DE2342841A1

DE2342841A1 - Dreiwegeventil, insbesondere fuer warmwasserheizungs- oder -bereitungsanlagen

Info

Publication number: DE2342841A1
Application number: DE19732342841
Authority: DE
Inventors: Helmut Baelz; Juergen Dipl Ing Baelz
Original assignee: Helmut Baelz GmbH
Current assignee: BAELZ, HELMUT, 7100 HEILBRONN, DE
Priority date: 1973-08-24
Filing date: 1973-08-24
Publication date: 1975-03-20

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. W. Scherrmann Dr.-Ing. R. Roger

73 Esslingen (Neckar), Fabrikstraße 24, Postfach 348

Telefon

24. August 1973 ^{stutt9art (0711)}^

PA 69 riiZcl Telegramme Patentschulz

Esslingonneckar

Firma Helmut Balz GmbH/ 71 Heilbronn a. N., Koepffstraße 5 Dreiwegeventil, insbesondere für Warmwasserheizungs- oder

-bereitungsanlagen

Die Erfindung betrifft ein Dreiwegeventil, insbesondere für Warmwasserheizungs- oder -bereitungsanlagen, mit einem Leitungsanschlüsse aufweisenden Gehäuse, in dem zwei durch eine Zwischenwand getrennte Ventilkammern ausgebildet sind, von denen die erste mit einem ersten Ventileinlaß und die zweite mit einem zweiten Ventileinlaß sowie mit einem Ventilauslaß in Verbindung steht und bei dem zwischen den beiden Ventilkammern eine zum Ventilauslaß koaxiale Verbindungsöffnung vorhanden ist, deren lichter Durchtrittsquerschnitt durch einen von aussen her verstellbaren Ventilkörper veränderbar ist.

Dreiwegemisch- oder Umstellventile dieser Art, insbesondere mit motorischem Antrieb sind in einer Reihe von Ausführungsformen bekannt. Ein Beispiel dafür ist in der DT-AS 1 963 429 beschrieben. Die Ventile finden für automatisch geregelte Warmwasserheizungs- und Warmwasserbereitungsanlagen Verwendung, beispielsweise derart, daß.in der Vorlaufleitung zu dem Verbraucher ein Dreiwegemischventil liegt,

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an das eine By-Pass-Leitung zu dem Verbraucher angeschlossen ist und das es gestattet, die Beimischmenge von ausgekühltem Rücklauf zu dem dem Verbraucher zufließenden Vorlauf so zu regeln, daß am Verbraucher die gewünschte Temperatur eingehalten wird.

Bei Hochdruck-Heizwasseranlagen ist das Verhältnis der Vorlauf-Heizwassermenge zu der Beimischmenge sehr klein, weil viel ausgekühltes Rücklaufwasser beigemischt werden muß, um die hohen Temperaturen des Vorlaufs auf die niedrige Gebrauchstemperatur beim Verbraucher herabzusetzen.

Die bekannten Dreiwegeventile, bei denen die beiden in dem Ventilgehäuse ausgebildeten Ventilkammern über einen Ventilsitz und einen zugeordneten Ventilkegel miteinander in Verbindung stehen, ist die Regelung bei einem sehr kleinen Verhältnis der Vorlauf-Heizwassermenge zur Beimischmenge sehr schwierig, weil das Ventil in dem unteren Regelbereich bereits ungenau arbeitet.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Dreiwegeventil der eingangs genannten Art zu schaffen, das sich durch verbesserte Regeleigenschaften im ganzen Regelbereich und insbesondere bei kleinem Beimischverhältnis auszeichnet.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Dreiwegeventil gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ventilkammern durch eine konische Strahldüse miteinander verbunden sind, deren Durchtrittsquerschnitt durch eine von aussen verstellbare koaxiale Düsennadel gesteuert ist.

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Der Durchtrittsquerschnitt der Strahldüse ist wegen der erhöhten Mediunsgeschwindigkeit wesentlich kleiner als der lichte Durchtrittsquerschnitt des Sitzes eines bekannten Dreiwegeventiles. Er läßt sich mit der Düsennadel im ganzen Bereich sehr genau regeln, wobei durch den kleineren Durchtrittsquerschnitt die Beimischungsverhältnisse wesentlich verbessert werden.

In einer vorteilhaften praktischen Ausführungsform kann die Strahldüse auf der die beiden Ventilkammern trennenden Zwischenwand des Ventilgehäuses sitzen, wobei die Strahldüse in eine entsprechende Gewindebohrung der Zwischenwand eingeschraubt sein kann.

Außerdem eröffnet sich die Möglichkeit, daß an das Ventilgehäupe eine zu der Strahldüse koaxiale Fangdüse größeren Querschnitts mit nachgeschaltetem Diffusor dichtend angeschlossen ist, die den Ventilauslaß bildet. Damit wird das Dreiwegeventil zu einer Strahlpumpe, ohne daß dazu konstruktive Veränderungen in dem Ventil selbst erforderlich wären.

Die Fangdüse kann in das Ventilgehäuse eingeschraubt sein; in einer vorteilhaften Ausführungsform kann aber die Anordnung derart getroffen sein, daß die Fangdüse mit dem Diffusor eine an den Leitungsanschluß des Ventilauslasses anschließbare Einheit bildet, die ihrerseits einen Leitungsanschluß für eine anzuschließende abgehende Leitung aufweist.

Die Düsennadel des neuen Dreiwegeventiles ist zweckmäßigerweise mit einem auf das Ventilgehäuse aufgesetzten motorischen Stellantrieb gekuppelt, so daß über entsprechende elektrische Regler eine automatische Regelung der Anlage möglich ist, in der das neue Dreiwegeventil sitzt.

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Ist das neue Dreiwegeventil in der bereits erwähnten Weise mit einer Fangdüse und einem Diffusor ausgestattet, so daß es als Strahlpumpe wirkt, so kann es beispielsweise mit der vorhandenen Druckenergiedifferenz zwischen Vorlauf und Rücklauf eines Fernheiznetztes betrieben werden, die dann für die Wärmeversorgung,beispielsweise eines Hauses, ausgenutzt wird. In Fällen, in denen die durch den Differenzdruck zwischen Vorlauf und Rücklauf zur Verfugung stehende Eingangsenergie nicht ausreicht, um bei einer das Ventil enthaltenden Anlage eine Umwälzung des Heizmediums auf der Verbraucherseite zu gewährleisten, kann die Anordnung derart getroffen werden, daß an den Leitungsanschluß des Ventilauslasses unmittelbar der Einlaß einer elektrischen Pumpe angeschlossen ist, die dann die Umwälzung bewirkt.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 ein Dreiwegeventil gemäß der Erfindung in einer ersten Ausführungsform im axialen Schnitt in einer Seitenansicht,

Fig. 2 ein Dreiwegeventil gemäß der Erfindung in einer Ausführungsform mit eingesetzter Fangdüse und dieser ηachgeordnetem Diffusor im axialen Schnitt in einer Seitenansicht teilweise in schematischer Darstellung,

Fig. 3 ein Dreiwegeventil gemäß der Erfindung in einer Ausführungsform mit dem Ventilauslaß unmittelbar nachgeschaltete elektrische Pumpe im axialen Schnitt in einer Seitenansicht und in schematischer Darstellung,

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Fig. 4 eine Warmwasserheizungsanlage mit einem Dreiwegeventil gemäß Fig. 2 in schematischer Darstellung und

Fig. 5 eine Warmwasserheizungsanlage mit einem Dreiwegeventil gemäß Fig. 3 in schematischer Darstellung.

Das in Fig. 1 dargestellte Dreiwegeventil weist ein Ventilgehäuse 1 auf, das mit Rohrleitungsanschlüssen in Gestalt von Rohrflanschen 2,3,4 versehen ist und in dem zwei Ventilkammern %€ ausgebildet sind, die durch eine Zwischenwand 7 voneinander getrennt sind. Die erste Ventilkammer 5 steht mit einem ersten Ventileinlaß 8 in Verbindung, während die zweite Ventilkammer 6 mit einem zweiten Ventileinlaß 9 und einem Ventilauslaß 10 verbunden ist.

Die beiden Ventilkammern 5,6 sind durch eine konische Strahldüse 1CDmiteinander verbunden, die koaxial zu dem Ventilauslaß 10 angeordnet ist und deren Durchtrittsquerschnitt durch eine koaxiale Düsennadel 11 von aussen her regelbar ist. Die Düsennadel 11 ist zu diesem Zwecke mit einer Ventilspindel verbunden, die durch das Ventilgehäuse 1 nach aussen geführt und mit einem auf das Ventilgehäuse 1 aufgesetzten motorischen Stellantrieb 13 gekuppelt ist.

Die von der Ventilkammer 5 in die Ventilkammer 6 führende Strahldüse 100 sitzt auf der Zwischenwand 7 des Ventilgehäuses 1. Bei der dargestellten Ausfuhrungsform ist sie in eine entsprechende Gewindebohrung 14 der Zwischenwand 7 eingeschraubt. Der lichte maximale Durchtrittsquerschnitt der Strahldüse 100 ist wesentlich kleiner als jener des Ventilauslasses 10, wie dies aus der Zeichnung auch hervorgeht.

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Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform, die im wesentlichen jener nach Fig. 1 entspricht, so daß sich insoweit eine nochmalige Erläuterung erübrigt, sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichnen gekennzeichnet. Während bei der Ausführungsform nach Fig. 1 der Ventilauslaß mittels des Rohrflansches 3 unmittelbar beispielsweise an die Vorlaufleitung eines Verbrauchers angeschlossen ist, ist bei der Ausführungsform nach Fig. 2 an das Ventilgehäuse 1 eine zu der Strahldüse 100 koaxiale Fangdüse 15 größeren Querschnitts derart dichtend angeschlossen, daß sie in die Ventilkammer 6 ragt und im Abstand vor der Strahldüse 100 steht. Der Fangdüse 15 ist ein sich konisch erweiternder Diffusor 16 nachgeschaltet, der den Ventilauslaß bildet. Die Fangdüse 15 und der Diffusor 16 sind hierbei in der aus Fia. 2 ersichtlichen Weise zu einer Einheit 17 zusammenae-

fasst,· die auf der einen Seite einen an den Flansch 3 des Ventilgehäuses 1 anschließbaren Ringflansch 19 und auf der anderen Seite einen für den Anschluß einer Rohrleitung dienenden Ringflansch 20 trägt.

Das Dreiwegeventil ist damit zu einer Strahlpumpe geworden und zwar ohne daß in dem Aufbau des Ventiles selbst Änderungen erforderlich geworden sind.

An Stelle der die Fangdüse 15 und den Diffusor 16 enthaltenden Einheit 17 kann an das Ventilgehäuse 1 des in Fig. 1 dargestellten Dreiwegeventiles in der aus Fig. 3 ersichtlichen Weise auch unmittelbar eine elektrische Pumpe 21 an den auslaßseitigen Rohrflansch 3 des Ventilgehäuses 1 angeschlossen sein, so daß sich eine Ventil-Pumpeneinheit ergibt, die insgesamt beispielsweise in eine Heizungsanlage

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eingebaut werden kann.

Auch bei dieser Ausführungsform sind mit den vorher beschriebenen Ausfuhrungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet; sie erfordern deshalb keine weitere nochmalige Erläuterung.

In den Fig. 4 und 5 sind zwei Warmwasserheizungsanlagen, beispielsweise zur Wärmeversorgung eines Hauses aus einem FernheiznetZj schematisch veranschaulicht, von denen die Anlage gemäß Fig. 4 ein Dreiwegeventil nach Fig. 2 mit Fangdüse und Diffusor, d.h. der Ausführungsform als Strahlpumpe und die Anlage nach Fig. 5 ein Dreiwegeventil nach Fig. 3, d.h. mit nachgeschalteter elektrischer Pumpe enthält.

Die Vorlaufleitung des Fernheiznetzes ist mit 0.10, die Rücklaufleitung des Fernheiznetzes mit 0.12 bezeichnet. An den Ventileinlaß 8 des mit seinem Gehäuse 1 schematisch dargestellten Dreiwegeventiles ist über eine Leitung O1 der Fernheiznetzvorlauf angeschlossen, während an den anderen Ventileinlaß 9 eine Beimischl'eitung 03 Mi angeschlossen ist, die parallel zu dem bei 30 angedeuteten Verbraucher liegt und von der Verbraucherrticklaufleitung abzweigt, die ansonsten über eine Leitung 02 mit dem Fernheiznetzrücklauf 0.12 verbunden ist.

Bei der Anlage nach Fig. 4 ist die Verbrauchervorlaufleitung 04 an die die Fangdüse 15 und den Diffusor 16 enthaltende Einheit 17 angeschlossen, die ihrerseits in der aus. Fig. ersichtlichen Weise mit dem Ventilgehäuse 1 verbunden ist. Damit wird die zur Umwälzung des Heizwassers in dem Verbraucherkreislauf erforderliche Energie von der Druckdifferenz zwischen dem Fernheiznetzvorlauf und dem Fernheiznetzrücklauf

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0.10 bzw. 0.12 über die als Strahlpumpe wirkende Ventil-Fangdüsendiffusoreinheit 1,17 gedeckt. Die Regelung auf konstante Temperatur am Verbraucher 30 geschieht durch ein in der Verbrauchervorlaufleitung 04 liegendes Temperaturfühlglied 31, das über einen Regler 32 den motorischen Stellantrieb 13 des Ventiles und damit die Düsennadel 11 entsprechend beeinflußt.

Bei der Anlage nach Fig. 5 ist davon ausgegangen, daß die Druckdifferenz zwischen dem Pernheiznetzvorlauf O.10 und dem Fernheiznetzrücklauf 0.12 nicht dazu ausreicht, in der anhand der Fig. 4 erläuterten Weise die Heizwasserumwälzung auf der Verbraucherseite zu bewirken. Aus diesem Grunde ist in der aus Fig. 3 ersichtlichen Weise dem Dreiwegeventil unmittelbar die elektrische Pumpe 21 nachgeschaltet, die die zur Umwälzung des Heizwassers auf der Verbraucherseite erforderliche Energie liefert. Auch bei dieser Anlage kann eine verbraucherseitige Regelung auf konstante Temperatur durch ein in der verbraucherseitigen Vorlaufleitung 4 liegendes Temperaturfühlglied 31 geschehen, das über einen Regler 32 auf den motorischen Stellantrieb 13 des Ventiles Eingriff nimmt und entsprechend wie bei der Anlage nach Fig. 4 die über die Leitung 03 Mi zuströmende Beimi schinen ge regelt.

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Claims

Patentansprüche

Λ J Dreiwegeventil, insbesondere für Warmwasserheizungs- oder -bereitungsanlagen, mit einem Leitungsanschlüsse aufweisenden Gehäuse, in dem zwei durch eine Zwischenwand getrennte Ventilkammern ausgebildet sind, von denen die erste mit einem ersten Ventileinlaß und die zweite mit einem zweiten Ventileinlaß sowie mit einem Ventilauslaß in Verbindung steht und bei dem zwischen den beiden Ventilkammern eine zum Ventilauslaß koaxiale Verbindungsöffnung vorhanden ist, deren lichter Durchtrittsquerschnitt durch einen von aussen verstellbaren Ventilkörper veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ventilkammern (5,6) durch eine konische Strahldüse (100) miteinander verbunden sind, deren Durchtrittsqxierschnitt durch eine von aussen verstellbare^ koaxiale Düsennadel (11) gesteuert ist.
2. Dreiwegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahldüse (100) auf der die beiden Ventilkammern (5,6) trennenden Zwischenwand (7) des Ventilgehäuses (1) sitzt.
3. Dreiwegeventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahldüse (100) in eine entsprechende Gewindebohrung (14) der Zwischenwand (14) eingeschraubt ist.

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4. Dreiwegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an das Ventilgehäuse (1) eine zu der Strahldüse (100) koaxiale Fangdüse (15) größeren Querschnittes mit nachgeschaltetem Diffusor (16) dichtend angeschlossen ist/ die den Ventilauslaß (10) bildet.
5. Dreiwegeventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fangdüse (15) mit dem Diffusor (16) eine an den Leitungsanschluß (3) des Ventilauslasses anschließbare Einheit (17) bildet, die ihrerseits einen Leitungsanschluß (20) für eine anzuschließende abgehende Leitung aufweist.
6. Dreiwegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß -die Düsennadel (11) mit einem auf das Ventilgehäuse (1) aufgesetzten motorischen Stellantrieb (13) gekuppelt ist.
7. Dreiwegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Leitiingsanschluß (3) des Ventilauslasse unmittelbar der Einlaß einer elektrischen Pumpe (21) angeschlossen ist.

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