, der außerhalb der Durchführungen (60, 60') liegt.
- Mischventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (10) aufweist: eine untere Kammer (16), die an den Kesselvorlauf (KV) angeschlossen ist, eine mittlere Kammer (18), die an den Heizungsvorlauf (HV) angeschlossen ist und eine obere Kammer (20), die an den Heizungsrücklauf (HR) angeschlossen ist, wobei alle Kammern über die hohle Welle (22) oder die zylindrischen Ansätze (58, 58') mit den Durchführungen (60, 60') die die Trennwände zwischen den Kammern durchsetzen, miteinander verbunden sind.
- Mischventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch ein auf das Gehäuse (10) des Mischventils aufgesetztes topfförmiges Gehäuse (34), das die Statorwicklung (32, 132) und den Läufer (30) des Motors aufnimmt .
- Mischventil nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch Abdichtmittel (38, 40, 42) zwischen der Statorwicklung (32) und dem Läufer (30) des Motors.
- Mischventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpenrad (124) mit einer hohlen Welle (66) verbunden ist, die mit dem Läufer (30) eines Motors verbunden ist, welcher Motor eine in axialer Richtung unterteilte und getrennt erregbare Statorwicklung (132) besitzt.
- Mischventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich die hohle Welle (66, 66') zu beiden Seiten des Pumpenrades (124) erstreckt, um in einer Endstellung an dem Gehäuse (10) einen ersten Einlass (KV) abzudichten und über Perforierungen in der hohlen Welle (66, 66') eine Verbindung mit einem zweiten Einlass (HR) herzustellen.
- Mischventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die wirksamen druckbeaufschlagten Flächen des aus Pumpenrad (124) und hohler Welle bestehenden Steuerkörpers gleich groß ausgebildet sind.
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