CN1873271A - 换热器阀门－控制帽，尤其是加热体阀门－温控器帽 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种控制直流电源的方法，它采用了第一直流电源(2)和一个电压监测装置(24)，后者监测第一直流电源(2)的输出电压并作用于一个控制装置(31)，其中控制装置(31)控制第一直流电源(2)的工作状态。也介绍了一种供电装置(22)，用它可以来实施此方法。人们想以简单的方式减小在具有多个直流电源的电路布置中电压升高的危险。为此用第二电源(3)使电压监测装置(24)上的电压发生变化。

Description

换热器阀门-控制帽，尤其是加热体阀门-温控器帽
技术领域
本发明涉及一种换热器阀门-控制帽，尤其是一种加热体阀门-温控器帽，它具有一个与阀门元件共同作用的操纵装置，一个耗电负载和一个供电装置。
背景技术
以下就根据一个加热体阀门-温控器帽作为控制帽的实例对本发明进行说明。然而它不仅可以应用于加热体，而且原理上也可用于其它的可以应用于室内空气调节的换热器，例如冷却顶棚或类似物。
操纵装置在一种这样的控制帽中设计成温控器元件，其体积随温度而变化。当室温升高时，温控器元件就膨胀并使阀门元件向阀座方向移动，使加热液体的流量受到节流。相反当室温降低时使阀门元件从阀座上抬起，从而使更大量的加热液体能够流过加热体。
为了调整名义值例如可以改变温控器元件的位置或者可以改变在温控器元件和最终操纵阀门元件的顶杆之间的操纵支路的长度。为此这里例如设有一个电马达，它在这里构成耗电负载。
马达及其控制系统当然需要电能。这可以通过连接控制帽和外部电源的线路输入。一种这样的解决方案然而也并不愿意使用，因为这些线路意味着附加的安装费用。
应用一个或多个电池虽然就不必要这种附加的安装费用。然而却需要局部大得多的结构空间来放置这些电池。
开头所述类型的控制帽已由DE 93 12 588 U1得知。此处除了一种蓄电池，也就是说一种可充电电池之外设有一个具有太阳能电池的座板。太阳能电池其实为调整装置的运行提供必要的电能。当然最好调整装置只是在白天工作。蓄电池负责保证，即使在晚上也能进行调整。当然此处也需要有一个不小的结构空间来安放蓄电池。
发明内容
本发明的任务是使控制帽的外形尺寸尽可能地小。
该任务在开头所述类型的一种换热器阀门-控制帽中通过如下方法来解决：供电装置具有一个热电发生器。
一种热电发生器例如按照所谓“热电效应”工作。它包含有两种不同的金属或半导体，其中其过渡结保持在不同的温度上。在不同的材料之间则产生一个由于所谓热电效应而产生的电压。热电效应是“珀尔帖”效应的反效应，在这种效应中电流在不同金属的连接处产生一个温度差。若在一种换热器的控制帽中应用热电效应，那就可以以简单的方式充分地利用在每个换热器里的温度跃变，这种温度在环境温度和换热器的或流过换热器的载热介质的温度之间。因为一种这样的温度差在换热器中(除了很少数例外情况)总是存在的，因此也总是提供有必需的电功率，用该电功率就可以用来操纵调整装置。热电发生器不需要占很多位置。尤其是它可以是相对扁平的，这就可以使控制帽的外形尺寸较小。耗电负载此处可以是调整装置，用该调整装置就可以改变在操纵装置和阀门元件之间的作用关系。除了或取代调整装置也可以将耗电负载简单地设计为电子器件，它完成确定的控制任务或者简单地求出测量值并再通报于上级的控制装置。若控制帽与马达阀门一起被应用的话，那么耗电负载也可以是阀门的马达，借助该马达来调整阀门元件。在许多情况下在温控器帽上有一个显示器，它显示确定的参数，例如当前的温度或者名义温度。该显示器同样也可以构成耗电负载。
发生器优选在一侧导热地与一个外壳相连，该外壳可以被一种载热流体流过，并在另一侧面上有一个冷却体。借助于该冷却体可以保证热电发生器在一侧实际上具有室温，在另一侧则产生了载热介质的温度，因此可以借助于在载热介质和室温之间的温差产生必要的电能。在载热介质和室温之间的温差在多数情况下足以用来产生必要的电能。
发生器优选导热地与一个阀壳连接。阀壳在一种加热体阀门或冷却顶棚阀门中总是有的。该阀壳很快跟随载热介质的温度变化并具有相对小的差。附带的外部构件在这种情况下实际上不需要了。
此时优选使发生器布置在帽之内并伸入帽里一个导热距离。在这种情况下帽可以或多或少地鉴于其外形尺寸保持不变。导热距离是隔热的，因此归根到底只对发生器供热。相反就避免了热反射到外壳里。
在一种替代的设计方案中可以规定使发生器布置在帽之外。在该情况下帽可以相对于通常的帽来说即使里面也保持不变，因此不必转换生产。在帽之外在布置热电发生器时也有较大的自由度。最终结构空间的加大并不与之相联系。
同样也有利的是：发生器导热地与一个管路段相连。该管路段一般也具有载热介质的温度。在这种情况下就并不依赖于将热电发生器与阀壳相连。
此处优选使管路段设有一个夹紧的环，该环与发生器导热地连接。由于环例如可能突然地形成电压，就确保了从管路段至通向热电发生器的导热距离有充足的热传送。
发生器优选布置在一个包封物里，该包封物至少有一个开口用于使室内空气通过。若将控制帽应用于加热体上，那么室内空气就起到冷却空气的作用，它引起了与载热介质的温度有必要的温差。
发生器优选与一个电压放大器相连。如果由于结构空间的原因只是应用具有小的外形尺寸的热电发生器的话，那么它提供相应小的电压，这在许多情况下本身还不足以驱动调整装置。另一方面热电发生器提供了足够的电功率，因此通过相应地放大电压就可以使发生器直接能操纵调整装置。
此处特别优选将电压放大器设计成直流电压/直流电压放大器。一种这样的直流电压/直流电压放大器可以按本身就已知的方式用电子元器件构成，因而不需要结构又是相应大的变压器。
供电装置优选还具有一种光电装置。光电装置将光能转换成电能。一种这样的光电装置的一种已知的结构型式就是所谓太阳能电池。一般在光电装置中当然并不局限于太阳光作为供能者。热电发生器与光电装置相结合就特别有利地充分利用了加热时一般存在的环境条件。若在夏天需要热能少时并与此相对应地热电发生器只提供较小的温差并与之对应地提供少的电能，那么一般就存在有足够的光，因此就可以通过光电装置来驱动调整装置。在冬天光效率一般较低。为此用于驱动热电发生器的温度足够能以热途径来提供电能。尤其是与一种电压放大器相结合，光电装置就具有一种特殊的优点：电压放大器用于“起动”一般需要一定的偏压。这个偏压可以通过光电装置来调整，也就是说即使只有少量的光也可以。这对于起动电压放大器所必要的电压必须按照功率也就是说不能过大地被加载。
光电装置更为优选地至少具有一个光敏元件，它安装在包封物的一个外侧面上，发生器就布置在该包封物里。也就是说成组地将热电发生器与光敏元件组合起来。光敏元件如果受到光照，那就产生电能。
光电装置优选地构成一个用于电压放大器的供电装置。尤其是与电压放大器相结合该光电装置就具有一种特别的优点：电压放大器用于“起动”一般需要一定的偏压。该偏压可以通过光电装置来调整，也就是说即使只有很少的光也可以。这种对于起动电压放大器来说必需的电压必须按照功率就是说不能过份强地被加载。
同样也优选：使光敏元件布置在控制帽的端面上或者一个指向相同方向的面上。若控制帽布置成转动手柄，那么端面一直指在相同方向上，也就是说通过操纵并没有另外的取向。指向相同方向的另一个面也可以用来设置光敏元件。
附图说明
以下根据优选的实施例结合附图对本发明进行说明。此处所示为：
图1：温控器阀门帽的第一设计方案；
图2：温控器阀门帽的第二设计方案；
图3：温控器阀门帽的第三设计方案。
具体实施方式
图1表示一个加热体阀门-温控器帽1，它固定在加热体阀门的一个阀壳2上。在阀壳2里以其本身就已知的方式在入口3和出口4之间设有一个阀座5，阀门元件6与该阀座共同作用。阀门元件6通过一个打开弹簧7在打开方向上从阀座5上运动离开。设有一根顶杆8，使阀门元件6在向着阀座5的方向上运动并因此有助于使载热液体从入口3至出口4实现节流。
顶杆8通过一根操纵杆9加载，后者通过一个轴封10导向。在该操纵杆9上作用一个中间构件11。该中间构件11有一个上部件12和一个下部件13，它们通过一个螺纹付14相互啮合。下部件13此处不可转动地固定，而上部件12可以相对于下部件13转动。通过上部件相对于下部件13的转动可以使中间构件11的有效长度发生改变。
在中间构件11上作用有一个温控器元件15，该元件取决于环境温度使顶杆16或多或少远地在向着阀座5的方向上运动。取决于中间构件11的长度这在相同的温度时就导致更强的或者不太强的节流。通过中间构件11长度的改变也就可以调整一个名义值。另一种用于调整名义值的方案在于：将帽1的手把17相对于一个基础构件18旋转。
为了改变中间构件11的有效长度设有一个调整装置19，它具有一个只是粗略表示的马达20，它通过一种未详细表示的啮合而作用于中间构件11的上部件12上并使该上部件12能够相对于下部件13转动。为此基础构件18具有一个通孔21，马达可以穿过该通孔啮入作用到基础构件18的内部。
马达20需要输入电能。为了产生电能设有一个热电发生器22。该热电发生器22按照所谓“热电效应”工作，也就是说它在一个具有两种不同的材料，例如两种不同的金属或两种不同的半导体材料的装置里产生一个电压，在该装置里这些材料之间的过渡结都保持在不同的温度上。这种效应由德国物理学家托马斯西贝克(1770-1831)发现。它也称为“热电效应”。其对应地在相反方向上为珀尔帖效应，在该效应中电流就在不同金属的过渡结之间引起一个温度差。
热电发生器22在一侧与一个冷却体23连接，后者使热电发生器22在这一侧的温度或多或少地适应于周围温度。为了交换空气并且用周围温度来达到，基础构件18这里有一个开口24。必要时也可以设有多个相互对置布置的开口24，以便让空气流进入。
基础构件18固定在一个支承装置25上，后者固定在阀壳2上。一种这样的固定例如可以通过夹紧或者拧紧来实现。离开支承装置就是一个支架26，它由一种有导热能力的材料组成，例如一种金属，如铜。支架26支承住发生器22的另一侧，因此发生器22一方面经受阀壳2和因此流过阀壳2的载热介质的温度之差。另一方面经受室内空气的作用。这种温差完全可以达到多个10°的数量级，因此借助于温差就可以产生足够大小的电功率。必要时还可以使支架26对于基础构件18的内部隔绝。因此减小了温控器元件15的热影响并减小了在阀壳2和发生器22之间的温度下降。在许多情况下也有利的是：在支架26和温控器元件15之间设有一个热隔绝件，例如一种未详细表示的屏蔽件。
但因为发生器22只应具有一个相对小的底面，以便不会太大地加大其外形尺寸，因此存在有以下危险：由发生器22产生的电压太小。由于这种原因在调整装置19里设有一个电压放大器27，它与发生器22相连。为此所需的电气连接为了清楚起见就没有详细表示出来。电压放大器27设计成直流电压/直流电压放大器。其放大系数例如为50，那么当热电发生器22所产生的电压为0.06V时，输出电压可达大约3V。这3V足以操纵马达20。3V的电压相当于两个型号AAA的小电池的电压。
除此之外在控制帽的正面设有一个光电装置的光敏元件28。如果光敏元件28受到光照的话，它就产生一个电压。光敏元件28则可以用作为电压放大器27的电源或者供电装置，因此，如果电压放大器27对于一个这样的起动来说需要一个辅助电压的话，电压放大器27就可以起动。
热电发生器22和光敏元件28的组合特别考虑到了在加热时存在的外部条件：冬天在周围空气和载热介质之间可能有相对较大的温差，因此热电发生器22可以提供对于调整装置19的运行来说必要的电功率。为此，人们允许光敏元件28可以提供一个小的电功率。而在夏天虽然在载热介质和周围空气之间的温差较小。热电发生器22也就只提供较小的电功率。为此光敏元件28(当然也可以应用多个光敏元件28)可以提供较大的电功率。
在图1所示的实施方式中在控制帽1以外并不需要附带的结构空间。装在控制帽里的构件，也就是具有冷却体23的热电发生器22和光敏元件28或多或少无缝地装入一个已有的控制帽。
在一种未详细示出的变型方案中也可以将发生器22装在基础构件18外面上或者直接装于阀壳2上。
若可以允许有一个外部构件的话，那就可以应用按照图2的一种设计方案。此处对于相同的和功能相同的零部件都用相同的附图标记表示。
热电发生器22则不再布置在控制帽1之内，而是在一个管夹29上，该管夹夹紧在一个用来给阀壳2输入载热介质的连接管30上。也可以用另一种固定方法，例如粘结或焊接，只要确保在发生器22上有足够的热传导。与之相应地连接管30实际上具有载热介质的温度。冷却体23位于发生器22的与管夹29对置的一侧上。光敏元件28也可以简称为“太阳能电池”，它们位于包封物31的外侧，用该包封物保护了热电发生器。包封物31又有开孔24。热电发生器22和光敏元件28将其能量通过导电线32输送至调整装置19。此处电压放大器27更为适宜地布置在热电发生器22的附近。
图3表示了一种变型的实施方式，其中发生器22布置在调整装置19的一个外壳33的内部。光敏元件28布置在外壳33的一侧上，它平行于控制帽1的端面34。热传输至发生器22通过一根导热杆35来确保，该导热杆又用一个夹29固定在输入管路30上。
外壳33也有一个开口24，用于确保在冷却体23和室内空气之间的接触。

Claims (14)

1.换热器阀门-控制帽，尤其是加热体阀门-温控器帽，具有一个操纵装置，它与一个阀门元件共同作用，还具有一个耗电负载和一个供电装置，其特征在于，供电装置具有一个热电发生器(22)。
2.按权利要求1所述的控制帽，其特征在于，发生器(22)在一侧导热地与一个外壳(2，30)相连，该外壳可以被一种载热流体流过，并且在另一侧具有一个冷却体(23)。
3.按权利要求2所述的控制帽，其特征在于，发生器(22)导热地与一个阀壳(2)相连接。
4.按权利要求3所述的控制帽，其特征在于，发生器(22)布置在控制帽(1)之内，而且伸入帽里一段导热距离(26)。
5.按权利要求3所述的控制帽，其特征在于，发生器(22)布置在帽(1)之外。
6.对权利要求2所述的控制帽，其特征在于，发生器(22)导热地与一个管路段(30)相连接。
7.按权利要求6所述的控制帽，其特征在于，管路段(30)设有一个夹紧的环(29)，该环与发生器(22)导热地连接。
8.按权利要求1至7中之一所述的控制帽，其特征在于，发生器(22)布置在一个包封物(18，31，33)里，该包封物至少有一个开口(24)用于使室内空气通过。
9.按权利要求1至8中之一所述的控制帽，其特征在于，发生器(22)与一个电压放大器(27)相连。
10.按权利要求9所述的控制帽，其特征在于，电压放大器(27)是为直流电压/直流电压放大器。
11.按权利要求1至10中之一所述的控制帽，其特征在于，供电装置还具有一个光电装置(28)。
12.按权利要求11所述的控制帽，其特征在于，光电装置至少具有一个光敏元件(28)，它装在包封物(17，18；31；33)的外侧面上，发生器(22)就布置在该包封物里。
13.按权利要求11或12所述的控制帽，其特征在于，光电装置构成了用于电压放大器(27)的一种供电装置。
14.按权利要求12或13所述的控制帽，其特征在于，光敏元件(28)设置在控制帽的端面上或者在一个指向相同方向的面上。
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