DE102004024966A1

DE102004024966A1 - Vorrichtung zur Verstellung des Stößels eines Ventils

Info

Publication number: DE102004024966A1
Application number: DE102004024966A
Authority: DE
Inventors: Frank Dipl.-Ing. Geburek; Christian Seelmann; Rainer Drescher
Original assignee: Moehlenhoff Waermetechnik GmbH
Current assignee: Moehlenhoff GmbH
Priority date: 2004-02-26
Filing date: 2004-05-21
Publication date: 2005-09-15
Anticipated expiration: 2024-05-22
Also published as: DE102004024966B4

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zur Verstellung des Stößels eines Ventils angegeben, der durch eine Rückstellfeder beaufschlagt und in seiner Achsrichtung verstellbar ist. Sie besteht aus einer mit dem Ventil (2) verbindbaren Haube (7), in der ein mit einem Arbeitskolben ausgerüsteter, temperaturabhängiger Dehnkörper (9) angebracht ist, der ein einen Dehnstoff enthaltendes, im wesentlichen zylindrisches metallisches Gehäuse hat. Der Dehnkörper (9) ist in einem aus Isoliermaterial bestehenden, käfigartigen Halter (10) mit einer an seinem einen Ende rechtwinklig nach außen abstehenden Anlagefläche (13) gehalten. Die Vorrichtung hat außerdem eine den Halter (10) umgebende Druckfeder (11) mit gegenüber der Rückstellfeder des Ventils größerer Federkraft, die mit einem Ende an der Anlagefläche (13) des Halters (10) und mit dem anderen Ende an der Haube (7) abgestützt ist. Auf der dem Arbeitskolben abgewandten Stirnseite des Dehnkörpers (9) ist ein elektrischer Heizwiderstand (15) angeordnet, der einschließlich von an ihm anliegenden elektrischen Kontaktelementen und deren Verbindungsstellen mit isolierten elektrischen Leitern hermetisch dicht in feuchtigkeitsdichtes Material eingebettet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verstellung des Stößels eines Ventils, der durch eine Rückstellfeder beaufschlagt und in seiner Achsrichtung verstellbar ist, bestehend aus einer mit dem Ventil verbindbaren Haube, in der ein mit einem Arbeitskolben ausgerüsteter, temperaturabhängiger Dehnkörper angebracht ist, der ein einen Dehnstoff enthaltendes, im wesentlichen zylindrisches metallisches Gehäuse hat und aus dessen einer Stirnseite der in seiner Achsrichtung verstellbare Arbeitskolben herausragt, bei welcher der Dehnkörper in einem aus Isoliermaterial bestehenden, käfigartigen Halter mit einer an seinem einen Ende rechtwinklig nach außen abstehenden Anlagefläche gehalten ist, der rundum dicht am Dehnkörper anliegt, bei welcher eine den Halter umgebende Druckfeder mit gegenüber der Rückstellfeder des Ventils größerer Federkraft vorhanden ist, die mit einem Ende an der Anlagefläche des Halters und mit dem anderen Ende an der Haube abgestützt ist und bei welcher auf der dem Arbeitskolben abgewandten Stirnseite des Dehnkörpers ein elektrischer Heizwiderstand angeordnet ist ( DE 102 20 682 A1 ).

Eine derartige Vorrichtung wird beispielsweise in der Heizungs- und Lüftungstechnik sowie in der Automobiltechnik (Kühl- und Heizungsanlage) eingesetzt. Sie kann grundsätzlich überall dort verwendet werden, wo durch ein Ventil eine Verstellbewegung durchgeführt werden soll. Es können dadurch beispielsweise Klappen bewegt oder lichte Rohrquerschnitte verändert werden, wodurch auch die Durchflußmenge eines durch ein entsprechendes Rohrsystem strömenden bzw. fließendes Mediums verändert werden kann. Ein solches Medium ist beispielsweise Wasser oder Luft.

Bei der durch die eingangs erwähnte DE 102 20 682 A1 bekannten Vorrichtung werden der Arbeitskolben des Dehnkörpers und dadurch auch der Stößel eines Ventils durch die Wirkung von elektrischem Strom bewegt. Dazu ist der temperaturabhängige Dehnkörper mit einem elektrischen Heizwiderstand ausgerüstet. Ein beispielsweise von einem Thermostat geliefertes Signal bewirkt, daß der Heizwiderstand mit Strom versorgt wird. Durch die dann erzeugte Wärme wird der Arbeitskolben des Dehnkörpers verstellt. Der Stößel des in Ruhestellung beispielsweise geschlossenen Ventils wird dadurch entlastet und durch eine Rückstellfeder in Richtung „Öffnung des Ventils" bewegt. Für einen guten Wärmeübergang vom Heizwiderstand zum Dehnkörper ist zwischen beiden Teilen eine flache, gut wärmeleitende Zwischenschicht aus Isoliermaterial angebracht. Diese bekannte Vorrichtung arbeitet einwandfrei und für die überwiegende Anzahl von Einsatzbereichen problemlos.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs geschilderte Vorrichtung weiter zu verbessern, so daß sie insbesondere unempfindlich gegenüber Feuchtigkeit ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Heizwiderstand einschließlich von an ihm anliegenden elektrischen Kontaktelementen und deren Verbindungsstellen mit isolierten elektrischen Leitern hermetisch dicht in feuchtigkeitsdichtes Material eingebettet ist.

In dieser Vorrichtung sind alle elektrischen Teile und Anschlüsse wirksam gegenüber Feuchtigkeit geschützt. Beispielsweise aus einem undichten Ventil austretendes Wasser kann daher die Funktionsfähigkeit der Vorrichtung nicht beeinflussen. Der elektrische Widerstand mit Kontaktelementen und an dieselben angeschlossenen elektrischen Leitern ist hermetisch so von feuchtigkeitsdichtem Material umgeben, daß keine Feuchtigkeit an diese Teile heran gelangen kann.

Wenn der Halter topfförmig ausgeführt ist und rundum dicht am Dehnkörper anliegt, dann kann ein möglicher Spalt zwischen Halter und Dehnkörper in Höhe seines mit dem Arbeitskolben ausgerüsteten Endbereichs zusätzlich umlaufend durch ein ringförmiges Dichtungselement abgedichtet werden.

Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in den Zeichnungen dargestellt.
Es zeigen:
1 in schematischer Darstellung eine an einem Ventil angebrachte Vorrichtung nach der Erfindung.
2 einen Schnitt durch die Vorrichtung vor ihrer Festlegung an dem Ventil in vergrößerter Darstellung.
3 eine Einzelheit der Vorrichtung nach 2 in weiter vergrößerter Darstellung.
4 eine gegenüber 2 abgewandelte Ausführungsform der Vorrichtung.
Die Erfindung wird im folgenden für den Einsatz in einer Warmwasserheizungsanlage beschrieben, ohne daß dadurch eine Beschränkung auf dieses Einsatzgebiet erfolgt.
In 1 ist ein Abschnitt einer Rohrleitung 1 zur Führung von Heizungswasser dargestellt, in deren Verlauf ein Ventil 2 eingebaut ist. Die auf das Ventil 2 aufgesetzte Vorrichtung 3 zur Betätigung des Stößels desselben ist in 1 nur schematisch wiedergegeben. Der genauere Aufbau der Vorrichtung 3 und ihr Zusammenwirken mit dem Ventil 2 gehen aus den 2 und 3 hervor.
Das Ventil 2 hat gemäß 2 einen Stößel 4, der unter der Wirkung einer der Einfachheit halber nicht mit dargestellten Rückstellfeder steht und in Richtung des Doppelpfeiles 5 verstellbar ist. Das Ventil 2 ist beispielsweise mit einem Gewinde ausgerüstet, auf welches ein Halter 6 aufgeschraubt werden kann. Der beispielsweise aus Kunststoff bestehende Halter 6 dient zur Festlegung einer Haube 7 der Vorrichtung 3 am Ventil 2. Dazu können an der Haube 7 beispielsweise zwei federnd einrastende Haken angebracht sein, die in Montageposition in eine Ausnehmung 8 des Halters 6 eingreifen. Die Haube 7 kann aber auch auf andere Art und Weise am Ventil 2 befestigt werden, beispielsweise mittels einer Überwurfmutter.
Die Vorrichtung 3 selbst besteht – ohne Haube 7 und Halter 6 – aus einem temperaturabhängigen Dehnkörper 9, einem käfigartigen Halter 10 aus Isoliermaterial, einer Druckfeder 11 und einem Zwischenstück 12 aus Kunststoff. Die Druckfeder 11 liegt einerseits an einer Anlagefläche 13 des Käfigs 10 und andererseits am Zwischenstück 12 an. Sie ist über das Zwischenstück 12 an der Haube 7 abgestützt. Der Dehnkörper 9 hat einen Arbeitskolben 14. Am Dehnkörper 9 ist außerdem ein elektrischer Heizwiderstand 15 angebracht, der über elektrische Leiter an eine Stromquelle anschließbar ist.
Der Dehnkörper 9 besteht in bevorzugter Ausführungsform aus einem hermetisch dichten metallischen Gehäuse, in dem ein sein Volumen temperaturabhängig ändernder Dehnstoff angeordnet ist. In diesen Dehnstoff ragt unter Beibehaltung des hermetisch dichten Verschlusses der Arbeitskolben 14 hinein. Der Heizwiderstand 15 ist in bevorzugter Ausführungsform ein flacher Zylinder, so wie es in den 2 und 3 dargestellt ist. Er ist mit Vorteil als Widerstand mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC) ausgebildet. Solche, aus keramischem Material bestehenden Widerstände verhindern automatisch eine Überhitzung, da sie beim Erreichen einer gegebenen hohen Temperatur abschalten.
In 3 sind von der Vorrichtung nach 2 nur der Dehnkörper 9 und der Käfig 10 in gegenseitiger Zuordnung vergrößert gezeigt:
Das Gehäuse des Dehnkörpers 9 ist in bevorzugter Ausführungsform i.w. zylindrisch ausgeführt. Er hat dann einen etwa kreisrunden Boden mit einer planen Außenfläche, die als Anlagefläche für den Heizwiderstand 15 dienen kann. Der Heizwiderstand 15 selbst ist vorzugsweise als flacher Zylinder mit mindestens einer planen Stirnfläche ausgeführt.
Zwischen Dehnkörper 9 und Heizwiderstand 15 ist zur Verbesserung des Wärmeübergangs eine flache Zwischenschicht 16 aus Isoliermaterial angeordnet, die gut wärmeleitend ist. Ihr Isoliermaterial ist dazu beispielsweise mit metallischen Partikeln gefüllt, die elektrisch nicht leiten. Derartige Partikel bestehen beispielsweise aus Aluminiumoxid. Der Heizwiderstand 15 wird in Montageposition von einer Kappe 17 aus Isoliermaterial gegen die Zwischenschicht 16 gedrückt, die dadurch ihrerseits gegen den Dehnkörper 9 gedrückt wird. Die Kappe 17 besteht mit Vorteil aus einem temperaturbeständigen Isoliermaterial, das seine Elastizität bei Temperaturen von 120 °C und höher beibehält. Ein geeignetes Material ist beispielsweise Polyphenylensulfid (PPS).
Der Heizwiderstand 15 hat auf beiden Stirnseiten Kontaktelemente 18 aus elektrisch gut leitendem Material, wie beispielsweise Kupfer oder Messing, die zum Anschluß des Heizwiderstandes 15 an eine Spannungsquelle dienen. An die Kontaktelemente 18 werden in 3 nur schematisch angedeutete, isolierte elektrische Leiter 19 angeschlossen, die auf der anderen Seite mit der Spannungsquelle verbunden werden. Die Kontaktelemente 18 sind vorzugsweise mit selbstschneidenden Kontakten ausgerüstet, in welche die isolierten Leiter ohne vorheriges Abisolieren eingedrückt werden können.
Der Dehnkörper 9 ist in diesem Ausführungsbeispiel der Vorrichtung nahezu über seine ganze axiale Länge vom Halter 10 dicht anliegend umgeben. Die Zwischenschicht 16, der Heizwiderstand 15 mit den Kontaktelementen 18 und die Kappe 17 sind in einer Erweiterung des Halters 10 angeordnet. Der in dieser Erweiterung freibleibende Raum ist mit feuchtigkeitsdichtem Material 20 vollständig ausgefüllt, so daß der Heizwiderstand 15, seine Kontaktelemente 18 und deren Verbindungsstellen mit den isolierten Leitern 19 hermetisch abgedichtet sind. Als feuchtigkeitsdichtes Material 20 wird mit Vorteil eine Vergußmasse verwendet, die bis 140 °C temperaturbeständig und nicht brennbar ist. Eine solche Vergußmasse ist beispielsweise eine auf dem Markt erhältliche Elektronikvergußmasse. Von dieser Seite des Halters 10 her kann keine Feuchtigkeit an die erwähnten Teile gelangen. Die Vorrichtung ist außerdem spannungsfest und vor Blitzeinschlag geschützt. Über der Erweiterung des Halters 10 bzw. der Kappe 17 kann gemäß 2 eine Hubanzeige 21 angebracht sein, die in Abhängigkeit von der Position des Arbeitskolbens 14 mehr oder weniger weit aus der Haube 7 herausragt.
An dem der Erweiterung abgewandten Ende des Halters 10 ist der zwischen Dehnkörper 9 und Halter 10 bestehende Ringspalt durch ein ringförmiges Dichtungselement 22 abgedichtet, das in einer umlaufenden Vertiefung des Halters 10 angeordnet ist und den Dehnkörper 9 in Höhe seines mit dem Arbeitskolben 14 ausgerüsteten Endes umgibt. Als Dichtungselement 22 wird mit Vorteil ein O-Ring eingesetzt.
Bei dem aus 4 ersichtlichen Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist die Haube 7 der Einfachheit halber nicht mit dargestellt. Der Halter 10 ist gegenüber der Ausführungsform nach den 2 und 3 materialärmer ausgeführt. Er liegt nur in einem axial relativ kurzen Bereich am Dehnkörper 9 an, der aber trotzdem ausreichend fest gehalten wird. Der Heizwiderstand 15 ist hier mit seinen Kontaktelementen 18 und deren Verbindungsstellen mit den isolierten Leitern 19 vollständig, hermetisch dicht in feuchtigkeitsdichtes Material 23 eingebettet. Als Material 23 wird mit Vorteil ein Material verwendet, wie es für das Material 20 oben erläutert ist. Ein Dichtungselement 22 wird bei dieser Ausführungsform der Vorrichtung nicht benötigt.

Claims

Vorrichtung zur Verstellung des Stößels eines Ventils, der durch eine Rückstellfeder beaufschlagt und in seiner Achsrichtung verstellbar ist, bestehend aus einer mit dem Ventil verbindbaren Haube, in der ein mit einem Arbeitskolben ausgerüsteter, temperaturabhängiger Dehnkörper angebracht ist, der ein einen Dehnstoff enthaltendes, im wesentlichen zylindrisches metallisches Gehäuse hat und aus dessen einer Stirnseite der in seiner Achsrichtung verstellbare Arbeitskolben herausragt, bei welcher der Dehnkörper in einem aus Isoliermaterial bestehenden, käfigartigen Halter mit einer an seinem einen Ende rechtwinklig nach außen abstehenden Anlagefläche gehalten ist, bei welcher eine den Halter umgebende Druckfeder mit gegenüber der Rückstellfeder des Ventils größerer Federkraft vorhanden ist, die mit einem Ende an der Anlagefläche des Halters und mit dem anderen Ende an der Haube abgestützt ist und bei welcher auf der dem Arbeitskolben abgewandten Stirnseite des Dehnkörpers ein elektrischer Heizwiderstand angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, – daß der Heizwiderstand (15) einschließlich von an ihm anliegenden elektrischen Kontaktelementen (18) und deren Verbindungsstellen mit isolierten elektrischen Leitern (19) hermetisch dicht in feuchtigkeitsdichtes Material (20) eingebettet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, – daß der Halter (10) topfartig ausgeführt ist und den Dehnkörper (9) nahezu auf seiner ganzen axialen länge rundum dicht umgibt, – daß der Heizwiderstand (15) in einer Erweiterung des Halters (10) angeordnet ist, deren freibleibender Raum durch das feuchtigkeitsdichte Material (20) hermetisch abgedichtet ist, und – daß der Dehnkörper (9) in Höhe seines mit dem Arbeitskolben (14) ausgerüsteten Endbereichs von einem ringförmigen, in einer umlaufenden Vertiefung des Halters (10) angebrachten Dichtungselement (22) umgeben ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als feuchtigkeitsdichtes Material (20) eine temperaturbeständige Elektronik-Vergußmasse eingesetzt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungselement (22) ein O-Ring ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktelemente (18) mit selbstschneidenden Kontakten ausgerüstet sind.