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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Rohrset, bestehend
aus mehreren Rohren, zur Verbindung von Anschlüssen eines
Mehrwegemischventil gemäß dem einleitenden Teil des unabhängigen
Patentanspruches.
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Mehrwegemischventileinrichtungen mit zwei von je einem gesonderten
mit einem, Endschalter versehenen Stellmotor beherrschten
Mischventilen zum Betreiben einer Umlaufwasserheizung sind bekanntgeworden aus
der dem Anmelder zugehörigen DE 198 21 256 C1, bei der eine
Wärmequelle mit ihrer Vorlauf- und Rücklaufleitung unmittelbar über eine
Pumpe mit einer Wärmesenke und parallel hierzu über von der Vor- und
Rücklaufleitung abgezweigte Parallelleitungen über die zwei
Mischventile mit einer zweiten Wärmesenke über eine weitere Pumpe
verbunden sind. Je nach Stellung der Mischventile sind folgende
Betriebsweisen einstellbar:
- 1. Der Kreis der zweiten Wärmesenke wird unmittelbar
vom Vorlauf der Wärmequelle gespeist,
- 2. dieser Kreis wird temperaturregelbar vom Vorlauf der Wärmequelle
und vom Rücklauf der ersten Wärmesenke gespeist und
- 3. die zweite Wärmesenke wird ausschliesslich vom Rücklauf der
ersten Wärmequelle versorgt.
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Um diese Funktion zu gewährleisten, sind die Stellmotoren der Mischventile
durch die Endschalter in spezieller Weise verriegelt, was einen
erheblichen schaltungstechnischen Aufwand bedingt. Alternativ ist die
Zusammenfassung der beiden Mischventile zu einem einzigen
Vierwegemischventil angedacht worden, ohne dass dessen Aufbau, Betriebsweise
und die Verrohrung sowie deren Verbindungen beschrieben ist.
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Der vorliegenden Erfindung liegt mithin die Aufgabe zugrunde, bei
Einhaltung dar Funktionen nach dem älteren Patent ein Rohrset für
ein Mehrwegemischventil zu schaffen, das eine einfache Verbindung
der Anschlüsse des Mehrwegemischventiles mit denen der Wärmequelle
und der beiden Wärmesenken schafft.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Rohrset der eingangs
näher bezeichneten Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden
Merkmale des unabhängigen Anspruches gelöst.
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Weitere Ausgestaltungen und besonders vorteilhafte Weiterbildungen
der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der abhängigen
Ansprüche. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand
der Fig. 1 bis 17f der Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
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Fig. 1 eine Gesamtdarstellung der Einzelteile des Mehr-
wegemischventiles,
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Fig. 2a eine Frontansicht auf das fertig montierte
Mehrwegemischventil,
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Fig. 2b eine Seitenansicht auf das fertig montierte
Mehrwegemischventil,
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Fig. 3 einen Anschluss des Mehrwegemischventiles an
eine Wärmequelle und eine Wärmesenke,
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Fig. 4 einen Schnitt durch ein Ventilgehäuse des
Mehrwegemischventiles,
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Fig. 5a-c Schnitte entlang den angegebenen Linien
durch das Ventilgehäuse des
Mehrwegemischventiles,
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Fig. 6 einen weiteren Schnitt entlang der angegebenen
Linie durch das Ventilgehäuse des
Mehrwegemischventiles,
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Fig. 7 einen dritten Schnitt entlang der angegebenen
Linie durch das Ventilgehäuse des
Mehrwegemischventiles,
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Fig. 8 einen vierten Schnitt entlang der angegebenen
Linie durch das Ventilgehäuse des
Mehrwegemischventiles,
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Fig. 9 einen fünften Schnitt entlang der angegebenen
Linie durch das Ventilgehäuse des
Mehrwegemischventiles,
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Fig. 10a/c eine Zusammenstellung des Ventilgehäuses des
Mehrwegemischventiles mit einem Rohrset gemäß
einer ersten Montagevariante,
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Fig. 10b/d eine Zusammenstellung des Ventilgehäuses des
Mehrwegemischventiles mit einem Rohrset gemäß
einer zweiten Montagevariante,
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Fig. 11a eine Zusammenstellung des Ventilgehäuses des
Mehrwegemischventiles mit einem Rohrset sowie
einer Pumpe gemäß der Montagevariante nach Fig.
10a,
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Fig. 11b eine Zusammenstellung des Ventilgehäuses des
Mehrwegemischventiles mit einem Rohrset sowie
einer Pumpe gemäß der Montagevariante nach Fig.
10b,
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Fig. 11c eine Zusammenstellung des Ventilgehäuses des
Mehrwegemischventiles mit einem Rohrset sowie
einer Pumpe gemäß der Montagevariante nach Fig.
10c,
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Fig. 11d eine Zusammenstellung des Ventilgehäuses des
Mehrwegemischventiles mit einem Rohrset sowie
einer Pumpe gemäß der Montagevariante nach Fig.
10d,
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Fig. 12a-c Schnitte entlang den angegebenen Linien
durch das Ventilgehäuse des
Mehrwegemischventiles,
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Fig. 13a-c Schnitte entlang den angegebenen Linien
durch das Ventilgehäuse des
Mehrwegemischventiles mit der Pumpe,
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Fig. 14a-f ein Rohr in Schnittdarstellungen,
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Fig. 15a-c ein Rohr in Schnittdarstellungen,
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Fig. 16a-c ein Rohr in Schnittdarstellungen
Fig. 17a-f Heizmittelströme von einer Wärmequelle zu
zwei Wärmesenken.
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In allen siebzehn Figuren bedeuten gleiche Bezugszeichen jeweils die
gleichen Einzelheiten.
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Ein vollständig funktionsfähiges Mehrwegemischventil 40 gemäß Fig.
1 besteht aus den Baugruppen Ventilgehäuse 41, Stellmotor 42 und
einem Rohrset 43 mit einzelnen Rohren 44 bis 49, wobei in einzelne
dieser Rohre Thermometer 50 eingefügt sein können. Die einen Enden
51 bis 55 der Rohre 44 bis 47 und 49 führen zu Anschlüssen 6 bis 9
des Ventilgehäuses 41, die anderen Enden 22 und 23 zu einer
Wärmequelle 56 bzw. die anderen Enden 24 bis 27 zu zwei von der
Wärmequelle 56 zu speisenden Wärmesenken 57 und 58. Das verbleibende Rohr
48 verbindet mit seinen Enden 59 und 60 die Enden 53 und 55 der
Rohre 46 und 47 miteinander. Das Gehäuse 41 des Mehrwegemischventiles
40 ist in Form eines Kreuzes mit zwei sich nahezu rechtwinklig
kreuzenden Armen, die Strömungskanäle aufweisen und sich in einem
Mittelpunkt 114 kreuzen, ausgebildet.
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Aus der Darstellung der Fig. 2a und 2b geht die Art der Anordnung
des Mehrwegemischventiles 40 näher hervor: Nach der Fig. 2a sind
vor einer Montagewand 65, in der Regel eine Hauswand im Inneren
eines Wohngebäudes vier Rohre, nämlich die Rohre 44 bis 49 in etwa
parallel zueinander verlegt und durch nicht dargestellte in die Wand
eingreifende Halter befestigt. Die beiden von oben kommenden Rohre
47 und 49 sind die Vor- und Rücklaufleitung eines
Umlaufwasserheizers, wobei das Rohr 49 den Vorlauf bildet. Von diesem Rohr zweigt
in einem T-Stück 61 ein Anschluss 62 zum Ende 54 ab, das mittels
einer Überwurfschraubverbindung 63 mit dem Anschluss 6 des Gehäuses 41
verbunden ist, während sich das Rohr selbst zum Ende 24 fortsetzt,
an dem ein Rückflussverhinderer 29 eingefügt ist und das als
Vorlaufleitung zu einer direkt vom Vorlauf der Wärmequelle 56
gespeisten ersten Wärmesenke 57 führt. Das Rohr 47 ist unmittelbar mit dem
Ende 53 über eine Überwurfverschraubung 63 mit dem Anschluss 8 des
Mehrwegemischventiles 40 verbunden. Am Ende 53 zweigt vom Rohr 47
ein U-Rohr 28 ab, das zum Rohr 46 führt, welches mit seinem Ende 55
mit dem Anschluss 7 des Mehrwegemischventiles 40 verbunden ist. Das
Rohr 28 überbrückt mithin das Mehrwegemischventil 40 bezüglich
seiner Anschlüsse 7 und 8. Von dem in der Fig. 1 sichtbaren Anschluss
1 des Gehäuses 41 des Mehrwegemischventiles 40 führt das Rohr 45
über ein Thermometer 50 zum Ende 26 und zu einem mischergesteuerten
Wärmesenkenkreis der nicht direkt von der Wärmequelle 56 gespeisten
zweiten Wärmesenke 58. Der Anschluss 8 des Gehäuses 41 des
Mehrwegemischventiles 40 ist mit dem Ende 51 des Rohres 44 verbunden, dass
über ein Thermometer 50 mit dem Rücklauf der zweiten Wärmesenke
verbunden ist. Ein Kabel 64 dient der Stromzufuhr zum Stellmotor 42 des
Mehrwegemischventiles 40. Die Anordnung nach Fig. 2a lässt gut
erkennen, dass alle Rohre distanziert von einander angeordnet sind und
dass das Mehrwegemischventil alle Rohre bis auf das Rohr 45 von vorn
übergreift, während die Fig. 2b erkennen lässt, dass alle Rohre
äquidistant in einem Abstand 66 vor der Montagewand 65 entfernt sind
also in einer senkrechten Ebene liegen, während die Ebene der
Anschlüsse 1, 6 bis 9 hierzu parallel und im Abstand liegt.
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Die Fig. 3 lässt die hydraulische Verschaltung der Elemente der
Heizungsanlage erkennen: So ist das Mehrwegemischventil 40 mit der
als Kessel ausgestalteten Wärmequelle 56 über eine Vorlaufleitung
67, die an das Ende 22 geführt ist und über eine mit einer Pumpe 68
versehene Rücklaufleitung 65 verbunden, während die Enden 24 und 25
über Leitungen 70 und 71 mit der ersten aus Radiatoren bestehenden
Wärmesenke 57 und die Enden 26 und 27 über Leitungen 72 und 73, von
denen eine mit einer weiteren Pumpe 74 versehen ist, mit einer
zweiten Wärmesenke 58, die als Fussbodenheizungsrohrschlange (n)
ausgebildet ist, verbunden sind.
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Die Fig. 4 zeigt den Verlauf von Kanälen in den Armen des Kreuzes
zu den Anschlüssen im Gehäuse 41 des Mehrwegemischventiles 40. Das
Gehäuse 41 des Mehrwegemischventiles 40 ist als Kreuz mit zwei
nahezu senkrecht, zueinander stehenden Armen gestaltet, an deren Enden
die Anschlüsse 6 bis 9 an der Peripherie liegen. Den Mittelpunkt 114
bildet eine Kükenbohrung 75, die mit dem Anschluss 1 und Kanälen 10,
11 und 12 hydraulisch verbunden ist, wobei der Kanal 10 mit dem
Anschluss 6, der Kanal 11 mit dem Anschluss 7, der Kanal 12 mit dem
Anschluss 8 und ein weiterer Kanal 12, der mit dem erstgenannten
Kanal 12 eine durchgehenden Verbindung über einen Bauch 5 als Bypass
115 bildet, mit dem Anschluss 9 verbunden ist. An der Kükenbohrung
75 sind. Zugangstore 2, 3 und 4 vorgesehen, wobei das Zugangstor 2
mit beiden Kanälen 12, das Zugangstor 3 mit dem Kanal 11 und das
Zugangstor 4 mit dem Kanal 10 verbunden ist. Eine Symmetrieebene 13
geht mittig durch das Zugangstor 2. Die Mitten der Zugangstore 3 und
4 liegen jeweils auf Achsen 14 und 15, die einen Winkel von 120° zur
Symmetrieachse 13 bilden. Sämtliche Armen mit ihren Strömungskanälen
liegen in einer im Abstand zu der Wand 65 angeordneten Ebene; in
einer dazu parallel vorgesehenen weiteren Ebene liegen die Enden der
Anschlüsse.
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Der Schnitt B-B gemäß Fig. 5a zeigt den Verlauf des Anschlusses 9
zum Kanal 12. Der Schnitt C-C gemäß Fig. 5b zeigt den Verlauf der
Kanäle 10 und 12 im Gehäuse 41 des Mehrwegemischventiles 40 von den
Anschlüssen 6 und 8 zum Anschluss 1 bzw. der Kükenbohrung 75 ohne
eingesetztes Küken. Der Schnitt D-D gemäß Fig. 5c zeigt den
Verlauf des Anschlusses 7 zum Kanal 11. Der Schnitt E-E gemäß der
Fig. 6 zeigt den Verlauf der Kanäle 10 und 12 im Gehäuse 41 des
Mehrwegemischventiles 40 von den Anschlüssen 6 und 9 zum Anschluss 1
bzw. der Kükenbohrung 75 ohne eingesetztes Küken, wobei das
Zugangstor 4 sichtbar ist.
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Die Fig. 7 stellt das Zentrum des Gehäuses 41 des
Mehrwegemischventiles 40 mit einem in die Kükenbohrung 75 eingesetzten Küken 16 dar,
das einen einzigen radialen dem Kanal 11 zugewandten Einlass 17aufweist, dessen Kontur 77 rechteckartig ausgeformt ist, wobei die sich
in Richtung der Kükendrehachse 76 erstreckenden Seiten 78 des
Rechteckes glockenartig geformt sind wobei sich die Spitze 79 der Glocke
auf einer Mittelachse 80 der Kanäle 10 und 12 befindet. Das Küken 16
weist ferner einen einzigen axialen Auslass 81 auf, der dem
Anschluss 1 zugewandt ist. Auf der dem axialen Auslass zugewandten
Stirnseite 82 ist das hohlzylinderförmig gestaltete Küken 16 in
einer Stufe 83 im Anschluss 1 radial und in einem Deckel axial
gelagert.
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Auf der dem Anschluss 1 gegenüberliegenden Seite 84 des Gehäuses 41
des Mehrwegeventiles 40 befindet sich in Fortsetzung der
Kükenbohrung 75 eine Stufenbohrung 95, in derem engeren, dem
Kükenaufnahmeraum 86 zugewandten Bereich 87 sich ein äußerer O-Ring 18 befindet.
Das Küken 16 weist auf der der Stirnseite 82 gegenüberliegenden
Stirnseite 88 einen Fortsatz 89 auf, der sich nach außen durch die.
Wandung 90 des Gehäuses 41 erstreckt und dessen Durchmesser
erheblich kleiner gehalten ist als der des Kükenaußendurchmessers. Auf
seinem Zylindermantel 91 und an Stirnseite 88 ruht ein innerer
O-Ring 26. Zwischen beiden O-Ringen 18 und 20 greift ein
Zylinderringfortsatz 19 des Deckels, der mit beiden O-Ringen in Berührung
steht und die Küken- und Stufenbohrung 75/85 hydraulisch
verschließt, ein. Auf der dem Küken 16 abgewandten Seite verjüngt sich
der Fortsatz 89 zu einem Bestätigungsstift 92, der ein axiales
Betätigungsinnengewinde 93 und ein Querloch 94 aufweist, das einen
Querstift 95 lagert. In einen Spalt 96 zwischen Querstift 95 und der, dem
Zylinderfortsatz 19 abgewandten Seite 97 des Deckels 21 ist eine
Kegelfederscheibe 98 gelagert, welche das Küken 16 mit seiner
Stirnseite 88 in Richtung auf die Stirnfläche 99 des Zylinderfortsatzes
19 vorspannt, ohne diese jedoch zu berühren. Axial begrenzt durch
die Stirnseite 88 und die Stirnfläche 99 und radial begrenzt durch
die O-Ringe 18 und 20 entsteht ein Ringraum 100, der mit Fett
gefüllt ist und eine Varionut formt. In das axiale
Betätigungsinnengewinde 93 greift ein Außenzylindergewindestift des Stellmotors 42
zur Verstellung der Drehlage des Kükens 16 ein.
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Die Fig. 8 zeigt bei gleicher Stellung des Kükens 16, mit seinem
radialen Einlass 17 dem Kanal 11 zugewandt, eine andere Ansicht, um
die Lage des Kükens 16 im Kükenaufnahmeraum 86 zu verdeutlichen.
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In der Fig. 9 ist die Lage der Kanäle 10, 11 und 12 zum Küken 16
mit seinem radialen Einlass 17 und die Zuordnung des axialen
Auslasses 81 zum Anschluss 1 ersichtlich, wobei letztere permanent und in
jeder Stellung des Kükens im Gehäuse 41 fluchten. Während die
Gehäusewandung 90 im Bereich des Aneinanderstoßens der Zugangstore 3 und
4 mit ihren Kanälen 10 und 11 eine mit der Zylinderkrümmung des
Kükens 16 übereinstimmende Teilzylindermantelfläche 101 bildet, deren
Mittellinie senkrecht zum Kükenmantel steht, ist die
Berührungsfläche 102 der Gehäusewand 90 im Bereich des Aneinanderstoßens der
Zugangstore 2 und 4 mit Ihren Kanälen 10 und 12 tangential von der
Fläche 101 wegweisend ausgestaltet.
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Das Gleiche gilt für die Berührungsfläche 103 der Gehäusewand 90 im
Bereich des Aneinanderstoßens der Zugangstore 2 und 3 mit ihren
Kanälen 11 und 12, die gleichfalls tangential von der Fläche 101
wegweisend ausgestaltet ist. Somit weisen die Vorsprünge 110 und 111,
die die teilzylindermantelförmigen Berührungsflächen 102 und 103 der
Gehäusewandung 90 formen, einen spitzen Winkel zueinander auf, so
dass ihren Verbindung eine Sehne zum Querschnitt des Kükens 16
bildet.
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Die Fig. 10a/c verdeutlichen zwei alternative Möglichkeiten der
Lagen der Rohre 44 bis 49 von der Wand 65 her gesehen. So sind die
zur Wärmequelle 56 führenden Rohre 47 und 49 linksliegend und nach
oben führend angeordnet, wie dies für eine als Umlaufwasserheizer
ausgeführte Wärmequelle eines bestimmten Herstellers zweckmäßig
ist. Die Rohre 46 und 49, die zu der temperaturmäßig vom
Mehrwegemischventil unbeeinflussten ersten Wärmesenke 57 führen, verlaufen
linksliegend zu den Rohren 47 und 49 fluchtend, nach unten. Die
Enden 26 und 27, die zur der temperaturmäßig vom Mehrwegemischventil
beeinflussten zweiten Wärmesenke 58 führen, verlaufen rechtsliegend
zu den Rohren 47 und 49 äquidistant ausgerichtet, nach unten im
Falle der Ausführung nach Fig. 10a. Das Rohr 47 ist mit dem Anschluss
8, das Rohr 44 ist mit dem Anschluss 9 des Mehrwegeventiles
verbunden. Im Falle der Ausführung nach Fig. 10c verlaufen sie
rechtsliegend zu den Rohren 47 und 49 äquidistant ausgerichtet, nach oben.
Die Lage des u-förmigen Rohres 28 verbleibt hiervon unberührt. Es
ist ersichtlich, dass in die Verbindungsstellen der Rohre 46 und 49
mit dem Anschluss 7 bzw. der Verbindungsstelle des T-Stückes 61 mit
dem weiterführenden Rohr 49 je ein Rückflussverhinderer 29 eingefügt
ist. Zu diesem Zweck ist in das jeweilige Rohr 49 eine Außenringnut
30 eingebracht worden. Das Ende des Rohres weist einen Kragen 104
auf, der von einer Überwurfmutter 31 hintergriffen ist. Dies ist bei
allen Anschlüssen 1, 6, 7, 8, und 9 gleich ausgeführt. Das
nachfolgende Rohrstück des Rohres 49 weist eine gleiche Außenringnut 30
auf, zwischen beiden Außenringnuten 30 ist der Rückflussverhinderer
29 axial unverschieblich im Rohr 49 geführt, gelagert.
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Die Fig. 10b/d verdeutlichen zwei weitere alternative
Möglichkeiten der Lagen der Rohre 44 bis 49 von der Wand 65 her gesehen. So
sind die rar Wärmequelle 56 führenden Rohre 47 und 49 rechtsliegend
und nach oben führend angeordnet, wie dies für eine als
Umlaufwasserheizer ausgeführte Wärmequelle eines anderen bestimmten
Herstellers zweckmäßig ist. Die Rohre 46 und 49, die zur der
temperaturmäßig vom Mehrwegemischventil unbeeinflussten ersten Wärmesenke 57
führen, verlaufen rechtsliegend und zu den Rohren 47 und 49
fluchtend, nach unten. Die Enden 26 und 27, die zur der temperaturmäßig
vom Mehrwegemischventil beeinflussten zweiten Wärmesenke 58 führen,
verlaufen linksliegend zu den Rohren 47 und 49 äquidistant
ausgerichtet, nach unten im Falle der Ausführung nach Fig. 10b. Das Rohr
47 ist mit dem Anschluss 8, das Rohr 44 ist mit dem Anschluss 9 des
Mehrwegeventiles verbunden.
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Im Falle der Ausführung nach Fig. 10d verlaufen sie linksliegend zu
den Rohren 47 und 49 äquidistant ausgerichtet, nach oben. Die Lage
des u-förmigen Rohres 28 verbleibt hiervon unberührt. Wesentlich für
alle der Ausführungen nach einer der Fig. 10a bis 10d ist die
Tatsache, dass das vom Rückflussverhinderer 29 weiterführende Teil
des Rohres 49 mit einem Kragen 104 versehen ist, der unter
Zwischenlage einer Dichtung 33 an dem gegenüberliegenden Kragen 104 axial
fluchtend anliegt, wobei auf das dem T-Stück 61 zugewandten Ende des
weiterführenden Teiles des Rohres 49 eine Überwurfschraube 32
gesteckt ist, die in die Überwurfmutter 31 eingreift. An zwei
Auslässen des T-Stückes 61 befinden sich baugleiche gerade Kurzrohre 112
bzw. 113. Beim Wechsel der Verschaltung der Rohre vom
Ausführungsbeispiel nach den Fig. 10a/c auf das der Fig. 10 b/d wird das
Gehäuse 41 um 90° gedreht, so dass sich die Anschlüsse 8 und 9 bzw.
6 und 7 vertauschen.
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Im Falle der Ausführung der Verschaltung der Rohre und des
Mehrwegemischventiles 40 nach Fig. 11a entspricht die Lage der Rohre in
etwa der nach der Ausführung gemäß Fig. 10a. Lediglich das Rohr 44
ist entfallen und durch ein u-förmiges Rohr 34 ersetzt, dessen eines
Ende 35 mit dem Anschluss 8 und dessen anderes Ende 36 mit einem
Überdruckstützen 37 der Pumpe 74 verbunden ist, die dann - anders als
beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 - nun rücklaufseitig zur
zweiten Wärmesenke 58 geschaltet ist. Von einem Unterdruckstutzen 38 der
Pumpe 74 führt ein gerades Rohrstück 39 zum Ende 27. Beim
Ausführungsbeispiel nach Fig. 11b ist die Pumpe nicht linksseitig - wie
beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 11a - sondern rechtsseitig
liegend unter Verwendung des gleichen Rohres 34 aber in gedrehter Lage
- angeordnet, wobei das Ende 35 des Rohres 34 am Anschluss 8 des
Mehrwegeventiles 40 liegt, entspricht also etwa in der Lage der
Rohre dem Ausbildungsbeispiel nach Fig. 10b.
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Im Falle der Ausführung der Verschaltung der Rohre 45 bis 49 und des
Mehrwegemischventiles 40 nach Fig. 11c entspricht die Lage der
Rohre in etwa der nach der Ausführung gemäß Fig. 10c. Lediglich das
Rohr 44 ist entfallen und wieder durch das u-förmige Rohr 34
ersetzt, dessen eines Ende 35 mit dem Anschluss 8 und dessen anderes
Ende 36 mit einen Überdruckstutzen 37 der Pumpe 74 verbunden ist,
die dann - wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 10c -
rücklaufseitig zur zweite Wärmesenke 58 geschaltet ist. Von einem
Unterdruckstutzen 38 der Pumpe 74 führt ein gerades Rohrstück 39 zum Ende 27.
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Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 11d ist die Pumpe 74 nicht
rechtsseitig - wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 11c - sondern
linksseitig liegend unter Verwendung des gleichen Rohres 34 aber in
gedrehter Lage - angeordnete entspricht also etwa in der Lage der
Rohre dem Ausbildungsbeispiel nach Fig. 10d.
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Im Falle der Ausführung der Verschaltung der Rohre 45 bis 49 und des
Mehrwegemischventiles 40 nach Fig. 11d entspricht die Lage der
Rohre in etwa der nach der Ausführung gemäß Fig. 10d. Das Rohr 44 ist
wieder entfallen und durch das u-förmige Rohr 34 ersetzt, dessen
eines Ende 35 mit dem Anschluss 9 und dessen anderes Ende 36 mit einem
Unterdruckstutzen 37 der Pumpe 74 verbunden ist, die dann - wie beim
Ausführungsbeispiel nach Fig. 10d - rücklaufseitig zur zweiten
Wärmesenke 58 geschaltet ist. Von einem Druckstutzen 38 der Pumpe 74
führt ein gerades Rohrstück 39 zum Ende 27.
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Die Fig. 12a bis 12c stellen zur weiteren Verdeutlichung der
Lagen der Rohre und der Kanäle des Gehäuses 41 des
Mehrwegemischventiles 40 Schnitte entlang den Ebenen B-B, C-C und D-D dar. Hierbei
wird klar, dass auch im Anschluss 6 des Gehäuses 41 ein weiterer
Rückflussverhinderer 29 eingefügt ist, wozu dieser eine Stufe 105
besitzt. Diese Darstellung entspricht in etwa der der Fig. 10a
bis 10d.
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Die Fig. 13a bis 13c stellen zur weiteren Verdeutlichung der
Lagen der Rohre und der Kanäle des Gehäuses 41 des
Mehrwegemischventiles 40 Schnitte entlang den Ebenen B-B, C-C und D-D dar. Hierbei
wird klar, dass auch hier im Anschluss 6 des Gehäuses 41 ein
weiterer Rückflussverhinderer 29 eingefügt ist, wozu dieser eine Stufe
105 besitzt. Diese Darstellung entspricht in etwa der der Fig.
11a bis 11d.
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Die Fig. 14a bis 16f stellen die Gestaltung einzelner Rohre dar.
Das Rohr nach Fig. 14a ist das Rohr 45 (bzw., weil baugleich, das
Rohr 44), das vom Ende 26 zu einer Biegung 106 in einer Ebene
verläuft und im Abstand von der Biegung 106 eine weitere Biegung 107aus der Zeichenebene heraus vollführt ehe sein anderes Ende zum
Anschluss 1 des Gehäuses 41 des Mehrwegemischventiles 40 führt. Im
Falle des Rohres 44 handelt es sich um das Ende 27 und den Anschluss
8.
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Die Fig. 14b zeigt das Rohr gemäß Fig. 14a in einer anderen
Ansicht.
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Die Rohre nach Fig. 14c und d stellen das gleiche Rohr 45 bzw. 44 in
anderen Ansichten dar. Beim. Rohr nach den Fig. 14e und f handelt es
sich. um das Rohr 45' bzw. 44', das jeweils zu dem Rohr 44 oder 45
gespiegelt, gekrümmt ist.
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Das Rohr nach den Fig. 15a bis c ist das Rohr 34 in
unterschiedlichen Ansichten, das Rohr nach Fig. 16a bis c ist das Rohr 34' das
jeweils zu dem Rohr 34 gespiegelt gekrümmt ist.
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Es existieren noch zwei gerade aber identische Kurzrohre 112 und
113, die an speziellen Positionen zum Einsatz kommen.
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Durch die speziellen Ausgestaltungen der Rohre 34, 39 und 49 gelingt
es, alle in einer vorzugsweise senkrecht zu einer Gebäudewand in
einer senkrechten Ebene stehenden Rohrenden 22 bis 27 in das Gehäuse
41 des Mehrwegemischventiles 40 einzuführen. Sämtliche Rohre 28, 34,
39, 44, 45, 46, 47, 49, 28, 112, 113 sowie 34', 44', 45' bilden
zusammen ein Rohrset, das auch Untergruppen aufweisen kann, also nur
aus Teilen der Rohre bestehen kann.
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Es ist besonders vorteilhaft, den Stellmotor 42 des
Mehrwegemischventiles 40 von einer nicht dargestellten Zeitsteuerung bewegen zu
Lassen, die den Stromfluss im Kabel 64 zeitvariabel steuert: Somit
lässt sich erreichen, dass das Mehrwegemischventil 40 während der
Nacht, in der keine Wärme von dem von der Wärmequelle beheizten
Hause benötigt wird, geschlossen ist. Ist Wärmelieferung ab zum
Beispiel 6.00 Uhr morgens notwendig, so werden von der Zeitsteuerung
mit einer zur ausreichenden Schnellaufheizung ausreichenden
Vorlaufzeit die zweite Wärmesenke 58 mit Wärme beliefert. Das
Mehrwegemischventil wird hierzu vom Stellmotor in eine Stellung gebracht, in
der der Anschluss 7 mit dem Anschluss 1 verbunden wird, der
Vorlauf der Wärmequelle 56 mit dem Vorlauf der zweiten Wärmesenke 58
verbunden ist. Der Rücklauf zur Wärmequelle 56 erfolgt über den
Kanal 12 des Mehrwegemischventiles 40 und dessen Bauch 5. Hierzu kann
von der Zeitsteuerung eine der beiden Pumpen 68 oder 74 stillgesetzt
werden. Das Rohr 28 ist hierbei nicht durchströmt.
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Ist die Fußbodenheizung entsprechend der zweiten Wärmesenke 58
ausreichend warm, wird nach Anlauf der hierzu benötigten Zeit das
Mehrwegemischventil 40 in eine von vier möglichen nächsten Stellungen
während der mittleren Tageszeit vom Stellmotor 42 gefahren, in denen
beide Wärmesenken 57 und 58 in Serie geschaltet sind. Hierbei steht
das Küken bei den beiden ersten Varianten in einer Stellung, in der
die Anschlüsse 6 und 7 mit dem Anschluss 1 und mit der Kükenbohrung
verbunden sind. Je nach Wärmeanforderung kann über eine
Leistungsvariation der Pumpen 68 und 74 durch die Wärmesenke 58 mehr oder
weniger Heizmittelfluid durchgesetzt werden als durch die Wärmesenke 57.
Die Differenz strömt über das Rohr 28 in der einen oder anderen
Richtung. Bei den beiden zweiten Varianten steht das Küken in einer
Stellung, in der die Anschlüsse 6 und 9 mit dem Anschluss 1 und mit
der Kükenbohrung verbunden sind. Hier gilt das gleiche für die
Heizmitteldurchsätze durch die beiden Wärmesenken und somit für die
Tatsache der Durchströmung und der Strömungsrichtung durch das Rohr 28.
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Gegen Ende des Tages wird die letzte Kükenstellung vom Stellmotor
angefahren, bei der lediglich der Anschluss 9 mit dem Anschluss 1
verbunden ist und somit nur die erste Wärmesenke 57 von der
Wärmequelle 56 beheizt ist. Das Rohr 28 ist hierbei nicht durchströmt.
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Die Zeitdauern für die die einzelnen Stellungen eingehalten werden,
hängen von den Wärmeanforderungen der Wärmesenken ab, die durch
Temperaturfühler vorgegeben werden.
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Dies gilt auch für die Auswahl der jeweiligen drei zeitlichen
Stellungen des Ventilkükens während der mittleren Tageszeit.
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Während der Entwicklung der vorliegenden Erfindung war
festzustellen, dass der Versuch, alle Tore (drei Zugangstore und ein
Abgangstor) des Mehrwegemischventiles 40 in einer Ebene zusammenzuführen,
dazu führte, dass die verbleibenden Querschnitte im voll geöffneten
Zustand gegenüber der Rohrnennweite der verwendeten Rohre stark
eingeschränkt werden müssen. Dies ist aber in Bezug auf die Funktion
nachteilig, da das Mehrwegemischventil 40 auf möglichst kleinem Raum
große Volumenströme steuern können sollte. Darüber hinaus stellt die
Integration von einer Kreuzung und vier Verzweigungen in der
umgebenden Rohrgruppe auf möglichst engem Raum eine aufwendige Aufgabe
dar. Die beschriebene Konstruktion ermöglicht nicht nur die
Realisierung grosser Nennweiten und Durchflusswerte. Sie ist darüber
hinaus in mehrfacher Hinsicht kostengünstig und montagefreundlich.
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Um möglichst weite Rohrquerschnitte auf engstem Raum bei
gleichzeitiger Realisierung des geforderten Steuerverhaltens nach der
folgenden Tabelle aus DE 198 21 256 C1
verwirklichen zu können, ist es erfinderisch ideal, das
Mehrwegemischventil 40 als Hahn und das Küken mit einem Eckdurchgang zu
konstruieren. Der Hergang vom meist kreisförmigen Rohrquerschnitt zu
einer viereckigen, insbesondere parallelogramm-, trapezförmigen oder
rechteckigen Torform ist von Vorteil, weil die Konturenbewegung der
Tore auf der Mantelfläche in der Abwicklung einer geradlinigen
Verschiebung (Translation) gleichkommt. Die zur Verfügung stehende
Fläche wird auf den abgewickelten Flächenband durch Rechtecke
(zylindrische Bohrung) oder Trapeze (kegelförmige Bohrung) am besten
ausgenutzt. Ein weiterer Vorteil dieser Flächenform ist das bezogen auf
den Kükenstellwinkel lineare Wachstum (bzw. die lineare Schrumpfung)
der Überschneidungsflächen, was zu einer annähernd linearen
Ventilkennlinie führt. Gerade im Übergangsbereich des Beimischens, bei dem
die gewünschte Temperatur sehr nahe an einer der beiden zur
Verfügung stehenden Temperaturen liegt und in dem es zu extrem von 1÷1
verschiedenen Mischungsverhältnissen kommt, ist es jedoch von
Vorteil, die Kennlinie so zu gestalten, dass sie anfangs erst langsam
und stetig ansteigt, bis sie den linearen Bereich erreicht, in dem
der Anstieg nahezu konstant ist. Aus diesem Grund ist es weiterhin
von Vorteil, in den Kanten der Torkonturen, die annähernd oder genau
zur Kükenachse parallel liegen, seitlich schmalere und/oder spitz
winkelige Ausstellungen vorzusehen, die bei einer Verschiebung der
Konturen gegeneinander zu einem Anstieg der Überschneidungsfläche in
der beschriebenen Weise führen. Eine besonders vorteilhafte Form des
Anstieges in diesen Bereich stellt eine sogenannte gleichprozentige
(logarithmische) Kennlinie dar, die durch einen exponentiellen
Randverlauf (exponentielle Hüllfunktion) erreicht wird.
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Durch die besondere Bauart des Mehrwegemischventiles 40 mit seinen
drei Zuläufen "heiß" (E1), "warm" (E2) und "kalt" (E3) ist deren
Reihenfolge festgelegt, denn "warm" muss immer zwischen "kalt" und
"heiß" liegen. Soll mit dem gleichen Gehäuse 41 des
Mehrwegemischventiles 40 eine rechts/links-Vertauschung der Anschlüsse heiß
und kalt erreicht werden, was installationsseitig von Vorteil sein
kann, so kann dies nur geschehen, wenn eine Verdrehung der Armatur
einer Spiegelung entspricht, was der Forderung gleichkommt, dass das
Gehäuse 41 selbst symmetrisch zu einer Ebene sein muß, die von der
Kükenachse und einer Zulaufachse aufgespannt wird. Vorteilhaft ist
es weiterhin, die Zuläufe in der Mantelfläche der Kükenbohrung
gleichmäßig zu verteilen, um jeder einzelnen ein Maximum an Raum
zur Verfügung zu stellen, was zu einer 120°-Symmetrie führt.
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Aufgrund der ebenfalls im genannten Patent DE 198 21 256 C1
beschriebenen Baugruppe aus zugehörigen Rohrleitungen muss am kalten
Zulauf (E3) des Mehrwegemischventiles 40 immer ein Bypass zum
Wärmequellenrücklauf angebracht werden. Da sich die beschriebene 120°-
Symmetrie nur schwierig in die ansonsten rechtwinkligen
Installationsverhältnisse integrieren lässt, bietet es sich an, diesen Bypass
in Form eines Bogens im Kanal 12 an der senkrecht dazu liegenden
Kükenbohrung vorbeizuführen, so dass sich das Zugangstor tangential
bei der Durchdringung des Teils der Rohrwand, die die
Bogenaußenwand darstellt und der Kükenbohrung ergibt. Dadurch entfällt eine
Verzweigung in der Rohrgruppe und das Mehrwegemischventil 40 erhält
vier Zulaufanschlüsse, die dann idealerweise rechtwinklig und
darüber hinaus quadratisch, das heißt mit jeweils gleichem Abstand zu
Kükenachse, auslaufen.
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Um weiterhin die oben bereits beschriebene
rechts/links-Vertauschbarkeit durch eine Mischerdrehung zu ermöglichen, muss die
Symmetrieebene 13 durch die Kükenachse und die Achse senkrecht zum
Zugangstor dieses sogenannten Tangentialzulaufes aufgespannt werden.
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Damit der Bypass im geschlossenen Zustand des Tangentialtores nicht
zu eng ist, muss in der Kehle des Bogens, das heißt in dem Teil der
Rohrwand des Bypasses, der die Innenwand des Bogens darstellt, eine
möglichst zur Kükenachse koaxiale Wölbung (Bauch 5) angebracht sein,
so dass das das geschlossene Küken umströmende Medium durch einen
möglichst konstanten Querschnitt fliesst.
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Insgesamt ist es für die Montage von großem Vorteil, wenn diese auf
einer Wand erfolgen kann, also alle Rohrleitungen, sowohl innerhalb,
als auch ausserhalb der genannten Baugruppenabgrenzung, in einer
Ebene liegen. Dies erfordert umgekehrt, dass auch alle Verbindungen
zwischen dem Mehrwegemischventil 40 und der inneren Rohrgruppe
(Verteilergruppe) in einer Ebene liegen müssen, was wiederum erfordert,
dass alle Zu- und Abgänge des Mehrwegemischventiles 40 auf die
Verteilergruppe gerichtet sein und darüber hinaus in dieser Trennebene
enden müssen.
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Die beschriebenen Ausführungsbeispiele führen zu folgendem Ergebnis:
Die Wärmequelle 57 wird mit ihrem Vorlauf an das Rohr 22
angeschlossen. Über das T-Stück 61 gelangt heißes Vorlaufwasser in den Winkel
6 und den Zulauf 10 bis zum Tor 4 des Mehrwegemischventiles 40.
Weiter gelangt heißes Vorlaufwasser über einen der
Rückflussverhinderer 29 in das Rohr 24 und damit in den Vorlauf des Direktheizkreises
der ersten Wärmesenke 57. Ein weiterer Rückflussverhinderer 29 in
dem Winkel 6 verhindert die Rücksaugung von Rücklauf- oder
Mischkreiswasser.
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Aus der ersten Wärmesenke 57 strömt Rücklaufwasser über das Rohr 25
in den Verteiler. Es gelangt über den dritten Rückflussverhinderer
29 in den Winkel 7, den Zulauf 11 und das Zugangstor 3 des
Mehrwegemischventiles 40. Der dritte Rückflussverhinderer 29 verhindert die
Rücksaugung von Vorlauf- oder Mischkreiswasser. Eine eventuelle
Differenz zwischen dem Durchsatz des aus dem Direktheizkreis der ersten
Wärmesenke 57 heranfließenden Rücklaufwassers und der Entnahme
durch den Winkel 7, den Zulauf 11 und das Tor 3 des
Mehrwegemischventiles 40 wird durch den Bypass 28 ausgeglichen, der in beiden
Richtungen durchströmt werden kann.
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Durch das Küken 16, genauer durch seinen radiale Einlass 17, strömt
Wasser über den axialen Anschluss 1 des Kükenabganges in den Vorlauf
der zweiten Wärmesenke 58. Aus dem Mischkreis dieser Senke 58 strömt
Rücklaufwasser über das Rohr 27 in den Winkel 8 und den
Tangentialbogen 12 am Zugangstor 2 vorbei in Richtung des Winkels 9 und zum
Wärmequellenrücklauf 23. Hier findet über den Bypass 28 die Entnahme
bzw. Abgabe von fehlendem oder überschüssigem Wasser aus dem
Heizkreis-Rücklauf der ersten Wärmesenke 57 statt.
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Die Zuläufe 10, 11 und die beiden Schenkel des Tangentialbogens 12
laufen rechtwinklig zueinander aus und sind gleich lang. Die Winkel
6, 7, 8 und 9 sind ebenfalls alle gleich lang, in die Richtung des
Abgangs 1 der Kükenachse gerichtet und enden in einer Ebene. Die
drei Achsen 13, 15 und 14 der Zugangstore 2, 3 und 4 stehen in dem
optimalen Winkel von 120° zueinander und symmetrisch zur Achse 13,
die gleichzeitig mit der Kükenachse die Symmetrieebene des gesamten
Mehrwegemischventiles 40 bildet. Das Küken 16 kann über einen
Stellbereich von 240° vom Tor 2 über das Tor 3 nach dem Tor 4 vom
Stellmotor 42 gefahren werden, wodurch die in Tab. 1 beschriebene
Steuerfunktionen ausgeübt werden. Durch die an Rechtecke angenäherten
Torformen 2, 3, 4 und 17 mit seitlich ausgestellten Bereichen mit
annähernd exponentiellem Anfangsverlauf wird erreicht, dass sowohl ein
Maximum an Querschnittsflächen zur Verfügung steht, als auch bei
kleinen Beimischungen eine gleichprozentige Kennlinie entsteht. Die
Breite eines Tores beträgt auf den Winkelumfang von 360° bezogen
etwa 110°, so dass eine Trennwand von etwa 10° zwischen den Toren
erhalten bleibt. In der Kehle des Tangentialbogens 12 befindet sich
der zur Kükenachse 1 koaxiale Bauch 5 der Bogeninnenwand, so dass
der Querschnitt der Umleitung im Bogen 12 bei geschlossenem Küken 16
annähernd konstant ist.
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Durch die innere Symmetrie des Mehrwegemischventiles 40 kann der
gesamte Verteiler gespiegelt werden. (Rechts/Links-Tausch), in dem das
Gehäuse 41 des Mehrwegemischventiles 40 um 90° verdreht wird. In
diese Fall strömt heißes Vorlaufwasser über den Winkel 7 und den
Zulauf 11 bis an das Tor 3, warmes Rücklaufwasser der ersten
Wärmesenke über den Winkel 6 und den Zulauf 10 an das Tor 4 und
kaltes Rücklaufwasser der zweiten Wärmesenke 58 über den Winkel 9
und den Tangentialbogen 12 am Tor 2 vorbei über den Winkel 8 zum
Wärmequellenrücklauf. Der 240°-Stellbereich des Kükens 16 läuft
jetzt vom Tor 2 über das Tor 4 zum Tor 3 und zurück.
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Die O-Ringe 18 und 20 dichten über definierte und feste Nutbreiten
den Deckel 21 gegen die Kükenbohrung 75 des Gehäuses 41 des
Mehrwegemischventiles 40 und die Kükenwelle ab. Die Nuttiefe ist jedoch
geringer, als die Stärke der verpressten O-Ringe, so dass das Küken
16 im eingebauten Zustand in axialer Richtung gegen die O-Ringe
gepresst, wird, und zwar durch eine leichte Vorspannung, die über die
Kükenwelle oder das Gehäuse des Mehrwegemischventiles 40 aufgebracht
wird. Dadurch entsteht ein gegenüber dem System und dem Außenraum
abgedichteter Bereich 19, der idealerweise mit einem Fettdepot
aufgefüllt wird.
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Diese Konstruktion hat zwei wesentlich Vorteile: Erstens werden mit
zwei O-Ringen zwei Abdichtungen (Gehäuse/Deckel und Deckel/Welle)
und ein Fettdepot erreicht (bisher waren dafür drei Dichtungen
erforderlich) und zweitens wirkt der Systeminnendruck über den
Wellenquerschnitt als Kraft auf die O-Ringe und damit dichtungserhöhend.
Da diese Bewegung schwimmend ist, gleicht sie Materialermüdung und
Abrieb der O-Ringe aus. Diese Vario-Nut Konstruktion lässt sich auch
mit der Tellerfeder in der Vorspannung kombinieren.
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Die Übergänge zwischen den Rohren und dem Gehäuse 41 des
Mehrwegemischventiles 40 sind durch flachdichtende Verschraubungen mit
Bördelflanschen 33 und Überwurfmuttern 31 gelöst. Sofern eingelegte
Rückflussverhinderer 29 zum Einsatz kommen, werden diese direkt in
die Rohre eingelegt und durch eine Außennut gegen Verrutschen
fixiert. Im als Gusskörper ausgestalteten Gehäuse 41 des
Mehrwegemischventiles 40 befindet sich eine entsprechende Bohrung. Kommt ein
eingelegter Rückflussverhinderer 29 im freien Rohr zum Einsatz, so
wird er beidseitig zwischen die Bördelflansche der Rohre eingelegt
und durch Außennuten fixiert, wobei der Abstand zischen dem
Flansch und der Nut bei beiden Enden gleich ist, was geringere
Werkzeugkosten verursacht. In diesem Fall wird eine Überwurfschraube 32
eingesetzt.