DE2363231C3

DE2363231C3 - Regelung einer Zentralheizungsanlage

Info

Publication number: DE2363231C3
Application number: DE2363231A
Authority: DE
Inventors: Bernard Claude Pont-A-Mousson Race
Original assignee: Pont-A-Mousson Sa 54017 Nancy Fr
Current assignee: Pont-A-Mousson Sa 54017 Nancy Fr
Priority date: 1972-12-20
Filing date: 1973-12-19
Publication date: 1982-06-24
Also published as: NO135443B; CA988897A; NL162199C; SE414076B; DE2363231B2; BE806370A; CH583402A5; DE2363231A1; NL7317254A; FR2211108A5; IT999810B; ES420651A1; NO135443C; NL162199B; GB1449619A; US3897903A

Description

20

JO

Die Erfindung betrifft die Regelung einer Zentral-Iheizungsanlage mit thermostatischen Heizkörperventillen und gesteuertem Rücklauf eines Teiles des gekühlten Wärmeträgerfluids über ein Dreiwege-Mischventil.

Sine solche Regelung ist aus »IKZ«. Heft 5. 1972. Seite 62. bekanntgeworden. Bei dieser bekannten Regelung bestimmt ein Rechner die Mischwasser-Solltemperatur aufgrund einer Messung der Außentemperatur und wirkt auf einen Betätigungsmotor für das Dreiwegeventil, um die Differenz zwischen gemessener Wassertemperatur und Mischwasser-Solltemperatur laufend auf Null zu halten.

Weil die Raumtemperatur der zu beheizenden Räume und die Außentemperatur sich niemals gleichzeitig ändern, erfolgen die zentrale Regelung der Wassertemperatur und die durch die Thermostatventile gesicherte örtliche Vorlauftemperaturregelung praktisch

60 unabhängig voneinander. Infolgedessen neigen bei sich ändernder Umgebungs- oder Außentemperatur die Thermostatventile z. B. bei Sonneneinstrahlung od. dgl. zum »Pumpen« in der Nähe ihres Schließpunktes, oder sie sind nicht in der Lage, die Heizleistung z. B. im Falle verstärkten Wärmeverbrauchs ausreichend zu verstärken.

Außerdem benötigt die bekannte Regelung ein zentrales elektronisches Rechengerät, das Abhäi gigkeiten von der Elektrizität schafft. Ferner treten bei einem solchen elektronischen zentralen Rechengerät Gefahren durch Funkenbildung auf, was die Aufstellung in gewissen Räumen gesetzlich ausschließt. Zudem ist ein solches elektronisches Rechengerät für das Heizungsfachgebiet eine nicht homogene Apparatur, die umständlich in der Herstellung, Installierung, vor allem aber auch in der Wartung ist. Gerade die Wartung würde von einem normalen Heizungsfachmann spezielle Kenntnisse auf dem Gebiet der Elektronik erfordern.

Durch die DE-AS 19 28 575 ist auch bereits eine selbsttätige Regelvorrichtung für eine Pumpensammelheizungsanlage bekanntgeworden, bei der der Ventilteller des Dreiwegeventils durch den vom Gesamtvorlauf des Mischwassers erzeugten Differenzdruck gesteuert wird. Auch hier dient jedoch die Außentemperatur zur Steuerun-ζ des Ventiltellers mi'tels eines elektronischen Rechners, so daß die oben aufgeführten Schwierigkeiten nicht beseitigt sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, die bekannte Regelung derart zu verbessern, daß eine wirkliche Vereinigung der Wirkungen von zentraler und örtlicher Regelung möglich ist und die jedem Heizkörper eine Heizleistung zuführt, die genau entsprechend angemessenen Intervallen der Außentemperaturänderung zunimmt.

Diese Aufgabe wird mit den Maßnahmen nach dem Anspruch 1 gelöst.

Die Verwendung des statischen Differenzdruckes, der zu beiden Seiten eines Drossi'torgans auftritt, zum Steuern eines Ventils ist dem Fachmann zwar geläufig, wie die DE-PS 10 05 251 und die DE PS 12 53 429 zeigen. Im ersteren Fall wird jedoch kein Dreiwegeventil, sondern die Brennstoffzufuhr zu einem Brenner gesteuert. Auch im zweiten Fall wird kein Dreiwegeventil gesteuert, sondern eine normalerv/eise durch ein Rückschlagventil geschlossene Umgehungsleitung geöffnet und von einer Mengenregelung auf eine Differenzdruckregelung umgeschaltet.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sollen nun mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert werden. Diese zeigen in

Fig. I eine schematische Darstellung einer Zentralheizungsanlage nach der Erfindung.

Fig. 2 einen schematischen Detailschnitt durch die aus dem Mischventil und dem Drosselorgan bestehende Einheit, wobei das Drosselorgan hier aus einer Membran besteht.

F i g. 3 eine andere Ausführungsform des Ventil-Steuerelementes,

Fig.4 eine Teilansicht einer anderen Ausführungsform des Ventils nach F i g. 2, bei welcher die Membran in dem Ventil angeordnet ist,

Fig.5 eine Einheit entsprechend der Fig.2, in welcher das Drosselorgan eine Venturianordnung ist,

F i g. 6 eine Ansicht entsprechend der F i g. 4, jedoch für die Ausführungsform nach F i g. 5,

Fig. 7 bis 9 Ansichten verschiedener Varianten von Mischventilen, die mit Druckabnehmern versehen sind,

Fig. 10 und 11 Ansichten anderer Ausführungsformen von Mischventilen, die mit den Steuerelementen und einem der Druckabnehmer versehen sind, ί

Fig. 12 eine andere Ausführungsform eines Mischventils entsprechend der F i g. 7 mit eingebauten dynamischen Druckabnehmern,

F i g. 13 eine Variante eines Mischventils nach Fig. 12 mit eingebautem, aus einer Klappe bestehenden '" Drosselorgan,

Fig. 14 eine Variante der Ausführungsform nach Fig. 13,

F i g. 15 ein Diagramm zum Vergleich der Arbeitsweise einer herkömmlichen, nur mit Thermostatventilen >⁵ versehenen Anlage und einer Anlage nach der Erfindung, und in

Fig. 16 einen Teilschnitt durch eine andere Ausführungsform eines Klappendrosselorgans.

Die in F i g. 1 gezeigte Zentralheizungsanlage mit thermischer Regelung besteht aus einem Heizkessel A. der Heißwasser mit konstanter Temperat\ir erzeugt, sowie aus Heizkörpern ßzur Beheizung der Räume; die Heizkörper sind jeweils mit einem Thermostatventil C versehen, dessen Thermostat auf die Temperatur des jeweiligen Raumes anspricht, in welchem sich der Heizkörper befindet; eine Heißwasserleitung D verbindet den oberen Teil des Heizkessels A mit den jeweiligen Heizkörpern über Zweigleitungen />, ir; welchen die Ventile C vorgesehen sind. Eine Leitung E i<> zur Rückleitung des abgekühlten Wassers von den Heizkörpern führt von Zweigleitungen zu dem unterer Teil des Heizkessels zurück; eine Bypass- oder Umgehungsleitung F für das erkaltete Wasser zweigt zwischen der Leitung Eund einem Dreiwege-Mischven- r> til G ab, welches in der Leitung D zwischen zwei Strecken D¹ und D² angeordnet ist; schließlich sind ein Drosselventil und eine Umwälzpumpe / zwischen dem Mischventil G und den Zweigleitungen D³ angeordnet. Gegebenenfalls kann die Pumpe /an der Rückleitung E 4» vor der Umgehungsleitung Fangeordnet sein.

Wie insbesondere aus F1 g. 2 hervorgeht, besteht das Dreiwege-Mischventil G aus einem röhrenförnrgen. im wesentlichen T-förmigen Körper 1 mit drei Rohrstutzen 2, 3 und 4. die jeweils mit der Leitungsstrecke D\ der ·*ί Umgehungsleitung F und der '.eitungsstrecke D² verbunden sind, wobei der Rohrstutzen 2 der Heißwas sereinlaß. der Rohrstutzen 3 der Kaltwassereinlaß und der Rohrstutzen 4 der Auslaß des Mischwassers sind.

Der Rohrstutzen 2 nündet in eine obere Kammer 5, v> der Rohrstutzen 3 in eine untere Kammer 6 und der Rohrstutzen 4 in eine Zwischen- oder Mischkammer 7, die von den beiden vorhergehenden Kammern durch Wände mit öffnungen getrennt ist, die Sitze koaxial zu zwei Ventilkegel.i 8 und 9 aufweisen, welche von einer « gemeinsamen Stange 10 getragen werden und mit der sie eine bewegliche Einheit bilden. In den beiden Extremstellungen der beweglichen Einheit ist die eine öffnung offen und die andere geschlossen, und umgekehrt. In den Zwischenstellungen sind beide f>o öffnungen teilweise geöffnet, wodurch am Ausgang ein dosiertes Heiß-Kaltwasser-Gemisch erzeugt wird. Die Stange 10 geht durch den Boden der Kammer 5 hindurch und trägt außerhalb des Körpers 1 eine lufgeschraubte Mutter 11, die gegen eine Einstellfeder &"> 12 drückt, welche zwischen der Mutter und dein Körper 1 zusammengedrückt wird. Die Stange wird durch eine Kapsel 13 mit einer Membran 14 betätigt, welche mit dem Stangenende fest verbunden ist. Die Membran 14 trennt die Kapsel in eine obere und eine untere Kammer, in die jeweils unter statischem Druck stehende Leitungen 15 und 16 münden, die mit Abschalt- oder Regelventilen 17 versehen sein können.

Die Leitungen 15 und 16 münden in die Leitungsstrekke D-' vor bzw. hinter und in der Nähe de.' Drosselorgans H. das bei der vorliegenden Ausführungsform aus einer starren Drossel 18 mit einer mittigen öffnung 18^a quer zur Strömungsrichtung besteht.

Dadurch spricht die Membran 14 der Kapsel 13 auf die statischen Druckunterschiede vor und hinter der starren Drossel 18 an, die proportional dem Quadrat der Geschwindigkeit und dem Quadrat des Wasserdurchsatzes in der Leitung sind.

Aufgrund des durch die Drossel 18 erzeugten hydraulischen Widerstandes ist der Druck stromabwärts schwächer als stromaufwärts der Drossel. Durch den von der Feder 12 auf die Stange 10 und damit auf die Innenseite der Membran 14 ausgc .oten Druck befindet sich die Membran nur bei einem oe.iimmten Druckunterschied im Gleichgewicht. Ist der Druckunterschied geringer, so hebt .sich die Membran 14 und damit auch die bewegliche, aus den Ventilkegeln 8,9 und der Stange 10 bsitehende Einheit: ist der Druckunterschied größer, so senkt sich die Membran und damit auch die bewegliche Einheit.

Die Vorrichtung arbeitet wie folgt:

Ist der Heizkessel A in Betrieb, sind die Thermostatventile C geöffnet, ist die Pumpe / in Betrieb und befindet sich die bewegliche Einheit mit dem Mischventil G in der in F i g. 2 gezeigten Zwischenstellung, dann wird das Heißwasser in Richtung des Pfeils /'. das Kaltwasser in Richtung des Pfeils f² und das Mischwasser in Richtung des Pfeils f' umgewälzt.

Soll in den verschiedenen mit Heizkörpern B ausgerüsteten Räumen eine Temperatur t aufrechterhalten werden, so wird diese Temperatur an den Thermostatventilen C eingestellt. Die Wärmeregelung arbeitet nun wie folgt:

Steigt die Temperatur in den Räumen aus irgendeinem Grund an (Energiezufuhr im Inneren durch die Heizung oder Energiezufuhr von außen, beispielsweise durch die Sonneneinstrahlung), so schließen sich die Thermostatventile C wenigstens zum Teil. Der Durchsatz in der Leitungsstrecke D² hinter dem Mischventil G nimmt ab. Der statische Druckunterschied an der Drossel H nimmt ab. Dieser Druckabfall bewirkt ein Anheben der Membran 14 und damit ein Anheben der beweglichen Einheit 8, 9, 10. Die von der Kammer 5 in die Mischkammer 7 eintretende Heißwassermpnge nimmt gegebenenfalls bis auf Null ab, während der Ka'iwasserdurchsatz gegebenenfalls maximal zunimmt. Die Temperatur des durch die Pumpe / in die Heizkörper beforderten Mischwassers ijmmt daher merklich ab.

Diese Wirkung überlagert sich mit der unmittelbaren Einwirkung der Thermostatventile, welche bereits eine Reduzierung der Durchsatzmenge in den Heizkörpern hervorgerufen hatten. Die zusätzliche Einwirkung durch den unterschiedlichen Differentiäldruck setzt ^ich damit ebenfalls einer Veränderung der Raumtemperatur entgegen. Hierdurch sind die Thermostatventile weniger weit geschlossen als bei den bekannten Vorrichtungen.

Dadurch unterliegt die Raumtemperatur weniger starken Schwankungen. Darüber hinaus arbeiten die

Thermostatventile unter günstigsten Öffnungsbedingungen. Alle diese Umstände führen daher zu besseren Einstellergebnissen.

Umgekehrt tendieren die Thermostatventile C bei einem Absinken der Raumtemperatur unter den angegebenen Wert / (Abkühlung aufgrund der nicht mehr vorhandenen Sonneneinstrahlung und/oder eines kalten Windes oder eines von einer Tür oder einem geöffneten Fenster kommenden Luftstroms) dazu, sich weiter zu öffnen, der Wasserdurchsatz in dem LeitungsslUck D¹ nimmt zu, ebenso wie der statische Druckunterschied an der Drossel 18 und damit an der Membran 14. Hierdurch senkt sich sowohl die Membran 14 als auch die bewegliche Einheit 8, 9, 10. Der Heißwasserdurchsatz steigt an, der Kaltwasserdurchsat/ sinkt und der Mischwasserdurchsatz nimmt aufgrund des geringeren, durch die Thertnostatveniile gegebenen Gesamtwiderstandes in dem Wasserkreislauf /u. so daß das Mischwasser auf eine höhere zwischen Heißwasser und abgekühltem Wasser im Mischwasser ist.

Diese Möglichkeit der thermischen Regelung durch Betätigen der Feder 12 ist bei Zentralheizungsanlagen besonders interessant, deren Heizkörper nur zum Teil mit Therniostatventilen versehen sind. In diesem Fall erfolgt die thermische Regelung nur in Abhängigkeit von dem Teil der Durchsatzmenge, welche dem Mischwasser entspricht, das durch die Thermostatventi-Ie strömt, und wird von diesen gesteuert.

Die erfindungsgemäße Ausführungsform ermöglicht die Behebung der einleitend genannten Mangel, die sich beim Betneb von Anlagen einstellen, die nur mit Thermostatventilen arbeiten, wie das Vergleichsdia· gramm der f- ig. 15 zeigt Diese« gibt auf der Abszisse die Temperaturen der zu beheizenden Räume in *C und auf der Ordinate die Strecke * in mm der Hubhöhe der Thermostatventile Can. Die Ordinate v¹ entspricht dem Nominalhub der Ventile. Die Abszissen Θ' und Θ²

-!"ί**! Ηϊρ 3ί* et*!^c.!>r

tnn — IVf"

Temperatur in den einzelnen Räumen wieder auf den gewünschten Wert t an. Wie bereits erwähnt, verstärkt diese Art der Steuerung bei einem Temperaturanstieg in den Räumen die Wirkung der Thermostatventile. Dadurch ergeben sich ebenfalls geringere, durch äußere Einflüsse bedingte Temperaturschwankungen in den Räumen und die Regelung erfolgt unter weitaus günstigeren Vorzeichen.

Bei diesem Regelverfahren ist die Wirkung des Mischventils G eine Funktion der veränderlichen Menge, die unter der Einwirkung der Thermostatventile C durchgesetzt werden Die Veränderungen in der Durchsatzmenge übertragen sich auf die Membrankapsel 13 und liefern der Membran die erforderliche Energie, um die bewegliche Einheit 8, 9, 10 des Mischventils C zu verschieben. Hierdurch wird diese Energie unmittelbar dem Strömungsmittelstrom entnommen und erfordert keine zusätzliche elektrische Energie.

Durch Änderung der Spannung der Feder 12. d.h. durch mehr oder minder starkes Zusammendrücken derselben mittels der auf die Stange 10 aufgeschraubten Mutter 11 wird das Mischventil G an die Zentralhe· zungsanlage angepaßt. Die Einstellung erfolgt so. daß dann, wenn der Durchsatz in den Heizkörpern B gleich dem Nominaldurchsatz ist. der Rohrstutzen 2 des Mischventils für den Heißwassereinlauf weit geöffnet und der Rohrstutzen 3 für die Kaltwasserzufuhr geschlossen ist: ist der Durchsatz in den Heizkörpern gleich Null, so ist der Rohrstutzen 2 des Ventils geschlossen und der Rohrstutzen 3 weit geöffnet

Wird der Dr.ick auf die Feder 12 gegenüber der Ausgangsstellung verringert, so bleibt der Rohrstutzen 2 des Mischventils für den Heißwassereintritt zum Teil geöffnet, wenn die in der Leitungsstrecke D² zu den Heizkörpern durchgesetzte Menge gleich Null ist Wird dagegen der Druck auf die Feder 12 gegenüber der Ausgangsstellung erhöht so schließt das Ventil gegenüber dem Heißwassereintritt wenn die in der Leitungsstrecke D² durchgesetzte Wassermenge nicht gleich Null ist.

Die Einstellung der Feder 12 ermöglicht damit eine Einflußnahme auf die Verschiebung der beweglichen Einheit 8, 9 und 10 des Mischventils, auf das Verhältnis zwischen der von dem Heizkessel gelieferten Heißwassermenge und der in den Heizkörpern umgewälzten Mischwassermenge, sowie auf die Temperatur des Mischwassers, die eine Funktion des Verhältnisses Nominalhub entsprechende Ausgangstemperatur) und + 2(TC Für zwei Wassertemperaturen 7"'=8OTund T '=60°C. die von dem Heizkessel geliefert werden, sind die schwankenden Hubhöhen der Ventilkegel der beschriebenen Anlage in der Kurve I voll durchgezogen dargestellt, während die schwankenden Hubhöhen einer herkömmlichen Anlage, die nur durch Thermostatventile gesteuert und bei der kein Mischventil vorgesehen ist. in de Kurven If gestrichelt wiedergegeben sind.
Bei den herkömmlichen Anlagen (Kurven II) nimmt die Hubhöhe der Ventilkegel sehr schnell ab. sobald die Zimmertemperatur gegenüber der Ausgangstemperatur ansteigt. Unter diesen Gegebenheiten ist die Hubhöhe der Thermostatventile während der gesamten Heizdauer ..ußerst gering. Bei solchen geringen Hubhöhen gestaltet sich eine Proportionaleinstellung sehr sch« ·· ng. Das Thermostatventil arbeitet entweder voll oder gar nicht und verliert damit an Wirkung.

Bei der Anlage nach der Erfindung (Kurve 1) ist die Hubhöhe der Thermostaiventile erheblich, auch wenn die Zimmertemperatur gegenüber der Ausgangstemperatur merklich ansteigt. Die Thermostatventile arbeiten dann unter sehr viel gunstigeren Bedingungen und behalten ihre Wirkung über den gesamten einstellbaren Hei/bereich bei. so daß die Anlage auf überraschende Weise eine maximale Nutzung der Thermostatventile C sicherstellt.

Die erfindungsgemäße Anlage gestaltet sich sehr einfach. Es ist lediglich eine Anpassung einer bekannten, nur mit Thermostatventilen arbeitenden Anlage erforderlich. Es genügt in dieser ein Dreiwege-Mischventil G und eine Drossel //anzubringen und die Druckt ! Hingen 15 und 16. welche die Kapsel 13 des Ventils steuern, vor und hinter der Drossel H anzuschließen. Die Anbringung kann sogar in zwei Arbeitsgängen erfolgen: in der Anbringung eines manuell betätigten Mischventils ohne Steuerkapsel 13 sowie der Drossel H und dem anschließenden Anbringen der Kapsel 13 sowie der Leitungen 15 und 16.

k> Die vielen Thermostatventile C die jeweils die verschiedenen Heizkörper B steuern, weisen den Vorteil gegenüber einem gemeinsamen, auf die Umg-ebungsluft ansprechenden, das Mischventil G betätigenden Thermostaten auf, daß sie getrennt jeweils auf die t s verschiedenen Raumbedürfnisse und nicht nur auf einen einzigen Raum abgestimmt ansprechen, wie dies bei einem Eirizeiiherrnostaten der FaS wäre, bei dem sich die Schwierigkeit ergibt ihn so anzubringen, daß er

keinen örtlichen oder periodischen, durch Luftzug oder Sonneneinstrahlung hervorgerufenen Temperatur-Schwankungen ausgesetzt ist. Die Anlage arbeitet ferner automatisch, d. h., es ist kein elektrischer Anschluß an irgendeinem Gerät erforderlich, das sich am Ort der Heizungsanlage oder außerhalb derselben befindet.

Bei dem in F i g. 3 wiedergegebenen Ausführungsbeispiel ist die Stange 10 der beweglichen Mischventil-EinheiCi'est mit zwei Membranen 14'und 14* verbunden, die zu zwei übereinander angeordneten Kapseln 13» und 13* gehören, welche jeweils durch Bypassleitungen 15*, 16» und 15*. !β*¹ der Leitungen 15 und 16 parallel gespeist werden.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.4 ist die Drossel 18' nicht in dem Leitungsstück D¹. sondern in dem Mischwasserauslaßkanal 4 des Ventils selbst angeordnet. In diesem Fall bildet das Mischventil mit der Membrankapsel 13, der Drossel 18* und den Drmkleitungen 15 und 16 eine feste Einheit

Bei üciii Ausfuhr uiigsucispic! nach F ι g. 5 besieht tiic

Drossel H aus einer Venturidüse 19, welche in dem Leitungsstück D' in der Nähe des Mischventils G angeordnet ist. Die hintere Druckleitung 16 wird durch eine Druckleitung 20 am Venturidüsenhals ersetzt, d. h. an der Stelle, an der der Durchlaß am kleinsten ist. Die Venturidüse bietet gegenüber der Drossel 18 den Vorteil, daß bei gleichem Druckabfall ein größerer Druckunterschied zwischen den Leitungen 15 und 20 entsteht und damit die Kapsel 13 und das Mischventil G für die Temperaturschwankungen, denen die Thermostatventile ausgesetzt sind, empfindlicher werden. Auf dk*e Weise werden in der Kapsel 13 hohe Druckunterschiede erzeugt, ohne daß ein merklicher Druckabfall im Gesamtkreislauf erfolgt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 6 ist die Venturidüse 19 in dem Mischwasser-Auslaßkanal 4 des Ventils angeordnet, wodurch wie bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 4 eine feste Einheit entsteht.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 7 besteht die Drossel H aus der beweglichen Einheit 8, 9, 10 des Mischventils selbst und den Ventilsitzen 8 und 9. Die aus der Kapsel 13 kommenden Druckleitungen 21 und 22 münden jeweils in die Kanäle 3 und 4 des Ventils; die Leitung 21 könnte auch durch eine Leitung 21» ersetzt werden, welche in den Kanal 2 des Ventils mündet und in der Zeichnung gestrichelt angedeutet ist.

Bei diesen Ausführungsformen wird der natürliche Widerstand genutzt den das Ventil dem umgewälzten Wasser entgegensetzt Vor und hinter dem Ventil entsteht ein Druckunterschied, und dieser ist eine Funktion der aus dem Kanal 4 austretenden Durchsatzmenge, steigt mit der Durchsatzmenge an und dient dazu, die Kapsel zur Ventilbetätigung zu verschieben. Nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bildet sich der Druckunterschied etwas anders in Abhängigkeit von der aus dem Kanal 4 austretenden Durchsatzmenge.

Sollen starke Kräfte auf die Kapsel 13 für große, sich aus dem Verhältnis von aus dem Heizkessel austretender Heißwassermenge zu in die Heizkörper strömender Mischwassermenge ergebende Werte ausgeübt werden, so findet am besten die Lösung mit den Leitungen 21 und 22 Anwendung. Sollen dagegen Kräfte beibehalten werden, die noch für kleine Werte des in Betracht gezogenen Verhältnisses annehmbar sind, so wäre die Lösung mit den Leitungen 21* und 22 anzuwendea

Diese in Fig.7 gezeigte Ausführungsform weist gegenüber den früher genannten den Vorteil auf, daß in der Anlage kein zusätzlicher Druckabfall erfolgt

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.8 wird die Druckleitung 21 durch einen axialen Dürchlaßkanal 21* im Innern der Stange 10» der beweglichen Einheit 8*, 9», 10* ersetzt. Dieser Durchlaßkanal 21* mündet mit seinem oberen Ende oberhalb der Membran 14 aus, die mit der Stange 10* formschlüssig verbunden ist. Das untere Ende mündet in einen Kanal 3 für den Einlaß des Kaltwassers, wobei die Klappen 8* und 9* an dieser Stelle durch einen Zylinder verbunden sind.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 9 passiert die untere Druckleitung 21^C die Klappen 8 und 9 nicht, sondern endet über der Klappe 8 und mündet oberhalb dieser in die obere Heißwasser-Einlaßkammer 5 durch eine oder mehrere querverlaufende Drucköffnungen 23.

Diese Innenleitung 21^r mit den Öffnungen 23 entspricht somit der Außenleitung 21»der F i g. 7.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 10 entfällt gegenüber der Ausführungsform von F i g. 7 die äußere Druckleitung 21 bzw. 21'. Hierzu sind das Kapselgehäu

£U aC IJUIlUUH TClItIIlVUl(Jf., f IbJt ,IlllClIiailUV.! iVtUUtnitll und bilden eine gemeinsame Zwischenwand 24. die die untere Kammer der Kapsel 13 von der oberen Kammer 5 des Mischventils trennt; die beiden Kammern stehen über eine öffnung 25 miteinander in Verbindung.

welche in der Trennwand 24 vorgesehen ist und zur Aufnahme bzw. Durchführung der Stange 10 der beweglichen Ventil-Einheit unter Belassung eines Ringspiels dient. In diesem Fall ist das Ventil nicht in der gleichen Weise wie bei den vorangehenden Ausführungsbeispielen an die Heißwasser- bzw. Kaltwasserleitung D bzw. F angeschlossen. Hier ist die untere Kummer 5 über die Heißwasserleitungsstrecke D¹ mit dem Heizkessel und die obere Kammer 6 mit der Kalt wasserleitung F verbunden, während die Zwischenkammer 7 immer mit der Mischwasserleitungsstrecke D ² verbunden ist Diese Art der Anordnung bildet noch mehr eine Einheit als die vorgenannte Ausführungsform, nachdem die Steuerkapsel mit dem Mischventil einstückig ausgebildet ist

Dies ist auch bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. Il der Fall. Hier sind jedoch die Ventilkegel 8* und 9* jeweils in den Kammern 5 und 6 angeordnet und nicht, wie die Ventilkegel 8 und 9, beide in der Zwischenkammer 7. Sie drücken gegen die Sitze in umgekehrter Richtung. Anders jedoch als bei der Ausführungsform nach Fig. 10 ist das Ventil mit der Heiß- bzw. Kaltwasserleitung in der üblichen Weise verbunden, d. h. wie bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig.2 bis 9. Das Strömungsmittel fließt zu den Ventilen aus der entgegengesetzten Richtung als üblich; da der Druckabfall jedoch gering ist ist dies nicht weiter hinderlich.

Bei den Ausführungsformen der Fig. 10 und 11 können die Druckdichtungen entfallen, die, wenngleich nicht dargestellt bei den Ausführungsformen nach den F i g. 2 bis 9 im Zusammenhang mit der Einführung der Stange 10 in den Ventilkörper und in die Membrankapsel von Bedeutung sind. Durch den Wegfall der Druckdichtungen sind die zu überwindenden Kräfte bei der Betätigung der Kapsel geringer.

Bei den beiden Ausführungsformen nach den F i g. 10 und 11 wird anstelle einer zwischen der Membran 14 und dem Ventilkörper 1 zusammengedrückten Feder zur Steuerung der beweglichen Einheit eine Einstellfeder 12* vorgesehen, die im Innern der oberen Kapselkammer angeordnet und zwischen der Membran Ϊ4 und einer Beilagscheibe 26 zusammengedrückt wird, die fest mit einer Schlitzschraube 11* verbunden ist

welche über eine Mutter 27 fest mit der Kapselwand verschraubt ist Die Steuerung des Federdruckes der Feder 12' ist sehr einfach, da sie von außen in einer frei liegenden Zone durch Einwirkung auf den Kopf der Schlitzschraube 11 * erfolgt.

Die Ausführungsform nach der Fig. 12 entspricht der zweiten Ausfülirungsform nach der F i g. 7 mit dem einzigen Unterschied, daß die Druckleitungen 21* und 22 in Gesamtdruckleitungen 28 und 29 enden, wobei die Öffnungen der Leitung 28 längs der Achse des Kanals 2 stromaufwärts und die der Leitung 29 längs der Achse des Kanals 4 stromabwärts gerichtet ist. Auf diese Weise wird der dynamische Druck des Wassers genutzt, um den von dem Wasser auf die Kapsel ausgeübten Druck durch einen zusätzlichen Differentialdruck auf die Membran 14 der Kapsel zu verstärken.

Der Differentialdruck bzw. der Druckunterschied zu beiden Seiten des Drosselelements H, der in den Leitungen 15 und 16, 21 und '22 bzw. 21' und 22

den Fig. 13und 14gesteuert werden.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 13 ist ein einstellbares Schließelement mit einer Klappe 30 in dem Mischwasser-Auslaßkanal 4 des Mischventils zwischen den Ventilkegeln 8, 9 und der Druckleitung 29 angebracht Durch mehr oder minder starkes Schließen der Klappe 30 läßt sich der auf die Membran 14 der Kapsel 13 wirkende Differentialdruck bei gleicher Durchsatzmenge in den Heizkörpern B variieren.

Bei der Ausführungsform nach der Fig. 14 ist die Klappe 30 in dem Leitungsstück D² angeordnet und die Druckleitungen 21*. 28 und 22,29 sind durch Leitungen 15 und 16 ersetzt die mit den Leitungen nach Fig.2 identisch sind und beiderseits der von der Klappe 30 geregelten Zone münden.

Diese Ausführungsformen sind in den Fällen interessant in denen die nominal durchgesetzte Mischwassermenge verhältnismäßig klein ist und dem Mischventil infolgedessen im Verhältnis zu seiner maximalen Kapazität zu wenig Wasser zugeführt wird. Talsächlich läßt sich durch geringfügiges Schließen der Klappe 30 ein Differentialdruck erzeugen, der genügend stark auf die Membran 14 einwirkt Die Regelung kann so erfolgen, daß der Einlaßkanal 2 des Mischventils dann im weitesten geöffnet ist wenn die in den Heizkörpern *5 umgewälzte Durchsatzmenge gleich dem für die Anlage berechneten Nominaldurchsatz ist der den Ausgangsbedingungen entspricht die zwischen dem Heizungsingenieur und dem Kunden vereinbart worden sind.

Die Klappe 30 stellt insofern ein zusätzliches Element zur Regelung des Druckdifferentials bei allen Ausführungsformen der F i g. 2 bis 12 dar.

Die Klappe 30 kann durch eine in der Fig. 13 gepunktet wiedergegebene Scheibe 31 ersetzt werden und drehbar in dem Auslaßkanal 4 in der Nähe der beweglichen Einheit 8,9,10 angeordnet werden, die als Drosselelement dient

Bei Erreichen des Nominaldrucks der Anlage, unabhängig davon, wie hoch dieser ist, ist sichergestellt, daß das Mischventil immer eine ganz bestimmte » Stellung einnimmt, d. h, daß der Heißwassereinlaßkanal für das aus dem Heizkessel einströmende Wasser weit geöffnet ist; der Öffnungsquerschnitt zwischen der Kammer 5, welche mit der Leitungsstrecke D¹ in Verbindung steht, und der mitligen bzw. Zwischenkammer 7, der durch die Klappe 8 bestimmt ist, muß daher maximal sein. Bei einer Anlage mit festem bzw. starrem Drosselelement, wie der Membran 18 nach Fi g. 2 bis 4 oder der Venturidüse 19 nach Fig.5 und 6, ist das angestrebte Ziel nicht erreicht, da der Nominaldurchsatz je nach der Anlage variiert. Die bewegliche Einheit 8,9,10 des Mischventils nimmt irgendeine Stellung bei gespannter eingestellter Feder ein. Dadurch kann nur auf die Feder 12 eingewirkt werden.

Um das angestrebte Ziel leichter zu erreichen, erfolgt die Einstellung so. daß bei Erreichen des Nominaldurchsatzes der Anlage der Druckunterschied zwischen den Leitungen 15 und 16 einen bestimmten Wert anninvit. der bekannt und durch die Auslegung des Mischventil"; gegeben ist. Zu diesem Zweck wird ein zusätzliches amen· %jo

I oitiinn ir»

Höhe des Drosselelementes angeordnet ist Dieses Regelelement modifiziert die Drosseleigenschaften, wodurch das angestrebte Ziel erreicht wird. Das zusätzliche Regelelement besteht aus einer Klappe 30 oder einer Scheibe 31. Durch diese Klappe oder Scheibe nach F i g. 13 und 14 kann das Mischventil ohne weiteres in die Anlage eingepaßt werden. Bei der Montage der Anlage wird die Klappe 30 bzw. die Scheibe 31 in die günstigste Stellung gebracht, nicht mehr verändert und gegebenenfalls dort verriegelt Auf alle Fälle darf die Klappe oder Scheibe dem Benutzer nicht zugänglich sein.

Als Variante wird nach Fig. 16 anstelle eines Drosselelementes Hund eines zusätzlichen Einstellele mentes 30 bzw. 31 ein einziges Element 32 verwendet, welches gleichzeitig a!s Drosselelement, wie die Drossel 18 nach den F ι g. 2 bis 4 und die Venturidüse 19 nach den Fig. 5 und 6 sowie als zusätzliches Einstellelement, wie die Klappe 30 oder die Scheibe 31. dient Es besteht aus einer in dem Auslaßkanal 4 zwischen den Druckleitungen 15 und 16 angeordneten Klappe 3Z die den durch ihren Sitz bestimmten Durchlaß verschließen kann. Folglich ist die Klappe 32 im Unterschied zu der Klappe 30 bzw. der Scheibe 31. die nicht für den Verschluß des Kanals 4 ausgelegt sind, in bezug auf ihren Sitz so dimensioniert, daß sie den Kanal verschließen kann. Da die Leitungen 15 und 16 beiderseits der Klappe 32 unabhängig von deren Position angeordnet sein müssen, sind sie weiter voneinander entfernt als im Falle der F i g. 14.

Die Ausführungsform nach Fig.3 ermöglicht die Reduzierung der Membrandurchmesser und gegebenenfalls die Verstärkung der auf die Stange 10 ausgeübten Betätigungskräfte. Diese Ausführungsform kann in Fällen Verwendung finden, wo ein Mischventil mit geringem Druckabfall und damit mit geringer motorischer Kraft auf die Kapsel verlangt wird.

Selbstverständlich können die verschiedenen aufeinander abgestimmten Anordnungen auch in anderen Verbindungen miteinander verwendet werden.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Regelung einer Zentralheizungsanlage mit thermostatischen Heizkörperventilen und gesteuertem Rücklauf eines Teils des gekühlten Wärmeträgerfluids über ein Drei wege-Mischventil, d a durch gekennzeichnet, daß das Mischventil (G) unmittelbar und ausschließlich durch den auf das Steuerorgan (14) der Ventilstange (10) wirkenden statischen Differenzdruck gesteuert wird, der zu beiden Seiten eines Drosselorgans (H) des Fluidkreises durch den Gesamtdurchsatz durch die thermostatischen Heizkörperventile (C) erzeugt wird.

2. Regelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum anströmseitigen statischen Druck der dynamische Druck an der gleichen Stelle addiert wird.

3. Regi'Mng nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, ddß das Drosselorgan (H-M, 19, 30) in der Mischwasser-Strecke (D²) in der Nähe des Mischventils (G) angeordnet ist.

4. Regelung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselorgan (H-iS, 19,30,31,32) in dem Mischwasser-Auslaßstutzen (4) des Mischventils (G) angeordnet ist, der mit der Strecke (D²) zur Aufnahme des Mischwassers verbunden ist.

5. Regelung nach Ansprach 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselorgan (H) aus einem Schließorgpn (8, 9, 8-¹. 9^a, S^b) des Mischventils (G) besteht.

6. Rege'ung nach Anspru.h 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzliches Element (30, 31) zur Regelung des Differenzdrucke zwischen dem Ventilschließorgan(8,9)undderabströmseitigen Druckleitung (22) angeordnet ist.

7. Regelung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Element (30, 31) zur Regelung des Differenzdruckes eine Klappe oder Scheibe ist

8. Regelung nach Anspruch 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckleitungen (21". 22) des DroEselorgans in abgewinkelten Rohren (28, 29) enden, deren offener Schenkel in Richtung der Strömungsachse jeweils mündet.

10