AT509272A2 - Thermostatventil - Google Patents

Abstract

Thermostatventil mit einem beweglichen Ventilschaft (6), welcher in einem Nichtflüssigkeits-Hohlraum (13) angeordnet ist, mit einem Thermostatkopf (5) zusammenwirkt und durch ein Anschlussstück (4) hindurch verläuft; und einem Ventil (7), welches mit einem Zwischenraum relativ zum Sitz (8) angebracht ist, wobei die Symmetrieachse des beweglichen Ventilschafts (6) mit der Symmetrieachse des Thermostatkopfs (5) und des Anschlussstücks (4) zusammenfällt und wobei der Nichtflüssigkeits-Hohlraum (13) mit einer flexiblen gewellten Membran (9) abgedichtet ist; ein Hubverstärker in Form eines Hebels (11) ist auf einer im Nichtflüssigkeits-Hohlraum (13) positionierten Achse (12) ist, wobei der kurze Hebelarm des Hebels (11) mit dem beweglichen Ventilschaft (6) zusammenwirkt und der lange Hebelarm desselben unter der Wirkung einer Feder (10) steht und mit dem Ventil (7) verbunden ist, und wobei der lange Hebelarm des Hebels (11) durch die gewellte Membran (9) hindurch verläuft.

Description

THERMOSTATVENTIL

Die Erfindung betrifft Regelungseinrichtungen, insbesondere Thermostatventile für Heizgeräte (Radiatoren, Konvektoren usw.).

Es sind zum Beispiel Thermostatventile gemäß den Patenten der Russischen Föderation Nr. 2182998, 2112270 und 2191310 und den deutschen Patenten Nr. 352961 (Danfoss F/S} und Nr. 19510530 (Thodor Heimeier Metall Werk RG) bekannt.

Zum Beispiel enthält das Thermostatventil, das in der Beschreibung des deutschen Patents DE 3529614 offenbart wird, ein Gehäuse, an welchem ein Ventilschaft angebracht ist, der durch eine Stopfbuchse hindurch nach außen vorsteht, zur Betätigung des Verschlussstückes des Ventils, einen oberen Thermostatteil, der ein Thermostatelement (TSE) enthält, und einen dadurch beweglichen Stößel, wobei das Kopfstück des Stößels mit dem Ventilschaft zusammenwirkt.

Das TSE kann Füllungen in Form von Sattdampf aufweisen und arbeitet dann in Abhängigkeit vom Dampfdruck (weicher von der Temperatur abhängt}, in Form einer Flüssigkeit (und es arbeitet dann in Abhängigkeit von der Wärmeausdehnung dieser Flüssigkeit) oder in Form von wachsförmigen Materialien.

Der Ventilschaft führt unter der Wirkung des TSE eine hin-und hergehende Bewegung aus, wobei er das Ventil aus der geöffneten Position in die geschlossene bewegt. Eine Ausgleichsfeder schützt das Ventil vor Zerstörung. In Anbetracht der Nutzungsdauer des Ventils (die führenden Hersteller garantieren etwa eine Million Betätigungen) stellen die Ventilschaftdichtungen, welche als Gummiringe mit ringförmigem Querschnitt ausgeführt sind, das verletzlichste Element dar, aufgrund des Verschleißes, der durch die Reibung des Gummis am Metall des Ventilschaftes verursacht wird und durch Verunreinigungen verstärkt wird, die in dem Wärmeübertragungsmittel enthalten sind. Da ein Ausfall von Dichtungen ein Austreten des Wärmeübertragungsmittels und ein Überfluten des Raumes zur Folge hat, ist es erforderlich, periodisch solche Thermostatventile zu warten und diese Dichtungen auszuwechseln. Das Auswechseln der Dichtungen erfordert, dass die Hauptleitung des Wärmeübertragungsmittels abgesperrt und wenigstens teilweise entleert wird, und dass das Ventil von einem qualifizierten Fachmann zerlegt wird.

Eine wichtige Rolle für die durchzuführende Regelungsfunkti- ···« * · · · · • » · · ·*·«·*» · • ·· m · * · · · · ·«···« · ·«· ·« * · · · · · · · ·« - 2 - on spielt die Größe des Weges des Ventils relativ zum Sitz in Reaktion auf eine Änderung der Raumtemperatur um 1 °C. Je größer der Weg ist, desto sanfter ist der Regelungsprozess, desto größer ist die Energieeinsparung und desto einfacher die Verwendung des Ventils. Der Ventilweg hängt hauptsächlich von dem Füllmaterial des Thermostatköpfes ab, er hängt jedoch ferner von der Größe und dem Typ der Aneroid-Kammer ab, welche zum Beispiel ein Faltenbalg ist. Die besten Verstärkungsfaktoren für gegenwärtige Thermostatventi.l e betragen etwa 0,35 mm/1 °C für ein Dampf-Füllmittel und 0,2 bis 0,28 mm/1 °C für ein flüssiges Füllmittel.

Das Patent der Russischen Föderation Nr. 2112270 offenbart ein Thermostatventil für einen Radiator, welches ein Analogon zu dem oben beschriebenen ist, jedoch einen Weg des Ventils relativ zum Sitz aufweist, der größer ist als der Weg des Stößels des TSE. Hierbei wird das Problem gelöst, indem zwischen dem Stößel des TSE und dem Schaft des Thermostatventils ein Hubverstärker angebracht wird. Der axiale Weg des Stößels wird verwendet, um das verstärkende Element in die Richtung zu bewegen, in der es nachgiebig ist.

Bei Anforderungen an die Aufrechterhaltung einer Temperatur in einem Raum mit einer Genauigkeit von 2 °C ist jedoch das Zusammendrücken der Feder durch den inneren Druck des Wärmeübertragungsmittels ein wesentlicher Faktor. Der Standard DS/EN 215-1, Pkt. 5.2.8, schreibt vor, dass die Abhängigkeit der Ventilcharakteristik vom statischen Druck einen Wert von Γ = 1 °C/10 bar nicht überschreiten darf, was für P = 10 bar bereits einen Fehler von 50 % in Bezug auf die Genauigkeit der Temperatureinhaltung von 2 °C darstellt.

Diese technische Lösung weist auch gewisse Nachteile hinsichtlich der Abdichtung des Ventilschaftes auf, was mögliche Undichtigkeiten nach sich zieht, und ferner der Abhängigkeit der Ventilcharakteristik vom Wert des Arbeitsdruckes.

Somit weisen alle Lösungen nach dem Stand der Technik einen gemeinsamen Nachteil auf, nämlich, sie sind aufgrund des hohen Verschleißes unzuverlässig, und ferner hängt ihre Charakteristik von Druckdifferenzen in der Hauptleitung des Wärmeübertragungsmittels ab.

Das Patent der Russischen Föderation Nr. 2177095 (Patentinhaber Danfoss A/S) stellt die Lösung dar, die der beanspruchten technischen Lösung am nächsten kommt, und wurde als solches an- ♦ φ φ Φ ΦΦΦΦΦ·ΦΦ* Μ Φ Φ Φ Φ Φ Φ · · * • · · · · Φ Φ Φ Φ Φ Φ # • φ Φ φ · ·'-···· · Φ φ · Φ Φ Φ « ·*· * φ ΦΦ ΦΦΦ · «« - 3 -gesehen.

Die Einrichtung nach dem nächsten Stand der Technik enthält ein Gehäuse, einen Ventilschaft und Schaftdichtungen in Form von zwei Gummiringen. Damit die zugesicherte Luftdichtigkeit gewährleistet ist, müssen die Dichtringe mit Presssitz angebracht werden; in diesem Falle wird jedoch die Charakteristik des Thermostatventi ls von der Reibung abhängig (es tritt eine Hysterese auf), wodurch ein schneller Verschleiß der Ringe verursacht wird, und die Ringe haben eine begrenzte Lebensdauer. Ferner fallen diese Dichtungen, wenn das Wasser mechanische Beimengungen enthält, aus und verlieren ihre Luftdichtigkeit; Schmutz, der zwischen den Ventilschaft und den Sitz gelangt, verursacht eine Schiefstellung des Schaftes, wodurch ein ungleichmäßiges Zusammendrücken der Ringe und ein Verlust der Dichtigkeit hervorgerufen werden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in einer Erhöhung der Genauigkeit der Durchflussregelung eines Wärmeübertragungsmittels mittels eines Thermostatventils, die durch Beseitigung des Einflusses des Druckes des Wärmeübertragungsmittels sichergestellt wird, und außerdem in einer erhöhten Zuverlässigkeit, die durch Verwendung einer Dichtung in Form einer gewellten Membran gewährleistet wird, welche eine Reibung zwischen beweglichen Teilen beseitigt.

Die Aufgabe wird wie folgt gelöst: In einem Thermostatven-til, das einen beweglichen Ventilschaft aufweist, welcher mit einem Thermostatkopf auf einer Seite und mit dem kurzen Hebelarm eines Hubverstärkungs-Hebels zusammenwirkt, während der lange Hebelarm des Hubverstärkungs-Hebels mit dem Ventil zusammenwirkt, welches in dem Sitz mit einem Spiel angebracht ist, .ist der Nichtflüssigkeits-Hohlraum mit einer flexiblen gewellten Membran abgedichtet, wobei der Hubverstärkungs-Hebel durch die gewellte Membran hindurch verläuft.

Die beigefügte Zeichnung zeigt schematisch das beanspruchte Thermostatventil, wobei: 1 - Gehäuse; 2 - Einlass; 3 - Auslass; 4 - Anschlussstück (Fitting); 5 - Thermostatkopf; 6 - beweglicher Schaft;

- 4 - 7 - Ventil; 8 - S i t z ; 9 - gewellte Membran; 10 - Feder; 11 - Hubverstärkungs-Hebel; 12 - Achse; 13 - Nichtflüssigkeits-Hohlraum;

Bei dem beanspruchten Thermostatventil verläuft ein bewegli eher Ventilschaft 6, welcher mit einem Thermostatkopf 5 zusammenwirkt, durch ein Anschlussstück 4 hindurch, wobei die Symmetrieachse des beweglichen Ventilschaftes 6 mit der Symmetrieachse des Thermostatkopfes 5 und des Anschlussstückes 4 zusammenfällt .

Der bewegliche Ventilschaft 6 wirkt mit dem kurzen Hebelarm eines Hubverstärkungs-Hebels 11 zusammen, welcher auf einer Achse 12 angebracht ist, die im Inneren eines Nichtflüssigkeits-Hohlraums 13 positioniert ist. An dem langen Hebelarm des Hubverstärkungs-Hebels 11 ist ein Ventil 7 mit einem Zwischenraum bezüglich eines Sitzes 8 angebracht, um ein Ventil mit einem Weg vorzusehen, der größer ist als der Hub des beweglichen Ventilschaftes 6.

Die Achse 12 nimmt die an der gewellten Membran 9 entstehen de Kraft von dem Druck der Flüssigkeit (Wärmeübertragungsmittel) auf, wodurch sie den beweglichen Ventilschaft 6 von der Wirkung des Innendruckes entlastet.

Das vorliegende Thermostatventil funktioniert wie folgt.

Wenn sich die Temperatur in dem Raum erhöht, wirkt der Ther mostatkopf 5 auf den beweglichen Ventilschaft 6 ein und bewegt ihn dabei in der vertikalen Richtung. Der bewegliche Ventilschaft 6, der mit dem kurzen Hebelarm des Hubverstärkungs-Hebels 11 zusammenwirkt, überträgt die Bewegung des beweglichen Ventilschaftes 6 auf den langen Hebelarm des Hubverstärkungs-Hebels 11, wodurch er für die Bewegung des Ventils 7 zu dem Sitz 8 hin sorgt, um den Zwischenraum zwischen ihnen zu verringern. Die Durchflussmenge der Flüssigkeit (Wärmeübertragungsmittel) durch das Thermostatventil und damit durch das Heizgerät nimmt ab, um die Temperatur im Raum entsprechend dem Sollwert wiederherzustellen. Wenn die Temperatur relativ zum Sollwert absinkt, hört der Thermostatkopf 5 auf, auf den beweglichen Ventilschaft 6 einzuwirken, und das System „Ventil - Hubverstärkungs-Hebel - » * #· ··*·>»· * · t ft*··*··*· • «ft * ······· * I I I ft ft · * · ft ft ft ftftftftftft · ftftft ftft ft» M «»· · ftft - 5 - beweglicher Ventilschaft" wird durch eine Feder 10, welche über den Hubverstärkungs-Hebel 11 eine Kraft auf den beweglichen Ventilschaft 6 und das Ventil 7 überträgt, zurück in die Ausgangsposition bewegt.

Die Luftdicht.igkeit eines Nichtflüssigkeits-Hohlraums 13 in dem Gehäuse 1 entlang der beweglichen Einheit (langer Hebelarm des Hubverstärkungs-Hebels) wird durch eine flexible gewellte Membran 9 gewährleistet, welche es ermöglicht, die an dem Hubverstärkungs-Hebel 11 erzeugte Kraft zu minimieren.

Eine Ausführung des beanspruchten Thermostatventils im industriellen Maßstab ist unter Verwendung bewährter Konstruktionselemente und ausgereifter Technologien nicht schwer zu realisieren.

Claims (1)

1. >« ·· ft·»······ ·· » φ · 4 * · · · · # 4 4 4 4 »4 · 4 4 4 • 4 4 ft · ·*♦· 4 · • •ft»«· · ··» ft· » ftft ft ft » · ·* - 6 - PATENTANSPRUCH 1. Thermostatventil mit einem beweglichen Ventilschaft, welcher mit einem Thermostatkopf auf einer Seite und mit dem kurzen Hebelarm eines Hubverstärkungs-Hebels zusammenwirkt, wobei der lange Hebelarm des Hubverstärkungs-Hebels mit einem Ventil zusammenwirkt, welches mit einem Zwischenraum bezüglich eines Sitzes angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Nichtflüssigkeits-Hohlraum mit einer flexiblen gewellten Membran abgedichtet ist und der Hubverstärkungs-Hebel durch die gewellte Membran hindurch verläuft.