Regelorgan für Radiatoren. Gemäss einem bekannten Wunsch soll das Regelorgan eines Radiators so ausgebildet sein, dass eine eindeutige Regelung der vom Radia tor abgegebenen Wärmemenge möglich ist und dass die Regelung weitmöglichst linearen Cha rakter haben soll, das heisst, dass die abgege bene Wärmemenge pro Zeiteinheit in einem angenähert linearen Verhältnis zur Grösse des Winkels ist, um welchen der Einstellgriff des Regelsorgans von seiner Ausgangslage aus ge dreht worden ist, in welcher das Regelorgan geschlossen ist.
Zum Erfüllen dieser Bedingung ist erfor derlich, dass die in bezug aufeinander bewe- liehen, den Durchströmungsquerschnitt be stimmenden Teile des Regelorgans derart aus gebildet sind, dass die Durehströmungsöffnung in ihrer Grösse gemäss. einer nichtlinearen Funktion des Drehwinkels ändert, welche sehr kompliziert ist und sich nicht mit bekannten Mitteln der Mathematik genau berechnen lässt. Zwar können bestimmte Berechnungen durch geführt werden, deren Ergebnisse jedoch den in der Praxis auftretenden Umständen nur an genähert Rechn-ung tragen.
Ein hierfür ver- antwortlieher Faktor ist zum Beispiel der mit der strömenden Flüssigkeitsmenge pro Zeitein heit veränderlicher Strömungswiderstand, wel cher von den an der Regelung nicht unmittel bar teilnehmenden Teilen des Regelorgans aus geübt wird, vor allem wegen Wirbelbildungen an denjenigen Stellen, wo die Strömung des Mediums abgelenkt wird. Eine einwandfreie Regelung gemäss der obenerwähnten Beldin- gung kann somit nur unter Benutzung eines Regelorgans von hierfür besonders geeigneter Bauart erreicht werden.
Regelorgane, deren miteinander zusammen arbeitende und in bezug aufeinander beweg liche, die Durchströmungsöffnung bestim mende Organe eine nichtlineare Veränderung der Durchströmöffnung für das Heizmedium in Abhängigkeit von der Einstellung des Re gelorgans gestatten, sind bekannt, wobei die prozentuale Veränderung des Durchströmungs- querschnittes bei kleiner Öffnung für eine be stimmte Verstellung des Regelorgans kleiner ist als bei grosser ÖffnLLug. Die vorliegende Er findung besteht darin,
dass die die Durchströ- mungsöffnung bestimmenden Organe des Re gelorgans derart ausgebildet sind, dass die Grösse der Durehströmungsöffnung wenigstens über einen Teil des Einstellbereiches des Re gelorgans mindestens angenähert nach der ex- ponentiellen Funktion a.
b-I veränderbar ist, wobei a eine Konstante, welche die Grösse einer minimalen, dem Wert n = <B>1</B> entsprechenden Durchströmungsfläche angibt,<B>b</B> eine vom zu verwendenden Radiator und Heizmedium ab hängige Konstante und n die der jeweiligen Einstellung des Regelorgans entsprechende Ordnungszahl von fortlaufend numerierten, gleichmässigen Teilstrecken einer zumindest gedachten Einstellskala des R egelorgans ist.
Einige Ausführungsbeispiele des Erlin- dungsgegenstandes sind im folgenden an Hand der beigefügten Zeichnung erläutert. Es zei gen: Fig. <B>1</B> eine erste Ausführungsform des Re gelorgans, teilweise im axialen Längsschnitt, Fig. 2 eine Draufsicht zu Fig. <B>1</B> in axialer Richtung gesehen, Fig. <B>3</B> einen Querschnitt nach der Linie III-III in Fig. <B>1,</B> Fig. 4 einen Querschnitt nach der Linie IV-IV in Fig. <B>1,
</B> Fig. <B>5</B> verschiedene Regelcharakteristiken zur Erklärung der Erfindung, Fig. <B>6</B> eine zweite Ausführungsform des Regelorgans in der Draufsicht, Fig. 6a einen Schnitt nach der Linie VI-VI in Fig. <B>6,</B> Fig. <B>7</B> eine Variante zu Fig. <B>6,</B> Fig. <B>8</B> einen teilweisen Axialschnitt durch eine weitere Ausbildungsform. des Erfindungs gegenstandes, Fig. <B>9</B> eine Draufsicht zu Fig. <B>8,
</B> Fig. <B>10</B> eine Einzelheit von Fig. <B>8</B> in grösse rem Massstab.
In das Gehäuse<B>11</B> des in Fig. <B>1</B> bis 4 ge zeigten Regelorgans ragt eine Spindel 12, auf welcher der Einstellgriff<B>13,</B> der einen Zeiger 14 besitzt, ausserhalb des Gehäuses<B>11</B> angeord net ist. Der Zeiger bewegt sich über eine kon zentrisch um die Spindel 12 angeordnete Skala <B>1.5,</B> welche am Flansch<B>16</B> eines in das Gehäuse <B>11</B> eingesehraubten Sehliesspfropfens <B>17</B> be festigt ist.
Gegen die Unterseite der Schliess pfropfens<B>17</B> liegt ein auf der Spindel 12 sit zender Bund<B>18</B> unter dem Druck einer Feder <B>19</B> an, während eine Überwurfmutter 20 unter Zwischenschaltung einer Dichtungspackung 21 Über den Schliesspfropfen <B>17</B> geschraubt ist. Der Einstellgriff <B>13</B> samt dem Zeiger 14 ist an dem aus dem Gehäuse<B>11</B> herausragenden Teil der Spindel 12 mit Hilfe einer Mutter 22 gesichert.
Das Gehäuse<B>11</B> ist in seinem Innern mittels einer Wand<B>23</B> unterteilt, in welcher eine<B>Öff-</B> nung angeordnet ist. Rund um diese Öffnung läuft ein Absatz 24, auf welchem eine Platte <B>25</B> in nicht drehbarer Lage ruht. Gegen die obere Seite dieser Platte<B>25</B> liegt eine zweite Platte<B>26</B> an, welche mitder Spindel in dreh fester Verbindung steht. Der für den Einlass des Heizmediums vorgesehene Rohrstutzen ist mit<B>27</B> und der abgehende Rohrstutzen mit<B>28</B> bezeichnet.
Wie aus Fig. <B>3</B> und 4 ersichtlich, ist. in der feststehenden Platte<B>25</B> eine Durchlassöffnung <B>29</B> für das Heizmedium vorhanden, die sich hauptsächlich in radialer Richtung erstreckt. Die mit der Spindel 12 drehbare Platte<B>26</B> weist ein unrundes zentrales Loch<B>30</B> für die Aufnahme des flachen untern Endes der Spin del 12 auf, so dass diese Platte sicher der Spin del in deren Drehbewegungen folgt.
Ausser dem ist die bewegliche Platte<B>26</B> mit einer sich über einen Teil des Scheibenumfanges erstrek- kenden Ausnehmung versehen, die nach innen durch eine zum grösseren Teil spiralähnliehe Kurve<B>31</B> begrenzt ist, die sich beispielsweise über den halben Umfang der Platte erstreckt.
Die Kurve<B>31</B> weist eine solche Form auf, dass der von ihr freigelegte Teil der Durchbre- ehung <B>29</B> der feststehenden Scheibe<B>25</B> einen Durchtrittsquerschnitt hat, der mit der expo- nentiellen Funktion a<B>.</B> bn-1 zunimmt bzw. abnimmt, wenn der Regelgriff<B>13</B> in der einen oder der andern Richtung innerhalb wenigstens eines Teils des Regelbereiches be tätigt wird.
In der genannten Formel bedeutet iv die der jeweiligen Einstellung des Regel organs entsprechende Ordnungszahl von fort laufend numerierten, gleichmässigen Teilstrek- ken auf der Skala<B>15.</B> Dieselbe sei zum Beispiel gleichmässig von<B>0</B> bis<B>10</B> gra-duiert, derart, dass die Öffnung<B>29</B> dann völlig freigegeben ist, wenn'der Zeiger 14 auf der Zahl<B>10</B> steht und vollständig von der Scheibe<B>26</B> abgedeckt ist, wenn sich der Zeiger 14 gegenüber der Zahl<B>0</B> befindet.
Der in obiger Formel auftre tende konstante Faktor a entspricht der Grösse einer minimalen, wirksamen Durchtrittsfläehe, welche dann vorhanden ist, wenn der Zeiger 14 auf dem Teilstrich<B>1</B> der Skala<B>15</B> steht. Diese minimale wirksame Fläche kann bei spielsweise eine Grösse von 0,24min2 besitzen, was als einen normalen Wert für ein Regel organ zu einem Radiator mit Heizwasser be trachtet werden kann, der in einem mittelgro ssen Wohnun,gszimmer angeordnet ist. Die Konstante<B>b</B> der Formel wird<B>je</B> nach der Grösse des Radiators, nach dem verwendeten Heizmedium und dem Arbeitsdruck desselben usw. gewählt.
Sie kann gemäss empirisch ge wonnenen Ergebnissen für ein flüssiges Heiz medium beispielsweise zu<B>1,5</B> angenommen werden. Die in Zusammenwirkung der beiden Scheiben<B>25</B> und<B>26</B> tatsächlich freigelegte Durehtrittsöffnung des Regelorgans verändert sich demnach in der folgenden Weise-
EMI0003.0003
Einstellung <SEP> Fläche <SEP> MM2 <SEP> Einstellung <SEP> Fläche <SEP> mm2
<tb> <B>0 <SEP> 0 <SEP> 6 <SEP> 1.82</B>
<tb> <B>1</B> <SEP> 0,24 <SEP> <B>7 <SEP> 2,7</B>
<tb> 2 <SEP> <B>0,36 <SEP> 8</B> <SEP> 4 <SEP> <I>2</I> <SEP> <B>1</B>
<tb> <B>3</B> <SEP> 0,54 <SEP> <B>9 <SEP> 61</B>
<tb> 4 <SEP> <B>0,81 <SEP> 10 <SEP> 9:2</B>
<tb> <B>5</B> <SEP> 1,21 Diese Werte können selbstverständlich nicht vollkommen sein, und sie müssen auch nicht genau sein.
Sie sind der normalen, innerhalb der Industrie vorkommenden Toleranz -unter worfen, welche auf dem vorliegenden Gebiet im allgemeinen ziemlich gross ist. Aus der obi gen Zusammenstellung kann bemerkt werden, dass bei der Einstellung<B>0</B> die wirksanie Durch- trittsöffnung von demjenigen Wert abweicht, der gemäss der exponentiellen Funktion <B>0,16</B> mm2 betragen würde.
Die Duro-hströ- ihungsfläche ist hier aber in Abweichung von der linearen Wärmeabgabe-Regelcharakteristik züi Null gemacht worden, um ein vollkom menes Abstellen des Radiators zu ermög lichen.
<B>.</B> Versuche haben bestätigt, dass man mit dem beschriebenen Regelorgan eine Wärme abgabe erzielt, die praktisch vollkommen linear mit dem Drehwinkel bzw. dem Ver stellen des Griffes veränderlich ist. Dies ist in Fig. <B>5</B> veranschaulicht.
Die Kurve<B>A</B> zeigt die bei den älteren Regelorganen vorhandene lineare Veränderung der Durchströmungs-- fläche in Abhängigkeit von der Einstellung des Regelorgans gemäss einer linear geteilten Skala mit den Teilstriehen <B>0</B> bis<B>10.</B> Die Kurve B veranschaulicht die hierbei erzielten Werte für die Wärmeabgabe des Radiators, Im un tern Drehwinkelbereich des Griffes nimmt die Wärmeabgabe sehr stark, und im obern Drehwinkelbereich hingegen nur sehr wenig zu für eine bestimmte Veränderung der Ein stellage.
Die Kurve<B>C</B> in Fig. <B>5</B> repräsentiert die gewünschte lineare Regelkurve für die Wärmeabgabe, welche durch den in der Kurve <B>D</B> dargestellten Verlauf der Durchtrittsöff- nung des beschriebenen, erfindungsgemässen Regelorgans erzielt wird.
Aus der angegebenen Formel für die Durehströmungsöffnung des Regelorgans ist zu entnehmen, dass die beiden Konstanten a und<B>b</B> für die Dimensionierung des Regel organs massgebend sind, weshalb ein be stimmtes Regelorgan nicht für mehr als einen bestimmten Radiator unter ganz be stimmten Betriebsverhältnissen passen würde, da sowohl a als auch<B>b</B> von Fall zu Fall etwas verschieden sein können.
Um dennoch dasselbe Regelorgan für mehrere Arten von Radiato ren und verschiedene Betriebsverhältnisse ver wenden zu können, kann man eine Reihe von verschieden geschnittenen Platten<B>26</B> versehen, von denen man mit völlig zufriedenstellender Genauigkeit für jeden besonderen Fall die jenige wählen und in das Regelorgan einbauen kann, die den gewünschten Erfolg am besten gewährleistet.
Es ist indessen auch möglich, dieselbe Platte<B>26</B> zu benützen, falls man diese für das grösste Wärmebedürfnis dimensio-niert, das in nerhalb des Benutzungsbereiches des betref- f enden Regelorgans vorkommen kann und bei kleinerem Wärmebedarf den Bewegungs bereich der Spindel entsprechend einschränkt.
Eine hiefür geeignete Ausführungsforin des Regelorgans ist in Fig. <B>6</B> gezeigt. Das Loch <B>29</B> in der feststehenden Platte<B>25</B> weist hier eine rhombische Form auf und ist mit der einen Ecke gegen das Zentrum der Scheibe gerichtet, so dass die beiden anliegenden Rhombenseiten angenähert radial zur Scheibe verlaufen.
Diese Anordnung ist von beson derer Bedeutung, da die in Umfangsrichtung gemessene Breite der Öffnung<B>29</B> an der Peri pherie der Scheibe<B>25</B> klein ist, so dass die langsame Vergrösserung der Durchströmungs- fläche auch mit einer ziemlich grosse Steigung aufweisenden Spiralkurve <B>31</B> erreicht werden kann.
Die nach innen gerichtete Spitze der Öffnung<B>29</B> ergibt sieh aus der Überlegung, dass zur Ermöglichung der grösstmöglichen DrehbewegLiug die Öffnung durch radial ver laufende Linien begrenzt sein muss. Hierdurch ist es möglich, die umfängliche Ausnelimung in der beweglichen Scheibe<B>26</B> über einen grö sseren Winkel auszudehnen, der im gezeigten Ausführungsbeispiel nahezu<B>3000</B> beträgt, ge genüber nur 1801> im ersten Beispiel.
Bei einem so grossen Drehwinkel ist es aber schwierig, die erforderliche Abstützung der ,Platte<B>26</B> zu finden. Damit diese stets gut ge führt ist, weist sie gemäss Fig. <B>6</B> eine Anzahl von Speichen<B>32, 33</B> und 34 mit hauptsäch licher radialer Ausdehnung auf, von denen die Speiche<B>33</B> wesentlich breiter gehalten ist, so dass sie das Loch<B>29</B> überdecken kann. Es ist wichtig, dass die Speichen<B>32</B> und 34 in einer Ebene senkrecht zur Ebene der Scheiben <B>25, 26</B> einen solchen Querschnitt besitzen, dass sie dem Heizmedium einen kleinstmöglichen Strömungswiderstand entgegensetzen.
Der Querschnitt kann zum Beispiel linsenförmig oder gemäss Fig. 6a dreieckförmig sein, in welch letzterem Falle die eine Spitze der Querschnittsfläche von der Platte<B>25</B> weg gerichtet ist.
Anstatt der Skala<B>15</B> ist eine Skala vor handen, die an einer auf dem Gehäuse ange ordneten, durch Drehen um die Spindel 12 einstellbaren Voreinstellscheibe <B>35</B> angebracht isti die mittels einer geeigneten Feststellvor richtung feststellbar ist. Die Feststellvorrich- tnng kann beispielsweise aus einem Ring<B>36</B> bestehen, der in eine Spur im Flansch<B>16</B> (Fig. <B>1)</B> des Schliesspfropfens<B>17</B> eingeschraubt werden kann, -um mittels eines Flansches die Voreinstellscheibe <B>35</B> gegen den Flansch<B>16</B> zu pressen.
In der in Fig. <B>6</B> gezeigten Lage liegt der Zeiger 14 gegen einen festen Schlag<B>37</B> an, der am Gehäuse befestigt ist, und die Einstell bewegung des Griffes<B>13</B> im Sinne des Ver- kleinerns der Durchströmungsöffnung in der- Jenigen LagQ begrenzt, in welcher das Regel organ völlig geschlossen ist.
An der drehbaren Voreinstellscheibe <B>35</B> ist ein Anschlag<B>38</B> an gebracht, gegen welchen der Zeiger 14 bei der grössten erlaubten Einstellung der Durehströ- mungsöffnung zum Anliegen kommt. Soll der ganze Regelbereieli des Regelorgans benutzt werden können, so wird die Voreinstellscheibe <B>35</B> derart gedreht, dass der Anschlag<B>38</B> unmit telbar am Rand<B>39</B> des Anschlages<B>37</B> anliegt. Der Teilstric'h <B>0</B> der Skalenscheibe<B>35</B> wird dann in derjenigen Lage liegen, in welcher sieh der Zeiger bei geschlossenem Regelorgan befindet.
Auf der Voreinstellscheibe <B>35</B> ist eine zweite Reihe von Ziffern für die Voreinstel- lung vorhanden, welche Ziffern mit<B>0',</B> 1,<B>11,</B> III, IV, V bezeichnet sind, wodurch man in einer bequemen Weise die Grösse der Vorein- stellung gegenüber einem festen Strich 40 ab lesen kann, der sich auf dem Anschlag<B>37</B> be findet. Man sieht, dass bei der in Fig. <B>6</B> ge zeigten Lage die Voreinstellung die grösstmög liche ist, dem Teilstrich V entsprechend.
Dies bedeutet, dass die maximale Durchströmungs- fläche des Regelorgans durch die Voreinstel- lung auf ihren kleinsten einstellbaren Wert herabgesetzt worden ist, entsprechend der Be stimmung des Regelorgans zum Gebrauch an einem Radiator in einem ziemlich kleinen Wohnungszimmer oder an einem zu grossen Radiator. In diesem Falle erstreckt sich die normale Graduierung des vom Zeiger 14 über- streichbaren Teils der Skala nicht von<B>0</B> bis<B>10,</B> sondern nur von<B>5</B> bis<B>10,</B> das heisst die Ein- stellbarkeit geht nur über fünf Teilstriche.
Falls die Voreinstellscheibe derart gedreht wird, dass ihr Teilstrieh IV mit dem festen Strich 40 korrespondiert, so wird die normale Einstellung nur die sechs Teilstriche zwischen 4 und<B>10</B> umfassen, und wird die Voreinstell- scheibe so festgestellt, dass ihr Teilstrieh III mit dem Strich 40 korrespondiert, so wird die -normale Einstellung nach unten durch den Teilstrich<B>3</B> bestimmt usw. Der Regelbereieh vergrössert sich in dem Masse, in welchem die Voreinstellung verkleinert wird,
so dass die maximale Durchströmungsöffnung mittels der Voreinstellung <B>0'</B> beim normal-en Einstell strich<B>10</B> erreicht wird.
Bei den älteren Radiatorenanlagen ist man insbesondere bei solchen Anlagen, die mit Pumpendruck arbeiten<B>-</B> auf sehr grosse Schwierigkeiten gestossen bei der Berechnung des richtigen Strömungswiderstandes in den Leitungen, damit jeder Radiator diejenige Wärmemenge erhalten hat, die er bekommen sollte. Auch bei sorgfältigen Berechnungen hat man Ungleichheiten nicht vermeiden kön nen, mit dem Resultat, dass einer oder mehrere der Radiatoren in der Anlage eine zu kleine Wärmemenge bekommen haben.
Um dies aus zugleichen, war man dann genötigt, in empiri scher Weise durch Experiment zu einer gegen seitigen Angleichung zu kommen, dadurch, dass man Drosselstöpsel in die Rohranschlüsse der Radiatoren eingesetzt hat, um auf diese Weise verschiedene Zusatzwiderstände zu er zeugen.
Dieses Vorgehen ist eine komplizierte und sehr zeitraubende Massnahme, die beim Gebrauch des Regelorgans gemäss Fig. <B>6</B> da durch wesentlich vereinfacht werden kann, dass die ganze Arbeit sieh ausführen lässt, ohne dass der Radiator oder das Regelorgan demon tiert werden muss, nur durch einfaches Ein stellen der Voreinstellung von aussen. Das Bemerkenswerte hierbei ist, dass das exponentielle Gesetz für die Wärmeabgabe un abhängig von der Voreinstellung erhalten bleibt.
Ohne Rücksicht darauf, wie gross die Voreinstellung ist, wird nämlich die Menge der vom Radiator pro Zeiteinheit abgegebenen Wärmemenge direkt proportional zur Anzahl der Teilstriche, die die Lage des Zeigers 14 von der Ausgangslage unterscheidet.
Die in Fig. <B>6</B> gezeigte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist sehr bequem, sowohl in der Einstellung als auch in der Handhabung. Sie ist aber für viele Fälle zu kompliziert. Ein vereinfachtes Regelorgan, das denselben Zweck erfüllt, ist in Fig. <B>7</B> gezeigt, gemäss welcher innerhalb der festen Skala<B>15</B> ein drehbarer Ring 41 vorhanden ist, der einen Sperranschlag 42 zur Begrenzung der Bewegung des Zeigers 14 im Sinne der Ver grösserung der Durchtrittsfläche des Regel organs trägt. Der Ring 41 kann in der ein gestellten Lage mittels ein paar Schrauben 43 arretiert werden.
Bei der in Fig. <B>8</B> bis<B>10</B> veranschaulichten Ausführungsform ist das Gehäuse mit 46 be zeichnet, welches einen Einlaufstutzen 43 und einen Auslaufsttitzen 44 aufweist und durch eine Trennwand 45, die in üblicher Weise eine Durchströmungsöffnung für das Heizmedium enthält, unterteilt ist. Im Gehäuse 46 ist eine Büchse 47 eingesehraubt, in deren innenseiti- gem Gewinde die Spindel 48 durch Drehen des Griffes 49 in axialer Richtung verschraubbar ist.
Ein Packung<B>50</B> für die Dichtung des Re gelorgans gegen aussen und eine überwurf- mutter <B>51</B> sind in üblicher Weise angeordnet. Der Griff 49 ist mit einer Verlängerung in der Form eines Zeigers<B>52</B> versehen-, der über einer auf dem Gehäuse 46 angeordneten Skala <B>53</B> zur Ablesung der Einstellung des Regel organs beweglich ist.
Die erwähnte Trennwand bildet oben einen ebenen Ventilsitz 54 und ist mit einer zylin drischen, die genannte öffnung bildenden Bohrung koaxial zur Achse der Spindel 48 versehen. Der Regelteil besteht aus zwei zu sammenhängenden Teilen, und zwar einem Ventilteller<B>55</B> und einem zylindrisehen Teil <B>56.</B> In Fig. <B>10</B> ist der Regelteil<B>55, 56</B> in grö sserer Abbildung dargestellt.' Der Teil<B>56</B> kann massiv ausgebildet sein, in welchem Falle ein diametral durch den Teil <B>56</B> laufender Spalt<B>57</B> in diesen eingearbeitet ist.
Die Breite des Spaltes<B>57</B> nimmt nach un ten in der Weise zu, dass die von ihm freige legte, oberhalb dem Ventilsitz 54 befindliche Öffnung, welche dem anströmenden Heiz- medium zugänglich ist, nach der erwähnten exponentiellen Funktion veränderlich ist. Die Veränderung kann stetig oder sprunghaft er folgen. In Fig. <B>10</B> ist ein Beispiel für den letztgenannten Fall gezeigt, indem der Spalt <B>57</B> nach unten stufenweise verbreitert ist. Die Stufen stehen, in -funktionellem Zusammen hang mit den jeweils vom Zeiger<B>52</B> gerade markierten Teilstrichen der Skala<B>53,</B> wie es in Fig. <B>10</B> rechts mittels der Ziffern<B>0</B> bis 12 ver anschaulicht ist.
Steht der Zeiger<B>53</B> zum Bei spiel auf dem Teilstrieh 4 der Skala, so ist der zylindrische Teil<B>56</B> bis zu der in Fig. <B>10</B> mit 4 bezeichneten Stufe in die erwähnte Bohrung eingetaucht, da bei der Drellung der Spindel 48 dieselbe gleichzeitig nach oben bzw. nach unten geschraubt wird.
Aus der Zeichnung ist zu entnehmen, dass die freigegebene Durch- trittsöffnungdes Regelorgans mit dem Hoch gehen des Regelteils<B>55, 56</B> in bezug auf den Ventilsitz zunimmt und dass die Geschwindig keit für die Flächenvergrösserung stärker als linear mit dem Hochsteigen des Regelteils va riabel ist. Bei der Berechnung der Fläche muss man gegebenenfalls auf die Variation des Durchströmungswiderstandes Rücksicht neh men, welche nicht in direktem Zusammenhang mit der freigelegten Grösse der Öffnung ist.
Bei der kleinsten Durehgangsöffniuig wird nämlich der verschwindend kleine obere Teil des Spaltes<B>57</B> einen wesentlichen Einfluss auf den Strömungswiderstand ausüben, aus wel chem Grunde die Breite des Spaltes<B>57</B> in der ersten Stufe sogar grösser als in derb zweiten Stufe ist, wie es Fig. <B>10</B> zeigt.
Der Ventilteller<B>55</B> dient dem Zweck, das vollständige Zuschliessen des Regelorgans in der Nullage des Einstellgriffes zu bewirken. Der Teller<B>55</B> kann konisch, eben oder in irgendwelcher andern geeigneten Gestalt aus geführt sein. Es ist selbstverständlich nicht er- forderlieh, dass der Teil<B>56</B> zylindrisch ist, son dern man könnte diesen auch eben, gebogen oder nach der Art des Ventilkörpers eines so- genannten Schlexisenventils ausbilden oder in einer beliebigen andern Weise.
Für den Fall eines zylindrischenTeils <B>56</B> ist es vorteilhaft, die beiden Hälften<B>56'</B> und <B>56"</B> nach unten durch zwei Leisten<B>58'</B> und<B>5 8"</B> zu verlängern (Fig. <B>10),</B> um auch in völlig ge öffnetem Zustand des Regelorgans eine Füh rung des Teils<B>56</B> im zylindrischen Loch der Wand 54 zu gewährleisten.
Wenn der Körper<B>55, 56</B> wie im besehrie- benen Beispiel massiv ist, passiert es leicht, dass verschiedene kleine Körper, die mit der Strömung des Heizmediiims fortgetragen wer den, sich in den engen Stellen des Spaltes<B>57</B> festsetzen. Zur Erleichterung des Wegspülens dieser Fremdkörper ist es von Vorteil, den Teil<B>56</B> nicht massiv, sondern hohl oder Alieh- senförmig auszubilden, so dass der Teil<B>56</B> nur aus einer dünnen zylindrischen Schale be steht, wie es in Fig. <B>10</B> mit gestrichelten Li nien<B>59</B> angedeutet ist.
Der Spalt<B>57</B> ist dann in der Form von zwei sieh gegenüberliegenden Ausnehmungen in die Schale eingearbeitet. Hierdurch wird einesteils die Länge des Durchströmungsweges in dem zum Teil einen kleinen Strömungsquerschnitt aufweisenden Spalt<B>57</B> bedeutend verkürzt, wodurch die Gefahr des Hängenbleibens von Fremdkörpern vermindert wird, und andernteils bilden sich bei der hohlen Ausführung des Teils<B>56</B> un mittelbar- vor und nach den kurzen Strö mungswegen Wirbel, die dazu beitragen, die gegebenenfalls angeschwemmten Körper weg zuspülen, wodurch das Regelorgan sauber ge halten wird und Störungen vermieden wer den können.
Die angegebene Funktion für den Verlauf der Grösse der Durehflussöffnung bewirkt, dass die Wärmeabgabe des Wärmemediums an die Umgebung linear proportional zur Ein stellung des Handgriffes des Regelorgans in bezug auf die linear geteilte Skala<B>53</B> verän- derlieli ist.
Diese Linearität bleibt auch dann bestehen, wenn der Einstellbereich begrenzt wird. Hiefür ist zwischen. dem Gehäuse 46 und einem aui die Hülse 47 geschraubten Ring<B>60</B> ein verstellbarer Sektor<B>61</B> festge klemmt, der* einen Sperranschlag für die Be grenzung der Zeigerbewegung trägt, so dass das Regelorgan nicht mehr als bis zur mittels des Selitors eingestellten Stellung geöffnet, werden kann.
Im Rahmen der Erfindung können die lediglich als Beispiele gezeigten Ausführungs formen weitgehenden Variationen unterwor fen werden. Beispielsweise kann die umfäng- liehe Ausnehmung ander beweglichen Scheibe <B>26 -</B> (Fig. <B>1</B> bis 4) durch eine Reihe von Lö chern verschiedener Grösse ersetzt sein, die derweise an der Scheibe<B>26</B> angeordnet sind, dass sie bei Betätigung des Regelorgans. nach einander mit einem Loch in der feststehenden Scheibe<B>25</B> nacheinander zur Deckung ge bracht werden.
Des weiteren ist es nicht er forderlich, dass die beiden miteinander zu sammenarbeitenden, die Grösse des Durch- strömungsquersehnittes bestimmenden Organe aus ebenen, gegeneinander anliegenden Plat ten bestehen, wie in den Fig. <B>1</B> bis 4 und<B>6</B> und<B>7</B> gezeigt ist, sondern, sie können eben falls aus einem Paar ineinanderpassender Teile bestehen wie im Beispiel nach Fig. <B>8</B> bis<B>10.</B> Auch andere Modifikationen der ge zeigten Ausführungsformen sind denkbar.
Es ist zum Beispiel nicht unbedingt erforderlich, dass die Skala<B>15, 35</B> oder<B>53</B> wirklich vor handen ist, denn es genügt, wenn die Durch- strömungsöffnung nach der angegebenen ex- ponentiellen Funktion in Abhängigkeit der Einstellung,des Regelorgans ändert, *obei die Einstellungsänderung linear, das heisst jeweils in gleichmässigen Schritten, im vorliegenden Falle Drehwinkeln, erfolgt, die auf einer auch nur gedachten Skala gleichmässigen Teilstrek- ken entsprechen.
Control organ for radiators. According to a known request, the control element of a radiator should be designed in such a way that the amount of heat emitted by the radiator can be clearly controlled and that the control should be as linear as possible, i.e. the amount of heat emitted per unit of time in an approximately linear manner Relation to the size of the angle by which the adjustment handle of the control element has been rotated from its starting position, in which the control element is closed.
In order to meet this condition it is necessary that the parts of the regulating element which are inhabited in relation to one another and which determine the flow cross-section are designed in such a way that the size of the flow opening corresponds to. a non-linear function of the angle of rotation, which is very complicated and cannot be calculated precisely with known mathematical means. Certain calculations can be carried out, but the results are only approximate to the circumstances that arise in practice.
A factor responsible for this is, for example, the flow resistance, which varies with the amount of flowing liquid per unit of time, which is exerted by the parts of the control organ that are not directly involved in the control, primarily due to the formation of eddies at those points where the flow of the Medium is deflected. Correct regulation in accordance with the abovementioned command can therefore only be achieved using a regulating element of a particularly suitable type.
Control organs whose working together and with respect to each other movable, the flow opening determining organs allow a nonlinear change in the flow opening for the heating medium depending on the setting of the Re gelorgans, are known, the percentage change in the flow cross-section with a small opening for a certain adjustment of the control element is smaller than with a large opening. The present invention consists in
that the organs of the regulating organ that determine the flow opening are designed in such a way that the size of the throughflow opening at least over a part of the adjustment range of the regulating organ is at least approximately based on the exponential function a.
bI can be changed, where a is a constant which indicates the size of a minimum flow area corresponding to the value n = <B> 1 </B>, <B> b </B> a constant depending on the radiator and heating medium to be used and n is the ordinal number corresponding to the respective setting of the regulating member of continuously numbered, uniform sections of an at least imaginary setting scale of the regulating member.
Some exemplary embodiments of the subject matter of the invention are explained below with reference to the accompanying drawings. It shows: FIG. 1 a first embodiment of the regulating organ, partially in axial longitudinal section, FIG. 2 a plan view of FIG. 1 seen in the axial direction, FIG B> 3 </B> a cross section along the line III-III in FIG. 1, FIG. 4 a cross section along the line IV-IV in FIG. 1,
</B> Fig. 5 </B> different control characteristics to explain the invention, Fig. 6 </B> a second embodiment of the control element in plan view, Fig. 6a a section along the line VI- VI in Fig. 6, Fig. 7, a variant of Fig. 6, Fig. 8, a partial axial section through another form of training. of the subject matter of the invention, FIG. 9 A plan view of FIG. 8,
</B> Fig. <B> 10 </B> a detail of Fig. <B> 8 </B> on a larger scale.
A spindle 12 on which the adjusting handle 13 and one pointer 14 protrudes into the housing 11 of the control element shown in FIGS. 1 to 4 is located outside the housing <B> 11 </B>. The pointer moves over a scale <B> 1.5, </B> arranged concentrically around the spindle 12, which is attached to the flange <B> 16 </B> of a sealing plug inserted into the housing <B> 11 </B> > 17 </B> is fastened.
A collar <B> 18 </B> sitting on the spindle 12 rests against the underside of the closing plug <B> 17 </B> under the pressure of a spring <B> 19 </B>, while a union nut 20 with the interposition of a packing 21 is screwed over the closing plug <B> 17 </B>. The setting handle 13 together with the pointer 14 is secured on the part of the spindle 12 protruding from the housing 11 with the aid of a nut 22.
The interior of the housing 11 is subdivided by means of a wall 23 in which an opening is arranged. A shoulder 24 runs around this opening, on which a plate <B> 25 </B> rests in a non-rotatable position. A second plate <B> 26 </B> rests against the upper side of this plate <B> 25 </B>, which is in a rotationally fixed connection with the spindle. The pipe socket provided for the inlet of the heating medium is labeled <B> 27 </B> and the outgoing pipe socket is labeled <B> 28 </B>.
As can be seen from FIGS. 3 and 4. In the stationary plate 25 there is a passage opening 29 for the heating medium, which extends mainly in the radial direction. The plate <B> 26 </B> which can be rotated with the spindle 12 has a non-circular central hole <B> 30 </B> for receiving the flat lower end of the spindle 12, so that this plate securely fits the spindle whose rotational movements follow.
In addition, the movable plate <B> 26 </B> is provided with a recess extending over part of the disk circumference, which is delimited inwardly by a curve <B> 31 </B> which is largely spiral-like extends, for example, over half the circumference of the plate.
The curve <B> 31 </B> has such a shape that the part of the opening <B> 29 </B> of the stationary disk <B> 25 </B> that is exposed by it has a passage cross-section which with the exponential function a <B>. </B> bn-1 increases or decreases when the control handle <B> 13 </B> is actuated in one direction or the other within at least part of the control range .
In the formula mentioned, iv means the ordinal number corresponding to the respective setting of the control organ of continuously numbered, uniform sections on the scale <B> 15. </B> Let this be, for example, uniformly from <B> 0 </B> up to <B> 10 </B>, in such a way that the opening <B> 29 </B> is fully released when the pointer 14 is on the number <B> 10 </B> and is complete is covered by the disk <B> 26 </B> when the pointer 14 is opposite the number <B> 0 </B>.
The constant factor a occurring in the above formula corresponds to the size of a minimum, effective passage area which is present when the pointer 14 is on the graduation <B> 1 </B> of the scale <B> 15 </B>. This minimum effective area can, for example, have a size of 0.24min2, which can be regarded as a normal value for a control element for a radiator with heating water, which is arranged in a medium-sized apartment. The constant <B> b </B> of the formula is <B> depending </B> selected according to the size of the radiator, the heating medium used and the working pressure of the same, etc.
According to empirically obtained results, it can be assumed to be <B> 1.5 </B> for a liquid heating medium, for example. The passage opening of the regulating element actually exposed in cooperation of the two disks <B> 25 </B> and <B> 26 </B> changes accordingly in the following way-
EMI0003.0003
Setting <SEP> area <SEP> MM2 <SEP> setting <SEP> area <SEP> mm2
<tb> <B> 0 <SEP> 0 <SEP> 6 <SEP> 1.82 </B>
<tb> <B> 1 </B> <SEP> 0.24 <SEP> <B> 7 <SEP> 2.7 </B>
<tb> 2 <SEP> <B> 0.36 <SEP> 8 </B> <SEP> 4 <SEP> <I> 2 </I> <SEP> <B> 1 </B>
<tb> <B> 3 </B> <SEP> 0.54 <SEP> <B> 9 <SEP> 61 </B>
<tb> 4 <SEP> <B> 0.81 <SEP> 10 <SEP> 9: 2 </B>
<tb> <B> 5 </B> <SEP> 1.21 Of course, these values cannot be perfect, nor do they have to be exact.
They are subject to the normal tolerance occurring within the industry, which in the present field is generally quite large. From the above compilation it can be noted that with the setting <B> 0 </B> the effective passage opening deviates from the value which, according to the exponential function, would be <B> 0.16 </B> mm2.
In deviation from the linear heat emission control characteristic, the thermal flow area has been made zero here in order to enable the radiator to be completely switched off.
<B>. </B> Tests have confirmed that the control element described achieves a heat output that is practically completely linearly variable with the angle of rotation or the adjustment of the handle. This is illustrated in FIG. 5.
The curve <B> A </B> shows the linear change in the flow area in the older control elements depending on the setting of the control element according to a linearly divided scale with the graduation lines <B> 0 </B> to <B > 10. </B> Curve B illustrates the values achieved here for the heat output of the radiator. In the lower rotation angle range of the handle, the heat emission increases very strongly, and in the upper rotation angle range, however, only very little increases for a certain change in the setting position.
The curve <B> C </B> in FIG. <B> 5 </B> represents the desired linear control curve for the heat emission, which is determined by the course of the passage opening shown in the curve <B> D </B> of the described regulating member according to the invention is achieved.
From the formula given for the flow opening of the control element, it can be seen that the two constants a and <B> b </B> are decisive for the dimensioning of the control element, which is why a certain control element does not cover more than one specific radiator would be suitable for certain operating conditions, since both a and <B> b </B> can be slightly different from case to case.
In order to nevertheless be able to use the same control element for several types of radiators and different operating conditions, a number of differently cut plates can be provided, from which one can select the one with completely satisfactory accuracy for each particular case and can incorporate into the regulating body which best ensures the desired success.
It is, however, also possible to use the same plate <B> 26 </B> if it is dimensioned for the greatest heat requirement, which can occur within the area of use of the control element in question and the range of motion when there is less heat requirement the spindle restricts accordingly.
An embodiment of the regulating element suitable for this is shown in FIG. 6. The hole <B> 29 </B> in the fixed plate <B> 25 </B> here has a rhombic shape and one corner is directed towards the center of the disc so that the two adjacent rhombus sides are approximately radial to Disc run.
This arrangement is of particular importance since the width of the opening 29 measured in the circumferential direction on the periphery of the disk 25 is small, so that the flow area slowly increases can also be achieved with a rather steep spiral curve <B> 31 </B>.
The inwardly directed tip of the opening 29 arises from the consideration that the opening must be delimited by lines running radially in order to enable the greatest possible rotational movement. This makes it possible to expand the circumferential diminution in the movable disk 26 over a larger angle, which in the exemplary embodiment shown is almost 3000, compared to only 1801 in the first example .
With such a large angle of rotation, however, it is difficult to find the necessary support for the plate <B> 26 </B>. To ensure that it is always well guided, it has, according to FIG. 6, a number of spokes 32, 33 and 34 with a mainly radial extension, of which the spoke > 33 </B> is kept much wider so that it can cover the hole <B> 29 </B>. It is important that the spokes <B> 32 </B> and 34 in a plane perpendicular to the plane of the discs <B> 25, 26 </B> have such a cross section that they oppose the lowest possible flow resistance to the heating medium.
The cross section can, for example, be lenticular or triangular according to FIG. 6a, in which latter case the one tip of the cross-sectional area is directed away from the plate 25.
Instead of the scale <B> 15 </B> there is a scale that is attached to a presetting disc 35 arranged on the housing and adjustable by turning around the spindle 12 by means of a suitable locking device is detectable. The locking device can consist, for example, of a ring 36 which is inserted into a track in the flange 16 (FIG. 1) of the locking plug 17 </B> can be screwed in - in order to press the presetting disk <B> 35 </B> against the flange <B> 16 </B> by means of a flange.
In the position shown in FIG. 6, the pointer 14 rests against a fixed impact <B> 37 </B>, which is attached to the housing, and the adjustment movement of the handle <B> 13 < / B> in the sense of making the throughflow opening smaller in that LagQ in which the control organ is completely closed.
A stop <B> 38 </B> is attached to the rotatable presetting disk <B> 35 </B>, against which the pointer 14 comes to rest at the largest permitted setting of the flow opening. If the entire control range of the control element can be used, the presetting disk <B> 35 </B> is rotated in such a way that the stop <B> 38 </B> is directly on the edge <B> 39 </B> of the stop <B> 37 </B> is applied. The graduation <B> 0 </B> of the dial <B> 35 </B> will then be in the position in which the pointer is when the control element is closed.
On the presetting disk <B> 35 </B> there is a second row of digits for the presetting, which digits start with <B> 0 ', </B> 1, <B> 11, </B> III, IV, V are designated, whereby the size of the default setting can be read off in a convenient manner with respect to a solid line 40 which is located on the stop <B> 37 </B>. It can be seen that in the position shown in FIG. 6, the presetting is the largest possible, corresponding to the V division.
This means that the maximum flow area of the control element has been reduced to its smallest adjustable value by the pre-setting, according to the determination of the control element for use on a radiator in a rather small apartment room or on a radiator that is too large. In this case, the normal graduation of the part of the scale that can be covered by the pointer 14 does not extend from <B> 0 </B> to <B> 10 </B> but only from <B> 5 </B> to <B> 10, </B> that means the adjustability is only possible over five tick marks.
If the presetting disk is rotated in such a way that its graduation IV corresponds to the solid line 40, the normal setting will only include the six graduation marks between 4 and 10, and the presetting disk is set so that if its graduation III corresponds to line 40, the -normal setting is determined downwards by graduation <B> 3 </B>, etc. The control range increases to the extent that the default setting is reduced,
so that the maximum flow opening is achieved by means of the pre-setting <B> 0 '</B> with the normal setting line <B> 10 </B>.
In older radiator systems, especially in systems that work with pump pressure <B> - </B>, there were great difficulties in calculating the correct flow resistance in the lines so that each radiator received the amount of heat that it should receive . Even with careful calculations, inequalities could not be avoided, with the result that one or more of the radiators in the system received too little heat.
In order to compensate for this, it was then necessary to come up with a mutual adjustment in an empirical way by experimenting by inserting throttle plugs into the pipe connections of the radiators in order to generate various additional resistances in this way.
This procedure is a complicated and very time-consuming measure, which can be significantly simplified when using the control element according to FIG. 6 because the entire work can be carried out without the radiator or the control element dismantling just by simply setting the presetting from outside. The remarkable thing here is that the exponential law for the heat emission is retained regardless of the default setting.
Regardless of how large the presetting is, namely the amount of heat emitted by the radiator per unit of time is directly proportional to the number of graduation lines that differentiate the position of the pointer 14 from the initial position.
The embodiment of the subject matter of the invention shown in FIG. 6 is very convenient, both in terms of setting and in handling. But it is too complicated for many cases. A simplified control element which fulfills the same purpose is shown in FIG. 7, according to which a rotatable ring 41 is present within the fixed scale 15, which has a locking stop 42 for limiting the movement of the pointer 14 in the sense of increasing the passage area of the control organ carries. The ring 41 can be locked in a set position by means of a few screws 43.
In the embodiment illustrated in FIGS. 8 to 10, the housing is denoted by 46, which has an inlet connection 43 and an outlet support 44 and a partition 45, which is conventionally used Way contains a throughflow opening for the heating medium is divided. A sleeve 47 is screwed into the housing 46 and the spindle 48 can be screwed into the inside thread by turning the handle 49 in the axial direction.
A pack <B> 50 </B> for sealing the regulating organ from the outside and a union nut <B> 51 </B> are arranged in the usual way. The handle 49 is provided with an extension in the form of a pointer <B> 52 </B> which can be moved over a scale <B> 53 </B> arranged on the housing 46 for reading the setting of the control organ.
The abovementioned partition wall forms a flat valve seat 54 at the top and is provided with a cylindrical bore that forms said opening and is coaxial with the axis of the spindle 48. The control part consists of two related parts, namely a valve disk <B> 55 </B> and a cylindrical part <B> 56. </B> In FIG. 10 </B> the control part <B > 55, 56 </B> shown in a larger image. ' The part <B> 56 </B> can be made solid, in which case a gap <B> 57 </B> running diametrically through the part <B> 56 </B> is incorporated into it.
The width of the gap <B> 57 </B> increases downwards in such a way that the opening exposed by it, located above the valve seat 54 and accessible to the inflowing heating medium, varies according to the exponential function mentioned is. The change can be continuous or sudden. In FIG. 10, an example for the last-mentioned case is shown in which the gap 57 is widened stepwise downwards. The steps are functionally related to the graduation marks of the scale <B> 53 </B> which are just marked by the pointer <B> 52 </B>, as shown on the right in FIG. 10 is illustrated using the numbers <B> 0 </B> to 12.
If the pointer <B> 53 </B> is, for example, on the graduation 4 of the scale, then the cylindrical part <B> 56 </B> is 4 up to that in FIG. <B> 10 </B> designated step is immersed in the mentioned hole, since when the spindle 48 is twisted, the same is screwed up and down at the same time.
From the drawing it can be seen that the released passage opening of the regulating member increases with the rising of the regulating part 55, 56 with respect to the valve seat and that the speed for the area enlargement increases more than linearly with the rising of the control part is variable. When calculating the area, it may be necessary to consider the variation in flow resistance, which is not directly related to the exposed size of the opening.
With the smallest passage opening, the vanishingly small upper part of the gap <B> 57 </B> will exert a significant influence on the flow resistance, for which reason the width of the gap <B> 57 </B> even in the first stage is larger than in the second stage, as shown in FIG. 10.
The valve disk <B> 55 </B> serves the purpose of bringing about the complete closing of the control element in the zero position of the setting handle. The plate <B> 55 </B> can be conical, flat or in any other suitable shape. It is of course not necessary for part 56 to be cylindrical, but it could also be made flat, curved, or shaped like the valve body of a so-called Schlexisen valve or in any other desired manner.
In the case of a cylindrical part <B> 56 </B> it is advantageous to place the two halves <B> 56 '</B> and <B> 56' 'down through two strips <B> 58' < / B> and <B> 5 8 "</B> (Fig. <B> 10), </B> in order to guide part <B> 56 </ B even when the regulating member is completely open > Ensure in the cylindrical hole of the wall 54.
If the body <B> 55, 56 </B> is massive as in the example described, it can easily happen that various small bodies, which are carried away with the flow of the heating medium, get into the narrow places of the gap <B > 57 </B>. To make it easier for these foreign bodies to be washed away, it is advantageous not to make part 56 solid, but rather hollow or alien-shaped, so that part 56 only consists of a thin cylindrical shell be available, as indicated in FIG. 10 with dashed lines 59.
The gap <B> 57 </B> is then worked into the shell in the form of two opposing recesses. As a result, on the one hand the length of the flow path in the gap 57, which in part has a small flow cross-section, is significantly shortened, which reduces the risk of foreign bodies getting stuck, and on the other hand, the hollow construction of the part <B> 56 </B> Immediately before and after the short flow paths, vortices, which contribute to flushing away any bodies that may have washed up, thereby keeping the regulating organ clean and preventing malfunctions.
The specified function for the course of the size of the flow opening has the effect that the heat dissipation of the heat medium to the environment is linearly proportional to the setting of the handle of the control element in relation to the linearly divided scale <B> 53 </B>.
This linearity remains even if the setting range is limited. For this is between. the housing 46 and a ring <B> 60 </B> screwed onto the sleeve 47, an adjustable sector <B> 61 </B> is firmly clamped, which * carries a locking stop for limiting the pointer movement so that the control element does not can be opened more than the position set by means of the selector.
In the context of the invention, the execution forms shown only as examples can be subjected to extensive variations. For example, the circumferential recess on the movable disk <B> 26- </B> (FIGS. 1 to 4) can be replaced by a series of holes of different sizes, which in this way on the disk < B> 26 </B> are arranged that they upon actuation of the control organ. one after the other with a hole in the fixed disc <B> 25 </B> are brought one after the other to coincide.
Furthermore, it is not necessary for the two organs that work together and determine the size of the flow cross section to consist of flat plates resting against one another, as in FIGS. 1 to 4 and 4 > 6 </B> and <B> 7 </B>, but they can also consist of a pair of parts that fit into one another, as in the example according to FIGS. <B> 8 </B> to <B> 10. Other modifications of the embodiments shown are also conceivable.
For example, it is not absolutely necessary that the scale <B> 15, 35 </B> or <B> 53 </B> is actually present, because it is sufficient if the flow opening is exponential according to the specified The function changes depending on the setting of the control element, * whether the setting change takes place linearly, that is in each case in uniform steps, in the present case angles of rotation, which correspond to uniform sections on an even imaginary scale.