DE1901199A1

DE1901199A1 - Elektroverteiler- oder Verzweigungsventil zur Verbindung unter Steuerung eines gasbeheizten Kessels mit einem Warmwasserspeicher

Info

Publication number: DE1901199A1
Application number: DE19691901199
Authority: DE
Inventors: Jean Gueriot
Original assignee: Saunier Duval SA
Current assignee: Saunier Duval SA
Priority date: 1968-01-12
Filing date: 1969-01-10
Publication date: 1969-09-25
Also published as: BE725392A; GB1232965A; DE1901199B2; NL6900330A; FR1566243A

Description

MN Herrn, IM» MUndien 25,

Frelllgrithstrae· 19 ■% ι _ ι i _ _ HUB.L. Elsenacher Straße 17

Postfach 140 Dipl.-1ng. R. H. Bahr .,_t._Anw>,„,,.,

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SAURIER DUTAL, Paris / I¹RAMREIGH

Elektroverteiler- oder Yerzweigungsventil zur Verbindung unter Steuerung eines gasbeheizten Kessels mit einem Warmwasserspeicher.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Elektroventil, welches es ermöglicht, auf äußerst einfache und geringe Kosten verursachende Weise die Probleme der Verbindung unter Steuerung zu lösen, die bisher bei gemischten Installationen der Zentralheizung und der Erzeugung von sanitärem Heißwasser welche durch Zuordnung eines gasbeheizten Kessels zu einem Warmwasserspeicher auftraten.

Es ist bekannt, daß für den automatischen Betrieb gemischter Installationen, die durch die Zuordnung eines gasbeheizten Kessels zu einem Warmwasserspeicher gebildet werden, es notwendig ist, eine gewisse Anzahl von Verbindungs- bzw. Steuerungsorga- nen vorzusehen und unter diesen notwendigerweise einen Dreioder Vierwegverteilerschieber, dessen wesentliche Rolle darin besteht, die Zirkulation im Heizkreis zu unterbrechen, indem diese zum Heizkreis des Warmwasserspeichers immer dann umge-

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leitet wird, wenn nach erfolgter Entnahme es notwendig wird, das gespeicherte Heißwasser zu ersetzen.

Andere bekannte Schematas erlauben es, das Problem der Verbindung eines Kessels mit einem Speichersammler für Heißwasser zu lösen, derart, daß auf einem vorher gewählten Wert die Temperatur des im Speicher "vorhandenen Warmwassers gehalten wird.

So gibt es Verbindungs- bzw. Steuerschematas, nach denen der Aquastat oder der Heißwasserthermostat des Kessels auf eine vorher festgelegte Temperatur auf einen relativ hohen Wert geregelt wird} man arbeitet hierbei mit einem thermostatischen Vierwegventil, welches automatisch und kontinuierlich die Wärmemenge regelt, die zum Warmwasserspeichersammler und zum Heizkreis zugeführt werden muß, indem selbstverständlich die Priorität dem Wärmebedarf des Speichersammles gegeben wird. Diese Verbindungsschematas, die mit ziemlich komplizierten und teueren Organen arbeiten müssen, werden in den Installationen kaum verwendet, bei denen Leistung und Wasservolumen ziemlich erhöht sind.

Öfter trifft man auf Schalt- oder Verbindungsschematas, nach denen man ein angetriebenes Dreiwegventil verwendet, welches durch einen Thermostaten gesteuert ist, der im Speichersammler derart angeordnet ist, daß jedesmal dann, wenn die Temperatur des in diesem Speicher gehaltenen Wassers unter einen vorher geregelten Wert fällt; das Dreiwegventil unterbricht dann die Heizwasserzirkulation im Heizkreis und leitet sie im Heizkreis des Speichersammlers um; im übrigen muß jedesmal dann, wenn der Thermostat die Arbeitsweise des Dreiwegventiles steuert, ebenfalls über geeignete Mittel dafür gesorgt werden, daß der Aquastat oder der Thermostat des Kessels entweder aus dem Kr%s genommen oder in der Wirkung ausgeschaltet werden, derart, daß der Kessel in Perioden, wo er den Heizkreis des Heißwasserspei-

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chers speist, auf Maximaltemperatur arbeiten kann oder wenigstens auf einer !Temperatur, die gleich oder größer derjenigen ist, die für das gespeicherte Heißwasser gewählt wurde.

Es zeigt sich somit, daß diese angetriebenen Dreiweg- oder Vierwegventile das wesentliche Organ bilden, das die Verbindung eines Heizkessels mit einem Heißwasserspeicher erlaubt, unglücklicherweise sind diese angetriebenen Ventile im allgemeinen mit einem stark erhöhten Gestehungspreis behaftet, ihre Punktionsweise ist nicht immer sehr sicher, da, sie während langer Perioden Wasser, welches sehr heiß ist, führen müssen und das oft mit abrasiven Rostpartikeln und alle möglichen anderen Arten von Verunreinigungen beladen ist, die aus den Rohrleitungen oder Radiatoren der Installation stammen; im übrigen weisen sie notwendigerweise Systeme mit verschiebbarer Abdichtung auf, die sich nicht korrekt schmieren lassen und die aus diesem Grunde empfindlich gegen Gummierung oder Blockkierung durch Kesselstein sind und für ihren Antrieb erhöhte mechanische Kräfte erfordern.

Bei der Mehrzahl der angetriebenen Schieberventile, die in den kleinen gemischten Installationen verwendet werden, greift man zu deren Steuerung auf mechanische Einrichtungen zurück, die durch einen kleinen Elektromotor angetrieben werden, diese sind jedoch, wenn die Einrichtungen wirksam und sicher sein sollen, kompliziert und kostspielig, da, um über eine erhebliche Manöverierkraft im Sinne einer Öffnung und im Sinne eines Schließens verfügen zu können, es notwendig ist, Motoren mit zwei Laufrichtungen zu verwenden, wobei somit die ganze Kompliziertheit, die diese Steuerung mit sich bringt, in Kauf genommen werden muß.

Im allgemeinen gibt man sich nicht damit ziu-frieden, den Motor in einer einzigen Richtung arbeiten zu lassen und man Borgt für das Arbeiten in der anderen Richtung durch Einwirken auf

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eine Rückstellfeder; leider fehlt es dieser relativ weniger kostspieligen Einrichtung an Leistung; eine gute Sicherheit in der Punktionsweise ist nicht gewährleistet.

Man hat manchmal auch bereits Steuereinrichtungen verwendet, die die Energie ausnutzen, die durch Ablenkung eines "beheizten Bimetallstreifens durch einen elektrischen Widerstand geliefert wurde; die Einfachheit der Vorrichtung wird nur durch die fehlende Betriebssicherheit wieder aufgehoben.

Das Elektroverteilerventil nach der Erfindung soll die obengenannten verschiedenen Nachteile vermeiden und mittels ein- und desselben Organs die Verteilung des Heißwassers und die Ausschaltung des Aquastat und des Thermostat des Kessels steuern.

Nach einem ersten Merkmal der Erfindung besteht das Steuerorgan des erfindungsgemäßen Elektroverteilerventils aus einem thermischen Ausdehnungselement der Bauart, die die .änderung der Dampfspannung, die Ausdehnung der Flüssigkeit oder die Ausdehnung eines Wachses kombiniert mit einem durch einen Thermistor gebildeten Heizelement ausnutzt, wobei bei dieser Kombination die Thermistanz, die im Inneren der Flüssigkeit oder des Wachses, die im Element oder der verformbaren Kapsel vorhanden sind, unter einer geeigneten elektrischen Spannung über den Aquastat- oder Thermostatsteuerungskontakt gespeist wird, welcher im Warmwasserspeichersammler derart angeordnet ist, daß diese Thermistanz immer dann unter Spannung gesetzt wird, wenn die Temperatur des im Sammelspeicher enthaltenen Wasser niedriger als die Regeltemperatur für Aquastat oder Thermostat zu liegen kommt.

Dieser Thermistor, der die Rolle eines Heizwiderstandes über nimmt, sorgt für den Temperaturanstieg des ausdehnbaren Elementes auf den Wert, der allein notwendig ist, um eine günstige Betriebsweise sicherzustellen, wenn man eventuelle Wärme-

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Verluste durch Ventilation berücksichtigt. Darüberhinaus ermöglicht dieser zunächst jede zufällige Überhitzung des ausdehnbaren Elementes während eines längeren Arbeitens zu vermeiden; darüberhinaus ist seine Erwärmungszeit aufgrund der Tatsache^ vermindert, daß seine gesamte Leistung zum Start ausgenutzt wird, die Trägheit der Anordnung wird somit extrem vermindert und die Vorrichtung spricht schnell auf die Steuerung des Aquastat an.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sorgt man dafür, daß die Verschiebung des freien Endes des sich thermisch ausdehnenden Elementes, das die Verschiebung der Verteilerklappe des Elektroventiles mit sich bringt, ebenfalls für das Arbeiten einer Gruppe von Eontakten sorgt, wodurch das Ausschalten des Aquastaten oder des Thermostaten des Kessels und gegebenenfalls die Kommutierung des Temperaturregelkreises und des Kessels an einem zweiten Thermostat oder an einem Temperaturbegrenzer sichergestellt wird.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Flüssigkeit oder das Wachs, die im ausdehnbaren Element vorhanden sind, durch einen Widerstand erwärmt, der in Reihe mit einem Thermistor liegt, der außerhalb des ausdehnbaren Elementes angeordnet ist.

In besonders zweckmäßiger Weise ist die Temperatur des Speicherwassers messende Sonde im Ballon bzw. Gefäß in der Nähe der Heizschlange angeordnet.

Der Aquastat spricht so auf die Temperatur des aus dem Kessel kommenden Wassers an und diese Anordnung ermöglicht es, maximal die Temperatur des Wassers im Ballon zu begrenzen. Der Wasserumlauf in der Heizschlange hört auf, sobald diese Temperatur erreicht ist. Schnell erreichen die Schlange und die Sonde des Aquastaten die Speichertemperatur, da der Umlauf

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und der thermische Fluß unterbrochen sind.

Ist die angezeigte Temperatur kleiner als die vorgesehene Temperatur, so sorgt der Kessel erneut für das Heizen des Ballons.

Die Regelung der Abweichung zwischen Einschalten und Ausschalten des Thermostaten sichert in elastischer Weise die Sicherheit des Ballons und die des Keesels.

Die Erfindung soll nun anhand eines Ausführungsbeispieles mit Bezug auf die einzige Figur näher erläutert werden.

In der Figur ist das Schema der Verbindungsschaltungen eines gasbeheizten Kessels und der Radiatorkreise sowie des Boilers nach der Erfindung dargestellt.

Mit 1 ist der Heizkörper des Kessels, mit 2 die Heißwasseraustrittsleitung und mit 3 der Rückführkreis vor der Beschleunigerpumpe 4 bezeichnet.

Der Kreis 2 teilt sich in zwei Kreise nach Durchgang durch das Gehäuse 5, in dem eine Umsteuerklappe 6 enthalten ist; Einerseits der mit den Radiatoren 8 verbundene Kreis 7, andererseits der Kreis 6, der die Spirale 10 für das Heizen des Heißwasserboilers 11 speist. Der Kreis 7 und der Kreis 9 sind offensichtlich mit dem Rückführkreis 3 verbunden.

Fach der Erfindung ist die Umsteuerklappe 6 über eine Stange mit einem ausdehnbaren Element 13 der Bauart eines mit Dampfspannung oder Wachsjarbeitenden Thermostaten verbunden. Die Figur zeigt dieses Element 13 in ausgedehnter Stellung, wodurch die gegen das Gehäuse 5 ruhende Feder 23 zusammengedrückt wird, was einer Stellung der ümsteuerklappe 6 entspricht, in der die Wasserzirkulation im Kreis 9 hergestellt wird.

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Bei 14 ist schematisch eine elektrische Speiseleitung dargestellt, an der verschiedene Sekundärkreise angeschlossen sind, die nunmehr "beschrieben werden sollen:

- Ein elektrischer Speisekreis für die Pumpe 4, der auf die Temperatur des Wassers des Radiatorkreises 7 gesteuert ist, enthält einen regelbaren Aquastat 15, der für das Öffnen oder Schließen des Stromes sorgt, je nach der von der Sonde 16 erhaltenen Anzeige, welche an der Leitung 7 der Radiatork:nsLse angeordnet ist. Es soll darauf Magewiesen werden, daß diese Sonde 16 aus Übersichtlichkeitsgründen in der Figur in der Nähe des Gehäuses 5 angeordnet wurde; in Praxis wird diese Sonde aber an genau festgelegten Stellen der Radiatorkreise angeordnet, derart, daß sie auf die Temperatur der Anlage und nicht unbedingt auf die einer Zuführleitung für Heißwasser anspricht.

- Ein elektrischer Speisekreis für die Pumpe 4, der der Verschiebung des ausdehnbaren Elementes 13 zugeordnet ist. Hierzu verschwenkt ein Kontaktgeber, der durch eine Blattfeder 17 gebildet ist, die fest mit der Stange 12 verbunden ist, m£% um eine Achse 18 entsprechend der Bewegung der Stange 12. Dieser Kreis ist in der !Figur geschlossen dargestellt, die Blattfeder 17 nimmt bei 19 den Kontakt mit der Leitung 14 vor, der andere Kontakt liegt dauernd gegen die Achse 18 an.

- Ein Heizkreis für das ausdehnbare Element 13 des Thermostaten, welches der Temperatur des Boilers 11 ausgesetzt ist. Hierzu ist ein innen angeordneter Thermistor 20, der auch mit dem ausdehnungsfähigen Element 13 verbunden sein kann, in Reihe mit einem Regelaquastaten 21 geschaltet, der mit der Sonde des Aquastaten 22 verbunden ist, welcher die Temperatur des Wassers des Boilers 11 ermittelt.

Die Vorteile dieser Vorrichtung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der !Funktionsweise der Installation nach der Erfindung.

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Es wurde gezeigt, daß das Einschalten der Pumpe nur erfolgen kann, wenn diese durch den Aquastaten 15 oder durch Ausdehnung des Thermostaten 13 gesteuert wird, d.h., wenn der !Thermistor unter Spannung steht, was von der Steuerung des Aquastaten 21 abhängt.

Die Pumpe arbeitet also nicht, wenn die Temperatur der Radiatoren 8 und des Boilers 11 das gewünschte Hiveau erreicht haben.

Nimmt die Temperatur des Wassers im Radiatorkreis bis zu einem bestimmten Grenzwert ab, so löst die Sonde 16 durch den Aquastaten 15 das Einschalten der Umwälzpumpe aus. Wird im Boiler kein Wasser entnommen und ist die durch die Sonde 22 ermittelte Temperatur größer als der vorgesehene Grenzwert, so wird der Thermistor 20 ausgeschaltet und das ausdehnungsfahige Element 13 kehrt in eine normale Stellung unter dem Einfluß der Feder 23 zurück; der Eontakt wird dann bei 19 unterbrochen, da die Blattfeder 17 aus der in der Figur dargestellten Stellung verschwenkt wurde. Die Klappe 6 wird dann nach rechts verschwenkt und die Kreise 2 und 7 stehen in direktem Kontakt miteinander.

Selbstverständlich entspricht der Einschaltung der Pumpe 4 die Zündung des Brenners entsprechend einer üblichen, nicht-dargestellten Vorrichtung.

Erfindungsgemäß steuert, wenn die Temperatur des Boilers unter einen vorbestimmten Wert fällt, die Sonde 22 den Aquastaten 21, der den Thermistor 20 unter Spannung setzt. Das Element 13 dehnt sich bis zu der in der Figur dargestellten Lage aus; einerseits schaltet die Klappe 6 die Kreise 2 und 9 in Reihe, andererseits sorgt die Blattfeder 17 bei 19 für den Kontakt zum Einschalten der Pumpe; der Kessel übernimmt dann die Rolle einer Heizvorrichtung für den Boiler 11 aufgrund des Heizschlangenrohres 10. Sobald die durch die Sonde 22 ermittelte Tempera-

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tür ausreicht, kehrt die Klappe in die andere Stellung zurück, wodurch die Radiatoren in den Kreis eingeschaltet werden.

Es soll darauf hingewiesen werden, daß nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die Sonde 22 in der Nähe des Heizschlangenrohres 10 angeordnet ist, derart, daß sie durch die Temperatur des vom Kessel kommenden Wassers beeinflußt wird. Die Sonde 22 erreicht so schneller die Temperatur der Auslösung des Aquastaten 21. Kurze Zeit später jedoch wird die Sonde auf die Temperatur des Speicherwassers zurückgestellt und der Aquastat schaltet die Heizung des Boilers wieder ein. Die genaue und sorgfältige Regelung der Abweichung zwischen Einschalten und Ausschalten des Aquastaten 21 sorgt in einfacher Weise für die Sicherheit des Boilers und die des Kessels.

Fach einem Merkmal der Erfindung begrenzt der Thermistor 20 die Temperatur allein auf die, die notwendig ist, um die Ausdehnung des Elementes 13 sicherzustellen, indem die Wärmeverluste durch Ventilation berücksichtigt werden. Diese Anordnung ermöglicht es, eine längere Überhitzung zu vermeiden, die eine schnelle Zerstörung des ausdehnungsfähigen Elementes mit sich bringen würde.

Fach einem weiteren Mermjcal der Erfindung kann der Thermistor einem nicht-dargestellten Heizwiderstand zugeordnet sein; die Gesamtanordnung besitzt die gleichen Funktionen wie der bei 20 in der Figur dargestellte Thermistor.

Fach einer abgeänderten Ausführungsform kann der Heizwiderstand einem Sparwiderstand zugeordnet sein, der durch einen Hilfskontakt in Reihe geschaltet ist. Die Öffnung dieses Kontaktes wird durch die Ausdehnung des Balgens gesteuert, seine Schließbewegung bei der Verzögerung des Balgens schließt den Sparwiderstand parallel.

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Der Torteil wird ersichtlich, den diese Anordnungen bieten, aus denen die Möglichkeit, den Boiler zu installieren, unabhängig vom Kessel und gegebenfalls an einer anderen Örtlichkeit resultiert. Die beiden Vorrichtungen sind tatsächlich miteinander nur über die beiden Wasserspeiserohre und durch eine elektrische Verbindung zwischen der Sonde 22 und dem Regelaquastaten 21 verbunden, der in der Nähe des Kessels angeordnet ist.

Patentansprüche

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Claims

- 11 M 01 298 PATENTANSPRÜCHE

1.) Elektroverteiler- oder Verzweigungsventil zur Verbindung unter Steuerung eines gasbeheizten Kessels mit einem Speicherboiler, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerorgan für das Verzweigungsventil aus einem ausdehnungsfähigen Element (13) der Bauart Dampfspannungsthermostat oder Thermostat mit Flüssigkeits- oder Wachsausdehnung gebildet ist und der Temperatur eines Shermistors (20) entspricht, der die !Punktion eines Heizwiderstandes ausübt und durch einen auf die Temperatur des Boilers (11) ansprechenden Aquastaten (21) steuerbar ist.

2.) Elektroverteiler- oder Verzweigungsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Thermistor auf die Temperatur des Wassers des Speicherspmmlers (11) anspricht und auf eine Umsteuerklappe (6) wirkt, die das aus dem Heizkörper (1) austretende Heizwasser in den Kreis mit den Radiatoren (8) oder mit dem Boiler (11) leitet.

3.) Elektroverzweigungsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des ausdehnungsfähigen Elementes (13) das Arbeiten einer Kontaktgruppe herbeiführt, welche das Einschalten der Umwälzpumpe (4) sicherstellt.

4.) Elektroventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Thermistor einem komplementären Heizwiderstand zugeordnet ist.

5.) Elektroventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizwiderstand einem Sparwiderstand zugeordnet ist, der durch einen Hilfskontakt eingeschaltet wird.

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6.) Elektroventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde (22) des Aquastaten, die die Temperatur des Boilers (11) mißt, in der Nähe der Heizschlange (10) zur Steuerung des Temperaturanstiegs des Boilers (11) angeordnet ist.

7.) Elektroventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abweichung zwischen Einschalten und Ausschalten des Aquastaten entsprechend den Befehlen der Sonde regelbar ist.

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