DE10037487C1

DE10037487C1 - Verteiler mit Mischer für eine Wärmeversorgungsanlage

Info

Publication number: DE10037487C1
Application number: DE10037487A
Authority: DE
Inventors: Holger Meibes
Original assignee: MEIBES HOLDING GmbH
Current assignee: Meibes System Technik GmbH
Priority date: 2000-08-01
Filing date: 2000-08-01
Publication date: 2002-04-11
Anticipated expiration: 2020-08-02

Abstract

Der Verteiler für die Wärmeversorgungsanlage ist ein blockartiges Gebilde (2), welches in mindestens zwei zueinander nicht parallelen Richtungen mit sich schneidenden Bohrungen (10, 18; 14, 18) versehen ist. Die Bohrungen (10, 12, 14, 16, 18, 20) dienen als flüssigkeitsführende Leitungen. Größe, Form und Anordnung der Bohrungen sind zudem so gewählt, dass der Block (2) zur Aufnahme mindestens eines Funktionselements, wie z. B. Umwälzpumpe (34, 54) Mehrwegeventil (52), Absperrventil, Manometer, Thermometer und/oder Luftabscheider geeignet ist. DOLLAR A Ein in den Verteilerblock (2) integrierbarer Mischer (30) weist ein zylindrisches Gehäuse (32) und einen darin befindlichen, axial-bewegbaren Kolben (Mischerküken 60) aus. DOLLAR A Vorzugsweise hat der Kolben (60) quer zu seiner Längsachse (72) eine geradlinig durchgehende Bohrung (40c) und in einer zu dieser Querbohrung (40c) beabstandeten Ebene eine winklige Bohrung (41c). Im Verteilerblock (2) und im Mischergehäuse (32) befindet sich in einer einzigen Ebene quer zur Längsachse (72) sowohl eine durchgehende (40a, 40b) als auch eine davon abzweigende Bohrung (41a, 41b), wobei die Bohrungen (40c, 41c) des Kolbens (60) je nach seiner Position im Mischergehäuse (32) mit den jeweiligen Bohrungen (40a, 41a; 40b, 41b) des Verteilerblocks/Mischergehäuses (2/32) korrespondieren.

Description

Die Erfindung betrifft einen (Rohrleitungs-)Verteiler für eine Wärmeversorgungsanlage, d. h. für ein Haus- oder Raumheizungs- und/oder (Warm-)Wasserversorgungssystem. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Mischer, der in einen derartigen Verteiler integrierbar ist.

Bei der Installation von Heizkesseln ist der Anschluss von diversen hydraulischen Funktionselementen, wie z. B. Umwälzpumpen, Mischer, Thermometer, Manometer, Überströmventile, Gasabscheider, Wärmeaustauscher, Vorrangschalter, Strömungsmengenregler, Absperrventile, Wasseruhren, Wärmemesser usw. je nach Bedarf separat einzeln zu montieren.

Eine Verbindung der zahlreichen Bauelemente mit Rohrleitungen erfordert beträchtlichen Bauraum, viel Material und noch mehr Montagezeit.

Um diesen Missstand auszuräumen, schlägt das Gebrauchsmuster DE 297 20 685 U1 einen Verteiler mit der Möglichkeit einer weitest gehenden Integration der hydraulischen Funktionselemente vor. Dieser Verteiler (Fig. 2a) besteht im wesentlichen aus einem blockartigen Gebilde 2, z. B. einem rechtwinkligen Quader aus Kunststoff oder Metall mit sechs Seitenflächen 4, 4', 6, 6', 8, 8'. Dieser Block 2 ist mit Bohrungen 10, 12, 14, 16 und 18 versehen, die teils parallel 10, 12; 14, 16, teils orthogonal 10, 14; 10, 18 zueinander angeordnet sind und sich teilweise kreuzen 10/18, 14/18. Gemäß Fig. 2a sind die Bohrungen 10, 12, 14, 16 und 18 durchgängig. Sie können aber - nach Art von Sacklöchern - auch nur teilweise durchgängig sein, wobei die gegenüberliegende Seite verschlossen ist. Eine weitere Variante besteht darin, dass Bohrungen auf derselben Achse 22 in der Weise vorgenommen werden, dass der Bohrkanal im Innern des Blocks 2 verstopft ist (Fig. 2b).

Die Fig. 3 zeigt eine ("Rohr"-)Umgehung. Dabei sind zwei Eingänge 10', 12' und ein Ausgang 14 " in einer Ebene 24 angeordnet. Die ("Rohr"-)Umgehung wird dadurch realisiert, dass sich die Eingangs- 10, 12 und Ausgangsbohrung(en) 14, . . . mit dazu orthogonalen Bohrungen 18, 20 kreuzen und dass wiederum orthogonal zu den orthogonalen Bohrungen 18, 20 in einer anderen Blockebene 26 eine orthogonale Bohrung 16 vorhanden ist, so dass der erste Eingang 10' mit dem ersten Ausgang 14" in Verbindung steht. Die weiteren Bohröffnungen, die nicht benötigt werden, sind durch eingeklebte oder eingeschweißte Stopfen 28 verschlossen. Die als Leitungsöffnungen benötigten Bohrlöcher können mit Rohrstutzen (mit oder ohne Absperrhahn) versehen werden. Vorzugsweise sind die mit Rohrstutzen versehenen Eingänge 10', 12', . . . und Ausgänge 10", 12" so positioniert, dass sie zu den Eingängen und Ausgängen der zugeordneten Baugruppen korrespondieren. Auf diese Weise sind lediglich kurze Verbindungsstücke erforderlich.

Die Fig. 4a zeigt in einer Prinzipdarstellung einen Heizungskessel 44 nebst Umwälzpumpe 34, einen ersten, ungemischten Heizkreis 46, einen Boiler 48 und einen gemischten Kreis 50. Der für den gemischten Kreis 50 erforderliche (4-Wege-)Mischer 52 und die für diesen Kreis 50 erforderliche, weitere Umwälzpumpe 54 sind in den Verteilerblock 2 integriert. Die Fig. 4a zeigt den gemischten Kreis geschlossen (Mischer 52 mit querstehendem Küken 42); gemäß Fig. 4b ist der gemischte Kreis 50 voll mit dem Kessel 44 verbunden (längsgestelltes Küken 42).

Das in Fig. 5 im Prinzip dargestellte 3-Wege-Ventil 40 wird von einem Block 2 mit sich kreuzenden Bohrungen 10, 12, 14 gebildet, wobei in einem Kreuzungspunkt 10/12 das eigentliche Ventil 40 angeordnet ist, dessen Küken 42 entweder die Querbohrung 12 oder die Längsbohrung 10 versperrt.

Wie die in den Fig. 4a, 4b und 5 dargestellten Mischer (Mehr-Wege-Ventile) im einzelnen konstruiert sind und funktionieren und wie sie in den Verteilerblock integriert sind, ist nicht näher erläutert.

Hier setzt die vorliegende Erfindung an, deren Aufgabe insbesondere darin besteht, Aufbau und Wirkungsweise eines eingangs angegebenen, in einen Verteilerblock integrierbaren Mischers zu beschreiben.

Diese Aufgabe ist im wesentlichen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche geben bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen wieder.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1a ausschnittsweise einen Verteilerblock mit einem integrierten Mischer, im Längsschnitt;

Fig. 1b denselben Mischer in einem - verglichen mit dem in Fig. 1a dargestellten - um 90° gedrehten Längsschnitt;

Fig. 2a einen Verteilerblock in perspektivischer Darstellung;

Fig. 2b einen Querschnitt durch einen Block mit verschiedenen Sackbohrungen;

Fig. 3 ebenfalls einen Block im Querschnitt;

Fig. 4a/4b ein Kesselanschlussstück mit integriertem 4- Wege-Mischer im Längsschnitt;

Fig. 5 ein Vorlauf- bzw. Rücklaufstück mit 3-Wege-Ventil im Längsschnitt; und

Fig. 6 ein Diagramm: "Hub/Volumenstrom" des erfindungsgemäßen Mischers.

Die in den Fig. 1a und 1b dargestellte Anordnung besteht aus einem Verteilerblock 2 mit einem darin integrierten Mischer 30. Der Mischer 30 hat ein zylindrisches Gehäuse 32, wobei das obere Ende - verglichen mit dem unteren Bereich - einen etwas geringeren Durchmesser aufweist. Diese Durchmesser D1 und D2 korrespondieren zu einer entsprechenden zweistufigen Bohrung im Block 2 mit den beiden unterschiedlichen Radien R1 und R2, bzw. den Durchmessern D1 und D2. Zur Befestigung des Mischers 30 wird das Mischergehäuse 32 bis zum Anschlag in die Bohrung des Verteilerblocks 2 geschoben und mit Hilfe einer Mutter 36 (Gewinde 38) festgeschraubt.

Das Mischergehäuse 32 und der Verteilerblock 2 weisen jeweils sowohl eine durchgehende Bohrung 40a, 40b als auch eine dazu rechtwinklige Bohrung 41a, 41b auf. Die Bohrungen 40a und 41a des Mischergehäuses 32 stehen mit den jeweiligen Bohrungen 40b und 41b des Verteilerblocks 2 in Verbindung. Gegenüber dem Außenraum erfolgt eine Abdichtung in der Weise, dass sich auf dem Mischergehäuse 32 oberhalb und unterhalb der Bohrungen 40b und 41b jeweils eine ◊-Ringkammer 56a, 58a mit einem ◊-Ring 56b, 58b befindet.

Zur Aufnahme eines axial-bewegbaren Kolbens (Mischerkükens) 60 weist das Mischergehäuse 32 eine axiale Bohrung 62 auf. Das untere Ende des Mischergehäuses 32 ist durch einen Boden 64 abgedeckt. An seinem anderen Ende weist das Mischergehäuse 32 eine Stelleinheit (Führungsnippel) 66 auf. Die Dichtheit gegenüber dem Mischergehäuse 32 wird mit Hilfe eines auf der Stelleinheit 66 angebrachten ◊-Ringes 68 erzielt. Eine Federklammer 70 arretiert die Stelleinheit 66 auf dem Mischergehäuse 32. Senkrecht zu seiner Längsachse 72 weist der Kolben 60 in zwei Ebenen Querbohrungen 40c, 41c auf, und zwar eine durchgehende Bohrung 40c und eine abgewinkelte Bohrung 41c.

Durch einen im Kolben 60 angeordneten Führungsschlitz 74 in Verbindung mit einem im Kolben 60 angebrachten Bolzen 76, der etwas in das Innere des Mischergehäuses 32 hineinragt, ist der Kolben 60 verdrehsicher in dem Mischergehäuse 32 auf und ab beweglich.

Als Antrieb dient ein Linearmotor (Schrittmotor, nicht dargestellt). 450 Schritte des 15 mm großen Hubes werden über eine 3-Punkt-Regelung angesteuert. Der Linearmotor steht über eine von der Stelleinheit 66 geführten Kolbenstange 78 (mit Kugelgelenk 80) mit dem Kolben 60 in Wirkverbindung.

Die Rückstellung des Kolbens 60 erfolgt mit Hilfe einer Rückstellfeder 82, die sich einerseits an der Stelleinheit 66 andererseits an einem an der Kolbenstange 78 befestigten Sicherungsring 84 abstützt. Zwei weitere ◊- Ringe 86a, 86b sorgen für die Dichtheit zwischen Stelleinheit 66 und Kolbenstange 78. Zusätzlich befindet sich ein Abstreifer 88 auf der Kolbenstange 78. Ein weiterer Abstreifer 90 ist am oberen Ende des Kolbens angeordnet. Am unteren Ende des Kolbens 60 ist eine Ausgleichsbohrung 92 vorgesehen.

Wie aus dem Diagramm (Fig. 6) hervorgeht, weist der erfindungsgemäße Mischer 30 eine nahezu lineare Kennlinie auf. Aus diesem Grunde ist für den Steuertrieb keine rückgekoppelte Regelung erforderlich. Selbstverständlich kann für spezielle Aufgaben (z. B. temperaturgeregelte Mischung) auch eine rückgekoppelte Regelung in Verbindung mit einem Thermosensor zum Einsatz gelangen.

Bezugszeichenliste

2

Block, blockartiges Gebilde

4

,

4

',

6

,

6

',

8

,

8

' (Seiten-)Fläche(n) des Blocks

10

,

12

,

14

,

16

,

18

,

20

Bohrung(en)

10

',

12

', . . . Eingänge

14

", . . . Ausgang

10

/

18

,

14

/

18

("Rohr"-)Kreuzung

22

Achse

24

,

26

Ebene

28

Stopfen

30

Mischer

32

Gehäuse, Mischergehäuse

34

Umwälzpumpe

36

Mutter

38

Gewinde

40

a,

41

a Bohrung im Block

40

b,

41

b Bohrung im Mischergehäuse

40

c,

41

c Bohrung im Kolben

42

Mischerküken, Küken, Drehschieber

44

Heizungskessel

46

ungemischter Heizungskreis

48

Boiler

50

gemischter Kreis

52

4-Wege-Ventil, Mehrwegeventil, Mischer

54

weitere Umwälzpumpe

56

a,

58

a ◊-Ringkammer

56

b,

58

b ◊-Ring

60

Kolben, Mischerküken

62

axiale Bohrung

64

Boden

66

Stelleinheit (Führungsnippel)

68

◊-Ring

70

Federklammer

72

Längsachse

74

Führungsschlitz

76

Bolzen

78

Kolbenstange

80

Kugelgelenk

82

Rückstellfeder

84

Sicherungsring

86

a,

86

b ◊-Ring

88

Abstreifer

90

Abstreifer

92

Ausgleichsbohrung

Claims

1. Verteiler für eine Wärmeversorgungsanlage,
wobei der Verteiler ein blockartiges Gebilde (2) ist, welches in mindestens zwei zueinander nicht parallelen Richtungen mit Bohrungen (10, 18; 14, 18) versehen ist,
die sich schneiden (10/18; 14/18) und als flüssigkeitsführende Leitungen dienen, und
wobei Größe, Form und Anordnung der Bohrungen so gewählt sind, dass der Block (2) zur Aufnahme mindestens eines Funktionselements, wie z. B. Umwälzpumpe (34, 54), Absperrventil, Manometer, Thermometer und/oder Luftabscheider geeignet ist,
mit einem in den Verteiler integrierten Mischer (Mehrwegeventil),
dadurch gekennzeichnet,
das der Mischer (30, 52) ein zylindrisches Gehäuse (32) und einen darin befindlichen, axial-bewegbaren Kolben (60) als Mischer-Küken aufweist.

2. Verteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass der Kolben (60) quer zu seiner Längsachse (72) eine geradlinig durchgehende Bohrung (40c) und in einer zu dieser Querbohrung (40c) beabstandeten Quer-Ebene eine winklige Bohrung (41c) aufweist, und dass sich im Mischergehäuse (32) und im Verteilerblock (2) in einer einzigen Ebene quer zur Längsachse (72) des Mischers (30, 52) sowohl eine durchgehende (40b) als auch eine davon abzweigende Bohrung (41b) befindet,
wobei die Bohrungen (40c, 41c) des Kolbens (60) je nach Position des Kolbens (60) in dem Mischergehäuse (32) mit den jeweiligen Bohrungen (40b, 41b; 40a, 41a) des Mischergehäuses/Verteilerblocks (32/2) korrespondieren.

3. Verteiler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischerkolben (60) von einem Linearantrieb antreibbar ist, der mit dem Kolben (60) über eine Kolbenstange (78) nebst Kugelgelenk (80) in Wirkverbindung steht.

4. Verteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
dass der Linearantrieb durch einen Linearmotor realisiert ist,
wobei der Vortrieb durch den Linearmotor und die Rückstellung durch eine Rückstellfeder (82) erfolgt.

5. Verteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischer (30, 52) einen Sensor zur Regelung des Linearantriebs aufweist.

6. Verteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
dass sich die im Block (2) angeordneten Bohrungen (10, 12, . . .) in mehreren Ebenen (24, 26) befinden,
wobei die nicht parallel zueinander ausgerichteten Bohrungen (10, 12, . . .) zueinander orthogonal angeordnet sind und in derselben und/oder in zueinander verschiedenen Ebenen (24, 26) liegen und/oder
dass mindestens ein Paar (10/18) zueinander orthogonal angeordnete Bohrungen (10, 18, . . .) sich in gleicher Ebene (24) kreuzt und somit diese Bohrungen (10, 18, . . .) als flüssigkeitsführende Leitungen miteinander in Verbindung stehen.

7. Verteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
dass ("Rohr"-)Umgebungen durch Bohrungen (10, 16, . . .) in verschiedenen Ebenen (24, 26) realisiert sind,
wobei Ausgänge (14") in gleicher Ebene (24) durch zu den Bohrungen orthogonale Verbindungsbohrungen (16, 18) gebildet werden.

8. Verteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
dass die Austrittsöffnungen (14", . . .) der Bohrungen (10, 12, . . .) mit Rohrstutzen versehen oder mit Stopfen (28) abgedichtet sind, und/oder
dass die Bohrungen (10, 12, . . .) in dem Block (2) derartig positioniert sind,
dass sie zu den Einlass- und Auslassstutzen der zugeordneten Baugruppen korrespondieren.

9. Verteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
dass der Block (2) aus Metall oder Kunststoff besteht,
und/oder durch Gießen, Spritzguss, Druckguss, Fräsen und/oder Bohren herstellbar ist.

10. Verteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
dass für Strömungsmittel unterschiedlicher Temperatur räumlich voneinander getrennte Bereiche vorgesehen sind, und/oder dass für Flüssigkeiten verschiedener Temperatur verschiedene Blöcke (2) vorgesehen sind,
die durch eine wärmedämmende Hülle gegeneinander und gegenüber der Umgebung thermisch isoliert sind.