CH668108A5

CH668108A5 - Regelventil fuer heizkoerper.

Info

Publication number: CH668108A5
Application number: CH1863/85A
Authority: CH
Inventors: Kurt Bednarsky; Franz Voggenberger; Wolfgang Reindl; Kurt Ropin
Original assignee: Schrack Elektronik Ag
Priority date: 1984-05-03
Filing date: 1985-05-02
Publication date: 1988-11-30
Also published as: GB2160635A; AT383660B; ATA147284A; DE3515590A1; GB8511139D0

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich auf ein Regelventil für Heizkörper, das für die Steuerung des Durchflusses eines Heizmediums durch den Heizkörper einen elektromechanischen Antrieb und eine von der Raumtemperatur und/oder deren Änderungsgeschwindigkeit abhängige elektronische Steuereinrichtung aufweist.

Durch die DE-OS 30 09 208 wurde bereits ein derartiges Thermostatventil bekannt, bei dem es möglich ist, die eingestellte Raumtemperatur mittels eines Stellmotors in Verbindung mit einer Schaltuhr täglich zu bestimmten vorprogrammierbaren Zeiten auf einen niedrigeren, vorgegebenen Wert abzuändern, wobei dieser Wert nur durch manuelle Betätigung wieder erhöhbar ist.

Der Nachteil dieser bekannten Ventile liegt darin, dass sie, bedingt durch die Schaltuhr, sehr voluminös sind und durch die Vielzahl der Einzelteile eine erhöhte Störanfälligkeit gegeben ist.

Ziel der Erfindung ist es, ein Ventil der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, das sich durch eine kompakte Bauweise auszeichnet und gegen einfache lediglich auf die Raumtemperatur ansprechende Thermostatventile austauschbar ist und sich durch grosse Wartungs- und Reparaturfreundlichkeit auszeichnet.

Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass die elektronische Steuereinrichtung und der Antrieb in einem Gehäuse, räumlich voneinander getrennt, angeordnet und über Leitungen miteinander verbunden sind über die die von der Raumtemperatur und/oder deren Änderungsgeschwin2

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digkeit abhängigen Steuersignale dem Antrieb zugeleitet werden.

Durch diesen modulartigen Aufbau des Ventils wird eine leichte Zugänglichkeit zu den einzelnen Baugruppen des Regelventils erreicht, wobei wegen des Wegfalls einer Schaltuhr, die wegen der erforderlichen Einstellorgane relativ gross ist, eine kleine und kompakte Bauweise möglich ist. Letzteres ermöglicht auch den Einsatz eines solchen Ventils anstelle von einfachen Thermostatventilen.

Ein besonders günstiger Aufbau ergibt sich, wenn die Steuerung und gegebenenfalls eine Stromquelle, z.B. eine Batterie, in einem Teil eines aus zwei lösbar miteinander verbindbaren Teilen eines Gehäuses angeordnet ist, in dessen zweitem, vorzugsweise in dem an dem Heizkörper befestigbaren Teil der elektromechanische Antrieb, z.B. ein Stellmotor angeordnet ist, der über ein Steuerglied den den Durchfluss des Heizmediums durch den Heizkörper steuernden Ventilkörper des Regelventils verstellt. Dadurch ergibt sich auch ein besonders wartungsfreundlicher Aufbau.

Eine in konstruktiver Hinsicht besonders vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das Steuerglied durch einen um eine Achse schwenkbaren und über ein mit einem vom elektromechanischen Antrieb angetriebenes Ritzel in Eingriff stehendes Zahnsegment antreibbaren Übertragungshebel gebildet ist. Dies ermöglicht eine sehr gedrängte Bauweise, wobei damit auch erreicht wird, dass der Stellantrieb samt Steuerung statt dem Thermostatkopf auf ein herkömmliches Heizkörperventil aufgesetzt werden kann.

In diesem Zusammenhang ist es besonders günstig, wenn das Steuerglied neben dem Übertragungshebel einen mit dem Zahnsegment verbundenen, vorzugsweise jedoch einstückig an dieses angeformten Hebel aufweist, wobei dieser Zahnsegmenthebel um die gleiche Achse wie der Übertragungshebel schwenkbar ist und mit diesem über in Umfangs-richtung der Schwenkbewegung der beiden Hebel wirkende Zugfeder zusammengespannt sind und zumindest einer der beiden Hebel einen Anschlag aufweist, der unter der Einwirkung der die beiden Hebel zusammenspannenden Zugfeder an dem anderen Hebel anliegt. Damit können gewisse Überwege zugelassen werden, so dass der Antrieb bei Erreichen der Endstellungen nicht sofort blockiert wird.

Für die Abschaltung des elektromagnetischen Antriebes ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass der Antrieb über zwei Endschalter mit der genannten Stromquelle elektrisch verbindbar ist. In dieser Hinsicht kann vorgesehen sein, dass die beiden Endschalter am Zahnsegmenthebel gehalten sind, wobei der sich bei Erreichen der «Offen»-Stellung des Ventils öffnende Schalter einen an einem im wesentlichen ortsfesten Anschlag zur Anlage kommenden Kontakt aufweist, der sich wegabhängig von seinem mit dem Zahnsegmenthebel mitbewegenden Gegenkontakt abhebt und sich der bei Erreichen der geschlossenen Stellung des Ventils öffnende Schalter einen durch die entgegen der Kraft der Zugfeder auftretende Relativbewegung des Zahnsegmenthebels gegenüber dem Übertragungshebel sich öffnenden Kontakt aufweist. Damit ergibt sich eine sehr einfache Steuerung der Endschalter.

Um auf eine sehr einfache Weise einen Gefrierschutz für den von dem erfindungsgemässen Ventil gesteuerten Heizkörper zu erzielen, kann weiters vorgesehen sein, dass die Achse des Übertragungshebels mittels einer ein temperaturabhängiges Formänderungsverhalten aufweisenden Feder gegen eine ein vollständiges Schliessen des gegen seine Offen-Stellung federbelasteten Ventilkörpers mittels des Übertragungshebels ermöglichende Lage vorgespannt ist. Dadurch wird erreicht, dass bei einem entsprechend weiten Absenken der Temperatur z.B. auf nur knapp über dem Gefrierpunkt liegende Werte, die Feder ihre Druckkraft soweit verliert, dass der auf den vorerst geschlossenen Ventilkörper einwirkende Druck des Heizmediums ausreicht um den Ventilkörper von seinem Sitz entgegen der Kraft dieser Feder abzuheben und so das Ventil geringfügig geöffnet wird, um eine begrenzte Menge des Heizmediums durch den Heizkörper fliessen zu lassen.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Schwenkachse des Übertragungshebels und des Zahnsegmenthebels sowie gegebenenfalls der Anschlag für den Kontakt des Endschalters an einem den Stellmotor haltenden und ein mit diesem verbundenes Getriebe umschliessenden Getriebekasten angeordnet sind, der an einer Seite im wesentlichen ballig an einem Gehäuseanschlag anliegt und an einem zweiten Punkt durch die ein temperaturabhängiges Formänderungsverhalten aufweisende Feder gegen einen weiteren Gehäuseanschlag gedrückt ist.

Es kann vorgesehen sein, dass der Übertragungshebel über einen Stössel auf den Ventilkörper einwirkt, wobei der Stössel mittels eines radial federnden Ringes im Gehäuse gehalten ist. Diese Massnahmen ermöglichen einen einfachen Austausch des Stössels um das Regelventil an das Heizkörperventil anzupassen oder um Toleranzen auszugleichen.

Um im Fall eines Ausfalls des Antriebes das Regelventil von Hand aus einstellen zu können, kann weiters vorgesehen sein, dass das mit dem Antrieb verbundene Ritzel axial verschiebbar angeordnet ist, wobei es in einer Endstellung vom Antrieb bzw. dem diesen nachgeschalteten Getriebe abgekuppelt ist, wobei das Ritzel vorzugsweise eine verlängerte, an ihrer freien Stirnseite einen Schlitz aufweisende Nabe aufweist.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der Übertragungshebel über eine einseitig im Gehäuse gehaltene Blattfeder auf den Ventilkörper bzw. den Stössel einwirkt, deren freies Ende über eine von aussen betätigbare Nocke in eine den Ventilkörper in seiner geschlossenen Lage haltende Lage bringbar ist. Damit ergibt sich eine sehr reibungsarme Kraftübertragung.

Um das Ventil des Heizkörpers unabhängig von den äusseren Gegebenheiten geschlossen halten zu können, kann weiters vorgesehen sein, dass der Übertragungshebel über ein Pleuel mit einem den Ventilkörper betätigenden Stössel verbunden ist.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch ein erfindungsgemässes Regelventil,

Fig. 2 einen zweiten Schnitt, 90° versetzt, durch ein erfindungsgemässes Regelventil,

Fig. 3 eine Teilansicht zum Erklären der Funktionsweise der Ventiltotalabsperrung,

Fig. 3a eine Ansicht des Knopfes zum manuellen Öffnen und Sperren des Ventils,

Fig. 4 eine Teilansicht zum Erläutern der Funktionsweise der Gefrierschutzeinrichtung,

Fig. 5 eine Stirnansicht des die elektronische Steuereinrichtung aufnehmenden Teiles des Gehäuses gemäss Fig. 1 und

Fig. 6 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemässen Ventils.

Das in der Fig. 1 dargestellte Regelventil weist ein aus zwei miteinander lösbar verbundenen Teilen 1,2 bestehendes Gehäuse auf.

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In dem mit der Überwurfmutter 3 am den Durchfluss durch einen Heizkörper steuernden Regelventil befestigten Teil 1 des Gehäuses ist auf der bombierten Auflagefläche 4 des Anschlages 4' des Teiles 1 des Gehäuses der Getriebekasten 5 durch eine Schraube 6 über eine Tellerfeder 11 befestigt. An diesem Getriebekasten 5, der ein mit dem Stellmotor 24 vorbundenes Getriebe umgibt, ist der Stellmotor 24 befestigt. An der Auflagsfläche 7 des Anschlages 7' des Teiles 1 wird der Getriebekasten 5 durch eine Schraubenfeder 8 mit temperaturabhängigen Formänderungsverhalten über die Haltescheibe 9 mit der Schraube 10 befestigt, die in den Anschlag T eingeschraubt ist. An der im Getriebekasten 5 befestigten Achse 12 sind der Übertragungshebel 13 und der Zahnsegmenthebel 14, die beide durch die Zugfeder 15 kraftschlüssig miteinander verbunden sind, schwenkbar gehalten (Fig. 2). Die Kraftübertragung erfolgt vom Ritzel 23, das vom Stellmotor 24 über das mit diesem verbundene Getriebe antreibbar ist, über den Zahnsegmenthebel 14, der einstückig mit dem Zahnsegment 141 ausgebildet ist, die Zugfeder 15, den Übertragungshebel 13, die Blattfeder 17, und den Stössel 18 auf den Ventilkörper 19. Durch die Zugfeder 15 werden die beiden Hebel 13,14 mit ihren angeformten Anschlägen 13', 14' in gegenseitiger Anlage gehalten, solange sich beide frei bewegen können. Die Kraftübertragung kann bei axialem Verschieben des Ritzels 23 durch eine im Getriebekasten 5 befindliche nicht dargestellte Kupplung unterbrochen werden. Durch den in der Stirnseite der Nabel 23 ' des Ritzels 23 eingformten Schlitz 231 kann eine händische Verstellung über den Zahnsegmenthebel 14, die Zugfeder 15, den Übertragungshebel 13, die Blattfeder 17, und den Stössel 18 auf den Ventilkörper 19 erfolgen.

Fig. 1 zeigt weiters, dass der Stössel 18 durch einen in radialer Richtung elastisch federnden Sicherungsring 20 im Gehäuseteil gehalten ist. Durch Überwinden der Reibkräfte ist es möglich, den Stössel 18 aus dem Gehäuse zu ziehen und gegen einen anderen Stössel zur Anpassung an andere Ventiltypen oder als Toleranzausgleich auzutauschen.

Der Teil 1 des Gehäuses ist mit dem Teil 2 lösbar verbunden, z.B. mittels eines Gewindes oder über angeformte Laschen, in die Schraubenbolzen einsetzbar sind. Eine weitere Möglichkeit zur Verbindung der beiden Teile besteht auch in der Verwendung von Klammern, die z.B. an den freien Stirnseiten der beiden Teile angreifen.

Im Teil 2 ist die Steuerung 34 und die Batterien 35 angeorndet, wobei die elektrische Verbindung zwischen Batterien, Stellmotor 24 und Steuerung 34 über nicht dargestellte Kabel mit Steckverbindungen erfolgt, so dass die beiden Teile 1,2 des Gehäuses leicht voneinander getrennt werden können.

Die elektronische Steuerung 34 liefert in Abhängigkeit von der durch nicht dargestellte Fühler erfassten Raumtemperatur bzw. oder deren Änderungsgeschwindigkeit ein Ausgangssignal, das den Stellmotor 24 steuert. Die gewünschte Raumtemperatur, wie auch Zeiten zu denen die Temperatur von einem anderen Wert gehalten werden soll, können der Steuerung über die aus der Fig. 5 ersichtlichen Tasten 32 eingegeben werden, wobei diese Werte auch im Anzeigefeld 33 zur Anzeige bringbar sind.

Die Abschaltung des Motors in der Stellung «Ventil offen» erfolgt über einen am Zahnsegmenthebel 14 befewstigten Endschalter 21, dessen Kontakt 21 ' von dem im Getriebekasten 5 feststehenden Bolzen 5' knapp vor Erreichen der Endlage dieses Hebels von seinem Gegenkontakt 21 " abgehoben wird, wodurch der für die Drehrichtung «Öffnen» des Stellmotors 24 vorgesehene Stromkreis unterbrochen wird (Fig. 5).

Die Abschaltung des Motors in der Stellung «Ventil geschlossen» erfolgt über einen Schalter 22, wobei der an dem Zahnsegmenthebel 14 angeformte Zapfen 14» den Schalter dadurch betätigt, dass der Zahnsegmenthebel 14, trotz Endlage und daher Stillstand des Übertragungshebels 13, der durch den in seiner Schliesslage befindlichen Ventilkörper 19 blockiert ist, durch das Ritzen 23 gegen die Zugfeder 15 (siehe Fig. 1) weiterbeegt wird und der durch den Übertragungshebel 13 hindurchgehende Zapfen 14" den am Übertragungshebel 13 befestigten Kontakt 22' des Endschalters 22 betätigt und den Kontakt öffnet (Fig. 2).

Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 ist auch der Endschalter 22 im Zahnsegmenthebel 14 gehalten, wobei dessen Kontakt 22' gegen den Anschlag 13' des Übertragungshebels 13 vorgespannt ist und durch die Zugfeder 15 (in Fig. 6 nicht ersichtlich) von dem Anschlag 13' gegen seinen Gegenkontakt 22" gedrückt wird. Erreicht nun der Übertragungshebel seine dem geschlossenen Ventilkörper 19 entsprechende Endlage, so kommt es, wie bereits erwähnt zu einer Relativbewegung zwischen diesem und dem Zahnsegmenthebel, wobei sich der letztere weiter bewegt, wodurch es zu einem Trennen der Kontakte 22', 22" kommt und der entsprechende Stromkreis des Stellmotors unterbrochen wird.

Anhand der Fig. 4 wird die Funktionsweise der Gefrierschutzeinrichtungen bei einer Umgebungstemperatur in der Nähe des Gefrierpunktes erläutert. Bei dieser Temperatur hat sich die Schraubenfeder 8 aufgrund ihres temperaturabhängigen Formänderungsverhalten soweit verändert, dass ihre Kraft nicht mehr ausreicht, bei geschlossenem Ventilkörper 19 dem auf diesen einwirkenden Druck des Heizmediums, standzuhalten, sodass dieser den Getriebekasten 5 über den Ventilkörper 19, den Stössel 18, die Blattfeder 17 über den Übertragungshebel 13 sowie die Achse 12 verdreht, wodurch ein geringer Durchfluss durch das Heizkörperventil sichergestellt wird. Der Verschiebeweg des Getriebekastens 5 ist durch den Anschlag 31 begrenzt.

In Fig. 3 wird die Möglichkeit einer Ventiltotalabsperrung unabhängig von Einfrierschutz und Automatikantrieb dargestellt. Hierbei ist vorgesehen, dass die Nocke 25 in einer Stellung eine einseitig im Gehäuse 1 an einem Anschlag 30 gehaltene Blattfeder 17 an ihrem äusseren Ende so weit über den Stössel 18 spannt, dass der Ventilkörper 19 in seine Endlage gedrückt wird und das Ventil verschliesst, wobei die Kraft der Feder 17 die durch den Druck des Heizmediums auf den Ventilkörper 19 einwirkende Kraft übersteigt. Die Betätigung der Nocke 25 erfolgt über den mit einem Schlitz, vorzugsweise als Münzschlitz dimensioniert, versehenen Knopf 26, wobei die beiden Endlagen der Nocke dem Benützer über Markierungen 27,28,29 angezeigt werden (Fig. 3a).

In der Fig. 6 ist eine Ausführungsform dargestellt, die sich durch eine besonders reibungsarme Kraftübertragung vom Übertragungshebel auf den Stössel 36 auszeichnet, die wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1 bis 5 den Ventilkörper 19 betätigt.

Dabei erfolgt die Kraftübertragung über ein Pleuel 37, das über die Gelenke 38 bzw. 39 an dem Übertragungshebel 13 bzw. dem Stössel 36 angelenkt ist.

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3 Blatt Zeichnungen

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668108 PATENTANSPRÜCHE

1. Regelventil für Heizkörper, das für die Steuerung des Durchflusses eines Heizmediums durch den Heizkörper einen elektromechanischen Antrieb und eine von der Raumtemperatur und/oder deren Änderungsgeschwindigkeit abhängige elektronische Steuereinrichtung aufweist,

dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinrichtung (34) und der Antrieb (24) in einem Gehäuse (1,2), räumlich voneinander getrennt, angeordnet und über Leitungen miteinander verbunden sind über die die von der Raumtemperatur und/oder deren Änderungsgeschwindigkeit abhängigen Steuersignale dem Antrieb (24) zugeleitet werden.

2. Regelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinrichtung (34) und gegebenenfalls eine Stromquelle, z.B. eine Batterie (35), im ersten Teil (2) der zwei lösbar miteinander verbundenen Teile umfassenden Gehäuses (1,2) angeordnet ist und dass in dessen zweitem Teil (1) der Antrieb, z.B. ein Stellmotor (24) angeordnet ist, der über ein Steuerglied (13) den den Durch-fluss des Heizmediums durch den Heizkörper steuernden Ventilkörper (19) des Regelventils verstellt.

3. Regelventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerglied durch einen um eine Achse (12) schwenkbaren, durch ein Zahnsegment (141) antreibbaren Übertragungshebel (13) gebildet ist und dass ein vom Antrieb (24) antreibbares Ritzel (23) mit dem Zahnsegment (141) in Eingriff steht.

4. Regelventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinrichtung (34) mit dem Antrieb (24) über Steckverbindungen aufweisende Leitungen verbunden ist.

5. Regelventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (12) des Übertragungshebels (13) zum Verhindern eines vollständigen Schliessens des Ventilkörpers (19) bei Temperaturen in der Nähe oder unterhalb von 0°C mittels einer ein temperaturabhängiges Formänderungsverhalten aufweisenden Feder (8) vorgespannt ist und dass der Ventilkörper (19) mittels des Übertragungshebels (13) gegen seine Offen-Stellung belastet ist.

6. Regelventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerglied neben dem Übertragungshebel (13) einen mit dem Zahnsegment (141) verbundenen, vorzugsweise jedoch einstückig an dieses angeformten Hebel (14) aufweist, wobei dieser Zahnsegmenthebel (14) um die gleiche Achse (12) wie der Übertragungshebel (13) schwenkbar ist und mit diesem über in Umfangsrichtung der Schwenkbewegung der beiden Hebel (13, 14) wirkende Zugfeder (15) zusammengespannt sind und zumindest einer der beiden Hebel (13,14) einen Anschlag (13', 14') aufweist, der unter der Einwirkung der die beiden Hebel (13,14) zusammenspannenden Zugfeder (15) an dem anderen Hebel anliegt.

7. Regelventil nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb über zwei Endschalter (21, 22) mit der Stromquelle (35) elektrisch verbindbar ist.

8. Regelventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Endschalter (21,22) am Zahnsegmenthebel (14) gehalten sind, wobei der sich bei Erreichen der Offen-Stellung des Ventils öffnende Schalter (21) einen an einem im wesentlichen ortsfesten Anschlag (5') zur Anlage kommenden Kontakt (21 ') aufweist, der sich wegabhängig von seinem mit dem Zahnsegmenthebel (14) mitbewegenden Gegenkontakt (21 ") abhebt und sich der bei Erreichen der geschlossenen Stellung des Ventils öffnende Schalter (22) einen durch die entgegen der Kraft der Zugfeder (15) auftretende Relativbewegung des Zahnsegmenthebels (14) gegenüber dem Übertragungshebel (13) sich von seinem Gegenkontakt (22") abhebenden Kontakt (22') aufweist.

9. Regelventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Übertragungshebel (13) über einen Stössel (18) auf den Ventilkörper (19) einwirkt, wobei der Stössel (18) mittels eines radial federnden Ringes (20) im Gehäuse (1,2) gehalten ist.

10. Regelventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkachse (12) des Übertragungshebels (13) und des Zahnsegmenthebels (14) sowie der Anschlag (5') für den Kontakt (21 ') des Endschalters (21) an einem den Stellmotor (24) haltenden und ein mit diesem verbundenes Getriebe umschliessenden Getriebekasten (5) angeordnet sind, der an einer Seite an einem bombierten Gehäuseanschlag (4' ) anliegt und an einem zweiten Punkt durch die ein temperaturabhängiges Formänderungsverhalten aufweisende Feder (8) gegen einen weiteren Gehäuseanschlag (7' ) gedrückt ist.

11. Regelventil nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, dass das mit dem Antrieb (24) verbundene Ritzel (23) axial verschiebbar angeordnet ist, wobei es in einer Endstellung vom Antrieb (24) bzw. dem diesem nachgeschalteten Getriebe abgekuppelt ist, wobei das Ritzel (23) vorzugsweise eine verlängerte, an ihrer freien Stirnseite einen Schlitz (231) aufweisende Nabe (23') aufweist.

12. Regelventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Übertragungshebel (13) über eine einseitig im Gehäuse (1,2) gehaltene Blattfeder (17) auf den Ventilkörper (19) bzw. den Stössel (18) einwirkt, deren freies Ende über eine von aussen betätigbare Nocke (25) in eine den Ventilkörper (19) in seiner geschlossenen Lage haltende Lage bringbar ist.

13. Regelventil nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass der Übertragungshebel (13) über ein Pleuel (37) mit einem den Ventilkörper (19) betätigenden Stössel (36) verbunden ist.