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Thermostatisch gesteuertes Dreiwegventil zur Anordnung in der Vorlaufleitung einer Heisswasser-Zentralheizungsanlage
Die Erfindung bezieht sich auf ein thermostatisch gesteuertes Dreiwegventil, das dem Zweck dient, das Wasser in einem niedrigeren Temperaturbereich über eine Umgehungsleitung zum Kessel zurück und in einem höheren Temperaturbereich den Raumheizkörpern zuzuführen. Mit einem solchen Dreiwegventil kann automatisch ein dauerndes Hochhalten der Temperatur des Kesselwassers erreicht werden, indem z. B. durch das Ventil bei einer bestimmten unteren Grenztemperatur (z. B. 700) die gesamte vom Kessel kommende Wassermenge unmittelbar zum Kessel zurückgeleitet wird, in einem daran anschliessenden Temperaturbereich (z.
B. zwischen 70 und 90 ) ein Teil des vom Kessel kommenden Wassers zu den Heizkörpern und der Rest in den Kessel zurückgeleitet wird, wogegen ab Erreichung einer oberen Grenz- temperatur (z. B. 900) das gesamte vom Kessel kommende Wasser in die Heizkörper und von dort in den Kessel zurückgeleitet wird.
Das thermostatisch gesteuerte Ventil nach der Erfindung ist dadurch charakterisiert, dass es als Dreiwegdrehschieber ausgebildet ist, wobei der Schieberkörper am einen Arm eines zweiarmigen Hebels sitzt, dessen anderer Arm über eine Schubstange von einem an sich bekannten thermischen Arbeitselement gesteuert ist, das aus einem Zylinder und einem darin unter Wirkung eines im Zylinder befindlichen Ausdehnungsmediums verschiebbaren Kolben besteht, und der Zylinder sich in dem Stutzen des Ventilgehäuses befindet, der an die Vorlaufleitung anschliesst. Ein solcher Dreiwegdrehschieber lässt sich leicht in die Vorlaufleitung einbauen und besitzt unter anderem den Vorteil, dass das thermische Arbeitselement wie eine Sicherungspatrone im Bedarfsfalle leicht ausgebaut und durch ein neues ersetzt werden kann.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus dem nachstehend an Hand der Zeichnungen erläuterten Ausführungsbeispiel hervor. Die Zeichnungen zeigen zur Erklärung der Wirkungsweise des erfindungsgemässen Ventils in Fig. 1 das Schema einer Zentralheizungsanlage, die Fig. 2,3 und 4 zeigen drei charakteristische Stellungen des in die Anlage eingebauten Dreiwegventils in schematischen Schnit- ten und die Fig. 5 und 6 zeigen ein Dreiwegventil mit eingebauter thermischer Steuerung in zwei aufeinander senkrecht stehenden Schnitten.
In Fig. 1 ist mit 1 der Zentralheizungskessel bezeichnet, von dem die Vorlaufleitung 2 abgeht und in den die Rücklaufleitung 3 mündet. Zwischen diesen Leitungen sind in üblicher Weise die Radiatoren 4 eingeschaltet. In der Vorlaufleitung 2 befindet sich ferner die Umwälzpumpe 5 und ein Dreiwegventil 6, welches im nachstehenden näher beschrieben wird. Mit 7 und 8 sind die bei solchen Anlagen üblichen Sicherheitsvorlauf- und Rücklaufleitungen bezeichnet. Das Dreiwegventil 6 ist durch eine Rücklaufleitung 10 mit dem Hauptrücklauf 3 verbunden, während eine nach oben gehende Leitung 11 zu einem Warmwasserbereiter 12 führt, der über die Ablaufleitung 13 mit der Hauptrücklaufleitung 3 in Verbindung steht.
Das in den Fig. 2,3 und 4 in schematischen Schnitten dargestellte Dreiwegventil besitzt einen an die vom Kessel kommende Vorlaufleitung 2 angeschlossenen Einlaufstutzen 15 und drei Auslaufstutzen 16,17 und 18, welche an die Leitungen 10, die zu den Radiatoren führende Vorlauflei-
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tung 2 bzw. an die Leitung 11 angeschlossen sind. Als Ventilkörper dient ein Drehschieber 20, der am einen Arm 21 eines zweiarmigen Hebels sitzt, der an der Achse 22 drehbar gelagert ist und dessen anderer Arm 21'durch das thermisch gesteuerte Element 24 in der weiter unten beschriebenen Weise um eine Vierteldrehung, je nach der Temperatur des zulaufenden Wassers verstellt wird. In der Stellung nach Fig. 2 ist der Ablaufstutzen 17 gänzlich geschlossen und die Ablaufstutzen 16 und 18 sind offen.
Diese Stellung entspricht einer Temperatur des zulaufenden Wassers unter 700. Abgesehen von der geringen zum Warmwasserbereiter 12 abfliessenden Wassermenge fliesst das gesamte zulaufende Wasser über die Leitung 10 wieder in den Kessel zurück, so dass eine rasche Aufheizung gesichert ist. Sobald die vorbestimmte Temperatur von 700 erreicht ist, beginnt das thermostatische Element 24 den Hebel 21, 211 im Sinne des Uhrzeigers zu verdrehen und der Drehschieber 20 erreicht beispielsweise bei 800 die Stellung nach Fig. 3. Hier sind beide Ablaufstutzen 16 und 17 teilweise geöffnet, der Wasserstrom teilt sich daher und fliesst zum Teil in die Radiatoren und zum Teil in den Kessel zurück. Wenn die vorbestimmte obere Grenztemperatur, z.
B. 900, erreicht ist, nimmt der Drehschieber 20 die Stellung nach Fig. 4 ein und schliesst die Leitung 10 vollkommen ab, so dass der gesamte Wasserstrom, abgesehen von dem Teilstrom durch den Warmwasserbereiter 12, den Radiatoren zufliesst. Sinkt die Temperatur des Wassers aus irgendeinem Grund wieder ab, so bewegt sich der Drehschieber in der umgekehrten Richtung. Auf diese Weise ist erreicht, dass die Temperatur des im Kessel befindlichen Wassers nach einer stark verkürzten Anheizungsperiode immer auf dem gewünschten Mindestwert gehalten wird und daher Rauchgaskorrosionen im weitesten Masse vermieden sind.
Wie aus dem Ausführungsbeispiel gemäss den Fig. 5 und 6 ersichtlich, ist der Drehschieber 20 auf den Hebelarm 21 aufgesteckt und wird mittels einer Feder 25 zu Dichtungszwecken gegen seine Gleitflächen gedrückt. Die Nabe 22 des zweiarmigen Hebels sitzt auf einer Achse 26, die am einen Ende in einer durchbrochenen Scheibe 27 am inneren Ende des Stutzens 18 und in einem gegenüberliegenden Deckel 28 gelagert ist, den die Achse nach Durchquerung einer Stopfbüchse 29 durchdringt. Am äusseren Ende ist ein nicht dargestellter Handhebel angebracht, der für die Verstellung des Drehschiebers von Hand dient, falls das thermische Arbeitselement versagen sollte.
Das als Ganzes mit 24 bezeichnete thermische Arbeitselement hat folgenden Aufbau :
Es weist einen Zylinder 30 auf, in dem ein mit seinem Kopf herausragender Kolben 31 geführt ist, wobei sich in dem Zylinder 30 ein Medium befindet, das bei Erwärmung oberhalb des Bereiches von 700 eine starke Ausdehnung erfährt und den Kolben 31 herausdruckt. Solche thermische Arbeits- elemente sind im Handel erhältlich. Der Zylinder 30 sitzt in einem Gehäuse 33, das aus zwei aufeinander aufschraubbaren Teilen 33'und 33"besteht. Der Teil 33'besitzt an seinem dem Zylinder 30 zugewendeten Ende eine kugelige Lagerfläche 34 und stützt sich gegen entsprechend hohlkugelige Flächen 34'ab, welche an im Stutzen 15 radial nach innen gerichteten Armen 36 angebracht sind.
Das vordere Ende des Gehäuseteiles 33" besitzt einen seitlich ausragenden Arm 37, welcher die Achse 26 umgreift, wobei die Anordnung so getroffen ist, dass die Längsachse des Zylin- ders 30 bzw. des Gehäuses 33 zur Längsachse des Stutzens 15 in einem Winkel von etwa 10 bis 200 steht. Der Kopf des Kolbens 31 wird durch eine Schubstange 40 umfasst, welche durch eine Rückstellfeder 41 angedrückt wird und so mit der Schubstange in kraftschlüssiger Verbindung steht.
Auf die Schubstange 40 ist zwecks genauer Einstellung der Gesamtlänge ein zweiter Schubstangenteil 42 aufgeschraubt, der vorne einen querliegenden Zapfen 43 trägt, der in ein Langloch 44 des Armes 21'eingreift. Durch die Schräglage des Gehäuses 33 bzw. das Langloch 44 wird erreicht, dass bei Heraustreten des Kolbens 31 der zweiarmige Hebel 21, 21'um etwa 900 in die in Fig. 6 strichpunktiert gezeichnete Lage verdreht werden kann, wie dies für die oben beschriebene Funktion des Dreiwegventils 6 erforderlich ist.
Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass der im vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel genannte Anschlussstutzen 18 des Dreiwegventil nur dann erforderlich ist, wenn neben den Radiatoren noch eine Warmwasserbereitungsanlage oder ein von den Radiatoren unabhängiger Lufterhitzer dauernd an den Heizkessel angeschlossen bleiben soll. Ist dies nicht der Fall, so entfällt der Stutzen 18 bzw. wird dieser Stutzen dauernd verschlossen.
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