DD151087A1

DD151087A1 - Thermostatisches heizkoerperventil

Info

Publication number: DD151087A1
Application number: DD22041780A
Authority: DD
Inventors: Guenter Heilmann; Lothar Boehm
Original assignee: Guenter Heilmann; Lothar Boehm
Priority date: 1980-04-14
Filing date: 1980-04-14
Publication date: 1981-09-30

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Heizkoerperregulierventil mit thermischer Regelung,wie es in Zentralheizungsanlagen zur Regelung des Fluessigkeitsstromes zum Zwecke des Haltens einer konstanten Raumtemperatur eingesetzt wird.Das erfindungsgemaesze Heizkoerperventil soll bei kleiner und einfacher Bauweise eine rationelle Ausnutzung von Heizenergie gewaehrleisten,wobei das thermostatische System zum Steuern des Drosselorgans sowohl von der umgebenden Raumtemperatur als auch von der Vorlauftemperatur des Heizmediums beeinfluszt wird.Erreicht wird dies dadurch, dasz ein aeuszerer und ein innerer Thermostat in Reihe mechanisch gekoppelt sind, beide auf eine gemeinsame Ventilspindel wirken und voneinander unabhaengig eine Veraenderung des Ventilhubes durch eine Aenderung der Raumtemperatur und der Temperatur des durchstroemenden Mediums bewirken.

Description

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Titel-der Erfindung

Thermostatisches Heizkörperventil

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Regulierventil, insbe-

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sondere Heizkörperregulierventil mit thermischer Regelung. Derartige Ventile steuern den Flüssigkeitsstrom durch in Rohrleitungs-Zentralheizuagsanlagen eingebundene Heizkörper. In Abhängigkeit einer einstellbaren, gewünschten Tem~ peratur, halten diese Ventile durch selbsttätiges Öffnen ιχηά. Schließen eine annähernd konstante Raumtemperatur,

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Gewöhnlich wird bei Warmwasserheizungen die Vorlauftemperatui: des Heizmediums nach einer festgelegten Gesetzmäßigkeit in Abhängigkeit von der Außentemperatur geregelt. Es sind z.B. Fälle bekannt, wo bei einer Außentemperatur °C mit einer" Vorlauftemperatur + 10O⁰C und bei einer

Außentemperatur + 12⁰C mit einer Vorlauftemperatur von + 48⁰C*gearbeitet wird. Diese Verfahrensweise gewinnt immer stärker an Bedeutung, da sie bei der Wärmeversorgung im modernen Wohnungsbau ausschließlich praktiziert wird.

Bei bekannten Heizkörperventilen mit thermostatischer Regelung wird lediglich die Umgebungstemperatur auf einen Thermostaten übertragen, der seinerseits in Abhängigkeit

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der Temperaturveränderung eine Hubveränderung des Ventiles und letzten Endes eine Veränderung der Wärmeabgabe am Heizkörper herbeiführt. Bekanntlich haben Thermostate eine Rege !empfindlichkeit, die durch eine Hubveränderung in Abhängigkeit der Umgebungstemperatur ausgedrückt wird, welche in einer Größenordnung von H = f (t_y) = 0,18 ,.. 0,3.e/KAt liegt. Damit dem menschlichen Wärmegefühl entsprochen wird, sollte die gewünschte Temperatur nicht größer als £ 1 K überschritten werden. Daraus stehen bei bekannten Ventilen aufgrund der Regelempfindlichkeit lediglich 0,36 ... 0,6 mm Hubveränderung zur Verfugung. Mit dieser technisch sinnvollen Hubveränderung wird dem breiten Band der erforderlichen Wärmeabgabe nicht entsprochen, so daß Ventile unterschiedlicher Nennweiten mit den der geforderten Wärmeabgabe angepaßten Durchflußleistungen produziert werden müssen. Außerdem haben diese Ventile zur weiteren Anpassung manuelle Einstelleinrichtungeη des Regelbereiches. Diese Nachteile sind damit verbunden, daß eine gezielte Auswahl der Ventile erfolgen muß, damit Fehlleistungen vermieden werden. Zum anderen läßt die manuelle Verstellung des Regelbereiches Veränderungen zu, die nicht immer im Sinne einer rationellen Energieanwendung liegen.

Zum Stand der Technik gehört ferner eine Ausbildung nach der DE AS 19 56 991» bei dem eine vorgewählte Grundtemperatur automatisch und fortlaufend auf jenen Viert korrigiert wird, der der jeweils herrschenden Luftfeuchtigkeit im Sinne der Erzielung eines gewissen Behaglichkeitsempfindens entspricht. Die temperaturabhängigen und feuchtigkeitsabhängigen Reglerteile sind mechanisch in Reihe geschaltet und wirken beide auf den Ventilhub ein. Der temperaturabhängige Thermostat besitzt z«B, bei 3 K Raumtemperaturänderung und annähernd konstanter Raumfeuchte nur eine relativ geringe Ventilhubänderung, so daß in diesem Falle große Ventilquerschnitte und damit große Bauweise gewählt werden

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müssen, oder aber bei höheren. Raumtemperaturen eine Handverstellung am Thermostat erforderlich ist. Jede äußere Verstellung des Thermostaten führt zu einer veränderten Regelcharakteristik-des Ventils,

Der Stand der Technik enthält außerdem ein zeitgesteuertes Thermostatventil nach der DE OS 27 13 467, Bei diesem Thermo statventil dient ein zwischen Thermostatkopf und Heizkörperventil angeordneter Zeitbaustein zur zeitlichen Regelung des Mengendurchflusses, In der Zeit, wo„der zu heizende Raum nicht genutzt wird, kann eine verminderte Wärmeleistung des Heizkörpers >und damit eine Energieeinsparung erzielt werden. Der Zeitbaustein blockiert zeitabhängig den Ventilhub, so daß ein verminderter Mengenfluß eintritt. Bei voller Heizleistung wirkt nur der von der Raumtempera-. •ßur anhängige äußere Thermostat zur Regelung des Heizinittelflusses und vorgonannte Nachteile wie große Bauweise oder aber eine Handverstellung des Thermostaten sind hier ebenfalls vorhanden.

Das DD VIP 137 374 beschreibt ein Regelventil für fluidische Ströme, bei d&m ein piezoelektrisches Stellelement die Hubverstellung bzw. Ventilregelung übernimmt. Die Änderung der Raumtemperatur wirkt indirekt über das piezoelektrische ßtellelement auf- den Ventilhub. Als Nachteil sind die Stromversorgung jedes zu regelnden Heizkörperventils sowie die hohen Anschaffungskosten gegenüber der mechanischen Thermostatregelung anzusehen.

Des weiteren sind Thermostatheizkörperventile bekannt, bei denen zur Gewährleistung des erforderlichen Heizmittelflusses ein Ventilsitzdurchmesser von 50 mm und ein Ventilhub von 0,6 mm gewählt wurden. Bei diesem Ventil wird die geforderte Veränderung des Heizmittelflusses bei Raumtemperaturänderung von 3 E durch den äußeren Thermostaten erzielt, jedoch die Bauweise dieses Heizkörperventils ist äußerst materialintensiv und damit unökonomisch und in dieser Bauweise auch international nicht üblich.

Weiterhin zeigt die DE AS 26 17 325 ein Thermostatheizkörperventil, bei dem der Betätigungsaufsatz aus Wellrohrbalg Kapillarrohr und Temperaturfühler gebildet wird·-Auch hier ist nur eine Regelung durch die Änderung der Raumtemperatur möglich, wobei die Ansprechempfindlichkeit des Thermofühlers aufgrund seiner Anordnung in der gewünschten Behaglichkeitszone gegenüber auf Heizkörperventilen angeordneten Thermostaten von Vorteil ist. Als Hachteile sind ebenfalls der größere bauliche Aufwand sowie die höheren Anschaffungskosten anzusehen.

Um besonders hohen Sicherheitsanforderungen gerecht zu werden, ist in der DE GM-Schrift 70 13 301 schließlich eine Lösung dargelegt, die durch zwei voneinander unabhängige Fühler- und Betätigungssysteme den zu kontrollierenden Prozeß selbst bei Ausfall eines der Systeme nach der sicheren Seite hin regelt. Die in einer gemeinsamen Tauchhülse aufgenommenen und mit einem Kessel oder einer Leitung verbundenen Temperaturfühler wirken über Kapillarrohreη auf die in Reihe geschalteten Betätigungselemente, bestehend aus mit Ausdehnungsflüssigkeit gefüllten Faltenbälgen, die sodann über einen gemeinsamen Stößel das Drosselorgan betätigen. ITeben der unbestreitbar erhöhten Sicherheit in einem geschlossenen Regelkreis wirkt sich der erhöhte Aufwand durch die doppelte Ausführung des Fühler- und Betätigungssystems negativ aus, noch dazu, als eine neue, erhöhte Qualität des Regelungsvorganges dadurch nicht erreicht wird.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, ein Heizkörper-Regulierventil zu schaffen, das bei kleiner und einfacher Bauweise ein Optimum an rationeller Ausnutzung von Heizenergie gewährleistet.

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Darlegung desYfeseng der Erfindung

,Die «Erfindung geht von der Aufgabenstellung aus, ein sowohl von der Änderung der Raumtemperatur als auch von der Änderung der Vorlauftemperatur des Heizmediums beeinflußtes thermostatisches System derart auszubilden, daß bei definierten Raum- und Vorlauftemperaturen der Heizmittelfluß durch den Heizkörper entsprechend der geforderten Wärmeleistung optimal geregelt wird.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Ventilhub zur Erzielung einer definierten Durchflußmenge durch einen äußeren und inneren Thermostaten geregelt wird, wobei der äußere und innere Thermostat in Reihe mechanisch gekoppelt sind, beide gemeinsam auf eine Ventilspindel wirken und unabhängig voneinander eine Veränderung des Ventilhubes direkt durch Änderung der Raumtemperatur und indirekt durch Veränderung der Außentemperatur über eine veränderte Vorlauftemperatur bewirken. Der äußere und innere Thermostat ist dabei so angeordnet, daß bei einer maximalen Vorlauftemperatur, z.B. 103° G und Vorliegen der gewünschten Raumtemperatur, z.B. 21° C, der Ventilhub bzw. Ventilquerschnitt der maximalen Heizmittelmenge durch den Heizkörper entspricht. Treten zusätzliche Wärmequellen im Raum auf und führen diese zu einer Erhöhung der Raumtemperatur z«B_o um 3 K, so verringert der äußere Thermostat den Ventilhub um einen Teilbetrag, d.h. bei unveränderter Vorlauftemperatur wird die Heizmittelmenge durch den Heizkörper und damit auch die Wärmeleistung des Heizkörpers reduziert. Erfolgt gleichzeitig eine Änderung der Vorlauftemperatur aufgrund der festgelegten Gesetzmäßigkeiten bei Veränderung der Außentemperatur, so verändert der innere Thermostat den Grundhub des VentiIes gleichfalls um einen gewissen Betrag, so daß eine weitere Regelung der Heizmitte line n.ge durch den Heizkörper erzielt wird. Durch

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diese 2-fache voneinander unabhängige Ventilhubveränderung wird gegenüber bekannten Thermostatheizkörperventilen ein größerer Hubbereich überbrückt und damit eine kleinere Bauweise möglich.

In der zugehörigen Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Srfindungsgegenstandes für ein Zweiwegeheizkörperventil, wie es in Binrohrwarmwasserheizungen Anwendung findet, dargestellt. Natürlich läßt sich der Erfindungsgedanke ebenfalls bei Heizkörperregulierventilen für Zweirohrheizungen und für andere Hegelventile, bei denen die Umgebungstemperatur und die Temperatur des Heizmediums zum Regeln genutet werden sollen, anwenden.

Es zeigen:

Fig. 1 das erfindungsgemäße thermostatische

Heizkörperventil im. Längsschnitt Fig. 2 das erfindungsgemäße thermo statische Heizkörperventil ohne äußeren Thermostaten mit Handei'nsteUeinrichtung im Längsschnitt.

Das Heizkörperventilgehäuse 1 ist mit dem äußeren Thermostaten 2 fest aber lösbar verbunden. In das Heizkörperventil gehäuse 1 ist an der dem äußeren Thermostaten 2 zugewandten Seite ein Oberteil 3 dicht eingesetzt. Zentrisch durch das Oberteil 3 3-³^ eier Antriebsstift 4 axial leicht verschiebbar, aber gegen die Atmosphäre durch die Dichtung 5 abgedichtet, angeordnet. Einerseits steht der Antriebsstift 4 mit einem Druckstößel 6 des äußeren Thermostaten 2, andererseits mit dem inneren Thermostatgegenhalter 7 in loser Verbindung. Im inneren Thermostatgegenhalter 7 ist axial versciiiebbar die Ventilspindel 8 geführt. Andererseits wird ein Zapfen der Ventilspindel 8 in einer mit Durchbrüchen

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verseheneα Führungsscheibe 9 axial verschiebbar geführt. Durch eine Rückstellfeder 10, die auf den Ventilteller 11 wirkt, wird die Ventilspindel 8, auf der durch einen. Ansatz begrenzt der innere Thermostat 12 gehalten wird, axial verschoben, »so daß der innere Thermostat 12, der im Beispiel von Thermobimetallscheiben gebildet wird, in lose Berührung mit dem Ansatz der Ventilspindel 3 und dem Thermostatgegenhalter 7 kommt. Daraus entsteht gleichseitig die schon beschriebene lose Verbindung zwischen dem Druckstößel 6 ,des äußeren Thermostaten 2, dem Antriebsstift 4 und dem inneren Thermostatgegenhalter 7»

Damit die eventuell undicht gewordene Abdichtung 5 des AatriebDsi;irtes 4 untar 'Betriebsbedingungen ausgewechselt werden, kann, ist auf dem Thermostatgegenhalter 7 eine Rückdichtung 13 angeordnet. Beim Abnehmen des äußeren Thermostaten 2 vom Ventilgehäuse 1 logt sich die Eückdichtung 13" durch die Federkraft der Rückstellfeder 1Cu an das Oberteil 3 aß. und gestattet damit'das zeitweilige Entfernen des Dichtungshalters 14- zur Auswechslung der Abdichtung 5.

In Fig. 2 ist das Ventil dargestellt, wie es zweckmäßig während der Bautätigkeit ausgerüstet sein sollte. Der äußere Thermostat 2 ist gegen eine Schutzkappe 15 ausgetauscht, in der zentrisch eine Einstellschraube 16 angeordnet ist, die in loser Berührung mit dem Antriebsstift 4 steht.

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Claims

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Erfindun^sanspruch

1. .Thermostatisches Heizkörperventil, bei dem in bekannter Weise der Ventilhub thermostatisch verändert wird und bei dem die Ventilspindel mit einer Rückstell-· feder gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein äußerer -, von der umgebenden Raumtemperatur beeinflußter und ein innerer -, im Heizmedium befindlicher Thermostat (2; 12) In Reihe mechanisch gekoppelt sind, dabei unabhängig voneinander eine Wirkverbindung mit der gemeinsamen Ventilspindel (8) darstellen und"zusammen mit einem Ventilteller (11) bekannter Art sowie der Rückstellfeder (10) eine Funktionseinheit bilden«

2_e Ventil nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Kopplung von äußerem und innerem Thermostat (2; 12) in der Weise erfolgt, indem.der dem äußerem Thermostat (2) zugehörige Druckstößel (6) über einen Antriebsstift (4·) mit einem inneren Thermostatgegenhalter (7) lose verbunden ist, wobei in dessen Inneren die den inneren Thermostat (12) tragende Ventilspindel (S) axial verschiebbar angeordnet ist.
3. Ventil nach Punkt 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Thermostat (12) sich mit einem Ende auf einem Absatz der Ventilspindel (8) abstützt und mit seinem anderen Ende an einem Bund des inneren Thermostatgegenhalters (7) anliegt.

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