CZ294067B6

CZ294067B6 - Nástavec termostatického ventilu

Info

Publication number: CZ294067B6
Application number: CZ2000771A
Authority: CZ
Inventors: Bjarne Frederiksen
Original assignee: Danfoss A/S
Priority date: 1999-03-02
Filing date: 2000-03-02
Publication date: 2004-09-15
Also published as: PL195661B1; PL338740A1; DE19909097A1; CN1268647A; CN1135327C; DE19909097C2; EP1033638A1; EP1033638B1; ATE279748T1; CZ2000771A3; UA60341C2; RU2182996C2

Abstract

Nástavec (1) termostatického ventilu sestává z pouzdra (19), a z termostatického prvku (2), který přes spojovací prvek působí na ovládací prvek (7). Přestavovací zařízení ke změně činné korelace mezi termostatickým prvkem (2) a ovládacím prvkem (7) mění aktivní délku dráhy mezi termostatickým prvkem (7) a ovládacím prvkem (2). Spojovací prvek má pružinu (5), která působí na ovládací prvek (7), a přestavovací zařízení působí na protidoraz (6) pružiny (5).ŕ

Description

Nástavec termostatického ventilu

Oblast techniky

Vynález se týká nástavce termostatického ventilu s pouzdrem, s termostatickým prvkem, který přes spojovací prvek působí na ovládací prvek, a s přestavovacím zařízením, které ke změně činné korelace mezi termostatickým prvkem a ovládacím prvkem mění aktivní délku dráhy mezi termostatickým prvkem a ovládacím prvkem.

Dosavadní stav techniky

Nástavce termostatických ventilů slouží k tomu, aby se v místnosti s pomocí topného tělesa nebo výhřevné plochy nastavila předem stanovená teplota. Ve většině případů je termostatický prvek tvořen měchovitým tělesem, které je naplněno výplní, jejíž objem se mění s teplotou. Podle toho působí termostatický prvek přes spojovací prvek na ovládací prvek, který opět ovládá zdvihátko ventilu topného tělesa. Obvykle se ventil topného tělesa přiškrcuje tím silněji, čím více je zdvihátko zasunuto.

Nástavce termostatických ventilů tohoto druhu jsou již dlouho zavedeny a pracují uspokojivě. V některých oblastech však může být žádoucí předem stanovenou činnou korelaci, jinými slovy činnou souvislost nebo vztah, mezi termostatickým prvkem a ovládacím prvkem měnit, například aby se předem stanovená požadovaná hodnota při nočním poklesu snížila. V mnoha případech stačí, je-li vyžadovaná hodnota pokojové teploty v noci snížena například o 4 °C, protože dobře izolovaný dům v noci ztrácí pouze přibližně 2 až 3 °C.

Nástavec termostatického ventilu úvodem zmiňovaného druhuje znám zDE 3153 654 C2. Zde je mezi zdvihátkem nástavce termostatu a zdvihátkem ventilu topného tělesa vložena délkově měnitelná mezičást, která je vytvořena oválným kotoučem, který má v jednom vyrovnání větší průměr než ve vyrovnání, posunutém o 90°. Kotouč je uložen plujíc na vratidle, které je z jeho strany přes převod poháněno elektromotorem. Je-li mezi zdvihátkem nástavce a zdvihátkem ventilu nastaven velký průměr mezičásti, uzavírá ventil topného tělesa při jinak stejné teplotě dříve.

Pro tento způsob je ovšem vyžadován značný stavební prostor. Ventil se prodlužuje v axiálním směru, což neruší pouze opticky, ale zvyšuje se také nebezpečí, že se může nástavec termostatu na základě prodlouženého ramene páky nedopatřením poškodit nebo dokonce ulomit.

Podstata vynálezu

Základem vynálezu je úkol, zjednodušit konstrukci nástavce termostatického ventilu.

Tento úkol je řešen nástavcem termostatického ventilu s pouzdrem, s termostatickým prvkem, který přes spojovací prvek působí na ovládací prvek, a s přestavovacím zařízením, které ke změně činné korelace mezi termostatickým prvkem a ovládacím prvkem mění aktivní délku dráhy mezi termostatickým prvkem a ovládacím prvkem. Podle vynálezu má spojovací prvek pružinu, která působí na ovládací prvek, a přestavovací zařízení působí na protidoraz pružiny.

Tím je dodatečný stavební prostor pro přestavovací zařízení v axiálním směru do značné míry zbytečný. Dokonce se může použít více částí dosud známých nástavců termostatických ventilů. Záběr do dráhy pružiny je relativně jednoduchý. Taková pružina je beztak k dispozici v mnoha nástavcích termostatů jako přetlaková pružina.

-1 CZ 294067 B6

Podle toho se také může s možností přestavování lépe předvídat řídicí chování nástavce termostatického ventilu, protože se mohou využít hodnoty ze zkušeností s již známými nástavci termostatických ventilů.

Přitom je mimořádně výhodné, že je protidoraz upraven ve vřetenu, které dosedá na první závitovou část, která je v záběru se druhou závitovou částí, přičemž střední osy závitů obou závitových částí probíhají ve stejném směru jako je směr tlaku pružiny. Přestavení protidorazu se tím tedy uskutečňuje vzájemným přetočením obou závitových částí. To umožňuje velmi silný 10 převod, takže může přestavitelný pohon vystačit s relativně nepatrným točivým momentem.

Závitové části mohou vřeteno obklopovat. V okolí vřetena je k dispozici ještě dostatečný stavební prostor, který byl dosud nevyužit. Vřeteno dosedá pod silou pružiny na první závitové části, například zahnutým okrajem na své čelní straně. To umožňuje, aby přetlaková pružina mohla dále plnit svoji bezpečnostní funkci. V případě chyby, tzn. když teplota v místnosti silně stoupá, 15 může vřeteno vybočit a přitom pružinu stlačit, takže nedochází k poškození jiných částí ventilu nebo termostatického nástavce.

Výhodně jsou závity vytvořeny jako lichoběžníkové závity. Takové provedení závitů umožňuje vzájemný pohyb obou závitových částí s relativně zanedbatelným třením. Tím se udržuje 20 spotřeba energie při přestavování malá, takže může být pohon přestavování vytvořen bateriově napájen a baterie mají relativně dlouhou životnost.

Také je výhodné, že první závitová část a vřeteno spolupůsobí se zanedbatelným třením. K tomu může být navrženo, aby vřeteno sestávalo z plastu, který s materiálem první závitové části, 25 výhodně plastem, spolupůsobí se zanedbatelným třením. Může být ale také navrženo vložit mezi vřetenem a první závitovou částí mezikotouč, například zpolytetrafluoretylenu (teflon).

Přednostně je druhá závitová část axiálně pevně spojena s ovládacím prvkem. Ovládací prvek je tím odporová část, proti které se vřeteno přestavuje. Protože je ovládací prvek zároveň také 30 dosedací bod pro pružinu, je tímto způsobem dána jednoznačná souvislost mezi pohyby vřetena, pružiny a ovládacího prvku. Axiálně pevné spojení nevylučuje, aby se mohly obě části pro nastavování vzájemně přestavovat. Pevné spojení může být vytvořeno například závitovým spojením, které se v normálním provozu nemění.

S výhodou má přestavovací zařízení ozubený převod, jehož poslední ozubené kolo má výstupek, který tvoří první závitovou část. S ozubeným převodem se může dosahovat ještě předávající převod od motoru na závitovou část. Jsou-li závitová část a ozubené kolo vytvořeny v jednom kuse, neusnadňuje to pouze výrobu při sestavování, ale je dána také relativně velká provozní spolehlivost.

S výhodou mají všechna ozubená kola ozubeného převodu stejné vyrovnání, tzn. stejný směr os. Přenášení točivého momentu mezi hnacím motorem a závitovou částí se pak uskutečňuje výhradně přes boky ozubeného kola. Tímto způsobem se udržují ztráty v ozubeném převodu malé.

S výhodou má ozubený převod vstupní ozubené kolo, které vyčnívá z pouzdra. Toto vstupní ozubené kolo se pak může ovládat zvenku. Kromě toho zajišťuje, že má dostatečně velký průměr, kteiý vede k žádanému velkému převodovému poměru mezi hnacím motorem azávitovou částí.

Přitom je mimořádně výhodné, že je vstupní ozubené kolo uloženo v pouzdře a má ložiskové čepy, které spolupůsobí s materiálem pouzdra s nepatrným třením. Také tím se ztráty udržují malé, takže se může použít relativně slabě dimenzovaný motor, který opět vyžaduje pouze nepatrné množství elektrické energie.

-2CZ 294067 B6

Výhodně jsou vstupní ozubené kolo a pouzdro vytvořeny z plastu. Plasty se mohou dobře navzájem sladit, takže části spolupůsobí s nepatrnými ztrátami. Kromě toho je jejich výroba levná.

Výhodně má přestavovací zařízení hnací motor, který je uspořádán v pouzdře pohonu, které je zvenku dobře upevnitelné na pouzdře nástavce. Hnací motor tedy pohání vstupní ozubené kolo. Pouzdro pohonu může také ještě zachycovat baterie, tzn. zásobní energii pro hnací motor. Kromě toho mohou být v pouzdře pohonu upraveny ještě části a prvky, které jsou nutné pro řízení pohonu, například přijímač pro signály, které jsou předávány centrální řídicí jednotkou, nebo spínací hodiny.

S výhodou má pouzdro pohonu zářez k uchycení vstupního ozubeného kola. Jinak je uzavřeno. Tím se udržuje nebezpečí, že do pouzdra pohonu proniknou částice nečistot, na nízké úrovni.

Výhodně má ozubený převod pastorek, který zabírá s posledním ozubeným kolem, přičemž ozubené kolo a pastorek mají společnou axiální dráhu záběru, která se shoduje alespoň s výškou pohybu vřetena v pracovní oblasti. Tím je možné přestavení požadované hodnoty, tzn. záběr do činné souvislosti mezi termostatickým prvkem a ovládacím prvkem v celé pracovní oblasti nástavce ventilu. Vřeteno se může pohybovat uvnitř pracovní oblasti dvěma vlivy. Pohybuje se jednak tehdy, má-li se přestavovat protidoraz pružiny, aby se změnila aktivní délka trasy mezi termostatickým prvkem a ovládacím prvkem. Pohybuje se také tehdy, je-li termostatický prvek činný a tlačí vřeteno ve směru na ventil topného tělesa, aby jej uzavřelo. Ve všech těchto situacích je možné přestavení, protože se poslední ozubené kolo a pastorek mohou proti sobě axiálně přesouvat, aniž by se záběr přerušil. Je-li vřeteno naproti tomu na základě přetlaku zatlačeno, pak opustí podle definice svou pracovní oblast. Záběr mezi pastorkem a posledním ozubeným kolem tedy zůstává zachován, protože vřeteno pak opustí svůj dosed na první závitové části. Také v tomto stavu je tedy možné přestavení, které se pak může uskutečňovat dokonce ještě s lehčím chodem, protože je vřeteno od závitové části nadzdviženo anedochází tedy již ke tření.

Výhodně má vřeteno oporu točivého momentu. Tím se zamezuje tomu, aby se vřeteno otáčelo proti termostatickému prvku. Řízení se celkově zlepšuje. Bez této opory by se mohla celá jednotka otáčet, což by ztěžovalo nastavování.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude blíže vysvětlen prostřednictvím konkrétních příkladů provedení znázorněných na výkresech, na kterých představuje obr. 1 schematický průřez termostatickým nástavcem, obr. 2 zvětšené zobrazení výřezu z obměněného příkladu provedení a obr. 3 řez ΙΙΙ-ΙΠ podle obr. 1.

Příklady provedení vynálezu

Obr. 1 znázorňuje termostatický nástavec 1 s termostatickým prvkem 2, který má měch 3, ve kterém je upraveno vřeteno 4. Termostatický prvek 2 je vyplněn materiálem, např. kapalinou, která se při zvýšení teploty roztahuje a při poklesu teploty svůj objem zmenšuje. Podle toho se při zvýšení teploty měch 3 stlačuje a vřeteno 4 se přemisťuje směrem dolů (vzhledem k vyrovnání obr. 1).

-3CZ 294067 B6

Ve vřetenu 4 je upravena přetlaková pružina 5, která se opírá na horní čelní straně, resp. protidorazu 6 vřetena 4. V ostatním může být čelní strana otevřená.

Přetlaková pružina 5 dosedá svým druhým koncem na kuželu, tvořícím ovládací prvek 7, jehož dolní konec vytváří dosedací plochu 8 pro zdvihátko blíže nezobrazeného ventilu topného tělesa. Je-li zdvihátko zatlačeno, je ventil topného tělesa škrcen více.

Vřeteno 4 má na svém dolním konci vnější obvodovou přírubu 9, kterou za mezivrstvy kotouče 10 z teflonu (polytetrafluoretylen) dosedá na první závitové části 11. Tato první závitová část 11 je zašroubována do druhé závitové části 12. která je opět vytvořena jednodílně s nosníkem 13, do kterého je zašroubován ovládací prvek 7, zde kužel. Nosník 13 je v ostatním tlačnou pružinou 14 tlačen směrem nahoru, tzn. pryč od blíže nezobrazeného zdvihátka ventilu. Nosník 13 je opěrou 17 točivého momentu opřen na pouzdře 19 termostatického nástavce 1, tzn. je sice relativně 15 k pouzdru 19 termostatického nástavce 1 axiálně posuvný, ale nemůže se otáčet.

Obr. 2 znázorňuje párování obou závitových částí 11.12 v poněkud zvětšeném zobrazení. Kromě toho je zřejmé, že první závitová část 11 má první závit 15 a druhá závitová část £ 2 druhý závit 16. přičemž jsou oba závity 15. 16 vytvořeny lichoběžníkové. Na obr. 2 chybí kotouč 10 mezi 20 vřetenem 4 a první závitovou částí 11. Toto je možné, pokud jsou vřeteno 4 a první závitová část vytvořeny z materiálů, které také samy spolupůsobí se zanedbatelným třením.

Jak je vidět na obr. 3, je vřeteno 4 opatřeno opěrou 17 točivého momentu, která zabírá do výstupků 18 na pouzdře 19 termostatického nástavce £ takže je vřeteno 4 drženo neotočně.

Vřeteno 4 je přetlakovou pružinou 5 odtlačováno od ovládacího prvku 7 a svou přírubou 9 je drženo v dosedu na první závitové části £1. Když se nyní první závitová část 11 a druhá závitová navzájem přetáčejí, mění se délka prostoru, který je k dispozici pro přetlakovou pružinu 5, tzn. vzdálenost mezi ovládacím prvkem 7 a protidorazem 6 vřetena 4, na kterých se opírá přetlaková pružina 5. Podle toho účinkuje termostatický prvek 2 dříve nebo později. Jeli vzdálenost mezi ovládacím prvkem 7 a protidorazem 6 větší, pak se při jinak stejné okolní teplotě ventil topného tělesa termostatickým prvkem 2 škrtí dříve než při menší vzdálenosti.

Aby se vzdálenost změnila, je první závitová část 11 vytvořena v jednom kuse s posledním 35 ozubeným kolem 20 ozubeného převodu. Poslední ozubené kolo 20 zabírá s prvním pastorkem

21, který je opět vytvořen v jednom kuse se vstupním ozubeným kolem 22. Kombinace prvního pastorku 21 a vstupního ozubeného kola 22 má ložiskové čepy 23, které jsou vytvořeny z plastu a jsou otočně uloženy v pouzdře 19 termostatického nástavce £ které je rovněž vytvořeno z plastu. Přitom vyčnívá vstupní ozubené kolo 22 prvním zářezem 24 v pouzdře 19 termo40 statického nástavce 1 směrem ven.

Na pouzdro 19 termostatického nástavce 1 je napojena hnací jednotka 25, například zaskakovacím spojením. Hnací jednotka 25 má poháněči motor 26, např. malý elektromotor, na jehož hnací hřídeli 27 je upevněn druhý pastorek 28. který zabírá se vstupním ozubeným kolem 22.

Hnací jednotka 25 má pouzdro 29 pohonu, na kterém jsou upraveny také baterie 30, které slouží jako zdroj energie pro poháněči motor 26. Dále je v pouzdře 29 pohonu uloženo řídicí zařízení 31 pro poháněči motor 26. Řídicí zařízení 31 může mít například spínací hodiny. Může mít také přijímač, který zachycuje signály od centrální jednotky (blíže nezobrazena) a na základě těchto 50 pokynů ovládá poháněči motor 26.

Je-li nyní ovládán poháněči motor 26, přetáčí se ozubeným převodem, tvořeným vstupním ozubeným kolem 22, prvním pastorkem 21 a posledním ozubeným kolem 20, první závitová část 11 relativně k druhé závitové části 12. Tím se prodlužuje nebo zkracuje činná délka vřetena,

-4CZ 294067 B6 tzn. vzdálenost mezi čelní stranou 6 a kuželem 7. Tím se mění činná souvislost mezi termostatickým prvkem 2 a kuželem 7, tzn. při jinak nezměněných okolních teplotách uzavírá ventil topného tělesa, který je řízen termostatickým nástavcem 1, dříve nebo později.

Pokud by v termostatickém prvku 2 vznikl přetlak, může se vřeteno 4 tlačit proti působení přetlakové pružiny 5 směrem dolů. Může se přitom nadzdvihovat od první závitové části 1T. V tomto případě je otáčení posledního ozubeného kola 20 možné dokonce s ještě menším třením, protože příruba 9 již nedosedá na první závitové části Η..

Veškeré proti sobě přetočitelné části jsou dimenzovány tak, že spolupůsobí s co nejnižším třením. Toto se může dosahovat vhodnou volbou materiálu. Veškeré osy otáčení ozubených kol 20, 22 a pastorku 21. 28 ozubeného převodu leží paralelně, takže má ozubený převod co nejvyšší stupeň účinnosti. Kromě toho dovoluje toto provedení relativní pohyb posledního ozubeného kola 20 proti prvnímu pastorku 21 v axiálním směru. Poslední ozubené kolo 20 a první pastorek 21 mají podle toho také relativně dlouhou axiální dráhu záběru, takže je přes celý rozsah pohybu vřetena 4 možné vzájemné přestavení obou závitových částí II, 12. Možnost přestavení je dána také tehdy, když se vřeteno 4 od první závitové části 11 nadzdvihlo. Dráha záběru mezi posledním ozubeným kolem 20 a prvním pastorkem 21 je tedy tak dlouhá, že se záběr udržuje nejen tehdy, když se obě závitové části 11. 12, tvořící přestavovací zařízení, mezi oběma svými úhlovými koncovými polohami proti sobě přetáčejí, ale zachovává se i tehdy, když termostatický prvek 2 ovládá vřeteno 4.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Nástavec termostatického ventilu s pouzdrem (19), s termostatickým prvkem (2), který přes spojovací prvek působí na ovládací prvek (7), a s přestavovacím zařízením, které ke změně činné korelace mezi termostatickým prvkem (2) a ovládacím prvkem (7) mění aktivní délku dráhy mezi termostatickým prvkem (2) a ovládacím prvkem (2), vyznačující se tím, že spojovací prvek má pružinu (5), která působí na ovládací prvek (7), a přestavovací zařízení působí na protidoraz (6) pružiny (5).
2. Nástavec termostatického ventilu podle nároku 1, vyznačující se tím, že protidoraz (6) je upraven ve vřetenu (4), které dosedá na první závitovou část (11), která je v záběru se druhou závitovou částí (12), přičemž střední osy závitů (15, 16) obou závitových částí (11,12) probíhají ve stejném směru jako směr tlaku pružiny (5).
3. Nástavec termostatického ventilu podle nároku 2, vyznačující se tím, že závity (15,16) jsou vytvořeny jako lichoběžníkové závity.
4. Nástavec termostatického ventilu podle nároku 2 nebo 3, vy zn ač uj í c í se tím, že první závitová část (11) a vřeteno (4) vzájemně spolupůsobí s nízkým třením.
5. Nástavec termostatického ventilu podle některého z nároků 2až 4, vyznačující se t í m, že druhá závitová část (12) je axiálně pevně spojena s ovládacím prvkem (7).
6. Nástavec termostatického ventilu podle některého z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že přestavovací zařízení má ozubený převod, jehož poslední ozubené kolo (20) má výstupek, který tvoří první závitovou část (11).

-5i
7. Nástavec termostatického ventilu podle nároku 6, vyznačující se tím, že všechna ozubená kola ozubeného převodu mají stejný směr os.
8. Nástavec termostatického ventilu podle nároku 6 nebo 7, vyznačující se tím, že 5 ozubený převod má vstupní ozubené kolo (22), které vyčnívá z pouzdra (19) termostatického nástavce (1).
9. Nástavec termostatického ventilu podle nároku 8, vyznačující se tím,že vstupní ozubené kolo (22) je uloženo v pouzdře (19) termostatického nástavce (1) a má ložiskové čepy to (23), které spolupůsobí s materiálem pouzdra (19) s nízkým třením.
10. Nástavec termostatického ventilu podle nároku 9, vyznačující se tím, že vstupní ozubené kolo (22) a pouzdro (19) jsou vytvořeny z plastu.

15
11. Nástavec termostatického ventilu podle některého z nároků 1 až 10, vyznačující se t í m, že přestavovací zařízení má hnací motor (26), který je uspořádán v pouzdře (29) pohonu, které je vně upevnitelné na pouzdře (19) termostatického nástavce (1).
12. Nástavec termostatického ventilu podle nároku 11, vyznačující se tím, že 20 pouzdro (29) pohonu má zářez (32) k uchycení vstupního ozubeného kola (22).
13. Nástavec termostatického ventilu podle některého z nároků 6až 12, vyznačující se tím, že ozubený převod má první pastorek (21), který zabírá sposledním ozubeným kolem (20), přičemž poslední ozubené kolo (20) a první pastorek (21) mají spolu axiální dráhu záběru,

25 která odpovídá alespoň výšce pohybu vřetene (4) v pracovní oblasti.
14. Nástavec termostatického ventilu podle některého z nároků 1 až 13, vyznačující se t í m, že vřeteno (4) má vlastní opěru (17) točivého momentu.