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Thermostatisches Wärmeaustauscher-Reglerventil für automatische Umstellung auf Heiz- oder Kühlregelung
Die Erfindung betrifft thermostatische Wärmeaustauscher-Reglerventile für automatische Umstellung auf Heiz- oder Kiihlregelung mit einer unter Sollwert-Einstellung stehenden und mittels FlüssigkeitFühler dieDifferenz der Raumtemperatur zum Sollwert erfassenden Membrandose sowie mit einem SteuerVentil mit zwei gleichzeitig entgegengesetzt arbeitenden Drosselorganen, deren eines bei Heizen, das andere beim Kühlen wirksam ist, nach Patent Nr. 198543, und schafft eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung solcher thermostatischer Wärmeaustauscher-Reglerventile.
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upt-Ventil filrDurchflusskanal ein Venturirohr und das Reglergehäuse einen durch eine Membran in zwei Kammern unterteilten Hohlraum mit Überdruck und Unterdruck aufweist, die Membran gegen das unter einer Gegenkraft stehende Haupt-Ventil drückt und die Überdruckkammer durch eine feste Drossel mit einer Stelle hohen statischenDruckes imDurchflusskanal sowie durch das mit zwei entgegengesetzt wirkenden Drosselorganen versehene Steuer-Ventil mit einer Stelle geringeren statischen Druckes im Durchflusskanal verbunden ist, wobei die Steuerung des letztgenannten Steuer-Ventiles direkt durch die Membrandose erfolgt.
Die Umstellung der Drosselorgane des Steuer-Ventiles - bei Umschaltung der Anlage von Heiz- auf Kühlbetrieb oder umgekehrt-erfolgt automatisch mittels einer Bimetall-Scheibe, welche der Temperatur des Heiz- bzw. Kühl-Mediums ausgesetzt ist .m Ausführungsbeispiel des Hauptpatentes sind nun diese Drosselorgane des Steuer-Ventiles als hintereinander angeordnete Teller-Ventile und die Bimetall-Scheibe als Schnapp-Scheibe ausgebildet ;
sowohl die als Teller-Ventile ausgebildeten Drosselorgane als auch die Bimetall-Schnappfeder haben sich jedoch insoferne als unzweckmässig erwiesen, als diese Organe schwierig einzustellen sind.
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des erwähnten Steuer-Ventiles dadurch erreicht, dass das Steuer-Ventil für die hydraulische Servokraft aus einer zweiarmigen Wippe, welche zwei sich gegenläufig ausbiegende Bimetall-Streifen trägt, und aus zwei als Ventilkugeln ausgebildeten Drosselorganen besteht, wobei je eine dieser Ventilkugeln sowie das freie Ende eines Bimetall-Streifens unter dem einen Ende der Wippe liegen, und das in Abhängigkeit der Temperatur des Heiz- bzw.
Kühl-Mediums jeweils der eine Bimetall-Streifen auf die zugehörige Ventilkugel wirkt, während der andere Bimetall-Streifen aus seinem Wirkbereich heraus gegen die Wippe gebo- gen ist und dass schliesslich die Steuerung dadurch erfolgt, dass die Membrandruckdose auf den einen Wippenarm und eine als Gegenkraft wirkende Druckfeder auf den andern Wippenarm drückt und die jeweils nicht wirksame Ventilkugel durch eine Blattfeder geschlossen gehalten ist.
Durch die Erfindung wird erreicht, dass die automatische Umstellung des Steuer-Ventiles auf Heizoder Kühlregelung mittels der Bimetall-Streifen innerhalb eines engen Temperaturbereiches des Mediums erfolgt und dass die Hübe beider Kugelventile unabhängig voneinander einstellbar sind, so dass eine präzise Dimensionierung der Servokraft ermöglicht wird.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt.
Das Gehäuse des Reglerventiles besteht aus vier Teilen ; nämlich einem Gehäuse-Unterteil l mit Boden 23, einem Gehäuse-Oberteil 6 und einem Deckel 16 ; der Gehäuse-Unterteil 1 hat einen Einlaufstutzen 2, einen Auslaufstutzen 3 sowie einen zylindrischen Mittelteil4, in dem das Hauptventil5 für Auf- Zu-Regelung koaxial eingesetzt ist ; auf den zylindrischen Mittelteil 4 ist der Gehäuse-Oberteil 6 aufgebaut.
Die Gehäuseteile 4 und 6 bilden zusammen einen Hohlraum, der durch eine Stellmembran 7 in eine Unterdruck-Kammer 8 und eine Überdruck-Kammer 9 unterteilt ist, deren Druck-Abfall dadurch erzeugt wird, dass im GehäuseUnterteil 1 der Durchfluss-Kanal zwischenEinlauf-und Auslauf-Stutzen 2 bzw. 3 als Venturirohr 10 ausgebildet ist und die Überdruck-Kammer 9 durch einen Überdruck-Kanal 11 über eine Drossel 12 mit dem Einlauf-Stutzen 2 sowie die Unterdruck-Kammer 8 durch einen Unterdruck-Kanal 13 verbunden ist. Zur Steuerung des Druck-Abfalles ist die Überdruck-Kammer'9 über ein an einerPlatte14angeordnetes Steuer-Ventil mit zwei Ventilkugeln 21 und 22 als Drosselorgane durch einen Kanal 15 mit der UnterdruckKammer 8 verbunden.
Auf den Gehäuse-Oberteil ist der Deckel 16 aufgesetzt, der eine MembranDruckdose 17 aufweist, die durch ein Kapillarrohr 18 mit einem nicht dargestelltenFlüssigkeits-Tem- peraturfühler verbunden und deren Lage zwecks Einstellung der einzuhaltenden Temperatur in bezug auf das Steuer-Ventil durch eine Sollwert-Einstellschraube 19 einstellbar ist ; diese Membrandruckdose 17 wirkt mittels einer Schubstange 20 auf die Steuerventil-Einrichtung ; zur Erzeugung einer Gegenkraft für die Stellmembran 7 ist in einem Hohlraum zwischen Gehäuse-Unterteil 1 und Boden 23 eine RückstellMembran 24 angeordnet, die den Hohlraum in eine untere-durch einen Kanal 25 mit dem EinlaufStutzen 2 verbundene - Überdruck-Kammer26 und eine durch einenKanÅal27 mit dem verengten Teil des Auslauf-Stutzens 3 verbundene obere Unterdruck-Kammer28 unterteilt.
Der Druck des Heiz- bzw. Kühl- Mediums auf die. Rückstell-Membran 24 ist nicht gesteuert und hängt nur vom Pumpendruck ab ; ist die Steuerkraft auf die Stellmembran 7 grösser als die Gegenkraft auf die Rückstell-Membran 24, wird das Haupt-Ventil 5 geschlossen-ist die Steuerkraft kleiner, wird es geöffnet.
Das Steuer-Ventil'enthält eine um eine Achse 29 oder vorzugsweise auf Spitzen oder Schneiden drehbar gelagerte, zweiarmige Wippe 30, die so angeordnet ist, dass sich die Ventilkugelp. 21 und 22 je unter dem linken bzw. rechtenEnde der Wippe 30 befinden ; auf der der Platte 14 zugekehrten Unterseite dieser Wippe sind zwei Bimetall-Streifen 31 und32 so befestigt, dass je ein freies Ende sowohl dem einen Ende der Wippe 30 als auch einer Ventilkugel gegenübersteht ; jedes Bimetall 31, 32 trägt an seinem freien Ende in ein Gewinde eingeschraubt eine Stiftschraube 33 bzw. 34, die nach unten auf die entsprechende Ventilkugel drücken kann und dadurch die Ventilöffnung freigibt ;
diese Stiftschrauben 33, 34 ragen nach oben durch je eine Öffnung des zugeordnetenWippen-Armes hindurch und sind an ihrem oberen Ende mit einem Schraubenkopf 35 bzw. 36 versehen, der auf der Wippe 30 aufliegen kann. Die Bimetall-Streifen 31 und 32 sind ferner mit einander entgegengesetzter Ausbiegung angeordnet-d. h. bei Heiz-Betrieb biegt sich das
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Betrieb des Bimetalles 32 - ist je durch den entsprechenden Schraubenkopf 35 bzw. 36 begrenzt ; in dieser Grenzlage verlaufen die Bimetall-Streifen etwa parallel mit den Wippen-Armen, an deren Enden die Schraubenköpfe 35 und 36 mit Druck aufliegen.
Je eine Blattfeder 37 bzw. 38 auf der Unterseite der Platte 14 drückt die ihr zugeordnete Ventilkugel 21 bzw. 22 in den zugehörigen Ventilsitz und je ein Anschlag 39 bzw. 40 verhindert ein zu weites Herausdrücken und Herausfallen der Ventilkugeln ; auf den rechten Wippen-Arm mit dem bei Kühl-Betrieb wirksamenBimetall-Streifen 32 drückt die Schubstange 20 der Membran-Druckdose 17 - auf den linken Wippen-Arm, dessen Bimetall-Streifen 31 bei Heiz-Betrieb wirksam ist. drückt eine als Gegenkraft wirkende Druckfeder 41.
In der Zeichnung ist das Reglerventil bei Heiz-Betrieb dargestellt ; beide Ventilkugeln 21 und 22 des Steuer-Ventiles sind vorerst geschlossen ; in der Kammer 9 steigt daher der Druck des Mediums anund die Stell-Membran 7 schliesst das Haupt-Ventil 5 ; infolge derdrosselung des Heizmediums sinkt die zu überwachende Temperatur, die Schubstange 20 der Membran-Druckdose 17 hebt sich und die Wippe 30 neigt sich nach links, bis die Stiftschraube 33 die Ventilkugel 21 nach unten drückt und die zugehörige Ventil- öffnung freigegeben wird : der Druck in der Kammer 9 nimmt daher nunmehr ab und das Haupt-Ventil 5 öffnet sich unter dem Gegendruck der Rückstell-Membran 24.
Steigt nun die zu überwachende Temperatur wieder, so dehnt sich die Membran-Druckdose 17 aus und die Schubstange 20 drückt den rechten Arm der Wippe 30 nach unten, wodurch der linke entsprechend gehoben wird und die-Ventilkugel 21 ihre Ventilöffnung wieder schliesst.
Beim Übergang von Heiz-auf Kühl-Betrieb-d. h. innerhalb eines Temperaturbereiches des Heiz-
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bzw. Kühl-Mediums, der z. B. zwischen 28 - 290 C und 21 - 220 C liegt - biegt sich das Bimetall 31 gegen die Wippe 30, und der Streifen 32 streckt sich, wodurch das rechte Ende der Wippe 30 gesenkt wird und die Striftschraube 34 die Ventilkugel 22 nach unten drückt, so dass die zugehörige Ventilöffnung freigegeben wird ; dadurch nimmt der Druck in der Kammer 9 ab und das Haupt-Ventil 5 öffnet sich, so dass jetzt das Kühl-Medium durchströmen kann. Sinkt die zu überwachende Temperatur auf den eingestellten Sollwert, so hebt sich die Schubstange 20 und damit auch das rechte Ende der Wippe 30, wodurch die Ven- tilkugel 22 die zugehörige Ventilöffnung schliesst usw.
'Das erfindungsgemässe Steuer-Ventil hat den Vorteil, dass die Distanzen zwischen den Stiftschrauben 33, 34 und den diesen zugeordneten Ventilkugeln 21 bzw. 22 sowie zwischen den Schraubenköpfen 35 bzw. 36 und der Wippe 30 leicht und genau eingestellt werden können ; die einfachen, für die Umsteuerung auf Heiz- oder Kühl-Regelung vorgesehenen Bimetall-Streifen weisen eine Ausbiegung ihrer freienEnden auf, die eine Aussteuerung in einem Temperatur-Intervall von etwa 6 bis 80 C ermöglicht.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Thermostatisches Wärmeaustauscher-Reglerventil für automatische Umstellung auf Heiz- oder Kühlregelung mit einer unter Sollwert-Einstellung stehenden und mittels Flüssigkeits-Fühler die Differenz der Raumtemperatur zum Sollwert erfassenden Membrandose sowie mit einem Steuer-Ventil mit zwei gleichzeitig entgegengesetzt arbeitenden Drosselorganen, deren eines bei Heizen, das andere beim Kühlen wirksam ist, wobei die Membrandose mittels hydraulischer Servokraft ein Haupt-Ventil für das Heizbzw.
Kühl-Medium in Auf-Zu-Regelung steuert, welche Servokraft durch Druckabfall erzeugt ist, indem sein Durchflusskanal ein Venturirohr und das Reglergehäuse einen durch eine Membran in zwei Kammern unterteilten Hohlraum mit Überdruck und Unterdruck aufweist, die Membran gegen das unter einer Gegenkraft stehende Haupt-Ventil dürckt und die Überdruckkammer durch eine feste Drossel mit einer Stelle hohen statischen Druckes imDurehflusskanal sowie durch das mit zwei entgegengesetzt wirkenden Drosselorganen versehene Steuer-Ventil mit einer Stelle geringeren statischen Druckes im Druchflusskanal verbunden ist, wobei die Steuerung des letztgenannten Steuer-Ventiles direkt durch die Membrandose erfolgt, nach Patent Nr.
198543, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuer-Ventil für die hydraulische Servokraft aus einer zweiarmigen Wippe (30), welche zwei sich gegenläufig ausbiegende Bimetall-Streifen (31, 32) trägt, und aus zwei als Ventilkugeln (21, 22) ausgebildeten Drosselorganen besteht, wobei je eine dieser Ventilkugeln sowie das freie Ende eines Bimetall-Streifens unter dem einen Ende der Wippe (30) liegen, und dass in Abhängigkeit der Temperatur des Heiz-bzw. Kühl-Mediums jeweils der eine Bimetall-Streifen (31 bzw. 32) auf die zugehörige Ventilkugel (21 bzw. 22) wirkt, während der andere Bimetall-Streifen (32 bzw.
31) aus seinem Wirkbereich heraus gegen die Wippe gebogen ist, und dass schliesslich die Steuerung dadurch erfolgt, dass die Membran-Druckdose (17, 20) auf den einen Wippen-Arm und eine als Gegenkraft wirkende Druckfeder (41) auf den andernWippen-Arm drückt und die jeweils nicht wirksame Ventilkugel (21 bzw. 22) durch eine Blattfeder (37 bzw. 38) geschlossen gehalten ist.