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Dokumentenidentifikation DE602004006364T2 10.01.2008
EP-Veröffentlichungsnummer 0001544523
Titel Auswechselbares Dreiwegeventil für einen Hausheizungskessel
Anmelder Orkli S. Coop., Ordizia, Gipuzkoa, ES
Erfinder Mendia Urkiola, Jose Ramon, 20200 Beasain (Gipuzkoa), ES
Vertreter Grünecker, Kinkeldey, Stockmair & Schwanhäusser, 80538 München
DE-Aktenzeichen 602004006364
Vertragsstaaten DE, ES, FR, GB, IT, PT
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 25.11.2004
EP-Aktenzeichen 043802370
EP-Offenlegungsdatum 22.06.2005
EP date of grant 09.05.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 10.01.2008
IPC-Hauptklasse F16K 11/044(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse F16K 31/04(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Dreiwegventil zum Umschalten der Heizungsheißwasser- und Brauchwasserkreisläufe eines Haushaltsboilers mit einem Hubstopfen, der durch einen Motor oder einen Elektromagnet zwischen zwei Ventilsitzen geradlinig betätigt wird.

Stand der Technik

Hydraulische Anordnungen für Haushaltswasserboiler sind bekannt, die wenigstens die Wasserpumpe, Brauchheißwasserwärmetauscher und ein Dreiwegventil umfassen zum Umschalten der beiden Heißwasserkreisläufe. Ein Beispiel einer hydraulischen Anordnung ist offenbart EP 953808 A, worin ein Dreiwegumschaltventil mit einem Ventilgehäusekörper enthalten ist, das außen in einen hydraulischen Block eingebaut ist und aus drei überstehenden Kanälen besteht zum Verbinden der Pumpe, des Wärmetauschers und des Heizkreislaufs. Dieser Ventilkörper und auch derjenige in EP 679821 A sind speziell für einen hydraulischen Block eines speziellen Boilers ausgelegt. Er hat zusätzlich den Nachteil hoher Kosten für den Ventilkörper, wobei es für seinen Austausch erforderlich ist, die Arbeit für die Montage des neuen Ventils mit seinen äußeren Anschlussleitungen auszuführen.

Das im oben erwähnten Dokument EP 679821 erwähnte Dreiwegventil ist das Stöpselglied, das sich unter der Wirkung eines Motors anhebt und zwischen den beiden schrägen Ventilsitzen gleitet, die auf beiden Seiten des vom Boiler hereinkommenden einzigen Wegs angeordnet sind und die anderen beiden Wasserstromauslasswege vom Ventil zu den Heißwasser- oder Brauchwasserkreisläufen umschalten. Das Öffnen des Brauchwasserkreislaufs muss schnell erfolgen, da der Benutzer die Zufuhr von Heißwasser so schnell wie möglich benötigt. Ferner würde ein übermäßig schnelles Umschalten Anlass für einen Wasserstau bei der Kreislaufabschaltung ergeben. Dieses bekannte Ventil wird durch einen Schrittmotor betätigt zur Erzielung einer Umschaltzeit von 0,5 bis 2 Sekunden, um sowohl den Wasserstau als auch einen Lastverlust innerhalb des Ventils zu verhindern. Das Stöpselglied dieses Ventils besteht aus biegsamen Material, wobei sowohl die Schließkraft als auch die Öffnungskraft gegen den Sitz durch den vorhandenen Schrittmotor ausgeübt wird.

DE U 20103992 offenbart eine Ventilergänzung, die durch einen Motor betätigt wird, der einen Körper in Form einer zylindrischen Patrone hat mit zwei Umfangsdichtringen zum Einsetzen in einen Gehäusehohlraum in einem hydraulischen Körper eines Boilers. Diese Ventilergänzung hat in ihrem Oberflächenumfang einen einzigen Weg in Form einer ringförmigen Öffnung und einen einzigen Ventilsitz, so dass an der Basis des Hohlraums des zweiten Ventilsitzes und der beiden austretenden Wege eine Bearbeitung erforderlich ist. EPA 1321700 offenbart ein austauschbares Dreiwegeventil für einen Haushaltboiler, das als Basis für den Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dient.

Offenbarung der Erfindung

Gegenstand der Erfindung ist ein Dreiwegventil, das durch einen Motor betätigt wird zum Umschalten der beiden Heißwasserkreisläufe in einem Haushaltsboiler und das in ein Gehäuse im zylindrischen Block des Boilers eingebaut werden kann. Zu diesem Zweck ist der zylindrische Körper des Ventils mit Umfangsdichtringen versehen, und wenigstens zwei der Dreiwegeventile haben die Form von ringförmigen Oberflächenöffnungen für ihre Ausfluchtung und unmittelbare Verbindung mit den beiden jeweiligen Kanälen in einem Gehäusehohlraum des hydraulischen Blocks.

Ein Vorteil des Umschaltventils gemäß der Erfindung besteht dann, dass verschiedene hydraulische Blöcke von unterschiedlichen Boilern hiermit ausgerüstet werden können unabhängig von der Winkelposition, die durch das hydraulische Ventil eingenommen werden kann, das in ein einziges kalibriertes Gehäuse von unterschiedlichen hydraulischen Blöcken eingesetzt ist, da die letzteren nur zwei radiale Löcher haben, die in unterschiedlicher Tiefe gebohrt sind und mit diesen ringförmigen Öffnungen zusammenpassen, und ein einziges axiales Loch im Boden des Hohlraums haben zur Verbindung mit den drei Ventilkörperöffnungen lediglich durch Einsetzen des Ventilkörpers mit keiner besonderen Winkelausrichtung.

Ein durch das Umschaltventil erreichtes weiteres Ziel ist eine Anordnung eines motorbetätigten linear anhebenden Ventilelement, das in einer vorgegebenen Zeit einen konstanten Hub ausführt, wobei beide Parameter bei allen im tatsächlichen Körper des Ventils gebildet sind. Der zylindrische Körper des Ventils, die drei Ventilöffnungen und die beiden Ventilsitze sind bezüglich des Schafts auf Querebenen ausgebildet, wobei die Umschaltparameter weder durch die Abmessungen des Gehäusehohlraums im Boilerblock oder durch die Montageposition beeinflusst werden, die durch den Ventilkörper in der axialen Richtung oder in der Winkelrichtung eingenommen wird.

Das Stöpselglied besteht aus einer Metalllegierung und seine auf dem jeweiligen Ventilkörper abdichtende Fläche hat eine spezielle Ausbildung, damit in Zusammenarbeit sowohl mit einer Schraubendruckfeder, die auf das Stöpselglied drückt, und mit der Ventilschaftführung das Stöpselglied sich bei seiner Hubbewegung schnell von seinem Sitz abheben kann ohne die Gegenwirkung einer Adhäsionskraft am Ventilsitz.

Gemäß der Erfindung sind der hohle zylindrische Körper und die inneren Teile des Ventils so ausgelegt, dass die Montage des Ventils während seiner Herstellung wirtschaftlich sein kann, wobei sein Ventilkörper ein axiales Loch mit großem Durchmesser in dem der Motorkopplung entgegengesetzten Ende hat, das ein Loch darstellt, durch das die inneren Organe des Ventils eingesetzt werden zusammen mit einem der Wassereinlasswege.

Beschreibung der Zeichnungen

1 ist eine Ansicht eines Dreiwegventils zum Umschalten der beiden Wasserkreisläufe in einem Boiler.

2 ist ein Schnitt längs der Mittellinie II-II des Ventils in 1

Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung

Gemäß 12 hat eine Ausführungsform des Dreiwegventils 1 eine zylindrische Körperstruktur 2 für deren Einsetzen in einen senkrechten Gehäusehohlraum 3 in einem hydraulischen Boilerblock 4, wozu der Ventilkörper 2 versehen ist: mit einem Endteil 2a zum Verbinden mit einem Motor 6 oder einem elektromagnetischen Servomotor, mit zwei voneinander getrennten Umfangsdichtringen 7, 8 und mit einem äußeren Teil mit einer Gewindefläche 2b. Der Ventilkörper 2 hat in der Nähe seines Endteils 2a einen kreisförmigen Umfangsflansch 10 mit einem größeren Durchmesser als der Gehäusehohlraum 3. Der Körper 2 ist in den Hohlraum 3 eingesetzt, und der Flansch 10 begrenzen die Einsetztiefe und erleichtern die richtige Positionierung des Ventilkörpers gegenüber dem Hohlraum 3. Für seine lineare Bewegung ist der Ventilschaft 11 mit einem Motorantriebsmechanismus gekoppelt, und das mit dem anderen Ende des Schafts 11 verbundene Stöpselglied 14 führt einen Hub R aus zwischen einem ersten Ventilsitz 12 und einem zweiten Ventilsitz 3, die beide innerhalb des Körpers 2 des Ventils ausgebildet sind.

Der erste Ventilsitz 12 entspricht einem Brauchheißwassereinlassweg E1, der geschlossen ist, wenn der Motor 6 aberregt ist, und der zweite Sitz 13 entspricht einem zweiten Heißwasserkreislaufeinlassweg E2. Beide alternativen Ströme E1 oder E2 werden vom Ventilkörper zu einem seitlichen Auslassstrom S übertragen. Der erste umschaltbare Weg E1 ist gebildet durch eine Reihe von Oberflächenöffnungen 17, die auf dem gesamten kreisförmigen Profil des Körpers 2 verteilt sind. Wenn der Ventilkörper 2 in das Gehäuse 3 eingesetzt ist, weist eine der Öffnungen 17 zu einem waagrechten Kanal E1 im Block 4. Der zweite umschaltbare Einlassweg E2 hat die Form eines großen axialen Lochs 16, welches das Ende 2c des Ventilkörpers gegenüber demjenigen der Motorkupplung 2a aushöhlt. Zusätzlich sind durch den gebildeten großen Hohlraum 16 die inneren Teile 11, 13, 18, 21, 22 des Ventils innerhalb des Körpers 2 zusammengebaut. Der nicht-umschaltbare Weg S hat die Form einer seitlichen Oberflächenöffnung 15 bezüglich des senkrechten Körpers 2 zwischen beiden Sitzen 12, 13, die einem waagrechten Kanal 4S zugewandt sind, der von dem Hydraulikblock-Pumpenkörper stammt. Beide seitlichen Stromdurchgangslöcher 15, 17 sind in der axialen Richtung um einen ausreichenden Betrag getrennt, damit das Stöpselglied 14 zwischen den beiden Ventilsitzen 12, 13 aufgenommen wird. Unabhängig von der Winkelstellung des Körpers 2 ist auf diese Weise jede dieser Oberflächenöffnungen 15, 17 einem jeweiligen Kanal 4E und 4S zugewandt und bleibt hiermit verbunden unabhängig von dem Boilermodell, in dem der Hydraulikblock 4 eingesetzt ist.

Das Stöpselglied 14 hat zwei gegenüberliegende Dichtflächen 14a, 14b. Unter dem Druck einer mit dem Schaft 11 koaxialen Rückstellfeder 18 hält das Ventil 1 in der Anlagestellung den ersten Sitz 12 geschlossen. Wenn der Motor 6 erregt ist, bewirkt das Stöpselglied diesen geradlinigen Hub R, öffnet den Weg E1 des Brauchwasserkreislaufs und schließt den Weg E2 des Heißwasserkreislaufs. Es ist eine Ventilkonstruktion bevorzugt mit einem konstanten Hub R des Stöpselglieds 14 von etwa 8,5 mm, einer Federlänge M von etwa 25 mm und einem Federdurchmesser d von ungefähr 8 mm bei einem Probestück eines Ventils mit zylindrischem Körper mit einer Länge von 70 mm und einem Durchmesser von 31 mm. Der Sitz 12 bildet die Dichtungsfläche von Weg E1 des Brauchwasserkreislaufs, dessen Öffnen ein schnelles Umschalten erfordert. Die gegenseitigen Berührungsflächen 14a des Stöpselglieds und des Sitzes 12 bilden ein angewinkeltes Dichtungsprofil gegenüber einer waagrechten Ebene zur Erzielung einer dichten Abdichtung und gleichzeitig eines schnellen Anhebens des Stöpselglieds 14, wenn der Motor 6 erregt ist. Zu diesem Zweck ist die Metalllegierung des Stöpselglieds 14 vorzugsweise Messing mit einem Bleigehalt, so dass es leicht bearbeitet werden kann und verschleißfest ist, und dass es sich, wenn es durch die Rückstellfeder 18 gegen den ersten Sitz 12 gedrückt wird, es die Fläche 14a berührt und sich gleichzeitig an die starre Fläche des Sitzes 12 anpasst. Wenn ferner der Motor 6 erregt ist, hebt sich die Stöpselberührungsfläche 14a leicht vom Sitz 12 und macht eine schnelle Bewegung, ohne den Widerstand einer Adhäsionskraft an der Metallfläche des Sitzes 12 überwinden zu müssen.

Der Heißwasserkreislauf-Einlassweg E2 benötigt kein schnelles Öffnen, so dass der Sitz 13 für sein Schließen vorzugsweise mit einem Dichtring 21 versehen ist, der innerhalb des zylindrischen Körpers 2 untergebracht ist. Wenn der Motor 6 erregt ist zum Öffnen des Brauchwasserkreislaufeinlasswegs E1 wird die Oberfläche 14b des Stöpselglieds bewegt, bis sie gegen den Dichtring 21 des Sitzes 13 drückt, um den Heißwasserkreislaufeinlassweg E2 (in 2 gestrichelt dargestellt) abzuschalten.

Der Schaft 11 wird bei seiner axialen Bewegung mit Hilfe einer inneren Führungshülse 20 im zylindrischen Körper 2 geführt. Der Schaft 11 erstreckt sich entlang der anderen Seite des Stöpselglieds 14 mit einer axialen Stange 11a, um die eine schraubenförmige Rückstellfeder 18 geführt ist. Diese Stange 11a bewegt sich mit dem Stöpselglied 14 unter Zusammendrückung der Feder 18, und wird geführt mit Hilfe einer Führungsbüchse 19 im großen axialen Hohlraum 16 im zylindrischen Körper 2, und ist befestigt am letzteren mit einer Haltescheibe 22 im gleichen Weg E2 des Heißwasserkreislaufs.


Anspruch[de]
Dreiweg-Wasserventil zum Umschalten zwischen Brauch- und Heizungsheißwasserkreislauf in einem Haushaltsboiler, angetrieben mit einem Motor (6), der mit einem Ventilschaft (11, 11a) verbunden ist und bei dem ein Außenkörper (2) des Ventils so angepasst ist, dass es in einem Hydraulikblock (4) des Boiler eingebaut werden kann, wobei das Umschaltventil (1) vom Typ Stöpselglied (14) ist, das zwischen zwei schrägen Ventilsitzen (12, 13) axial angehoben wird und einen Hub (R) zwischen diesen ausführt, um die beiden mit einem nicht schaltbaren Einlass/Auslass (S) in Kommunikation stehenden Ein-/Auslasswege (E1, E2) umzuschalten, sowie einer Rückholfeder (18), die das Stöpselglied (14) gegen den normalerweise geschlossenen (E1) Sitz (12) des Ventilwegs (E1) gedrückt hält, der dem Brauchwasserkreislauf entspricht, wobei der Ventilkörper (2) zylinderförmig konstruiert ist und diese drei Wege (E1, E2, S) beinhaltet und die Form der Oberflächenöffnungen im Ventilkörper (2) annimmt, versehen mit peripheren Dichtvorrichtungen (7, 8) und Vorrichtungen zur Befestigung des Körpers (2b, 10), so dass der Körper (2) in einen zylinderförmigen Aufnahmehohlraum (3) in der Hydraulikbaugruppe (4) eingeführt werden kann, um eine direkte Verbindung der drei Leitungen (4E, 4F, 4S) des Heißwasserkreislaufs im Boiler herzustellen,

wobei diese Oberflächenöffnungen (1517), die den drei Ventilwegen (E1, E2, S) entsprechen zwei ringförmige Öffnungen (15, 17) enthalten, die sich längs am Schaft (11) entlang erstrecken und voneinander in axialer Richtung getrennt sind, wobei sich der gemeinsame Umschaltweg (S) davon zwischen beiden Ventilsitzen (12, 13) befindet, sowie ein axiales Loch (16) mit großem Durchmesser am Ende (2c) des Körpers gegenüber der Motorkupplung eins (2a),

dadurch gekennzeichnet, dass das axiale Loch (16) mit großem Durchmesser für den axialen Einlass-/Auslassweg (E2) in einem zweiten Endabschnitt (2c) des zylinderförmigen Körpers geformt ist, durch den die Innenteile des Ventils (11, 13, 14, 18, 21, 22) montiert werden, inklusive des zweiten Ventilsitzes (13) und einer Schaftstange (11a), die sich vom Stöpselglied (14) axial entlang des vergrößerten Lochs (16) erstreckt, um die Rückholfeder (18) und eine Haltemuffe (19) für die Feder (16), die die Bewegungen des Stöpselglieds (14) führt, zu führen.
Das Dreiweg-Wasserventil nach Anspruch 1, wobei das Stöpselglied (14) aus einer an einer der Metallflächen des Ventilsitzes (12) nicht haftenden, formbaren Legierung gefertigt ist, und das Stöpselglied (14) aus zwei gegenüber liegenden Dichtungsflächen (14a, 14b) gebildet ist, von denen die Fläche, die (14a) dem Sitz (12) entspricht, der normalerweise unter der Kraft der Rückholfeder (18) geschlossen ist, ein winkelförmiges Profil in Bezug auf eine Querebene besitzt, der gleich ist, wie die Fläche des Sitzes (12).






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