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Die Erfindung bezieht sich auf eine
Vorrichtung zum Betätigen
eines Ventils, das einen unter der Wirkung einer Rückstellfeder
stehenden Stößel zum Öffnen und
Schließen
desselben aufweist, bestehend aus einer an dem Ventil anzubringenden,
ein Oberteil und ein Unterteil aufweisenden Kappe, in der ein mit
einem Kolben ausgerüsteter
temperaturabhängiger
Dehnkörper
mit einem metallischen Gehäuse
angeordnet ist, auf welches eine am Oberteil der Kappe abgestützte Druckfeder
einwirkt, an welchem ein elektrischer Widerstand angebracht ist
und dessen Kolben axial in der gleichen Richtung verstellbar ist,
wie der Stößel des
Ventils, und in der ein Mechanismus vorhanden ist, durch dessen
Betätigung
das Ventil bei auf dasselbe mittels des Unterteils aufgesetzter
Kappe und bei nicht beheiztem elektrischem Widerstand wahlweise
entweder in seiner Offenstellung oder in seiner Schließstellung
gehalten ist (
DE 199
01 283 A1 ).
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Derartige Vorrichtungen werden beispielsweise
in Rohrsystemen eingesetzt, in denen ein fließfähiges Medium bewegt werden
kann. Das Medium ist entweder eine Flüssigkeit oder ein Gas. Ein
wichtiges Einsatzgebiet der Vorrichtungen sind Warmwasser-Heizungsanlagen,
auf welche sich die weiteren Ausführungen – stellvertretend für alle anderen sinnvollen
Anwendungsmöglichkeiten – beziehen.
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In der
DE 31 40 472 C2 ist eine Vorrichtung mit
einem temperaturabhängigen
Dehnkörper
beschrieben, der einen axial verstellbaren Arbeitskolben hat. Der
Dehnkörper
ist mittels eines elektrischen Heizelements beheizbar. Durch das Zusammenwirken
einer Druckfeder, eines den Dehnkörper umgebenden Käfigs und
einer Druckplatte, auf deren einer Seite der Käfig anliegt, während auf
ihrer anderen Seite der Stößel des
Ventils anliegt, wird erreicht, daß das Ventil mit steigender
Temperatur geöffnet
wird.
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Aus der
DE 16 00 713 A geht ein Zonenventil mit
einer Verstelleinrichtung hervor, durch welche ein Ventil ebenfalls
mit steigender Temperatur geöffnet wird.
Das Zonenventil hat einen temperaturabhängigen Dehnkörper mit
einem Arbeitskolben. In Montageposition sind zwischen dem Stößel eines
Ventils und dem Arbeitskolben des Dehnkörpers ein gehäusefester
Bügel und
ein von diesem geführter,
bewegbarer Bügel
sowie eine auf den bewegbaren Bügel einwirkende
Druckfeder angebracht. Außerdem
ist an dem bewegbaren Bügel
noch ein gesonderter Ventilstößel befestigt,
der zur Anlage an der Stirnfläche
des zu betätigenden
Stößels des
Ventils vorgesehen ist. Mit diesem Zonenventil kann unter Einsatz eines
auf den Dehnkörper
einwirkenden Heizelements ein durch den Stößel verschlossenes Ventil jederzeit
geöffnet
werden.
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Aus der
DE 199 16 535 C2 geht eine
Vorrichtung zum umkehrbaren Verstellen eines Ventilstößels hervor.
Die Vorrichtung hat einen temperaturabhängigen Dehnkörper mit
einem Kolben, der in einem auf ein Ventil aufsetzbaren Betätigungsaufsatz
angebracht ist. In Montageposition ist zwischen dem Kolben des Dehnkörpers und
dem Ventilstößel ein
Ausgangsglied angeordnet, das aus einer Oberspindel und einer Unterspindel
besteht. Zwischen beiden Spindeln ist eine in axialer Richtung wirkende
Feder angebracht. Die Spindeln sind axial gegeneinander beweglich
und durch Stifte drehfest miteinander verbunden. Das Ausgangsglied
kann um seine Achse in zwei unterschiedliche Positionen gedreht
werden. In der einen Position wird das Ventil mit steigender Erwärmung des
Dehnkörpers
geschlossen und in der anderen Position geöffnet.
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Das
DE 295 19 838 U1 beschreibt einen Stellantrieb
für eine
Auf-Zu-Regulierung eines Ventils, bei dem eine aus einem temperaturabhängigen Dehnkörper, einem
Heizelement, einem L-förmigen Druckelement
und einer Druckelement-Feder bestehende Einheit innerhalb eines
an einem Ventil zu befestigenden Gehäuses um 180° gedreht werden kann. Das auf
den Stößel des
Ventils einwirkende Druckelement nimmt dabei zwei unterschiedliche
Positionen ein. In der einen Position ist das Ventil geöffnet und
in der anderen geschlossen.
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Der
DE 198 26 055 A1 ist eine Betätigungsvorrichtung
für ein
Ventil zu entnehmen, die mit einem zusätzlichen Inverter ausgerüstet werden
kann. Sie hat einen temperaturabhängigen Dehnkörper. Ohne
Inverter wird ein Ventil mit dieser Betätigungseinrichtung bei Erwärmung des
Dehnkörpers
geschlossen. Bei eingebautem Inverter wird das Ventil bei Erwärmung hingegen
geöffnet.
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Eine Vorrichtung nach der eingangs
erwähnten
DE 199 01 283 A1 wird
auf ein Ventil aufgesetzt, um dasselbe temperaturabhängig automatisch
betätigen
zu können.
Der in der Vorrichtung vorhandene elektrische Widerstand dient der
Beheizung eines temperaturabhängigen
Dehnkörpers
mit einem Kolben, durch welchen das Ventil geöffnet und geschlossen werden
kann. Das kann mittels des Widerstandes gezielt durchgeführt werden,
durch welchen dem Dehnkörper
Wärme zugeführt werden
kann. Dabei ist es grundsätzlich
möglich,
die Vorrichtung so zu gestalten, daß das Ventil bei nicht eingeschaltetem
Widerstand, dem dann also kein zur Erwärmung führender elektrischer Strom
zugeführt
wird, entweder geöffnet
oder geschlossen ist. Das „Innenleben" der Vorrichtung
muß in
herkömmlicher
Technik an diese beiden Ausführungsformen
angepaßt
werden. Das kann bei der bekannten Vorrichtung nach der
DE 199 01 283 A1 ohne Änderung
des Aufbaus mit einem speziellen Mechanismus erreicht werden, der
auf den jeweiligen Anwendungsfall eingestellt werden kann. Dazu
sind in der Kappe der Vorrichtung an unterschiedlichen Bauteilen
derselben zwei voneinander unabhängige
Betätigungsstifte
vorgesehen. Von diesen kann jeweils einer durch seitliches Verschieben
der ganzen Vorrichtung auf einer in Gebrauchslage mit dem Ventil
verbundenen Fassung in eine mit dem Stößel des Ventils fluchtende
Position gebracht werden, in welcher die Stirnflächen von Stößel und Betätigungsstift aneinander liegen.
Zu dem gleichen Zwecke kann auch die ganze Vorrichtung um eine dann
anders gestaltete Fassung um 180° gedreht werden.
Der Aufbau dieser bekannten Vorrichtung und ihre Handhabung sind
aufwendig, insbesondere wegen der vielen für die Verstellung benötigten Einzelteile.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die
eingangs geschilderte Vorrichtung so zu gestalten, daß sie mit
weniger Einzelteilen einfacher zu handhaben ist.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung
dadurch gelöst,
- – daß in der
Kappe ein von außen
zu betätigender, in
Montagestellung zwischen dem Gehäuse
des Dehnkörpers
und dem Stößel des
Ventils liegender Schieber angebracht ist, der auf einer quer zur Achse
des Stößels verlaufenden,
mechanisch stabilen Fläche
des Unterteils der Kappe zwischen zwei Endstellungen verschiebbar
ist,
- – daß mit dem
Schieber ein relativ zu demselben in Richtung der Achse des Stößels beweglicher Stützkörper mit
unterschiedlich langen, in der gleichen Richtung wie die Achse des
Stößels verlaufenden
Beinen verbunden ist, die den Schieber durchdringen,
- – daß in der
einen Endstellung des Schiebers Kolben und Stößel in Höhe eines axial kürzeren Beins
am Stützkörper anliegen
und
- – daß in der
anderen Endstellung des Schiebers der Stößel im Bereich von mindestens
zwei axial längeren,
dann am Gehäuse
des Dehnstoffkörpers
abgestützten
Beinen am Stützkörper anliegt, während der
Kolben des Dehnkörpers
am Schieber anliegt.
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Neben den für den Betrieb der Vorrichtung benötigten Elementen
werden zur Einstellung der beiden Positionen derselben in der Kappe
nur zwei zusätzliche
Teile benötigt.
Das sind der Schieber und der mit demselben verbundene Stützkörper. Zur
Einstellung der beiden Positionen braucht hier nur der Schieber
bewegt zu werden, welcher den Stützkörper zwangsläufig mitnimmt.
Alle anderen Elemente der Vorrichtung bleiben unverändert in
der gleichen, einmal vorgegebenen Lage. Die Vorrichtung ist also nicht
nur einfach aufgebaut, sondern auch sehr einfach zu handhaben.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung
der Vorrichtung kann das Oberteil der Kappe im Unterteil mit einer
schräg
verlaufenden Zwangsführung
geringfügig
verdreht werden. Damit kann für
die Montage der Vorrichtung ein vergrößerter Freiraum zwischen Gehäuse und
Ventil eingestellt werden, wenn der Schieber in eine andere Position
gebracht werden soll.
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Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
sind in den Zeichnungen dargestellt.
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Es zeigen:
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1 die
Vorrichtung nach der Erfindung in Schließstellung mit nicht erwärmtem Dehnkörper.
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2 und 3 die Vorrichtung nach 1 nach Erwärmung in
zwei unterschiedlichen Ansichten.
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4 die
Vorrichtung nach der Erfindung in Offenstellung mit nicht erwärmtem Dehnkörper.
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5 die
Vorrichtung nach 4 nach
Erwärmung.
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6 und 7 Schnitte durch die Vorrichtung
in Höhe
des Unterteils ihrer Kappe.
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8 eine
Draufsicht auf einen Schieber mit dazu gehörendem Stützkörper.
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9 eine
Seitenansicht der Anordnung nach 8 teilweise
im Schnitt.
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10 und 11 die Vorrichtung nach 1 bzw. 4 mit einer Ergänzung.
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Die Vorrichtung besteht aus einer
Kappe K, die auf ein Ventil einer Warmwasser-Heizungsanlage aufgesetzt werden kann.
Von dem grundsätzlich
bekannten Ventil, das es in unterschiedlichen Ausführungsformen
gibt, ist in den Zeichnungen jeweils nur ein Stößel 1 dargestellt.
Der Stößel 1 wird
im Ventil durch eine ebenfalls nicht dargestellte Rückstellfeder ständig in
Richtung Schließstellung
des Ventils beaufschlagt. Die Kappe K hat ein Oberteil 2 und
ein Unterteil 3, die miteinander verbunden sind. Sie wird mittels
eines Adapters 4 am Ventil befestigt, der zur Anpassung
an unterschiedliche Bauformen von Ventilen austauschbar ist. Kappe
K und Adapter 4 bestehen aus einem mechanisch stabilen,
wärmebeständigen Kunststoff,
wie beispielsweise Polyamid.
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In der Kappe K ist ein temperaturabhängiger Dehnkörper 5 angebracht,
der in einem in den Zeichnungen dargestellten metallischen Gehäuse untergebracht
ist. Er dehnt sich bei Erwärmung
aus. Zum Dehnkörper 5 gehört ein Kolben 6 (3), der in Achsrichtung
des Dehnkörpers 5 bzw.
des Stößels 1 verstellbar
ist. Der Dehnkörper 5 ist
von einer Druckfeder 7 umgeben, die einerseits am Oberteil 2 der Kappe
K und andererseits an einem Federteller 8 abgestützt ist.
Der Federteller 8 ist außen am Gehäuse des Dehnkörpers 5 angebracht.
Er liegt beispielsweise an einer radialen Erweiterung 9 desselben
an, so daß er
als unverrückbares
Widerlager für
die Druckfeder 7 dient. Die Druckfeder 7 hat eine
größere Federkraft
als die Rückstellfeder
des Stößels 1.
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Am metallischen Gehäuse des
Dehnkörpers 5 ist
ein mit einer Spannungsquelle verbindbarer elektrischer Widerstand 10 angebracht.
Es wird mit Vorteil ein PTC-Widerstand
eingesetzt. Zwischen dem Stößel 1 des
Ventils und dem Dehnkörper 5 ist in
der Kappe K außerdem
ein mit einem Stützkörper 11 ausgerüsteter Schieber 12 angeordnet.
Der Stützkörper 11 ist
relativ zum Schieber 12 beweglich und so mit demselben
verbunden, daß er
bei einer Bewegung desselben zwangsläufig mitgenommen wird. Der
Schieber 12 liegt auf einer quer zur Achse des Stößels 1 verlaufenden,
mechanisch stabilen Fläche 13 des
Unterteils 3 der Kappe K auf. Er kann in Richtung des Doppelpfeils 14 verschoben
werden. Dazu ist in der Fläche 13 eine
Aussparung 15 (6 und 7) vorhanden, in welche der
Stützkörper 11 hineinragen kann.
Stützkörper 11 und
Schieber 12 können aus
einem mechanischs stabilen Kunststoff oder aus Metall bestehen.
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Der Schieber 12 ist als
Platte mit Durchbrechungen ausgebildet, durch welche im dargestellten Ausführungsbeispiel
drei Beine 16, 17 und 18 des Stützkörpers 11 hindurchragen.
Die Beine 16, 17 und 18 verlaufen im
Montagezustand in der gleichen Richtung wie die Achse des Stößels 1.
Der Stützkörper 11 ist
in dieser Richtung relativ zum Schieber 12 beweglich. Die
drei Beine 16, 17 und 18 liegen an den
Eckpunkten eines gleichschenkligen Dreiecks. Das Bein 16 ist
axial kürzer
als die Beine 17 und 18, die beide gleich lang
sind. Der Stützkörper 11 kann prinzipiell
auch mehr als drei Beine mit unterschiedlicher axialer Länge haben.
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Die Vorrichtung nach 1 befindet sich in einer der Schließstellung
des Ventils entsprechenden Lage. Der Dehnkörper 5 ist nicht beheizt.
In dieser auch aus 6 ersichtlichen
Position liegen die Beine 17 und 18 des Stützkörpers 11 am
Gehäuse
des Dehnkörpers 5 an.
Der Stößel 1 drückt im Bereich
der Beine 17 und 18 gegen den Stützkörper 11.
Er wird durch die Druckfeder 7 in seiner Schließstellung
gehalten.
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Wenn der Widerstand 10 durch
Anschluß an die
Spannungsquelle mit Strom versorgt und dadurch erwärmt wird,
beginnt der dadurch ebenfalls erwärmte Dehnstoff 5 sich
auszudehnen. Dadurch wird dessen am Schieber 12 anliegender
Kolben 6 aus dem Gehäuse
herausgedrückt.
Da der Schieber 12 fest auf der Fläche 13 des Unterteils 3 der
Kappe K aufliegt, kann er durch den Kolben 6 nicht verschoben werden.
Durch dessen Bewegung wird daher das Gehäuse des Dehnstoffkörpers 5 in
Richtung des Pfeiles 19 gedrückt. Dabei wird der Federteller 8 mitgenommen,
so daß die
Druckfeder 7 zusammengedrückt wird. Auf diese Weise wird
die Rückstellfeder des
Stößels 1 entlastet,
die denselben jetzt in Richtung des Pfeiles 19 in seine
Offenstellung bewegen kann. Diese Offenstellung des Ventils ist
in den 2 und 3 in zwei Ansichten der Vorrichtung
dargestellt, die als Schnittbilder um 90° gegeneinander verschoben sind.
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In den 4 und 5 ist der Schieber 12 mit dem
Stützkörper 11 gegenüber der
Darstellung in den 1 bis 3 nach rechts in seine zweite
auch aus 7 ersichtliche
Position verschoben. Der Stößel 1 des
Ventils befindet sich dabei bei nicht beheiztem Dehnkörper 5 in
der Offenstellung des Ventils. Dabei liegen sowohl der Kolben 6 des
Dehnkörpers 5 als auch
der Stößel 1 des
Ventils in Höhe
des Beins 16 am Stützkörper 11 an.
Die längeren
Beine 17 und 18 sind in dieser Position so weit
verschoben, daß sie neben
der Erweiterung 9 des Gehäuses von Dehnkörper 5 liegend
an demselben vorbeiragen.
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Bei einer Beheizung des Dehnkörpers 5 durch
Einschalten des elektrischen Widerstands 10 wird der Kolben 6 aus
dem Gehäuse
des Dehnkörpers 5 herausgedrückt. Er
schiebt dadurch über
das Bein 16 des Stützkörpers 11 den
Stößel 1 in
die Schließstellung
des Ventils. Diese Position ist in 5 dargestellt.
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Der Schieber 12 mit dem
Stützkörper 11 wird mit
Vorteil jeweils vor der Montage der Kappe K auf einem Ventil, in
die für
den speziellen Anwendungsfall benötigte Position gebracht. Um
die Verschiebung des Schiebers 12 zu erleichtern, ist ein
zusätzlicher
Freiraum von Vorteil. Der kann gemäß den 10 und 11 beispielsweise
dadurch geschaffen werden, daß der
Oberteil 2 um eine kurze Strecke vom Unterteil 3 der
Kappe K abgehoben wird. Das geht besonders einfach mittels eines
am Oberteil 2 angebrachten, radial nach außen ragenden
Stiftes 20 der in eine in Umfangsrichtung schräg zur Achse
der Kappe K verlaufende Führungsbahn 21 des
Unterteils 3 eingreift. Bei einer Drehung um seine Achse wird
der Oberteil 2 durch den in der Führungsbahn 21 gleitenden
Stift 20 angehoben, so wie es gegenüber der Ausgangslage von 10 in 11 gezeigt ist. Wenn der Schieber 12 in
seine gewünschte
Position gebracht ist, wird der Oberteil 2 der Kappe K
wieder in seine Arbeitsposition nach 10 zurückgedreht.