NL8105207A - Vierwegklep. - Google Patents

Description

'Λ Λ — Ν.0. 30478 1 %

Vierwegklep.

De uitvinding heeft betrekking op een vierwegsklep met twee ingangen en twee uitgangen. De uitvinding heeft tot doel een klep van dit type te verschaffen die schakelfuncties en regelfuncties voor-de temperatuur kan verzekeren op zodanige wijze dat automatisch een verdeelcir-5 cuit voor warm water met constante temperatuur of quasi constante temperatuur, bijvoorbeeld warm huishoudwater of centrale verwarming, omvattende een warmtebron met bestuurde werking (zoals een verwarmingsin-riehting of een waterverwarmer) en een warmtebron met variabele werking (zoals een zonne-energiebron of geothermische energiebron of voor het 10 recupereren van warmte), waarbij met voorrang de caloriën worden benut verkregen van laatstgenoemde.

Hiertoe heeft de uitvinding tot doel een vierwegklep te verschaffen van het type omvattende twee ingangen en twee uitgangen, met het kenmerk, dat hij een thermogevoelig element omvat dat inwerkt op twee 15 afsluiters waarvan de ene beweegbaar is naar het thermogevoelige element tot aan een sluitstand van een eerste uitgang van de klep, en, in tegengestelde richting, tot aan een sluitstand van een tweede uitgang van de klep, en waarvan de andere kan bewegen tussen een opextingsstand en een sluitstand van een van de twee ingangen van de klep.

20 De uitvinding heeft eveneens tot doel een verdeelcircuit voor warm water te verschaffen waarbij een dergelijke klep wordt toegepast. Dit circuit, van het type omvattende een eerste warmtebron met bestuurde werking, een tweede warmtebron met variabele werking, een koud waterleiding van het leidingnet, een leiding voor warm gebruikswater, en 25 middelen voor het schakelen om automatisch het water uit het leidingnet toe te voeren aan een van de twee bronnen, of aan de twee bronnen tegelijkertijd in een variabele verhouding, als functie van de temperatuur van het water toegevoerd door de tweede bron, welke klep het kenmerk heeft, dat de schakelmiddelen een vierwegklep omvatten zoals hierboven 30 aangegeven, waarvan de eerste ingang is verbonden met het leidingnet, waarvan de tweede ingang is verbonden met de tweede warmtebron, waarvan de eerste uitgang direct is verbonden met de warmwaterleiding en waarvan de tweede uitgang is verbonden met de eerste warmtebron en vandaar met de leiding voor warm water.

35 De uitvinding wordt hierna meer in detail beschreven aan de hand van een tekening waarin een uitvoeringsvoorbeeld is weergegeven.

Figuur 1 toont een schema van de plaatsing van een klep volgens de uitvinding aangebracht in een voedingscircuit voor warm water.

8105207 3 -¾ 2

Figuur 2 toont op veel grotere schaal een langsdoorsnede van de klep.

Figuur 3 toont een doorsnede over de lijn III-XII in figuur 5 van een modulair element van deze klep.

5 De figuren 4 en 5 tonen twee andere aanzichten van het element volgens figuur 3 respectievelijk een aanzicht volgens de pijl 4 en een doorsnede over de lijn V-V in figuur 3.

Figuur 6 toont een uiteen genomen langsdoorsnede van de organen van de klep verbonden met de modulaire elementen.

10 De figuren 7 ën 8 tonen details respectievelijk in doorsnede over de lijnen VII-VII en VIII-VIII in figuur 6.

Figuur 9 toont een deel van een variant van de klep.

Figuur 10 toont in doorsnede over de lijn X-X in figuur 11 een orgaan van de klep volgens figuur 9.

15 Figuur 11 toont een doorsnede van hetzelfde orgaan over de lijn XI-XI in figuur 10.

Figuur 12 toont een bovenaanzicht van een ander orgaan van de klep volgens figuur 9.

Figuur 13 toont een doorsnede van dit orgaan over de lijn 20 XIII-XIII in figuur 12. ~

Het circuit weergegeven in figuur 1 is bedoeld om aan een leiding 1 warm huishoudwater bij constante temperatuur of quasi constante temperatuur te geven. Het warme water kan worden verschaft hetzij geheel door een waterbron 2 met variabele en wisselvallige temperatuur hetzij 25 door een verwarmingsinrichting, waterverwarmer of dergelijke 3, hetzij tegelijkertijd ook door deze twee bronnen.

De bron 2 kan in het bijzonder een warmte-energiebron of een geothermische bron of een recuperatiebron voor warmte zijn en is gekoppeld met een warmte-uitwisselaar 4. Het circuit omvat een vierwegklep 5, die 30 hierna meer in detail zal worden besproken, en die twee ingangen 6 en 7 en twee uitgangen 8 en 9 bezit.

Uitgaande van het leidingnet wordt koud water toegevoerd enerzijds aan de ingang 6 van de klep 5, anderzijds aan de ingang van de warmte-uitwisselaar 4. Hierbij neemt het water caloriën op van het verwarmde 35 water door de bron 2 en circuleert in gesloten circuit, en wordt vervolgens overgebracht naar de andere ingang 7 van de klep 5.

Het water kan de klep 5 verlaten onder hierna uiteen gezette omstandigheden, hetzij door de uitgang 8, die direct is verbonden met de leiding 1, hetzij door de uitgang 9, om de verwarmingsinrichting 3 te 40 doorlopen, die het water weer verwarmd en vervolgens weer in de leiding 8105207 r 3 \ 1 komt, hetzij ook door twee uitgangen 8 en 9 tegelijkertijd, tot aan een verbindingspunt A.

De klep 5 (figuren 2 tot 8), omvat vier identieke modulaire elementen of op elkaar geplaatste modulen 10A tot 10D, waarmede een boven-5 kap 11A, een onderkap 11B en een bepaald aantal inwendige organen is verbonden. Verondersteld wordt dat in het hierna volgende de klep 5 vertikaal is geplaatst, hoewel elke andere oriëntatie in de praktijk kan worden toegepast.

Zoals blijkt uit de figuren 3 tot 5 begrenst een modulair element, 10 bijvoorbeeld het element 1QA, een kamer of inwendige cylindrische holte 12 die een doorgang met vertikale X-X hartlijn vormt. Het element 10A is op zijn twee uiterste boven- en ondervlakken voorzien van flenzen 13, die in het weergegeven voorbeeld rechthoekig zijn. De flenzen 13 bezitten in elke hoek een boutopening 14. De kamer 12 staat radiaal in 15 verbinding met het uitwendige via een leiding of kanaal 15 met de hartlijn Y-Y loodrecht op X-X, in een vorm van een cylinder begrensd door twee evenwijzige vlakken 16, en uitmondt in een cylindrische nippel 17; in het weergegeven voorbeeld is de nippel 17 van schroefdraad voorzien.

20 Het element 10A heeft een afmeting volgens de hartlijn X-X die kleiner is dan de uitwendige diameter van de nippel 17; dit maakt het mogelijk tijdens de verbinding van de moleculen onderling de omvang volgens de hartlijn X-X van het uitgevoerde samenstel te reduceren, zoals hierna blijkt. Dit resulteert daaruit dat hij is voorzien van twee 25 hellende randen 18 om de overgang tussen de binnenwand van de nippel 17 en de evenwijdige vlakken 16, die de doorgang 15 snijden te veroorzaken. De winst aan omtrek wordt benut voor het onder een hoek plaatsen van de nippels 17 van de modulen 10A tot 10D, bijvoorbeeld over 180° als weergegeven.

30 De opeenvolging van inwendige organen die worden vastgehouden tus sen de twee kappen 11A en 11B van de klep 5 omvat van boven naar beneden (figuur 6): een bovenste schroefveer 19A, waarvan de diameter enigszins toeneemt naar beneden; een uitgangsmof 20 die heen en weer beweegt in de manchet 21; een thermo gevoelig element 22; een bovenste 35 ringvormig deel 23; een schaal 24; een onderste ringvormig deel 25; een intree-afsluiter 26; een instelschroef 27 en zijn besturing 28; en een onderste schroefveer 19B met constante diameter, die een veel grotere kracht ontwikkeld dan de veer 19A.

De bovenkap 11A heeft de vorm van een omgekeerde schaal en heeft 40 een vierkante flens 29 voorzien van boutgaten overeenkomstig met de ga- 8105207 , %

V

4 ten 14 van de modulen 10A tot 10D. Een cirkelvormige keel 30 is hoi uitgevoerd in het onderste vlak van deze flens.

De mof 20 is cylindrisch, open aan zijn beide uiteinden en bezit een inwendige kraag 31 die een groot centraal kanaal vrij laat; onder 5 deze kraag is een cirkelvormige plaat 32 geplaatst, die is voorzien van een aantal omtreksopeningen 33 en van een blinde centrale uitsparing 34, die is aangebracht in.het onderste oppervlak ervan.

De manchet 21 bezit een uitwendige middenkraag 35. Kelen 36 zijn aangebracht in de twee vlakken van deze kraag en in de cylindrische in-10 wendige wand van de manchet.

Het thermogevoelige element 22 bezit een dikker middendeel 37, waarbij een bovendeel 33 ervan een stang 38A en een onderste basis 39 doorloopt.

De ringvormige delen 23 en 25 dragen elk respectievelijk een uit-15 wendige kraag 40, 41 gelijk aan de kraag 35 en een zitting respectievelijk 42, 43. De zitting 42 bezit een onderste geprofileerd oppervlak 44 dat convergeerd naar boven en een bovenste zittingoppervlak 45 dat vlak en horizontaal is. De plaatsing van de overeenkomstige vlakken 46 en 47 van de zitting 43 is omgekeerd.

20 De schaal 24 bezit twee onderbrekingen diametraal tegenover elkaar in de zijwanden ervan. Hij draagt een onderste steun en geleidingsor-gaan 48, dat er één geheel mee vormt.

De afsluiter 26 is buisvormig en bezit op een punt in het midden van zijn lengte een uitwendige kraag 49 waarvan naar achteren twee ko-25 lommen 50, die diametraal tegenover elkaar zijn geplaatst, uitgaan. Direct onder de kraag 49 is de afsluiter 26 inwendig van schroefdraad voorzien bij 51, en is verder glad.

Het bovenste deel 27 bezit een onderste deel 52 dat uitwendig cylindrisch is, en is voorzien van een diepe diametrale uitsparing 53. De 30 besturing 28 bezit een onderste gespleten kop 54 en een bovenste deel 55 in de vorm van een diametrale plaat. In het orgaan 27 en de besturing 28 zijn cirkelvormige uitwendige kelen respectievelijk 56 en 57 aanwezig.

De onderste kap 11B is buisvormig en bezit een binnenste getrapte 35 boring 58 met naar boven toenemende diameter. Twee korte langsschroeven 58, die diametraal tegenover elkaar staan, zijn aangebracht in de wand van deze boring uitgaande van het bovenvlak van de kap, die eveneens een cirkelvormige keel 60 bezit.

Als de klep 5 wordt samengesteld worden de modulen 10A tot 10D op 40 elkaar geplaatst met alle andere organen in het inwendige, welk samen- 8105207 «r 5 stel wordt voltooid door de kappen 11A en 11B. De uitwendige gemeenschappelijke diameter van de kragen 35, 40, 41 en van de cylindrische schouders 61, 62 van de kappen respectievelijk 11A en UB maken het deze elementen mogelijk nauwkeurig te worden opgenomen in de cirkelvormi-5 ge uitsparingen 63 aangebracht in de flenzen 13 van de modulen 1QA tot 10D. Meer in het bijzonder is de kraag 35 geklemd tussen de modulen IOC en 10D, de kraag 40 tussen de modulen 1GB en IOC en de kraag 41 tussen de modulen 10A en 10B. Vertikale bouten (niet weergegeven) verzekeren het samenhouden van het samenstel* 10 Zn deze samengestelde stand is de veer 90A samengedrukt tussen de kap 11A en de kraag 31 van de mof 20. Het bovenste uiteinde van de stang 38 van het thermogevoelige element 22 is met kracht opgenomen in de uitsparing 34 van de plaat 32. Het gespleten deel 37 van dit zelfde element 22 is geplaatst in de moduul 10B, tussen de twee zittingen 23 15 en 25, op dezelfde wijze als zijn onderste basis 39, die is opgenomen in de schaal 24.

Bovendien is het steun- en geleidingsorgaan 48 schuivend opgenomen in het bovenste gladde deel van de afsluiter 26, dat heen en weer beweegbaar wordt geleid door samenwerking van zijn twee kolommen 50 in 20 de groeven 59 van de kap 11B en wordt naar boven aangedrevenj dat wil zeggen naar de zitting 25 door de veer 19B, die is samengedrukt tussen de kraag 49 van de afsluiter en de bovenste schouder van de boring 58 van de onderste kap UB.

Voor het instellen wordt het bovenste deel 27 geschroefd in de 25 schroefdraad 51 van de afsluiter 26, en de bovenste plaat 55 van de besturing 28 wordt heen en weer beweegbaar opgenomen in de vernauwing 53 van het deel 27. De besturing 28 doorloopt de boring 58 van de kap UB, en zijn kop wordt vastgehouden op het uitwendige van deze kap door een klem 63, en door de ondersteuning van een schouder 64 van het deel 27 30 tegen de kleinste inwendige schouder van de boring 58. De dichtheid wordt verzekerd door een reeks torische afdichtorganen die in de verschillende kelen zijn geplaatst die boven zijn genoemd.

De klep 5 bezit dus twee afsluiters: de afsluiter 26, die kan komen te steunen tegen de dichte verbinding op het oppervlak van de zit-35 ting 47 van het ringvormige deel 25 onder invloed van de veer 19B, hetzij zich van dit oppervlak verwijderen, en de mof 20, waarvan de ringvormige bovenste omtrek kan komen te rusten op de afgedichte verbinding op het onderste ringvormige oppervlak 65 van de bovenste kap 11A onder invloed van het thermogevoelige element 22 of zich van dit oppervlak 40 verwijderen onder invloed van de veer 19A totdat de ringvormige onder- 8105207 6 r " · ste omtrek van deze mof afdichtend komt te rusten op het oppervlak van de zitting 45 van de zitting 23.

Hierna zal de werking van de klep 5 in zijn toepassing in het circuit van figuur 1 worden besproken ervan uitgaande dat de bron 2 water 5 levert bij toenemende temperaturen.

Opdat de beschrijving van de werking duidelijk zal zijn heeft het de voorkeur de temperaturen die worden genoemd te definiëren.

- T22 is de temperatuur van waaraf het thermogevoelige element 22 begint uit te zetten en op zodanige wijze inwerkt dat de mof 20 vrij 10 komt van het oppervlak van de zitting 45; - Tj is de beoogde temperatuur voor het water afgegeven in de leiding voor warm water 1; - T3 is de temperatuur van het water verschaft door de verwarmingsin-richting 3 (deze temperatuur T3 is gefixeerd door een geschikte re- 15 geling van de verwarmingsinrichting). T3 is iets groter dan T^.

Deze temperaturen liggen in de volgende volgorde: T22^Ti<T3

Als de bron 2 praktisch geen warmte verschaft treedt het water in de ingang 7 met een temperatuur T kleiner dan Ï22> zodat het ther-20 mostabiele element samentrekt en dat de plaat 22 los komt van' de kraag 31 van de mof 22. Dit maakt het de veer 19B mogelijk de afsluiter 26 te plaatsen op zijn zitting 43 en aldus de ingang 6 te sluiten, en voor de veer 19A de mof 20 verder weg te dringen van zijn bovenste zitting 65 van de kap 11A en het te plaatsen op zijn onderste zitting 42 waardoor 25 de directe uitgang 8 wordt gesloten. Het water loopt dan door de ingang 7, de mof 20 en de uitgang 9 en gaat naar de verwarmingsinrichting. Deze verschaft door zijn regeling in de leiding 1 water bij de temperatuur T3.

Deze toestand blijft bestaan totdat de temperatuur T van het water 30 dat de warmte-uitwisselaar verlaat een temperatuur T22 bereikt die voldoende is voor het element 22 om zich uit te zetten en neemt de plaat 32 mee die steunt tegen de kraag 31 van de mof 20, drukt vervolgens de mof 20 naar boven tegen de werking van de veer 19A in. Opgemerkt wordt dat tijdens deze beweging de afsluiter 26 op zijn zitting 35 43 blijft totdat de kracht ontwikkeld door de veer 19B veel groter is dan die ontwikkeld door de veer 19A.

Onder deze omstandigheden bereikt het water slechts de klep 5 door de ingang 7, maar verlaat hem weer door de twee uitgangen 8 en 9, in een verhouding die afhangt van de hoogte van de mof 20 ten opzichte 40 van zijn zitting 45 en dus van de temperatuur T van het water aan de 8105207 » 7 ingang 7.

Al naarmate de temperatuur T van het water dat de ingang 7 binnenkomt hoger wordt, zet het thermogevoelige element 22 zich uit en verplaatst het progressief de mof 20 naar zijn bovenste zitting 65 zodanig 5 dat een vermindering van de hoeveelheid verwarmd water door de verwar-mingsinrichting aanwezig is, die zich mengt met water tredend uit de uitgang 8 om een watermengsel te verschaffen bij een temperatuur die zeer dicht bij de temperatuur Tj ligt.

Als de temperatuur T van het water dat aankomt door de ingang 7 10 voldoende is opdat onder invloed van het thermogevoelige element 22 de mof 20 zich plaatst op zijn bovenste zitting 65 en de uitgang 9 sluit, treedt alle water in en het gaat slechts uit door de uitgang 8 en komt direct in de leiding 1. Dit komt overeen met een temperatuur van het verwarmde water door de bron 2 gelijk aan de temperatuur Tj.

15 Het is in dit geval dat de instelling van de klep noodzakelijk voor het verkrijgen van water bij een temperatuur Tj in de leiding wordt uitgevoerd door het min of meer in belangrijke mate inschroeven van het deel 27 in de afsluiter 26 opdat laatstgenoemde en de mof 20 tegelijkertijd worden gebracht op hun betreffende zittingen 47 en 65.

20 Als de temperatuur T van dit water blijft stijgen en de-tempera tuur Tj passeert, blijft het thermogevoelige element 22 zich verlengen terwijl de mof 20 rust op zijn bovenste zitting 65. Als gevolg hiervan drukt het element 22 terug naar de achterzijde van de afsluiter 26 in tegenwerking met de veer 19B, die aan het aan de bron 2 verwarmde 25 water een bepaalde hoeveelheid koud water toevoegt dat binnentreedt door de ingang 6. Deze hoeveelheid koud water neemt toe als de temperatuur T van het water dat via 7 intreedt stijgt.

Aldus verzekert, als het verwarmde water door de bron 2 een temperatuur T heeft lager dan de temperatuur de klep 5 een schakelfunc-30 tie tussen de twee uitgangen 8 en 9. In tegenstelling hiermede verzekert uitgaande van T * de klep 5 de regeling van de temperatuur van het gemengde water door in min of meer grote mate koud water toe te voegen aan het door de bron 2 verwarmde water.

De variant volgens de figuren 9 tot 13 verschilt van de voorgaande 35 uitvoering slechts in twee opzichten.

Enerzijds bestaat de schaal 24A uit plastisch materiaal, terwijl de schaal 24 uit koper bestaan, waardoor thermisch het thermogevoelige element van de onderste afsluiter 26 wordt geïsoleerd, die koud is omdat hij steeds in aanraking is met het koude water dat aankomt in de 40 ingang 6. Bovendien bezit het bovenvlak van deze schaal 24A gekruiste 8105207 8

r V

O

kanalen 66, die een bepaalde circulatie van water onder het thermoge-voelige element mogelijk maakt, waardor het aanrakingsoppervlak tussen het water en dit element wordt vergroot en als gevolg de responstijd van laatstgenoemde wordt verlaagd ten opzichte van de uitvoering vol-5 gens figuur 1, waardoor het effect van de onderbrekingen 67 van zijn zijdelingse wand wordt aangevuld.

Anderzijds heeft men.om het mengen van water als het water verwarmd door de bron 2 veel te warm is en om de kwaliteit van de regeling van de temperatuur van het gemengde toegevoerde water te verbeteren, 10 een afleidorgaan 68 in de vorm van een kom uit plastisch materiaal toegevoegd die het element 22 omgeeft. Dit afleidorgaan bezit een bovenste buitenrand 69 die is geklemd in een uitsparing 70 aangebracht in de basis van de zitting 23 en zich uitstrekt naar de achterzijde bijna tot aan het geprofileerde oppervlak 46 van de zitting 15. De schaal 24A 15 schuift permanent nauwsluitend in een centrale onderste opening 71 van het afleidorgaan 68, waardoor het koude leidingwater als de klep 26 open is, dwingt langs dit afleidorgaan te bewegen en te stromen door grote zij-openingen 72 daarvan geplaatst ter hoogte van de ingang 7, en dus om zich te mengen met warm water wat door de ingang 7 aankomt, voor 20 het bereiken van het thermogevoelige element 22. -;

Het zal duidelijk zijn dat het afleidorgaan 68 op een andere wijze in de klep kan worden aangebracht, bijvoorbeeld door hechten.

De schaal 24A en het afleidorgaan 68 verbeteren aldus de regeling van de temperatuur verzekert door de klep in het grotere gebied van 25 temperaturen van water verwarmd door de bron 2.

8105207

Claims (9)

1. Vierwegklep van het type omvattende twee ingangen en twee uitgangen, met het kenmerk, dat de klep omvat een thermogevoelig element (22) dat inwerkt tussen twee afsluiters (20, 26) waarvan de ene (20) 5 kan bewegen naar het thermogevoelige element tot aan een sluitstand van een eerste uitgang (8) van de klep (5) en in tegengestelde richting tot aan een sluitstand van een tweede uitgang (9) van deze klep en waarvan de andere (26) kan bewegen tussen een openingsstand en een sluitstand van een (6) van de twee ingangen (6, 7) van de klep.

2. Mengklep volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat elk van de twee afsluiters (20, 26) wordt aangedreven door een veer (19A, 19B) naar het thermogevoelige element (22), waarbij de veer (19B) van de tweede afsluiter (26) een veel grotere kracht ontwikkeld dan de andere (19A).

3. Mengklep volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat aan de zijde van de eerste afsluiter (20) het thermogevoelige element (22) een deel vormt met een orgaan (32) dat heen en weer kan verschuiven ten opzichte van deze afsluiter en kan komen te rusten tegen een reliëf (31) daarvan in de richting van het verlengen van het thermogevoelige element.

4. Mengklep volgens een van de conclusies 1 tot 3 met het kenmerk, dat aan de zijde van de tweede afsluiter (26) het thermogevoelige element (22) komt te steunen op een steun- en geleidingsorgaan (24; 24A) dat losorganen (66, 67) heeft die de toegang van het water naar het thermogevoelige element vergemakkelijken.

5. Mengklep volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat genoemde losorganen (66, 67) zowel zijdelings als ten opzichte van het overeenkomstig eindvlak van het thermogevoelige element zijn aangebracht.

6. Mengklep volgens een van de conclusies 4 en 5, met het kenmerk, dat het steun- en geleidingsorgaan (24A) bestaat uit een thermisch iso- 30 lerend materiaal.

7. Mengklep volgens een van de conclusies 1 tot 6 met het kenmerk, dat het thermogevoelige element is omgeven door een afleidorgaan (68), dat slechts de toegang van het binnentredende water tot het thermogevoelige element (22) toelaat ten opzichte van de tweede ingang (7) van 35 de klep (5).

8. Verdeelcircuit voor warm water van het type omvattende een eerste warmtebron met bestuurde werking, een tweede warmtebron met variabele werking, een leiding voor koud leidingwater, een leiding voor warm verbruikswater, en schakelmiddelen om automatisch het water van de wa- 40 terleiding naar een van de twee bronnen te leiden, of naar een van de 8105207 - V νί > ’ 10 twee bronnen tegelijkertijd in een variabele verhouding als functie van de temperatuur van het water toegevóerd door de tweede bron, met het kenmerk, dat de schakelmiddelen een vierwegklep omvatten volgens een of meer van de conclusies 1 tot 7, waarbij de eerste ingang (6) is verbon-5 den met de waterleiding, waarvan de tweede ingang (7) is verbonden met de tweede warmtebron (2), waarvan de eerste uitgang direct is verbonden met de warmwaterleiding (1) en waarvan de tweede uitgang is verbonden met de eerste warmtebron (3) en vandaar met de leiding voor warm water (1).

9. Verdeelleiding volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de eerste warmtebron (3) warm water toevoert met een constante temperatuur, *************** 8105207