Elektrisch betätigtes Ventil Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisch betätigtes Ventil mit einem in einem abgeschlossenen Raum befindlichen Steuermediumin Form eines Nass- dampfmediums, welches in einem vorgegebenen Temperaturbereich im Nassdampfzustand verharrt und auf ein unter Federdrück stehendes, bewegliches Ventilorgan einwirkt und dieses in Abhängigkeit von seinem Druck einstellt. Das Nassdampfmedium wird dabei beispielsweise in Abhängigkeit von einer Tem peratur elektrisch beheizt.
Ventile dieser Art sind bekannt und dienen in erster Linie dazu, ein Medium in Abhängigkeit von einer physikalischen Zustandsgrösse zu steuern. Die Ventile werden beispielsweise dazu verwendet, einen Wasserstrorn auf einer konstanten oder einstellbaren Temperatur zu halten.
Der das Nassdampfmedium heizende Strom kann dabei üi der Abhängigkeit von der Temperatur des Wasserstromes ein- bzw. aus- geschaltet CY werden, und das bewegliche Ventilorgan den Zuflu#ss von kaltem oder warmem Wasser regeln-.
Bei einem bekannten Ventil der beschriebenen Bauart ist ein wärmeisolierter Behälter vorgesehen" der von einem Heizdraht zur Erwärmung des in dem Behälter befindlichen Steuermediums umschilun- gen ist. Wenn nun beispielsweise die Solltemperatur des Wasserstromes herabgesetzt werden soll, muss die Temperatur des Nassdampfmediums abnehmen, damit auch die auf das bewegliche Ventilorgan bzw. die der Feder entgegenwirkende Kraft abnimmt.
In folge der Tatsache, dass vor dem Nassdampfmedium sich der den Behälter umgebende Heizkörper sowie dieser Behälter selbst abkühlen muss, ist die Wärme ableitung zunächst sehr gering, so dass die Temperatur des Arbeitsmediumsnur langsam abnimmt und die ge wünschte Temperaturänderung erst nach einer erheb lichen Zeitspanne stattfindet. Diese grosse Zeitkon- stante ist für viele Anwendungen nachteilhaft und ver hindert oft, dass sich ein Gleichgewicht einstellt.
Das Ventil gemäss der vorliegenden Erfindung vermeidet diesen Nachteil weitgehend. Es ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Beheizung des Steuer mediums ein elektrischer Wid-erstandserhitzer in dem erwähnten Raum vorgesehen ist.
Die Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung dieses Ventils zur ternperaturabhängigen Rücklauf- steuerung bei Warmwasserheizungen.
Die Erfindung soll anschliessend beispielsweise anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Im einzelnen zeigt: Fig. <B>1</B> einen Längsschnitt durch ein elektrisch be tätigtes Ventil" Fig. 2 eine Seitenansicht eines Teils des in Fig. <B>1</B> dargestellten Ventils und Fig. <B>3</B> eine schematische Darstellung einer Warm wasserheizung.
Bei dem in Fig. <B>1</B> dargestellten Ventil ist an einer Bodenplatte<B>1</B> beispielsweise mittels dreier Streben 2, von denen in Fig. <B>1</B> nur eine eingezeich net ist, ein Aufsatzteil<B>3</B> in -einstellbarem Abstand befestigt. An diesem Aufsatzteill <B>3</B> ist ein, Zylinder 4 befestigt, in welchem ein Kolben<B>5</B> längsverschieblich angeordnet ist. Der Kolben<B>5</B> ist beispielsweise mit tels eines Dichitungsringes <B>6</B> gegen den Zylinder ab gedichtet. Der obere Abschluss des Zylinders 4 wird von einer perforierten Platte<B>7</B> gebildet.
An den Zylinder 4 schliesst sich ein, Behälter<B>8</B> an, der durch eine Membran<B>9</B> in zwei Teile auf geteilt ist. Die Membran ist vorzugsweise in der Mitte verstärkt und nur am Rande elastisch, wobei dieser Rand, wie bei<B>10</B> aus der Zeichnung zu ersehen ist, walstartig ausgebildet ist. Bei einer in der Dar- Stellung senkrechten Bewegung der Membran rollt sich dIer Wulst<B>10</B> ab. Vorzugsweise ist der Wulst<B>10</B> aus einzelnen flexiblen metallischen Streifen gebildet, wobei die Zwischenräume zwischen den Streifen durch eine Lage eines flexiblen Materials, beispielsweise <I>C</I> Gummi, abgedichtet sind.
Oberhalb der Membran<B>9</B> befindet sich in einem ,geschlossenen Raum des Behälters<B>8</B> ein elektrischer Widerstand<B>11,</B> der an Zuführungsstifte 12 und<B>13</B> angeschlossen ist und durch diese gehalten wird. Der vorgenannte, oberhalb der Membran<B>9</B> befindlich#e Raum ist mit einer Flüssigkeit und darüber mit von dieser Flüssigkeit gebildetem Dampf gefüllt, der in Abhängigkeit von seiner Temperatur einen mehr oder weniger starken Druck auf die Membran<B>9</B> aus übt. Dank der Flüssigkeit bleibt der Dampf in einem vorbestimmten Temperaturbereich, im Nassdampf- zustand.
Der Teil raum unterhalb der Membran<B>9</B> ist bei spielsweise mit Wasser gefüllt und dient dazu, den Druck von der Membran auf den Kolben<B>5</B> zu, über tragen. Durch die beschriebene Anordnung wird erreicht, dass das Nassdampfmedium, beispielsweise ein Fluorchlorkohlenwasserstoff, nicht durch eine Undichtigkeit des Kolbens entweichen kann.
Durch die Bodenplatte<B>1</B> istein Stift<B>15</B> gefüh#rt, welcher an seinem oberen Ende mit einem Feder teller<B>16</B> fest verbunden ist. Eine Feder<B>17</B> stützt sich an dem Teller<B>16</B> und an der Bodenplatte<B>1</B> derart ab, dass der Teller<B>16</B> nach oben gedrückt wird.
Zwischen dem Kolben<B>5</B> und dem Teller<B>16</B> be findet sich ein Zwischenstück<B>18.</B> Der Kolben<B>5,</B> der Teller<B>16</B> und das Zwischenstück<B>18</B> nehmen somit jeweils,eine Lage ein, die dem Gleichgewichtszustand zwischen dem Druck des Nassdampfmediurns und der Feder entspricht.
An das Zwischenstück<B>18</B> ist ein Arm 20 an geschlossen, der beispielsweise bei 21 drehbar an einer Strebe 2 befestigt ist. Nach rechts in bezug auf die Fig. <B>1</B> läuft der Arm 20 in einen Handgriff<B>19</B> aus. In demAussengehäuse23 derVorrichtung sind, wie auch aus Fig. 2 zu ersehen ist, drei seitlich von einem Län,o",sseW1 itz 24 abzweigende Ausbuchtungen<B>25</B> vorgesehen, mit denen der Arm 20 in entsprechenden Stellungen arretiert werden kann. Wenn somit die elektrische Steueranlage aus irgendeinem Grunde ausfallen sollte, kann das Ventil ohne weiteres auch von Hand eingestellt werden.
Der Stift<B>15</B> erstreckt sich durch die Boden platte hindurch und trägt ein beispielsweise aus zwei Ventiltellern<B>26</B> und<B>27</B> gebildetes, bewegliches Ventilorgan. An der Unterseite der Bodenplatte<B>1</B> ist ein Ventilkörper<B>28</B> mit einem Zufluss <B>29</B> und zwei Abflüssen<B>30</B> und<B>31</B> befestigt.
Der Ventilkörper <B>28</B> ist so ausgebildet, dass in einer Extremstell-ung des Stiftes<B>15</B> der Teller<B>27</B> den Abfluss <B>31</B> absperrt, so dass das in den Zufluss <B>29</B> einströmende, Medium nur zu dem Abfluss <B>30</B> gelangen kann, während in der anderen Extremstellung der Teller<B>26</B> den Abfluss <B>30</B> abschliesst, so dass das gesamte Medium in den Abfluss <B>31</B> gelangt. Während des Betriebes des Ventils wird durch den Widerstand<B>11</B> ein mehr oder weniger grosser Strom geschickt.
Der Widerstand erwärmt entspre chend das in dem Behälter<B>8</B> b#efindliche Arbeits medium. Gleichzeitig fliesst jedoch Wärme vom Be hälter<B>8</B> ab. Damit die Aussenseite des Behälters von der umgebenden Luft gut gekühlt wird, können in dem Gehäuse<B>23</B> Fenster 23a voraesehen sein, die einen freien Luftaustausch mit der Umgebung er möglichen. Bereits nach relativ kurzer Zeit hat sich ein Gleichgewichtszustand eingestellt, das heisst die durch den Widerstand<B>11</B> zugefüh#rte Wärmemen.ge ist gleich der Wärmemenge, die durch die Wände des Raumes<B>8</B> abgegeben wird.
Die diesem Gleich gewichtszustand entsprechende Temperatur ist mass gebend für den Druck, der über die Membran<B>9,</B> den Kolben<B>5</B> und das Zwischenstück<B>18</B> auf den Stift<B>15</B> übertragen wird. Bei Erhöhung des Stromes durch den Widerstand<B>11</B> steigt somit auch die der Feder<B>17</B> entgegenwirkende Kraft. Bei Verminde rung des Stromes wird von der Aussenseite des Be hälters<B>8</B> kurzzeitig mehr Wärme abgegeben, als durch den Widerstand zugeführt wird#, so dass die Temperatur des Arbeitsmediums in dem Behälter<B>8</B> abnimmt. Infolge der guten Kühlung der Aussenseite des Behälters<B>8</B> ist die erforderliche Zeitspanne bis zur Herstellung eines neuen Gleichgewichtszustandes relativ kurz.
Das beschriebene, elektrisch gesteuerte Ventil eignet sich insbesondere für thermostatische Steue- rung ,en, wobei dann der den Widerstand 11 erwär- mende Strom in Abhängigkeit von einer Temperatur gesteuert wird.
Infolge der Erwärmung vom Inneren des das Arbeitsmedium enthaltenden Raumes her und infolge der guten AbkiiWung der Aussenseite des Be hälters durch die umgebende Luft stellt sich relativ schnell ein Gleichgewichtszustand ein. Nach welcher Zeit sich dieser Gleichgewichtszustand einstellt, hängt im Einzelfall jedoch auch von der Zeitkonstante ab, mit der die gesteuerte Grösse auf den den Strom in dem Widerstand<B>11</B> steuernden Temperatu#rfühler einwirkt. In Fig. <B>3</B> ist das Schema einer Warmwasselrheizung gezeigt, wobei ein thermostatische Steuerung mittels des in den Fig. <B>1</B> und 2 gezeigten Ventils erfolgt.
Das heisse Wasser verlässt den Heizkessel 40 über eine Leitung 41 und gelangt zu Heizkörpern 42, von wo es zu einer Pumpe 43 fliesst. Von hier gelangt das Wasser über die auch in Fig. <B>1</B> mit<B>29</B> bezeichnete Zufl-ussleitung zu dem hier mit 44 bezeichneten Ventil. In einem von der augenblicklichen Temperatur des Nassdampfmediums gegebenen Verhältnis gelangt ein mehr oder weniger grosser Teil des Wassers zur Erwärmung über die Abflussleitung <B>30</B> in den Kessel zumrück oder über die Abflussleitung <B>31</B> direkt zu, der Leitung 41 und von dieser zu den Heizkörpern 42 zurück.
Je grösser die in den Heizkessel 40 s#trö- mende Wassermenge isst, um so wärmer ist das den Heizkörpern 42 zufliessende Wasser u#ndl: um so mehr Wärme geben diese ab. Ein einstellbarer Temperaturfühleir <B>32</B> reguliert den von einer Stromquelle<B>33</B> stammenden und durch den Widerstand<B>11</B> (Fig. <B>1)</B> fliessenden Strom. Der Temperaturfühler<B>32</B> kann als Bimetallkontakt oder als temperaturabhängiger Widerstand ausgebildet sein.
Bei Ansteigen beispielsweise der Aussenterape'ratur erwärmt sich der Temperaturfühler<B>32,</B> so dass auch der Strom durch den Widerstand<B>11</B> abnimmt. Hier durch nimmt der Druck des Na#ssdampfmed#iums ab, wodurch<B>die</B> Ventilteller<B>26</B> und<B>27</B> anheben. Es ge langt als Folge hiervon ein grösserer Prozentsatz des von der Pumpe 43 kommenden Wassers zu der Ab- flussleituno, <B>3 1,</B> so dass die Heizkörper weniger Warme, erhalten bzw. abgeben.
Sinkt die Temperatur des Fühlers<B>32,</B> erhöht sich infolge stärkerer Wärme abgabe des Widerstandes<B>11</B> der Druck des Nass- dampfmediums, so dass der Kolben<B>5</B> herabgedrückt wird und mehr Wasser zu dem Heizkessel zurück gelangt.