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Regelthermostat für Heizkörperventile
Die Erfindung bezieht sich auf einenRegelthermostaten für Heizkörperventile, bei dem die Ventil- einstellung mittels eines von einer Wärmeausdehnungsflüssigkeitbeaufschlagten Balges gesteuert wird, dessen Arbeitsraum an einen gesonderten, als Temperaturfühler ausgebildeten Raum mit vorzugsweise durch eine Einstellvorrichtung veränderbarem Volumen angrenzt. Der Fühler soll auf die Temperatur des mit dem Heizkörper zu beheizenden Raumes ansprechen und bei unerwünschten Temperaturänderungen in diesem Raum einen Steuerimpuls abgeben, der eine Verstellung des den Wasser- oder Dampfdurchfluss durch den Heizkörper regelnden Ventils bewirkt.
Dieser Steuerimpuls besteht bei den Regelthermostaten der Art, auf die sich die Erfindung bezieht, in einer Druckänderung in der den Fühler füllenden Wärmeausdehnungsflüssigkeit, die auch den Raum vor dem Balg füllt und somit bei einer Änderung ihres Druckes eine Änderung der Längsausdehnung des Balges herbeiführt. Der Balg ist über eine Ventilspindel od. dgl. so mit dem Teller, Schieber od. dgl. des Heiz- körperventils verbunden, dass Änderungen seiner Längsausdehnung eine Verstellung des Ventils bewirken.
Um eine möglichst genaue Regelung auf die gewünschte Raumtemperatur zu erreichen, ist es erfor- derlich, dass die Temperatur der Ausdehnungsflüssigkeit immer der jeweiligen Raumtemperatur entspricht.
Dieser Forderung genügen die bisher bekannten Regelthermostaten nicht, denn bei ihnen wird Wärme vom
Heizkörper auf Teile übergeleitet, die den mit Wärmeausdehnungsflüssigkeit gefüllten Raum begrenzen.
Die mit diesen durch den Heizkörper aufgewärmten Thermostatteilen in Berühung stehende Wärmeaus- dehnungsflüssigkeit wird somit auf eine Temperatur aufgeheizt, die über der Raumtemperatur liegt.
Bei Regelthermostaten der Art, auf die sich die Erfindung bezieht, befindet sich der Steuerbalg in un- mittelbarer Nähe des Heizkörperventiles. Demgemäss ist auch die im Temperaturfühler befindliche und den Steuerbalg beaufschlagende Wärmeausdehnungsflüssigkeit räumlich nur geringfügig von dem Heiz- köqerventil und dem dieses Ventil durchströmenden Heizmedium getrennt, so dass vor allem das Problem gegeben ist, nicht nur die durch Wärmefluss durch die Metallteile hervorgerufene unerwünschte Wärme- übertragung, sondern insbesondere die durch Konvektion innerhalb der Flüssigkeit herbeigeführte Wärme- übertragung zu verhindern.
Inbesondere dieses Problem ist bei den bekannten Regelthermostaten nicht gelöst.
Es ist zwar schon vorgeschlagen worden, zwischen dem Fühler und einer Baueinheit, die den Ventil- steuerbalg sowie die Einstellvorrichtung umfasst, ein wärmeabdämmendes Zwischenglied einzubauen.
Hiedurch kann zwar erreicht werden, dass das Gehäuse des Fühlers nicht unmittelbar durch Wärmeleitung von den übrigen Thermostatteilen auf eine Temperatur gebracht wird, die nicht der Raumtemperatur ent- spricht. Es ist jedoch nicht möglich, eine unerwünschte Wärmeübertragung durch Konvektion und Wärme- leitung in der Wärmeausdehnungsflüssigkeit zu verhindern. Da bei den bekannten Regelthermostaten der ausserhalb des Fühlers befindliche Teil der Wärmeausdehnungsflüssigkeit einer unmittelbaren Beeinflussung durch die Temperatur des Heizkörpers ausgesetzt ist, wird auch die Flüssigkeit im Fühler durch Wärme- leitung und Konvektion innerhalb der Flüssigkeit beeinflusst. Die Regelung ist schon dann ungenau, wenn nur zwischen einem Teil des die Wärmeausdehnungsflüssigkeit aufnehmenden Raumes und dem Heizkörper ein Wärmeaustausch stattfindet.
Auch ist man schon dazu übergegangen, zwischen dem Gehäuse des Heizkörperventils und dem den
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Steuerbalg aufnehmenden Gehäuseteil noch einen Gehäuseteil einzuschalten, durch den Luft zirkuliert.
Diese Massnahme stellt einen sehr beachtlichen technischen Aufwand dar.
Der Erfindung hat die Aufgabe zugrunde gelegen, die Regelgenauigkeit durch Unterbindung sowohl der Wärmeleitung als auch der Konvektion zwischen Heizkörper und Fühler zu verbessern und dabei noch zu einer vereinfachten Bauweise gegenüber den bekannten Regelthermostaten der in Betracht kommenden Art zu gelangen.
Das ist gemäss der Erfindung dadurch erreicht worden, dass der Arbeitsraum für den das Ventil steuernden Balg ein Volumen hat, das gegenüber dem Volumen des Fühlers, mit dem er nur über eine in seinen
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Eine vorteilhafte Bauweise ergibt sich dann, wenn das zwischen dem Arbeitsraum und dem Ventilgehäuse vorgesehene wärmedämmende Verbindungsstück durch einen den Steuerbalg und den Arbeitsraum umgebenden Gehäuseteil gebildet ist, der aus einem Werkstoff mit niedriger Wärmeleitzahl hergestellt und aussen mit Kühlrippen versehen ist.
Das wärmedämmende Verbindungsstuck kann jedoch auch aus einem am ventilseitigenEnde des Ven- tilsteuerbalges an das Thermostatgehäuse angeschlossenen Zwischenglied aus einem Werkstoff mit niedriger Wärmeleitzahl bestehen, das aussen mit Kühlrippen versehen ist und eine Innenbohrung aufweist, durch welche die mit dem Steuerbalg verbundene Ventilspindel hindurchgeführt ist und welches mit einer Abdichtung versehen ist, die das Vordringen des Heizmediums bis zum federbelasteten Steuerbalg verhindert.
In weiterer Ausbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das wärmedämmende Verbindungsstück aus einem den Ventilsteuerbalg aufnehmenden, dünnwandigen und glatten Rohr von geringer Wandstärke aus schlecht wärmeleitendem Werkstoff, vorzugsweise V 2A-Stahl besteht, in dessen fühlerseitiges Ende ein wärmeisolierendes Zwischenstück, vorzugsweise aus Kunststoff eingepresst oder eingegossen ist, das über eine aussenmittig angeordnete Bohrung für den Durchtritt der Wärmeausdehnungsflüssigkeit versehen ist. Diese Ausführungsform des wärmedämmenden Teiles ist besonders einfach und billig herstellbar, weil jegliche Zerspanungsarbeiten entfallen.
Eine weitere Vereinfachung der Bauweise ergibt sich dadurch, dass die das wärmedämmende Verbindungsstück und den Steuerbalg enthaltende Baueinheit senkrecht zu dem mit dem Gehäuse der Einstellvorrichtung eine gleichachsige Einheit bildenden Gehäuse des Fühlers angeordnet ist.
'Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung. in der einige Ausführungsbeispiele eines Regelthermostaten für Heizkörperventile unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert sind. Hiebei zeigt jeweils'im Längsschnitt : Fig. l einen Regelthermostaten gemäss der Erfindung mit gleichachsigem Einstell- und Fühleraggregat.
Fig. 2 einen Regelthermostaten gemäss Fig. l mit einem abgewandelten wärmedämmenden Verbindungsstück, Fig. 3 einen Regelthermostaten mit unter einem rechten Winkel zueinander angeordnetenEinstell-und Fühleraggregat, Fig. 4 einen Regelthermostaten gemäss Fig. l mit einem abgewandelten wärmeabdämmenden Teil und Fig. 5 einen Regelthermostaten gemäss der Erfindung, bei dem das Einstellaggregat und die Überdrucksicherung eine Einheit bilden.
Die dargestellten, als Thermostaten ausgebildeten Heizkörperregler setzen sich aus drei Aggregaten zusammen, nämlich einem den Ventilsteuerbalg enthaltenden Arbeitsaggregat A, einem einen Regelbalg enthaltenden Einstellaggregat B und einem Fühler C.
Bei dem Regelthermostaten nach Fig. l ist das Arbeitsaggregat A in einem Gehäuse 1 untergebracht, das mit seinem freien Ende mittels einer Überwurfmutter 2 od. dgl. in gleicher Weise wie ein handgesteuertes Heizungsregulierventil an einem Radiator befestigt ist. Im Innern des Gehäuses 1 befindet sich der das Ventil steuernde Balg 3, der an seinem ventilseitigen Ende über einen Kragen 4 fest mit dem Gehäuse 1 verbunden ist, während sein anderes Ende im Innern des Gehäuses 1 frei beweglich ist. An dem frei beweglichenEnde desSteuerbalges 3 ist eine aus einem schlechtwärmeleitendenMaterial hergestellte Stirnplatte 5 angebracht, die auf eine Spindel 6 einwirken kann, die von dem Steuerbalg 3 umgeben ist. Das andere Ende der Spindel 6 wirkt auf den (nicht dargestellten) Ventilkegel des Heizungsregulierventils.
Das den Steuerbalg 3 umgebende Gehäuse 1 ist gemäss der Erfindung aus einem Material mit niedriger Wärmeleitzahl hergestellt und zur Verbesserung der Wärmeabgabe an die Aussenluft mit Kühlrippen 7 versehen. Durch die Verwendung des schlecht wärmeleitenden Materials für die Herstellung des Gehäuses 1 wird verhindert, dass von dem Heizkörper Wärme auf den Thermostaten abgeleitet wird. Die Kühlrippen 7 sind so angeordnet, dass der aufsteigende Luftstrom die Rippen 7 gut umspült und somit eine eventuell vom
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Heizkörper auf das Gehäuse 1 übertragene Wärme abgeführt wird. Auch durch die Kühlrippen wird somit einer Beeinflussung der Temperatur der Ausdehnungsflüssigkeit im Thermostaten durch das Heizmedium entgegengewirkt.
Das Gehäuse 1 ist mit einem rohrförmigen Thermostat-Gehäuse 8 verbunden, das mit einer Ausdeh- nungsflüssigkeit gefüllt ist und den Fühler C bildet. Der Arbeitsraum 10 vor dem Arbeitsbalg 3 im Gehäuse 1 ist über eine Bohrung 11 mit dem Innenraum 9 des Gehäuses 8 verbunden und ebenfalls mit Aus- dehnungsflüssigkeit gefüllt. Die Bohrung 11 ist unten im Arbeitsraum 10 angeordnet, so dass eine wärme- austauschende Zirkulation der Ausdehnungsflüssigkeit vermieden wird.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform bildet das Einstellaggregat B mit dem Fühler C einen einheitlichen, gleichachsigen Bauteil. Die Einstellvorrichtung besteht aus einem Federbalg 12, der ein- seitig mit dem Gehäuse 8 dichtend verbunden ist, während sein anderes Ende über einen Ringbund 13 be- weglich im Gehäuse 8 dichtend verbunden ist, während sein anderes Ende über einen Ringbund 13 beweg- lich im Gehäuse 8 geführt ist. Über ein Zwischenstück 14 kann das frei bewegliche Ende des Federbalges
12 mittels einer Gewindespindel 15 axial verschoben werden. Die Gewindespindel 15 ist in einer das'Gehäuse 8 oben abschliessenden Verschlussplatte 16 angeordnet. Sie ist. als Hohlspindel ausgebildet und führt in ihrem mit Gewinde versehenen Innenraum eine Justierschraube 17, die mit dem Zwischenkörper 14 verbunden ist.
Durch Verstellen. der mit einem Schlitz 19 versehenen Schraube 17 kann der Regler stufenlos justiert werden. Mittels einer ebenfalls im Innern der Hohlspindel 15 geführten Konterschraube 18 ist die Schraube 17 feststellbar. Ein Handrad 20 ist mit der Regulierspindel 15 nur in einer ganz bestimmten Stellung zusammensteckbar. Dieses Handrad 20 dient zur Einstellung der gewünschten Raumtemperatur.
Im unteren Teil des Thermostatgehäuses 8, also im Fühlerteil C ist eine Überdrucksicherung lose angeordnet. Die Überdrucksicherung besteht aus einem Federbalg 21, der ein zum Gehäuse 8 konzentrisches Rohr 22 umschliesst. Auf dem Rohr 22 ist ein Stopfen 23 aufgesteckt, an dem ein Ende des Federbalges 21 befestigt, insbesondere angelötet ist. Das andere Ende des Federbalges 21 ist mit einer Ringdichtung 33 verbunden, die vom oberen Ende eines Rohres 24 getragen wird, das zwischen dem Gehäuse 8 und dem in ihm verschiebbar geführten Rohr 22 angeordnet ist.
Das Rohr 24 ist an seinem unterenEnde durch einen Stopfen 25 geschlossen, durch den ein. Rohrteil 26 hindurchgeführt ist, der zu den Rohren 24 und 22 konzentrisch ist und mit seinem oberenEndteil in das Rohr 22 hineinragt. Am oberen Ende ist das Rohr 26 durch einen Stopfen 27 geschlossen. Zwischen den Rohren 26 und 24 befindet sich eine das Rohr 22 belastende Druckfeder 34. Diese Feder ist so ausgelegt, dass die Überdrucksicherung erst bei einem bestimmten Druck im Thermostaten anspricht. Der Stopfen 25 ist über eine Hülse 29 mit dem unteren Verschlussstopfen 28 des Gehäuses 8 verbunden. In dem Innenraum der Überdrucksicherung herrscht bei normaler Raumtemperatur einunterdruck.
Der Heizkörperregler beitet wie folgt :
Mittels der Einstellvorrichtung B kann der Innenraum des Thermostaten, in dem sich die Ausdehnungsflüssigkeit befindet, durch axiale Verschiebung des Federbalges 12 hinsichtlich seines Volumens und somit des bei einer bestimmten Temperatur in der Ausdehnungsflüssigkeit herrschenden Druckes geändert werden.
Damit ist es möglich, den Thermostaten auf eine bestimmte Temperatur einzustellen, die im zu beheizendenRaum gewünscht wird. Die Einstellung des Federbalges 12 erfolgt derart, dass der Flüssigkeitsdruck im Fühler C bei einer Temperatur, die unterhalb der gewünschten Raumtemperatur liegt, so niedrig ist, dass der Steuerbalg 3 sich so weit ausgedehnt hat, dass die Spindel 6 in eine Stellung zurückgezogen ist, in der das Heizkörperventil ganz geöffnet ist. Bei dieser Stellung des Heizkörperventils ist der Wasser- oder Dampfdurchfluss durch den Heizkörper ganz freigegeben, so dass eine schnelle Aufheizung des Raumes erfolgt. Steigt demzufolge die Temperatur des Raumes an, dann erhöht sich auch die Temperatur der Ausdehnungsflüssigkeit im Fühler C und im Arbeitsraum 10, was eine Druckzunahme in der Flüssigkeit zur Folge hat.
Diese Druckzunahme bewirkt, dass der Steuerbalg 3 eine Hubbewegung ausführt. Hat die Raumtemperatur den Wert erreicht, auf den der Thermostat eingestellt ist, dann hat der Steuerbalg 3 seinen vollen Hub zurückgelegt und dabei das Heizkörperventil geschlossen, so dass der Wasser- oder Dampfdurchfluss durch den Heizkörper unterbunden ist. Eine weitere Volumenzunahme der Ausdehnungflüssigkeit wirkt sich nun auf die im Fühler C lose angeordnete Überdrucksicherung aus. Die lose Anordnung der Überdrucksicherung bringt den Vorteil der leichten Montage mit sich. Überdies kann die Über- drucksicherung dort im Fühler C angeordnet werden, wo noch eine gewisse Wärmebeeinflussung durch das Heizmedium, befürchtet werden könnte.
Befindet sich die Überdrucksicherung beispielsweise, wie bei den Ausführungsformen nach denFig. 1 und 2, kurz unterhalb des Zwischenstückes 14, so wird dadurch erreicht, dass der Hauptteil der Ausdehnungsflüssigkeit sich im unteren Teil des Fühlers C befindet und damit nur von der Raumtemperatur beeinflusst wird. Für die Genauigkeit des Reglers ist das von grosser Wichtigkeit.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 entspricht die Ausführung des Einstellaggregates B und des Fühlers C in allen Teilen der Ausführungsform nach Fig. l. Jedoch ist in diesem Fall das mit dem Thermostatengehäuse verbundene Gehäuse 41 des Steuerbalges 3 nicht mit Kühlrippen 7 versehen, sondern über eine Überwurfmutter 42 mit einem berippten Verbindungsstück 43 aus schlecht wärmeleitendem Material verbunden, dass eine Dichtung 44 trägt, die bei jeder Stellung der Ventilspindel 46 verhindert, dass Heizmedium bis zum Steuerbalg 3 vordringen kann. Die durch eine Druckfeder 45 belastete Ventilspindel 46 ist durch die Dichtung 44 hindurchgeführt.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist das Einstellaggregat B gleichachsig mit dem Arbeitsaggregat A angeordnet, u. zw. in einem Rohr 55, das mit dem Gehäuse 1 verbunden ist. Das Rohr 55 enthält ein Einstellaggregat B. das genau wie bei den Ausführungsformen nach den Fig. l und 2 ausgebildet ist. Der Arbeitsraum 10'befindet sich in diesem Fall unmittelbar zwischen der Stirnplatte 5 und dem Einstell- aggregatb. Das Fühlergehäuse 8 ist lotrecht an das Gehäuse 55 angeschlossen und trägt eine in diesem Fall nicht dargestellte Überdrucksicherung, die derjenigen gemäss den Fig. 1 und 2 entsprechen kann.
Der Fühler C ist ebenso wie der Arbeitsraum 10'mit der Ausdehnungsflüssigkeit gefüllt und ist mit dem Arbeitsraum 10'über eine Leitung 56 für die Ausdehnungsflüssigkeit verbunden. Die Leitung 56 ist in einen Anschlussteil 57 eingearbeitet, welcher das Gehäuse 8 abschliesst und das Rohr 55 umgreift und die beiden Teile auf. diese Weise miteinander verbindet.
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bildenden glatten, dünnwandigen Rohr 61 aus schlecht wärmeleitendem Werkstoff untergebracht, das mit seinem freienEnde mittels einer Überwurfmutter 62 an einem Radiator befestigt ist. Im Innern des Rohres 61 befindet sich der das Heizkörperventil steuerndeBalg 63, der an seinem ventilseitigen Ende über einen Kragen 64 fest mit dem Rohr 61 verbunden ist.
Am freibeweglichen Ende des Steuerbalges 63 ist eine aus schlecht wärmeleitendem Material hergestellte Stirnplatte 65 angebracht, die auf die Ventilspindel 6 einwirken kann. An seinem dem Heizkörper abgewandten Ende ist in das Rohr 61 ein Zwischenstück'66 aus schlecht wärmeleitendem Material, vorzugweise Kunststoff eingesetzt, entweder dadurch, dass es in festem Zustand in das Rohr 61 eingepresst oder in das Rohr 61 eingegossen worden ist. Das Zwischenstück 66 weist eine mittig angeordnete Bohrung 67a oder eine aussermittig angeordnete (gestrichelt dargestellte) Bohrung 67b auf, die den Arbeitsraum 10 vor dem Steuerbalg 63 mit dem Innenraum 9 des rohrförmigen Thermostat-Gehäuses 8 verbindet.
Die in den Zeichnungen gestrichelt wiedergegebene Anordnung der Bohrung 67b, bei der sie in den unteren Teil des Arbeitsraumes 10 einmündet, ist insofern vorteilhaft, als durch sie eine Wärmeaustauschzirkulation der Ausdehnungsflüssigkeit vermieden wird.
Die Ausbildung des Einstellaggregates B mit Handrad 20, Federbalg 12 und den übrigen Teilenund
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Bei der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform eines Regelthermostaten ist das Arbeitsaggregat A genauso wie inFig. 4 ausgebildet, jedoch ist die im Fühler C angeordnete Überdrucksicherung und die Einstellvorrichtung zu einer Arbeitseinheit zusammengefasst. Zu diesem Zwecke ist der Ring 73 nicht als mit dem Zwischenstück 74 zusammenhängender Teil ausgebildet, sondern auf dem hohlzylindrischen Teil des Zwi- schenstückes.. 74 verschiebbar angeordnet und auf dem oberen Rand des Rohres 24 abgestützt. Im Innerndes Rohres 24 ist das Zwischenstück 74 mit einem Ringrand an seinem Ende gelagert.
Die Feder 34 stützt sich einerseits gegen den Verschlussstopfen 25 des Rohres. 24. und anderseits gegen den Ringrand des Zwischenstückes 14.
Das von ihr umgebene Rohr 26 ragt in die zylindrische Ausnehmung im unteren Teil des Zwischenstückes 74 hinein. Es ist ebenso, wie bei der Ausführungsform nach Fig. l mit seinem unteren Ende in den Stopfen 25 eingesetzt und an seinem oberen Ende durch den Stopfen 27 verschlossen. Mit Ausnahme des Zwischenstückes 74 und desRinges 73 sind dieTeile der Einstellvorrichtung B, nämlich Federbalg 12, die Regulierspindel 15, die Verschlussplatte 16, die Schraube 17, die Konterschraube 18 und das Handrad 20 genauso ausgebildet wie bei der Ausführungsform gemäss den Fig. 1-4.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenenAusführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr sind mannigfache Abwandlungen derselben möglich, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen.
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