Hlava termostatu ventilu

Oblast techniky

Vynález se týká hlavy termostatu pro ventil radiátoru nebo chlazení, přičemž zmíněná hlava termostatu je opatřena krytem, ve kterém je uspořádán termostatický prvek s připojeným zařízením nastavujícím požadovanou hodnotu, přičemž prvek je seřiditelný v závislosti na řízené teplotě, a regulační jednotkou, která působením elektrického aktivátoru seřizuje styčnou plochou řídicí ventil, přičemž zařízení nastavující požadovanou hodnotu je tvořeno regulační jednotkou, která je seřiditelná v celé oblasti požadované hodnoty prostřednictvím aktivátoru.

Dosavadní stav techniky

Hlava termostatu tohoto druhu je známa z US-A 5 137 051. Pro vložení požadované hodnoty nebo programu požadované hodnoty pro pokrytí dlouhé doby je uspořádán ovládací panel s klávesnicí a displejem na přední straně čtvercového krytu. Elektrický obvod mající mikroprocesor srovnává vloženou požadovanou hodnotu s měřenou pokojovou teplotou a přestavuje motor opatřený napájecím potenciometrem na vzdálenost odpovídající řídicí odchylce, přičemž v souladu s tím je seřízen ventil přivrácený ke styčné ploše. Vstup požadované hodnoty přes řídicí panel je značně méně komplikovaný a vyžaduje méně síly než seřízení držadla jako je na obecně známých hlavách termostatů radiátorů, což je výhoda, která je vítána zejména staršími uživateli. Nicméně má-li být motor zapojen při každé z častých řídicích operací, dochází ke značné spotřebě energie, takže životnost baterií uspořádaných v krytu je krátká, nebo se vyžaduje zapojení do elektrické sítě.

Naproti tomu jsou široce známé hlavy termostatů seřizované v závislosti na řízené teplotě termostatickým prvkem, sloužícím jako teplotní senzor, nebo spojeným se vzdáleným senzorem přes kapilární trubici, a s mechanickým uspořádáním nastavování požadované hodnoty, která je nastavována axiálně točením držadla. Takovéto termostatické systémy obsahují náplň tekutinypáry a pružinu požadované hodnoty působící proti tlaku páry, nebo tekutou nebo pevnou náplň. Tyto hlavy termostatů pracují zcela samostatně, ale každá změna požadované hodnoty vyžaduje seřízení držadla.

Z DE 43 09 121 Al je známo, že seřízení držadla hlavy termostatu musí být provedeno manuálně nebo pomocí motoru uloženého v hlavě termostatu. Nicméně toto není konstrukce vhodná pro trh, protože motor uspořádaný v prodloužení sériového zapojení termostatického prvku a zařízení nastavujícího požadovanou hodnotu vede k velmi velké výšce hlavy termostatu.

Dále je známa hlava termostatu s držadlem zDE31 35 895 Al, kde prodloužitelný adaptér je uspořádán mezi zařízením nastavujícím požadovanou hodnotu a styčnou plochou, přičemž uvedený adaptér je ohřívatelné roztažné těleso, nebo vačkový disk otočný motorem přes ozubené kolo.

ZDE31 27 184C2 je známa autonomní hlava termostatu s otočným krytem termostatu pro nastavení požadované hodnoty teploty, jejíž noční seřízení integrované řídicí a hnací jednotky, pouze po dobu operace seřizování. K tomuto účelu použité dobíječi baterie jsou napájeny ze solárních článků uspořádaných na hlavě termostatu. Vytvoření řídicí a poháněči jednotky není popsáno.

-1 CZ 295499 B6

Podstata vynálezu

Vynález je založen na problému poskytnout hlavu termostatu mající nízkou spotřebu energie a vyhovující požadavkům na řízení také při nedostatku energie (přerušení dodávky, prázdné baterie).

Tento problém je řešen podle vynálezu tím, že kryt je bez držadla a že je uspořádáno zařízení pro vstup požadované hodnoty, ovladatelné pomocí generátoru signálu.

V této konstrukci jsou zachovány všechny výhody nastavování požadované hodnoty bez držadla (vhodné vkládání požadované hodnoty, příležitost k programování, žádný požadavek na mechanickou sílu). Nicméně aktivátor není zprovozněn pro každou řídicí operaci, ale pouze seřízen v souvislosti se změnou požadované hodnoty. Spotřeba energie je tudíž nízká, a vede to v případech, kde jsou použity baterie, k delší životnosti baterií. Mezi seřizovacími operacemi pracuje termostatický prvek automaticky a bez spotřeby energie. V tomto spojení je zejména pozoruhodné, že díky zbavení se držadla může mít kryt jakýkoli požadovaný průřez odchylující se od kruhového tvaru, a nevytváří estetický problém při pohledu na pokoj, neboť ukrývá uspořádání aktivátoru, přenosných prvků a jakýchkoli baterií, protože dokonce i malé vyboulení na krytu je dostačující pro umístění těchto částí. Nová hlava termostatu tedy nemusí být podstatně větší než hlava termostatu s držadlem.

S výhodou má termostatický prvek tekutou nebo pevnou náplň a regulační jednotka je uspořádána v sérii s termostatickým prvkem a mění svoji délku působením aktivátoru. Požadovaná hodnota se mění jednoduchým podélným seřízením regulační jednotky.

To se může provádět zejména tím, že se axiální délka termostatického prvku mění v závislosti na řízené teplotě, že se axiální délka regulační jednotky mění působením aktivátoru, a že je regulační jednotka uspořádána mechanicky v sérii mezi nosnou plochou krytu a styčnou plochou.

Další doporučitelná alternativa je, že termostatický prvek má náplň tekutiny-páry a působí proti pružině, a že regulační jednotka dosedá na jednu z protipřírub pružiny a mění její délku působením aktivátoru. Poloha styčné plochy je tedy na jedné straně v rovnovážné poloze mezi silou pružiny a silou tlaku páiy a na druhé straně je seřiditelná pomocí regulační jednotky.

S výhodou sousedí regulační jednotka se styčnou plochou. Zde může mít jeden konec termostatického prvku a/nebo pružiny pevné uložení na krytu.

Ve většině případů se hlava termostatu užívá tak, že se ventil otevírá více, když řízená teplota klesne, jako v případě s ventily pro radiátory, podlahová topení, ohřívače vody atd. Nicméně hlava termostatu je také vhodná pro ventily otevírající se když teplota stoupá, například ventily chlazení. To je uděláno nejjednodušeji tím, že je v krytu reverzní zařízení příslušející termostatickému prvku, přičemž toto zařízení obrací operační směr termostatického prvku vzhledem ke styčné ploše.

Regulační jednotka s výhodou zahrnuje dvě vzájemně šroubovatelné části, z nichž jedna je neotočná a druhá je otočná pomocí aktivátoru. Převedení otáčivého pohybu do axiálního seřízení poskytuje vhodný transformační poměr, takže se může použít malý motor.

S ohledem na konstrukci se doporučuje, aby byl aktivátor uspořádán na straně termostatického prvku a/nebo regulační jednotky, a aby za účelem umístění aktivátoru měl kryt tvar, který se odchyluje od kruhového průřezu. To poskytuje kompaktní konstrukci krytu, ve které není vyžadována pro motor žádná axiální výška.

V tomto spojení je výhodné, že podélná osa aktivátoru je paralelní k ose termostatického prvku a regulační jednotky. Toto poskytuje rozměrově nejkompaktnější řešení.

-2CZ 295499 B6

Výhodné vytvoření je, když otočná část regulační jednotky má ozubené kolo s obvodovým ozubením, kterým zabírá pastorek poháněný aktivátorem. Pokud aktivátor skutečně působí přímo nad regulační jednotkou, konstrukce se stává nenákladnou a kompaktní.

Průměr ozubeného kola je s výhodou větší než průměr termostatického prvku, a průměr pastorku je menší než průměr ozubeného kola. Získá se tedy větší transformační poměr, který opět umožňuje užití menších motorů.

Kromě toho, v krytu je s výhodou také uspořádána alespoň jedna baterie. Hlava termostatu je tedy autonomní, kromě výměn baterií, vyžadovaných v dlouhých časových intervalech. Uspořádání baterie v krytu nezahrnuje žádné potíže, neboť může být adekvátně vybrán tvar krytu.

Zejména je baterie uspořádána na straně termostatického prvku a/nebo regulační jednotky blízko aktivátoru. To umožňuje kompaktní konstrukci.

Také se doporučuje, aby byl k baterii přiřazen monitor nabití vysílající chybový signál, když nabití klesne pod limitní hodnotu. Monitor nabití může být například voltmetr. Chybový signál může spustit optické nebo akustické upozornění na chybu.

Zejména se doporučuje, aby při výskytu chybového signálu z aktivátoru byla regulační jednotka seřiditelná do předem nastavené klidové polohy. Ve spojení s obývacími pokoji tato klidová poloha může například korespondovat s požadovanou hodnotou 20 °C, ve spojení s ochranou proti zamrzání požadovaná hodnota může být 5 °C. Požadované hodnoty nastavené tímto způsobem budou udržovány také pokud se vybijí baterie.

Aktivátor je s výhodou motor, zejména krokový motor. Nicméně si lze představit jiné aktivátory, například magnetické systémy se západkami.

Také s výhodou je uspořádán řídicí obvod, který při vložení nové požadované hodnoty ji srovná s nastavenou požadovanou hodnotou a ovládá aktivátor měrou odpovídající rozdílu. Řídicí obvod tohoto druhu může být uspořádán také uvnitř krytu.

V dalším vytvoření tohoto vynálezu může mít generátor signálu klávesnici a/nebo displej. Tyto mohou být uspořádány na krytu a/nebo mohou být částí dálkového ovládání.

Přehled obrázků na výkresech

Dále je popsán vynález na základě výhodných vytvoření ve spojení s výkresy, na kterých představuje obr. 1 schematický pohled na první vytvoření hlavy termostatu ventilu topení ve shodě s vynálezem a obr. 2 upravené vytvoření ventilu chlazení.

Příklady provedení vynálezu

Hlava termostatu na obrázku 1 má kryt 1, který je upevněn pomocí objímky 2 na horní části 3 ventilu 4 radiátoru. Kryt 1 je znázorněn jako jednodílný, nicméně v praxi zahrnuje několik vzájemně spojených částí. Ventil je aktivován tím, že axiálně seřiditelná styčná plocha působí na zdvihátko 6 ventilu, které je vedeno ven skrze ucpávku 7.

-3 CZ 295499 B6

Mezi nosnou plochou 8 krytu 1 a styčnou plochou 5 jsou uspořádány termostatický prvek 9 a regulační jednotka JO, které jsou navzájem spojeny přes spojovací plochu 1£. Termostatický prvek 9 má pevnou náplň 12 a zároveň je senzorem aktuální hodnoty. Přední strana 13 termostatického prvku 9 se opírá přímo o nosnou plochu 8 krytu. Axiální délka LI termostatického prvku 9 se mění v závislosti na aktuální hodnotě pokojové teploty. Axiální délka L2 regulační jednotky 10 se mění v závislosti na nastavení požadované hodnoty.

Regulační jednotka 10 zahrnuje neotočnou část 14 a otočnou část 15, které jsou navzájem spojeny přes závit 16. Otočná část 15 nese ozubené kolo 17, které je ovladatelné pomocí elektromotoru 19, například krokového motoru, přes pastorek 18. Motor 19 je uspořádán ve vyboulení 20 krytu 1, kde jsou umístěny také baterie 21 pro pohánění motoru 19 a řídicí obvod 22. Za tímto účelem jsou osy motoru 19 a baterií 21 paralelní k osám termostatického prvku 9 a regulační jednotky 10. Ozubené kolo 17 má velmi velký průměr, kteiý překračuje průměr termostatického prvku 9. Ve srovnání s průměrem ozubeného kola je průměr pastorku 18 malý.

Řídicí obvod 22 uspořádaný uvnitř krytu £ má zařízení pro vstup požadované hodnoty, které spolupracuje s generátorem 23 signálu, a má například klávesnici 24 a displej 25. Generátor 23 signálu je konstruován jako dálkové ovládání, takže vytváření signálu pro řídicí obvod 22 se děje bezdrátově nebo přes kabelové připojení 26. Pomocí tohoto generátoru 23 signálu je dodávána požadovaná hodnota nebo program požadované hodnoty míněný pro delší dobu (den, týden, rok) do paměti v řídicím obvodu 22. Pak každá změna požadované hodnoty způsobí, že řídicí obvod 22, který zahrnuje také časový spínač, pohání motor 19 měrou odpovídající změně. Tímto způsobená změna délky L2 upřesňuje novou požadovanou hodnotu pro hlavu termostatu.

Dále, řídicí obvod 22 zahrnuje monitor nabití, který monitoruje stav nabití baterií 21, například pomocí měření napětí. Když nabití klesne pod limitní hodnotu, vytvoří se chybový signál, který jednak spustí optický signál na displeji 25, a pokud se vyžaduje, také akustický signál někde jinde, a také obstará, že regulační jednotka 10 se otočí do předurčené klidové polohy, například do pozice požadované hodnoty 20 °C pokojové teploty.

Na obrázku 2, na kterém je schematicky znázorněna hlava termostatu ventilu chlazení, jsou použity pro odpovídající části vztahové značky zvýšené o 100 ve vztahu k obrázku 1. Rozdíl je nejprve v tom, že termostatický prvek 109 obsahuje náplň tekutiny-páry a je spojen se vzdáleným senzorem 128 přes kapilární trubici 127. Přes střední článek 129 tedy působí termostatický prvek 109 nad reverzním zařízením 130 ve tvaru úhlové páky, jejíž druhé rameno je zatíženo protipřírubou 131 pružiny £32. Z tohoto důvodu zaujímá neotočná část 114 regulační jednotky ££0 pozici závisející na tlaku páry v termostatickém prvku 109 a energii pružiny působící proti tomuto tlaku páry. To vede k obrácení operačního směru termostatického prvku 109 s ohledem na styčnou plochu £05. Seřízení ozubeného kola 117 pomocí motoru změní délku regulační jednotky 110 a tím také požadovanou hodnotu. V tomto provedení je generátor 123 signálu uspořádán na přední straně krytu 101.

Vytvoření na obrázku 2 může pracovat také s kapalnou výplní. Pak je třeba konstruovat pružinu 132 jako bezpečnostní pružinu, to znamená s relativně velkou tuhostí. Bezpečnostní pružina tohoto druhuje také ve vytvoření podle obrázku 1, nicméně z důvodu jednoduššího pohledu není znázorněna.

Když se hlavy termostatu podle vynálezu použijí pro ventily topení (pokojové topení nebo podlahové topení), požadovaná hodnota může být vložena ručně přes operační panel. Lze poskytnout časově závislé noční seřízení, které se může opět podle přání anulovat, například pokud jsou očekáváni hosté. Může se nastavit kompletní program požadované hodnoty pro celý týden. Ve spojení s ohříváním zásobníku horké vody noční seřízení teploty vody může poskytovat velké úspory. Také ve spojení s ventily chlazení je často výhodné požadovanou hodnotu přizpůsobit nárokům. Ve spojení s podlahovým topením může být výhodné uspořádat vzdálený senzor na trubici na horkou vodu pro řízení pokojové teploty na základě průtokové teploty vody.

-4CZ 295499 B6

Také je důležité, že hlava termostatu může být seřízena přes vzdálené řízení, s výhodou může být seřízena dokonce celá skupina takovýchto hlav termostatů ze společné centrální jednotky. Dálkově řízené hlavy termostatů již více nemusí být přístupné pro nastavení požadované hodnoty. Mohou být tedy uspořádány kdekoli v budově, dokonce i v suterénu.

Baterie jsou s výhodou uspořádány v krytu. Nicméně mohou být také umístěny ve vzdálené řídicí jednotce, nebo, ve spojení s radiátory, v krytu za radiátorem. Baterie jsou s výhodou dobíječi, zejména přes vzdálenou řídicí jednotku.

Regulační jednotka se nemusí nezbytně skládat ze dvou ručně šroubovatelných částí, ale může být také vyrobena jako profilovaný disk, přičemž aktivátor pohání části s rozdílnými tloušťkami mezi styčnou plochou a termostatickým prvkem. Místo znázorněného ozubeného kola může být použit odlišný převod, například řemenový převod atd. Dále může být ozubené kolo 17 nahrazeno šnekovým kolem a pastorek 18 šnekem, osa motoru 19, 119 může být s výhodou příčná k osám termostatického prvku 9 a regulační jednotky 10.