DE1927941C3 - Thermostat-controlled mixing valve, especially for hot water heating - Google Patents
Thermostat-controlled mixing valve, especially for hot water heatingInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein thermostatisch gesteuertes Mischventil für zwei verschieden warme Flüssigkeiten, dessen Ventilverschlußteil von einem elektrisch beheizten temperaturempfindlichen Ausdehnungskörper entgegen der Kraft einer Rückstellfeder verstellt wird, wobei der elektrische Heizstromkreis durch einen in den Mischstrom eingesetzten, verstellbaren Temperaturfühler, vorzugsweise ebenfalls einen temperaturempfindlichen Ausdehnungskörper, gesteuert wird, insbesondere zum Regeln der Vorlauftcmperatur einer Warmwasserheizung.The invention relates to a thermostatically controlled mixing valve for two different warm Liquids, the valve closure part of which is made up of an electrically heated, temperature-sensitive expansion body is adjusted against the force of a return spring, the electrical heating circuit by an adjustable temperature sensor inserted into the mixed flow, preferably also a temperature-sensitive expansion body, is controlled, in particular to regulate the Flow temperature of a hot water heating system.
Zur Temperaturregelung in Gebäuden, die durch eine Warmwasserheizung erwärmt werden, welche selbsttätig arbeitet, verfährt mar* im wesentlichen nach zwei Methoden: Entweder unterbricht ein auf eine bestimmte Raumtemperatur eingestellter Thermostat sowohl den Kesselbetrieb — diesen eventuell mittelbar — und den Betrieb der Umwälzpumpe. Oder aber der Raumthermostat steuert ein Mischventil, welches dem vom Heizkessel gelieferten Vorlaufwasser Rücklaufwasser zumischt. Zwar könnte man durch den Raumthermostaten auch die Vorlauftemperatur des Heizkessels unmittelbar beeinflussen; aber die Gefahr der Korrosion der heute meist aus Stahl hergestellten Heizkessel bedingt eine Mindesttemperatur der feuerberührten Kesselinnenwandungen von etwa 70°, also einer Wassertemperatur, die während der Heizperiode als ständige Vorlauftemperatur meist nicht erforderlich ist. Daher haben sich die intermittierende Heizung und die Heizung mit Mischventil in der Praxis als am zweckmäßigsten herausgestellt.For temperature control in buildings that are heated by hot water heating, which works independently, mar * essentially proceeds according to two methods: Either a thermostat set to a certain room temperature interrupts both the boiler operation - this possibly indirectly - and the operation of the circulation pump. Or the room thermostat controls a mixing valve that controls the flow water supplied by the boiler Mixes in the return water. It is true that you could also use the room thermostat to set the flow temperature affect the boiler directly; but the risk of corrosion is mostly out today Steel-made boilers require a minimum temperature of the inside walls of the boiler that come into contact with fire of around 70 °, i.e. a water temperature that is used as the constant flow temperature during the heating season is usually not required. Therefore, the intermittent heating and the heating with Mixing valve proved to be the most appropriate in practice.
Die intermittierende Heizung weist den Nachteil auf, daß sie überregelt: Der Raumthermostat schaltet die Wärmeerzeugung zwar ab. sobald die gewü.ischte Innentemperatur erreicht ist; aber die Heizkörper sind in diesem Augenblick — namentlich in der so-The intermittent heating has the disadvantage that it overregulates: The room thermostat switches the heat generation decreases. as soon as the desired internal temperature is reached; but the radiators are at this moment - especially in the
genannten Übergangszeit — so mit warmem Wasser i^lüllt, daß sie die Raumtemperatur auch bei stillgesetzter Umwälzpumpe noch einige Zeit danach erhöhen: Es findet also ein sogenanntes Überregeln statt. Die Raumtemperatur schwankt daher merkbar, in gewissen Fällen unzumutbar.called transitional period - so i ^ fills with warm water that it is the room temperature even when the system is shut down Increase the circulation pump for some time afterwards: So-called overregulation takes place. The room temperature therefore fluctuates noticeably, in certain cases unacceptably.
Eine Heizungsanlage mit einem raumthermostatgesleiierten Mischventil ist zwar sehr viel weniger als eine intermittierend gesteuerte Anlage der Gefahr des Überregelns ausgesetzt, erfordert aber eine vve-A heating system with a room thermostat Mixing valve is a lot less than that an intermittently controlled system is exposed to the risk of overregulation, but requires a vve-
sentlich variablere Heizmittelumwälzung, d. h. eine Märkere Umwälzpumpe, weil der Wärmebedarf ja nicht von der Raumtemperatur sondern vom Wärmeverlust des Raumes bzw. des beheizten Gebäudes abhängt, also vom Temperaturunierscnied zwischensignificantly more variable heating medium circulation, d. H. a Märkere circulation pump, because the heat requirement is yes not from the room temperature but from the heat loss of the room or the heated building depends on the temperature range between
der Außenluft und der gewünschten Raumtemperatur. Diese Größe geht aber in die Steuerung der Heizungsanlage nur ausnahmsweise ein: Zwar sind Regelkreise bekannt, die die Außentemperatur als Regelgröße mitbenutzen: aber Sonneneinstrahlung undthe outside air and the desired room temperature. However, this variable goes into the control of the heating system only as an exception: Control loops are known that use the outside temperature as a control variable use: but solar radiation and
Sturm können diese Regelgröße völlig wertlos machen. Ihre Mitwirkung kann nämlich dazu führen, daß die vorgegebene Raumtemperatur zwar als Mittelwert erreicht wird, aber ihre Schwankungen um diesen Mittelwert so groß werden, daß von Behaglichkeit kaum noch die Rede sein kann.Storm can make this controlled variable completely worthless. Your cooperation can lead to that the specified room temperature is reached as an average value, but its fluctuations by this mean value can become so large that there can hardly be any talk of comfort.
Die nachstehend beschriebene Regeleinrichtung beruht daher auf der Erkenntnis, daß eine perfekte Regelung von Heizungsanlagen in der Praxis auch mit aufwendigen Mitteln nicht zu erreichen ist. Dagegen scheint eine möglichst konstante Raumtemperatur erreichbar zu sein, wenn die Heizungsanlage längere Zeit mit einer konstanten Vorlauftemperatur arbeitet, denn die Speicherfähigkeit der Gebäudemasse macht die Heizungsanlage in gewissem Umfang unabhängig von raschen Temperaturänderungen der Außenluft. Andererseits vermag selbst die beste Regelungseinrichtung die Wettervorhersage nicht zu berücksichtigen. The control device described below is therefore based on the knowledge that a perfect Regulation of heating systems in practice cannot be achieved even with expensive means. On the other hand A room temperature that is as constant as possible seems to be achievable if the heating system is used for a longer period of time Time works with a constant flow temperature, because the storage capacity of the building mass makes the heating system to a certain extent independent of rapid temperature changes Outside air. On the other hand, even the best control device cannot take the weather forecast into account.
Es ist bereits bekannt, in den Vorlauf der Warmwasserhcizung einen Temperaturfühler einzusetzen, welcher ein zwischen Vorlauf und Rücklauf geschaltetes Mischventil so steuert, daß die Vorlauftemperatur stets konstant bleibt, wobei ihr Sollwert von Hand beliebig — an sich nach Außentemperatur, Wetterlage und Wettervorhersage sowie nach der voraussichtlichen Benutzung der Räume — eingestellt werden kann. Zweckmäßig trägt die Skala des Steuergeräts nicht die Grade der Vorlauftemperatur sondern die Grade der Außentemperatur, weil diese allein sinnfällig für den Raumbenutzer sind.It is already known in the flow of hot water heating to use a temperature sensor, which is connected between the flow and return Mixing valve controls so that the flow temperature always remains constant, with its setpoint of Hand as you like - according to outside temperature, weather situation and weather forecast as well as according to the expected use of the rooms - can be set. The scale of the Control unit not the degrees of the flow temperature but the degrees of the outside temperature, because this are only sensible to the room user.
Die Stellkraft für den zwischen zwei Sitzen hin- und herwechselnden Ventilteller des Mischventils kann ein unmittelbar im abgehenden Heizungsvorlauf eingesetzter temperaturempfindlicher Ausdehnungskörper liefern, der in irgendeiner bekannten Weise von außen verstellbar ist. Der tcmperaturempfindliche Ausdehnungskörper kann ein Bimetallstreifen, ein Satz Tellerfedern aus Bimetall, ein flüssig-The actuating force for the valve disc of the mixing valve, which alternates between two seats can be a temperature-sensitive expansion body inserted directly in the outgoing heating flow deliver, which is adjustable from the outside in any known manner. The temperature sensitive The expansion body can be a bimetal strip, a set of bimetal disc springs, a liquid
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keilsgefülltes Federrohr oder etwas ähnliches sein. Da die Abweichungen des Istwerts vom Sollwert so klein wie möglich sein soiien, sind verhältnismäßig große Ausdehnungskörper erforderlich,'um auch bei geringen Temperalurschwankungen eine ausreichende SteHkraft zum Verstellen des Ventilteller des Mischventils zu liefern.wedge-filled spring tube or something similar. Since the deviations of the actual value from the setpoint should be as small as possible, they are proportional large expansion bodies are required, in order to achieve a sufficient level even with slight fluctuations in temperature To provide standing force to adjust the valve disk of the mixing valve.
Es ist weiterhin bekannt, um diesen Nachteil zu vermeiden, zwischen den Temperaturfühler und den Verstellmotor des Mischventils eine Servokraft einzuschalten, z.B. in der Weise, daß der (einstellbare) Temperaturfühler durch einen Stromkreis geschaltet wird, der den den Ventilteller betätigenden Ausdehnungskörper aufheizt. Es ist ebenfalls bekannt, den Ausdehnungskörper, der den Ventilteller bewegen soll, in einer Nebenkammer des Mischventils unterzubringen, die durch einen Servostrom, den der Temperaturfühler des Heizungsvorlaufs schaltet, aufgeheizt wird und die durch Wärmeabgabe nach außen wieder abkühlt. Bei diesem bekannten Mischventil befindet sich der Ausdehnungskörper in einem vom. wasserführenden Raum des Mischventils vollständig getrennten Raum, der wasserlos ist. Das hat den Nachteil, daß dieser Regler zu rasch arbeitet, also das Mischventil meist in Extremsiellungen eingestellt ist. Außerdem ist bei dieser bekannten Ausführung eine Stopfbuchse erforderlich, die die Rückführung erschwert.It is also known to avoid this disadvantage between the temperature sensor and the Adjusting motor of the mixing valve to switch on a servo force, e.g. in such a way that the (adjustable) The temperature sensor is switched by a circuit that controls the expansion body that actuates the valve disk heats up. It is also known, the expansion body that move the valve head should be accommodated in a secondary chamber of the mixing valve, which is controlled by a servo current that the temperature sensor of the heating flow switches, is heated up and the heat dissipation to the outside cools down again. In this known mixing valve, the expansion body is in one of the. water-bearing space of the mixing valve completely separate space that is waterless. That has Disadvantage that this regulator works too quickly, so the mixing valve is usually set in extreme situations is. In addition, a stuffing box is required in this known design, the return difficult.
Mit dieser bekannten Bauart des Mischventils läßt sich daher die Raumtemperatur unter gleichen Außenbedingungen nicht unbedingt konstant halten. Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine möglichst ruhig und stetig arbeitende Anlage zu schaffen, die weder von zufälligen und plötzlichen Änderungen des Wetters abhängig ist noch zu rasch regelt und dadurch zu einem raschen Verschleiß der Regelorgane und des ölbrenners bei einer Warmwasserheizung führt.With this known type of mixer valve, the room temperature can therefore be kept below the same Do not necessarily keep outside conditions constant. The invention is therefore based on the object to create a system that works as calmly and steadily as possible, which is neither random nor sudden Changes in the weather are still regulated too quickly and thus lead to rapid wear and tear Control organs and the oil burner leads in a hot water heating.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Heizkörper des elektrischen Heizstromkreises und der das Ventilverschlußteil verstellende Ausdehnungskörper in einer mit dem heizwasserführenden Innenraum des Ventilgehäuses in offener Verbindung stehenden und somit ebenfalls mit Heizwasser gefüllten Nebenkammer des Mischventils untergebracht sind und so der das Ventilverschlußteil verstellende Ausdehnungskörper nur mittelbar über den vom elektrischen Heizkörper erwärmten Inhalt der Nebenkammer beheizt wird. Der Ausdehnungskörper kann dadurch den Ventilteller absolut reibungsfrei — und daher viel feiner — verstellen. Außerdem bewirkt der gegenüber Luft größere Wärmeinhalt der Wasserfüllung e'er Nebenkammer, daß sich der Ventilteller nur langsam verstellt und längere Zeit eine Mittelstellung einnimmt. Damit ist ein Überregeln so gut wie ausgeschlossen.This object is achieved according to the invention in that the radiator of the electrical heating circuit and the expansion body which adjusts the valve closure part in one with the heating water leading Interior of the valve housing in open communication and thus also with Heating water-filled secondary chamber of the mixing valve are housed and so the valve closure part adjusting expansion body only indirectly via the content heated by the electric heater the secondary chamber is heated. As a result, the expansion body can completely frictionless the valve disk - and therefore much finer - adjust. In addition, it causes a greater heat content than air the water filling e'er secondary chamber, that the valve disc adjusts only slowly and longer Time occupies a middle position. Overriding is practically impossible.
Bei Verwendung eines Scrvo-Heizstromkreises kann der Temperaturfühler an beliebiger Stelle des Vorlaufs — also auch in einem zu beheizenden Raum — angebracht sein und muß nicht unmittelbar am Mischventil eingebaut sein.When using a Scrvo heating circuit, the temperature sensor can be placed anywhere on the Forward - also in a room to be heated - be attached and does not have to be immediately be installed on the mixing valve.
Die Verwendung der beschriebenen Anordnung ist nicht auf Warmwasserheizungen beschränkt; sie kann überall dort vorteilhaft angewandt werden, wo zwei Flüssigkeiten verschiedener Temperatur zu einem Flüssigkeitsstrom konstanter Temperatur vereinigt werden müssen, z.B. bei Schwimmbecken, Brausebädern, aber auch in tier chemischen Industrie. The use of the arrangement described is not limited to hot water heating systems; she can be used advantageously wherever two liquids of different temperatures are too high must be combined in a fluid flow of constant temperature, e.g. in swimming pools, Shower baths, but also in the animal chemical industry.
In der Zeichnung isi ein Ausführungsbeispiel dargestellt: An exemplary embodiment is shown in the drawing:
Bild I zeigt schematisch die Gesamtanordnung,
B i I d 2 zeigt einen Schnitt durch das Mischventil. In ein Mischventil 1 nach B i 1 d 1 mündet bei 2 der
Vorlauf eines Heizkessels einer Warmwasserheizungsanlage. Bei 3 ist eine Verbindung zum Heizunesrücklauf
angeschlossen, der an sich zum Heizkessel führt. Bei4 ist der Heizungsvorlaufs angeschlossen,
in den ein Temperaturfühler 6 eines Steu-Figure I shows schematically the overall arrangement,
B i I d 2 shows a section through the mixing valve. The flow of a boiler of a hot water heating system opens into a mixing valve 1 according to B i 1 d 1 at 2. At 3 there is a connection to the heating return, which itself leads to the boiler. At 4 the heating flow is connected, into which a temperature sensor 6 of a control
enieräts7 einsetzt ist. Dieses Steuergerät? beeinflußt das Mischventil 1 auf elektrischem Weg so, daß die Temperatur des Heizungsvorlaufs 5 stets den mit dem Steuergerät 7 eingestellten Wert behält. Zur Einstellung der Vorlauftempe..;tur dient ein Dreh-enieräts7 is used. This control unit? influenced the mixing valve 1 electrically so that the temperature of the heating flow 5 is always with the control unit 7 retains the value set. A rotary knob is used to set the flow temperature.
ίο knopf8, dessen Skala jedoch dcht die Grade der Vorlauftemperatur sondern die Grade der mit der Vorlauftemperatur etwa korrespondierenden Außentemperatur trägt. Sinkt die Vorlauf temperatur unter den mit dem Steuergerät 7 mittelbar eingestelltenίο knopf8, whose scale, however, reflects the degree of Flow temperature but the degrees of the outside temperature, which roughly corresponds to the flow temperature wearing. If the flow temperature falls below the indirectly set with the control unit 7
Sollwert, so wird das Mischventil 1 über die Leitung 9 auf elektrischem Weg so lange verstellt, bis der Istwert der Vorlauftemperatur dem Sollwert entspricht. Setpoint, the mixing valve is 1 via the line 9 adjusted electronically until the actual value of the flow temperature corresponds to the setpoint.
Die Wirkungsweise des Mischventils 1 ist aus dem Schnitt nach B i 1 d 2 ersichtlich.The mode of operation of the mixing valve 1 can be seen from the section according to B i 1 d 2.
Das Mischventil 1 nach B i 1 d 2 hat einen Ventilteller 10 mit Doppelsitz, der entweder den Kesselvorlauf 2 oder die Verbindung 3 zum Heizungsrücklauf absperren oder zwischen beiden AbsperrstellungenThe mixing valve 1 according to B i 1 d 2 has a valve disk 10 with a double seat, which either has the boiler flow Shut off 2 or connection 3 to the heating return or between the two shut-off positions
Zwischenstellungen einnehmen kann, in denen das Wasser des Kesselvorlaufs mit dem Wasser des Heizungsrücklaufs so gemischt wird, daß im Heizungsvorlauf4 bzw. 5 sich eine bestimmte Mischtemperatur einstellt.Can take intermediate positions in which the water of the boiler flow with the water of the heating return it is mixed in such a way that a certain mixing temperature is reached in the heating flow 4 or 5 adjusts.
Der Ventilteller 10 sitzt auf einem Gestänge 11. das über eine Muffe 12 mit einem Ausdehnungskörper 13 verbunden ist, der in einer Nebenkammer 14 des Mischventils 1 sitzt, die vom Hauptteil des Mischventils durch einen Flansch 15 abgeteilt, jedoch nicht vollständig abgeschlossen ist. Eine Wendelfeder 16 drückt den Ausdehnungskörper 13 auf einen Sitz 17, der von außen durch einen Exzenter 18 justiert werden kann.The valve disk 10 is seated on a rod 11. which is connected to an expansion body 13 via a sleeve 12, which is located in a secondary chamber 14 of the mixing valve 1 is seated, which is separated from the main part of the mixing valve by a flange 15, however is not fully completed. A helical spring 16 presses the expansion body 13 open a seat 17 which can be adjusted from the outside by an eccentric 18.
In der Nebenkammer 14. die durch den nichtdichtcnden Flansch 15 mit Wasser gefüllt wird, befindet sich ein elektrischer Heizkörper 19, der vom Steuergerät? (Bild 1) ein- bzw. ausgeschaltet wird.In the secondary chamber 14. the through the non-sealing Flange 15 is filled with water, is there an electric heater 19, which is controlled by the control unit? (Fig. 1) is switched on or off.
Die Wirkungsweise ist folgende: Sinkt die Temperatur des Hcizungsvorlaufs5 unter den am Steuerge-The mode of operation is as follows: If the temperature of the heating flow5 falls below the
rät 7 mittelbar eingestellten Sollwert, so schaltet der Temperaturfühler6 über das Steuergerät? den elektrischen Heizkörper 19 so lange ein, bis der Ausdehnungskörper 13 den Ventilteller 10 in eine solche Stellung gebracht ha!, daß die Mischtemperatur im Vorlauf S dem Sollwert entspricht.7 advises the indirectly set setpoint, does the temperature sensor 6 switch via the control unit? the electric Radiator 19 so long until the expansion body 13, the valve plate 10 in such a Position brought ha !, that the mixed temperature in flow S corresponds to the setpoint.
Die Nebenkammer 14 kann außen Kühlrippen erhalten (nicht dargestellt). Kesselvorlauf 2 und Verbindung 3 zum Rücklauf können miteinander vertauscht werden, wobei auch das Steuergerät 7 umgeschaltet werden muß.The secondary chamber 14 can have cooling fins on the outside (not shown). Boiler flow 2 and connection 3 for the return flow can be interchanged with one another, the control unit 7 also being switched over must become.
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Legal Events
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| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) |