DE10132001C2 - Thermostatischer Regler zur Regelung der Durchflussmenge eines Fluids - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen thermostatischen Regler zur Regelung der Durchflussmenge eines Fluids in einem Rohrleitungssystem umfassend eine Durchflussöffnung mit variablem Durchflussquerschnitt sowie ein dieser Durchflussöffnung zugeordnetes Ventilglied, welches durch Ausdehnung beziehungsweise Kontraktion eines Dehnstoffelements in axialer Richtung bewegbar ist, wobei der thermostatische Regler in die Rohrleitung eingesetzt ist, durch die hindurch die Durchflussmenge des Fluids geregelt wird, wobei der thermostatische Regler ein Gehäuse aufweist, welches konzentrisch in eine Rohrleitung einsetzbar ist und mindestens abschnittsweise einen Außendurchmesser aufweist, der kleiner ist als der Innendurchmesser der Rohrleitung, wobei der axiale Hub des Ventilglieds koaxial zu der Rohrleitung erfolgt, in die der Durchflussmengenregler eingesetzt ist.

Aus der US 2,795,381 ist ein thermostatischer Regler zur Regelung der Durchflussmenge eines Fluids der eingangs genannten Gattung bekannt geworden, der in ein Gehäuse eingesetzt wird, welches mehrere Abstufungen im Durchmesser aufweist und in dem Bereich, der den Durchflussmengenregler aufnimmt eine Erweiterung hat. Der Mengenregler selbst weist zusätzlich ein eigenes Gehäuse auf, welches vor einer Sicke in dem äußeren rohrförmigen Gehäuse anliegt. Ein axiales Durchströmen zwischen beiden Gehäusen ist nicht möglich, da dort kein Zwischenraum vorhanden ist. Außerdem ist es nicht möglich, einen derartigen Durchflussmengenregler in eine herkömmliche Rohrleitung mit gleichbleibendem Querschnitt einzusetzen.

Die US 5,791,557 A beschreibt ein thermostatisches Ventil mit einer vorgefertigten Reglereinheit, die in das Ventilgehäuse einsetzbar ist. Auch hier weist das Ventilgehäuse abgestufte zylindrische Bohrungen auf und Einlass sowie Auslass für das Fluid sind radiale Bohrungen, die quer zur Achse des thermostatischen Ventilglieds verlaufen.

Die DE 43 45 197 A1 beschreibt eine Patrone zum Einbau in eine Anschlussgarnitur für den Anschluss eines Heizkörpers an ein Heizungsrohrsystem. Auch hier hat die Patrone radiale Bohrungen für den Eintritt des Fluids. Innerhalb einer Hülse befindet sich ein Absperrventilkörper mit einem Sitz sowie ein Drosselventilkörper mit einen Gegensitz. Ein Dehnstoffelement ist nicht vorhanden.

Aus der DE 298 05 466 U1 ist ein Rücklauftemperaturbegrenzer bekannt, der bei Fußbodenheizungen dazu dient, die Rücklauftemperatur des Wärmemediums auf einen zulässigen Wert zu begrenzen. Dieser Rücklauftemperaturbegrenzer umfasst ein Ventilglied, um eine Einlassöffnung zu verschließen, wobei das Ventilglied über einen sich bei Erwärmung ausdehnenden Dehnstoffkörper in eine Schließposition bewegt wird. Der Dehnstoffkörper befindet sich in einem Gehäuse, welches neben der verschließbaren Einlassöffnung eine Auslassöffnung aufweist und welches über eine Verschraubung an den Rücklauf einer Fußbodenheizung anschließbar ist. Innerhalb dieses Gehäuses wird der Dehnstoffkörper von dem das Wärmemedium bildenden Fluid umspült. Bei Kontraktion des Dehnstoffelements durch Abkühlung des Fluids wird das Ventilglied wieder geöffnet. Bei diesem Rücklauftemperaturbegrenzer wird die Durchflussmenge des Fluids durch das Gehäuse des Rücklauftemperaturbegrenzers selbst bzw. das an dieses Gehäuse angeschlossene Rohrleitungssystem der Heizung geregelt. Der Austritt des Fluids erfolgt in einem rechten Winkel zur Eintrittsrichtung in das Gehäuse des Rücklauftemperaturbegrenzers.

Im übrigen sind Thermostatregler aus dem Stand der Technik bekannt, die ein Gehäuse mit einem Ventileinsatz und einen Thermostatkopf aufweisen, in dem ein Sensor angeordnet ist, der einerseits als Temperaturführer und andererseits als Antrieb dient. Bei diesen Thermostatreglern erfolgt in der Regel der axiale Hub des Ventils senkrecht zur Achse der Rohrleitung, durch die der Durchfluss geregelt wird. Außerdem umfasst der Thermostatregler ein eigenes Gehäuse, welches über eine Verschraubung an die Rohrleitung angeschlossen werden muss, durch die der Durchfluss des Fluids geregelt wird.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen thermostatischen Regler zur Regelung der Durchflussmenge eines axial strömenden Fluids in einer zylindrischen nicht abgestuften Rohrleitung zu schaffen, der verwendbar ist, ohne dass die Rohrleitung mit radialen Einlässen oder Auslässen für das Fluid zu versehen ist, der einen geringen Platzbedarf hat und kostengünstig herstellbar ist.

Die Lösung dieser Aufgabe liefert ein erfindungsgemäßer thermostatischer Regler zur Regelung der Durchflussmenge eines Fluids in einem Rohrleitungssystem der eingangs genannten Gattung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs. Nach der erfindungsgemäßen Lösung ist der thermostatische Regler in die Rohrleitung, durch die hindurch die Durchflussmenge des Fluids geregelt wird, eingesetzt. Dadurch entfällt ein eigenes Gehäuse für den thermostatischen Regler und die Notwendigkeit, diesen durch eine Verschraubung mit seinem Gehäuse an die Rohrleitung anzuschließen. Es entfallen Teile, die radial von der Rohrleitung, durch die das Fluid fließt, dessen Durchflussmenge durch die Rohrleitung geregelt wird, abzweigen. Der erfindungsgemäße thermostatische Regler befindet sich in der Rohrleitung selbst und ist dadurch besonders platzsparend. Da kein zusätzliches Gehäuse hergestellt werden muss, ist die Herstellung kostengünstig. Der axiale Hub des Ventilglieds erfolgt vorzugsweise koaxial zur Achse der Rohrleitung, in die der Durchflussmengenregler eingesetzt ist. Das Gehäuse des thermostatischen Reglers ist konzentrisch in eine Rohrleitung einsetzbar und weist mindestens abschnittsweise einen Außendurchmesser auf, der kleiner ist als der Innendurchmesser der Rohrleitung, so dass zwischen Gehäuse und Rohrleitung ein Ringspalt verbleibt, durch den das in seiner Durchflussmenge zu regelnde Fluid hindurchfließt. Es ist zu betonen, dass es sich um ein Gehäuse handelt, welches innerhalb der Rohrleitung sitzt und somit anders als im Stand der Technik, wo ein außerhalb der Rohrleitung befindliches Gehäuse verwendet wird, welches an die Rohrleitung angeschlossen wird.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist das Gehäuse des Reglers, welches sich innerhalb der Rohrleitung befindet, wenigstens einen Schlitz an seinem Umfang auf, durch den das Fluid stromaufwärts des Ventilglieds hindurchfließt. Das Ventilglied kann beispielsweise den Durchflussquerschnitt wenigstens eines Schlitzes oder wenigstens einer Bohrung verändern. Als Ventilglied kann vorzugsweise ein innerhalb der Rohrleitung axial beweglicher Regulierkegel oder dergleichen dienen. Dieser Regulierkegel ist vorzugsweise mit einer Spindel verbunden, die dann beispielsweise mittels eines Stößels bewegbar ist, der wiederum von dem Dehnstoffelement beaufschlagt wird.

Es gibt im Prinzip zwei bevorzugte Varianten der Erfindung, die alternativ anwendbar sind. Dabei kann gemäß einer Variante eine Feder vorgesehen sein, vorzugsweise eine Druckfeder, deren Federkraft in Schließrichtung des Ventilglieds einwirkt, wobei das Ventilglied über das Dehnstoffelement mit zunehmender Temperatur des Fluids öffnet. Bei der anderen Variante ist eine Feder vorgesehen, deren Federkraft in Öffnungsrichtung einwirkt, wobei das Dehnstoffelement das Ventilglied mit zunehmender Temperatur des Fluids schließt.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung kann eine Überhubfeder vorgesehen sein, insbesondere bei der zweiten Variante, gegen die sich das Dehnstoffelement bei bereits geschlossenem Ventil bewegt, um eine Überlastung zu vermeiden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist weiterhin vorzugsweise vorgesehen, dass das Ventilglied und der in seinem Durchflussquerschnitt veränderliche Schlitz und/oder die im Durchflussquerschnitt veränderliche Bohrung so ausgebildet sind, dass auch bei am weitesten geschlossener Stellung des Ventilglieds noch ein Durchfluss des Fluids erfolgt. Hierin liegt ein weiterer wesentlicher Unterschied zum Stand der Technik, wo bei geschlossener Stellung des Ventilglieds kein Durchfluss des Fluids mehr erfolgt.

Der erfindungsgemäße thermostatische Regler kann beispielsweise in einer Rohrleitung kraftschlüssig aufgenommen sein, insbesondere in der Rohrleitung verklemmt werden. Eine alternative Variante sieht vor, dass der thermostatische Regler zwischen zwei Flanschen der Rohrleitung gehalten ist. Das Ventilglied kann beispielsweise einen weichdichtenden oder einen metallischen Kegel aufweisen.

Die in den Unteransprüchen genannten Merkmale betreffen bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Aufgabenlösung. Weitere Details und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Detailbeschreibung von Ausführungsbeispielen.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigen

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Durchflussmengenreglers im Längsschnitt;

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Durchflussmengenreglers in schematisch vereinfachter Darstellung;

Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Durchflussmengenreglers in schematisch vereinfachter Darstellung.

Zunächst wird auf Fig. 1 Bezug genommen. Die Darstellung zeigt eine Rohrleitung 11, durch die die Durchflussmenge eines Fluids abhängig von dessen Temperatur mittels des erfindungsgemäßen Durchflussmengenreglers 10 geregelt werden kann. Beispielsweise wird der erfindungsgemäße Regler 10 nach dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 eingesetzt in einem Wärmetauschersystem, in dem bei höherer Temperatur mehr Wasser benötigt wird. Der Regler umfasst im Prinzip ein Gehäuse 13, welches wie man sieht in die Rohrleitung 11 koaxial eingesetzt ist und zwar derart, dass zwischen der Außenwandung des Gehäuses 13 und der Innenwandung der Rohrleitung 11 ein Ringspalt 14 verbleibt, durch den das Fluid zunächst hindurchfließt. Stromabwärts von diesem Ringspalt 14 fließt das Fluid durch einen Schlitz 15 in dem Gehäuse 13 und dann weiter in Pfeilrichtung durch eine Bohrung 16, welche durch einen axial beweglichen Regulierkegel 12 eines Ventilelements in ihrem Querschnitt veränderlich ist. Dieses Ventilelement mit dem Regulierkegel 12 wird beaufschlagt von dem konzentrisch in dem Ventilelement aufgenommenen Stößel 18, welcher mit einem Dehnstoffelement 19 in Verbindung steht. Bei Erwärmung des Fluids dehnt sich das Dehnstoffelement 19 aus und führt zu einer axialen Bewegung des Stößels 18 in der Zeichnung nach rechts, so dass der Regulierkegel 12 ebenfalls einen axialen Hub vollführt und die Bohrung 16 weiter geöffnet wird. Dies bedeutet, dass bei zunehmender Temperatur des Fluids, welches durch die Rohrleitung 11 strömt, sich der Regulierkegel 12 weiter öffnet und dadurch eine größere Menge Fluid, z. B. Kühlwasser durch die Rohrleitung 11 fließen kann.

Zwischen einem Flansch 12a des Ventilelements und einer Scheibe 25, die in dem Gehäuse 13 gehalten ist, ist eine Druckfeder 20 angeordnet, deren Kraft in Schließrichtung des Ventils wirkt. Bei Ausdehnung des Dehnstoffelements 19 wird also das Ventilelement 12 mit dem Flansch 12a gegen die Kraft der Druckfeder 20 bewegt und komprimiert diese. Zur Abdichtung zwischen dem Gehäuse 13 des Reglers und der Rohrleitung 11 wird vorzugsweise ein O-Ring 26 verwendet. Die Darstellung gemäß Fig. 1 zeigt zwei Stellungen des Ventilelements 12, wobei in der weiter geschlossenen Stellung wie man sieht die Bohrung 16 immer noch einen, wenn auch geringeren Durchfluss des Fluids ermöglicht, wohingegen bei der weiter geöffneten Stellung des Ventilelements 12 und des Regulierkegels, veranlasst durch den axialen Hub des Stößels 18, die in der unteren Hälfte der Zeichnung dargestellt ist, der Durchflussquerschnitt der Bohrung 16 wesentlich größer ist.

Es wird nun nachfolgend auf Fig. 2 Bezug genommen. Die Darstellung zeigt schematisch vereinfacht im teilweisen Schnitt eine Rohrleitung 11, in die ein thermostatischer Regler gemäß einer möglichen Alternative der Erfindung eingesetzt ist. Wie man sieht, kann die Befestigung des thermostatischen Reglers in der Rohrleitung 11 gemäß der Erfindung sehr einfach erfolgen. Beispielsweise wird das Gehäuse 13 in die Rohrleitung 11 eingeschoben, von dem offenen Ende her. An die Rohrleitung 11 schließt sich beispielsweise ein weiteres Teilstück 31 in Strömungsrichtung unmittelbar an, welches nach dem Einschieben des Reglers beispielsweise mittels einer Überwurfmutter 25 mit der Rohrleitung 11 zu einer durchgehenden Rohrverbindung verbunden werden kann. Dazu weisen vorzugsweise jeweils die Enden der Teilstücke der Rohrleitungen 11, 31 Flansche 23, 24 auf, die dann die Überwurfmutter 25 übergreift.

Fig. 2 zeigt die Variante des thermostatischen Reglers gemäß der Erfindung, bei der als Ventilglied 12 beispielsweise ein Kegel vorhanden ist, der sich bei zunehmender Temperatur aufgrund der Ausdehnung des Dehnstoffelements 19 gegen die Kraft der Druckfeder 20 öffnet. Dadurch wird bei zunehmender Temperatur die Durchflussmenge des Fluids durch die Rohrleitung 11 erhöht. Das Funktionsprinzip des thermostatischen Reglers gemäß Fig. 2 ist im übrigen prinzipiell gleich demjenigen des zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1.

Fig. 3 zeigt schematisch vereinfacht im teilweisen Schnitt ein Ausführungsbeispiel gemäß einer alternativen Variante der Erfindung. Die Strömungsrichtung des Fluids erfolgt hier entsprechend den Pfeilen in umgekehrter Richtung in der Zeichnung von rechts nach links von dem Teilstück 31 der Rohrleitung in das Teilstück 11 der Rohrleitung. In die Rohrleitung 11 eingesetzt ist wiederum das Gehäuse 13 eines thermostatischen Reglers. Auch hier ist eine Feder 21 vorgesehen, deren Federkraft jedoch in Öffnungsrichtung des kegelförmigen Ventilglieds 12 einwirkt, welches von dem Dehnstoffelement 19 beaufschlagt wird. Wenn sich bei Erwärmung des Fluids das Dehnstoffelement 19 ausdehnt, dann wird das Ventilglied 12 bei dieser Variante mit zunehmender Temperatur des Fluids in der Zeichnung nach rechts bewegt und somit das Ventil geschlossen. Mit Erhöhung der Temperatur wird also die Durchflussmenge verringert. Wenn das Ventilglied 12 sich in der vollständig geschlossenen Stellung befindet und eine weitere Ausdehnung des Dehnstoffelements 19 erfolgt, sollte zum Schutz vor Überlastung eine Überhubfeder 22 vorhanden sein, so dass sich das Dehnstoffelement 19 bei weiterer Erwärmung und bereits geschlossenem Ventilglied 12 nach links gegen die Überhubfeder 22 bewegen kann.

Claims (13)

1. Thermostatischer Regler zur Regelung der Durchflussmenge eines Fluids in einem Rohrleitungssystem umfassend eine Durchflussöffnung mit variablem Durchflussquerschnitt sowie ein dieser Durchflussöffnung zugeordnetes Ventilglied, welches durch Ausdehnung beziehungsweise Kontraktion eines Dehnstoffelements in axialer Richtung bewegbar ist, wobei der thermostatische Regler (10) in die Rohrleitung (11) eingesetzt ist, durch die hindurch die Durchflussmenge des Fluids geregelt wird,
wobei der thermostatische Regler (10) ein Gehäuse (13) aufweist, welches konzentrisch in einer Rohrleitung (11) einsetzbar ist und mindestens abschnittsweise einen Außendurchmesser aufweist, der kleiner ist als der Innendurchmesser der Rohrleitung, wobei der axiale Hub des Ventilglieds (12) koaxial zu der Rohrleitung (11) erfolgt, in die der Durchflussmengenregler eingesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der thermostatische Regler in eine zylindrische Rohrleitung (11) gleichmäßigen Durchmessers einsetzbar ist
und dass zwischen der Außenwandung des Gehäuses (13) und der Innenwandung der Rohrleitung (11) ein Ringspalt (14) verbleibt, durch den das in seiner Durchflussmenge zu regelnde Fluid hindurchfließt.

2. Thermostatischer Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (13) wenigstens einen Schlitz (15) an seinem Umfang aufweist, durch den das Fluid stromaufwärts des Ventilglieds (12) hindurchfließt.

3. Thermostatischer Regler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilglied (12) den Durchflussquerschnitt wenigstens eines Schlitzes oder wenigstens einer Bohrung (16) verändert.

4. Thermostatischer Regler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilglied (12) ein innerhalb der Rohrleitung (11) axial beweglicher Regulierkegel ist.

5. Thermostatischer Regler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilglied (12) mit einer Spindel (17) verbunden ist.

6. Thermostatischer Regler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilglied (12) und/oder die Spindel (17) mittels eines Stößels (18) bewegbar ist, welcher von dem Dehnstoffelement (19) beaufschlagt wird.

7. Thermostatischer Regler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Feder (20) vorgesehen ist, vorzugsweise eine Druckfeder, deren Federkraft in Schließrichtung des Ventilglieds (12) einwirkt, wobei das Ventilglied über das Drehstoffelement (19) mit zunehmender Temperatur des Fluids öffnet.

8. Thermostatischer Regler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Feder (21) vorgesehen ist, deren Federkraft in Öffnungsrichtung einwirkt, wobei das Dehnstoffelement (19) das Ventilglied (12) mit zunehmender Temperatur des Fluids schließt.

9. Thermostatischer Regler nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Überhubfeder (22) vorgesehen ist, gegen die sich das Dehnstoffelement (19) bei bereits geschlossenem Ventilglied (12) bewegt.

10. Thermostatischer Regler nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilglied (12) und der in seinem Durchflussquerschnitt veränderliche Schlitz und/oder die im Durchflussquerschnitt veränderliche Bohrung (16) so ausgebildet sind, dass auch bei am weitesten geschlossener Stellung des Ventilglieds noch ein Durchfluss des Fluids erfolgt.

11. Thermostatischer Regler nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass dieser in der Rohrleitung (11) kraftschlüssig aufgenommen, insbesondere verklemmt ist.

12. Thermostatischer Regler nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass dieser zwischen Flanschen (23, 24) der Rohrleitung gehalten ist.

13. Thermostatischer Regler nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilglied (12) einen weichdichtenden oder metallischen Kegel umfasst.