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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Thermostatkopfes,
insbesondere für
einen Rücklauftemperaturbegrenzer,
mit einem in einem Gehäuse
angeordneten Thermostatelement, das eine Betätigungsfläche aufweist.
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Ferner
betrifft die Erfindung einen Thermostatkopf, insbesondere für einen
Rücklauftemperaturbegrenzer,
mit einem Gehäuse
und einem Thermostatelement, das eine Betätigungsfläche aufweist, deren Position
im Gehäuse
sich in Abhängigkeit
von einer auf das Thermostatelement wirkenden Temperatur verändert.
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EP 1 305 683 B1 zeigt
einen Rücklauftemperaturbegrenzer
mit einem derartigen Thermostatkopf.
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Rücklauftemperaturbegrenzer
werden bei Heizungsanlagen verwendet, wenn die Temperatur des "verbrauchten" Wärmeträgermediums
einen vorbestimmten Temperaturgrenzwert nicht überschreiten sollte. Beispielsweise
möchte
man in Fernheizungsanlagen vermeiden, daß zu warmes Heizwasser wieder
vom Verbraucher zum Heizkraftwerk zurückfließt. Auch dann, wenn man in
einer Heizungsanlage die Restwärme
von Abgasen ausnutzen möchte,
darf das zurückfließende Heizungswasser eine
vorbestimmte Temperatur nicht überschreiten. Man
verwendet daher einen Rücklauftemperaturbegrenzer,
der den Strom des rücklaufenden
Wärmeträgermediums
mehr oder weniger drosselt, und zwar so, daß die Wärme aus dem Wärmeträgermedium
in gewünschtem
Umfang an die zu beheizenden Räume
abgegeben wird.
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Die
Temperatur des Wärmeträgermediums gelangt
dabei über
einen Stößel an das
Thermostatelement. Das Thermostatelement weist einen Dehnstoff auf.
Das Thermostatelement weist eine Betätigungsfläche auf, die wiederum auf den
Stößel wirkt. Wenn
die Temperatur des zurückfließenden Wärmeträgermediums
zu groß ist,
dann wird der Stößel so betätigt, daß er ein
Ventilelement in seine Schließstellung
drückt.
Auf diese Weise wird bei einer zu hohen Temperatur des Wärmeträgermediums
die gewünschte
Drosselung seines Stromes erreicht.
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Die
Montage eines Thermostataufsatzes an einem derartigen Ventil ist
jedoch relativ aufwendig. Es reicht nicht aus, den Thermostatkopf
einfach am Rücklauftemperaturbegrenzer-Ventilgehäuse zu montieren.
Vielmehr muß der
Thermostatkopf noch justiert werden, d.h. auf den jeweiligen Rücklauftemperaturbegrenzer
angepaßt
werden.
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Dies
gilt auch dann, wenn der Thermostatkopf zum Zusammenwirken mit dem
jeweiligen Rücklauftemperaturbegrenzer
gedacht ist. Letztendlich muß man
dafür sorgen,
daß bei
einer bestimmten Temperatur des Wärmeträgermediums auch eine vorbestimmte
Drosselung durch den Thermostatkopf erfolgt. Diese Vorgehensweise
ist relativ umständlich.
Sie verteuert die Montage des Thermostatkopfes am Rücklauftemperaturbegrenzer
und birgt das Risiko von Fehlern.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Montage eines derartigen
Thermostatkopfes in seiner endgültigen
Position zu vereinfachen.
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Diese
Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch
gelöst,
daß man das
im Gehäuse
eingebaute Thermostatelement einer vorbestimmten Temperatur aussetzt,
einen Abstand zwischen einer vorbestimmten Position am Thermostatelement
und einer vorbestimmten Position im Gehäuse ermittelt, ein Justierelement
in Abhängigkeit
von diesem Abstand auswählt
und das Justierelement an dem Thermostatelement befestigt.
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Auch
bei Thermostatköpfen,
die aus einer Serie stammen und aus Teilen zusammengesetzt sind,
die auf den ersten Blick identisch sind, ergeben sich üblicherweise
Unterschiede in der Position der Betätigungsfläche des Thermostatelements
bei derselben Temperatur. Diese Unterschiede wurden bislang bei
der Montage des Thermostatkopfes in seiner endgültigen Position ausgeglichen,
indem der Monteur die oben erwähnten
Einstellungsarbeiten vornehmen mußte. Die Unterschiede ergeben
sich einfach daraus, daß alle
Bestandteile des Thermostatkopfes mit einer gewissen Toleranz hergestellt
und zusammengebaut werden. Diese Toleranzen lassen sich zwar relativ
klein halten. Sie lassen sich jedoch nicht restlos beseitigen. Dementsprechend
ergeben sich die oben erwähnten
Unterschiede von Thermostatkopf zu Thermostatkopf. Man kann nun
auf relativ einfache Weise diese Unterschiede eliminieren. Man muß lediglich
in einem vorbestimmten Stadium der Fertigstellung des Thermostatkopfes,
in der Regel am Ende der Herstellung, Bedingungen simulieren, denen
der Thermostatkopf im Betrieb ausgesetzt ist. Eine maßgebliche
Betriebsbedingung ist die Temperatur, der das Thermostatelement
ausgesetzt ist. Bei einer vorbestimmten Temperatur muß die Betätigungsfläche eine
bestimmte Position im Gehäuse einnehmen.
Aufgrund der oben aufgezeigten Toleranzen wird dies nur ausnahmsweise
der Fall sein. Man wählt
daher ein Justierelement, mit anderen Worten ein Distanzstück, in einer
Dichte, die geeignet ist, diese Toleranzen auszugleichen. Für unterschiedliche
Thermostatköpfe
wird man also auch unterschiedliche Justierelemente wählen. Letztendlich wirkt
dann nicht mehr die Betätigungsfläche des Thermostatelements
auf einen Ventilstößel des
vom Thermostatkopf gesteuerten Ventils, beispielsweise des oben
erwähnten
Rücklauftemperaturbegrenzers, sondern
das Justierelement mit einer Wirkfläche. Die Wirkflächen von
unterschiedlichen Thermostatköpfen
haben aber aufgrund der vorgeschalteten Auswahl der Justierelemente
alle die gleiche Position im Gehäuse,
wenn im übrigen
die Temperatur des Thermostatelements gleich ist.
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Vorzugsweise
wählt man
als Position am Thermostatelement die Position der Betätigungsfläche. Die
Betätigungsfläche ist üblicherweise
die stirnseitige Endflä che
des Thermostatelements, also die Fläche, deren Position sich mit
einer Temperaturänderung
am stärksten
verändert.
Natürlich
kann man auch eine andere Position für die Befestigung des Justierelements
wählen,
wenn deren Bewegung ausreicht.
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Vorzugsweise
verwendet man einen Justierelement aus Metall, insbesondere aus
Messing. Das Justierelement bekommt dann neben der Positionskorrektur
eine weitere Aufgabe: Es überträgt Wärme vom
Ventilstößel auf
das Thermostatelement und verbessert damit die Reaktionsfähigkeit.
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Vorzugsweise
befestigt man das Justierelement an der Betätigungsfläche. An der Betätigungsfläche steht
genügend
Platz zur Verfügung.
Das Justierelement wird zwischen der Betätigungsfläche und dem Ventilstößel üblicherweise
nur auf Druck belastet, was die Befestigung weiter vereinfacht.
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Hierbei
ist bevorzugt, daß man
das Justierelement an der Betätigungsfläche festklebt.
Ein Klebstoffauftrag läßt sich
sehr dünn
gestalten, so daß zusätzlicher
Klebstoff die Position des Justierelements relativ zum Thermostatelement
praktisch nicht verändert.
Der Klebstoff kann auch wärmeleitend
ausgebildet sein.
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In
einer alternativen Ausgestaltung ist vorgesehen, daß man das
Justierelement an das Thermostatelement anklipst. Zwischen dem Justierelement und
dem Thermostatelement wird also eine Schnappverbindung erzeugt.
Auch diese Schnappverbindung läßt sich
relativ einfach be werkstelligen, in der Regel sogar maschinell herstellen.
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Die
Aufgabe wird bei einem Thermostatkopf der eingangs genannten Art
dadurch gelöst,
daß am Thermostatelement
ein Justierelement befestigt ist, das eine Wirkfläche aufweist,
die sich mit der Betätigungsfläche bewegt.
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Wie
oben erläutert,
ist man mit Hilfe des Justierelements in der Lage, Unterschiede
zwischen einzelnen Thermostatköpfen
auszugleichen, die durch Toleranzen von Bauteilen des Thermostatkopfes
bedingt sind. Dementsprechend kann man die Thermostatköpfe einer
Baureihe mit identischer Wirkfläche ausrüsten. Dies
wird einfach dadurch realisiert, daß man in Abhängigkeit
von den aufgetretenen Toleranzen entsprechende Justierelemente auswählt.
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Vorzugsweise
ist das Justierelement an der Betätigungsfläche befestigt. Dort steht genügend Raum
zur Verfügung.
Die Betätigungsfläche des Thermostatelements
ist die Fläche,
die sich bei einer Temperaturänderung
am stärksten
bewegt. Dementsprechend bewegt sich auch das Justierelement bei einer
Temperaturänderung
entsprechend weit. Die Verstärkung
des Thermostatelements wird also nicht verändert.
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Vorzugsweise
ist das Justierelement als Scheibe ausgebildet. Eine Scheibe läßt sich
relativ einfach fertigen. Sie ist dementsprechend ein preisgünstiges
Bauteil. Die Scheibe läßt sich
auch mit der gewünschten
Dicke ausgestalten, so daß die
Fertigung des Thermostatkopfes kostengünstig bleibt.
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Hierbei
ist bevorzugt, daß die
Scheibe flächig an
der Betätigungsfläche anliegt.
Bei einer flächigen Anlage
erhöht
sich zum einen die Zuverlässigkeit
der Verbindung zwischen der Scheibe und dem Thermostatelement. Zum
andern besteht keine Gefahr, daß das
Justierelement gegenüber
dem Thermostatelement kippt und dadurch bei unterschiedlichen Krafteinleitungsrichtungen
unterschiedliche Wirkungen zeigt.
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Vorzugsweise
ist das Justierelement aus Metall, insbesondere aus Messing, gebildet.
Das Justierelement bekommt dann eine weitere Aufgabe. Es überträgt die Wärme, die
vom Ventilstößel aus dem
Ventil herausgeleitet wird, relativ verlustarm auf das Thermostatelement.
Der Thermostatkopf kann also relativ schnell auf Temperaturänderungen
reagieren und entsprechend schnell das Ventil öffnen oder schließen.
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Vorzugsweise
weist das Justierelement auf der dem Thermostatelement abgewandten
Seite eine Ausnehmung auf. Diese Ausnehmung hat zwei Funktionen.
Zum einen ist sie in der Lage, im eingebauten Zustand des Thermostatkopfes
den Ventilstößel ein Stück weit
aufzunehmen und dadurch zu führen.
Zum anderen ist sie aber auch für
die Fertigung des Justierelements vorteilhaft. Man kann alle Justierelemente
mit der gleichen Dicke fertigen und die Unterschiede zwischen den
Justierelementen dadurch bewirken, daß man unterschiedlich tiefe
Ausnehmungen vorsieht. Da die Tiefe einer derartigen Ausnehmung
relativ genau eingestellt werden kann, nämlich mit einer Genauigkeit
von weniger als 1/10 mm, läßt sich
die Ge nauigkeit der Einstellung durch die Justierelemente ganz erheblich
verbessern.
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Vorzugsweise
weist das Justierelement die gleiche Umfangskontur wie das Thermostatelement auf.
Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Justierelement
und das Thermostatelement zusammen im eingebauten Zustand des Thermostatkopfes in
Umfangsrichtung von einer Hülse
umgeben sind. Diese Hülse
ist dann in der Lage, zusätzliche
Wärme von
dem Ventil auf das Thermostatelement zu leiten. Wenn das Justierelement
die gleiche Umfangskontur wie das Thermostatelement aufweist, dann
besteht beim Aufsetzen des Thermostatkopfes auf das Ventil nicht
das Risiko, daß man
irgendwo hängenbleibt.
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Vorzugsweise
ist das Justierelement mit dem Thermostatelement verklebt. Dies
ist eine relativ einfache Maßnahme,
um das Justierelement am Thermostatelement zu befestigen.
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Alternativ
dazu kann vorgesehen sein, daß das
Justierelement mit dem Thermostatelement über eine Schnappverbindung
verbunden ist. In diesem Fall wird das entsprechend ausgewählte Justierelement
einfach am Thermostatelement festgeklipst.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigen:
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1 einen
Thermostatkopf über
einem Rücklauftemperaturbegrenzer
und
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2 den
Thermostatkopf montiert am Rücklauftemperaturbegrenzer.
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1 zeigt
einen Thermostatkopf 1 für einen Rücklauftemperaturbegrenzer 2,
wobei der Thermostatkopf 1 vom Rücklauftemperaturbegrenzer 2 abgehoben
ist. 2 zeigt den Thermostatkopf 1 im am Rücklauftemperaturbegrenzer 2 montierten
Zustand.
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Der
Thermostatkopf 1 weist ein Gehäuse auf, das durch ein Basisteil 3 und
einen Drehgriff 4 sowie weiteren, weiter unten erläuterten
Elementen gebildet ist. Der Drehgriff 4 ist mit dem Basisteil 3 über eine
Gewindepaarung 5 verbunden. Durch ein Verdrehen des Drehgriffs 4 gegenüber dem
Basisteil 3 läßt sich
also die axiale Lage des Drehgriffs 4 gegenüber dem
Basisteil 3 verändern.
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Der
Drehgriff 4 weist eine Griffhülle 6 auf, die mit
einem Innenteil 7 drehfest verbunden ist. Das Innenteil 7 trägt einen
Teil der Gewindepaarung 5.
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Auf
dem Innenteil 7 stützt
sich eine topfartige Hülse 8 ab.
Eine Überdruckfeder 9 ist
zwischen einem umlaufenden Flansch 10 der Hülse 8 und
einer Stirnwand 11 der Griffhülle 6 eingespannt.
Die Überdruckfeder 9 drückt also
die Hülse 8 gegen
das Innenteil 7. Die Hülse 8 kann
aber gegen die Kraft der Überdruckfeder 9 vom
Innenteil 7 weg verlagert werden. Dabei tritt sie durch
eine Öffnung 12 in
der Stirnwand der Griffhülle 6.
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In
der Hülse 8 ist
eine Halterung 13 angeordnet. In der Halterung 13 ist
ein Stift 14 befestigt, der in einen Fortsatz 15 eines
Deckels 16 eines Thermostatelements 17 hineinragt.
Das Thermostatelement 17 weist eine becherartige Hülse 18 auf,
die an ihrer dem Stift 14 gegenüberliegenden Seite eine Betätigungsfläche 19 bildet,
und ist mit einem Dehnstoff 20 gefüllt. Der Dehnstoff 20 ändert sein
Volumen mit der Temperatur.
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Eine
Membran 21 trennt den Dehnstoff 20 von einem Druckraum 22,
der ebenfalls mit einem Dehnstoff gefüllt sein kann. Es ist aber
auch möglich, den
Druckraum 22 einfach mit einem Distanzstück oder
einem inkompressiblen Fluid zu füllen,
so daß die
Membran 21 unmittelbar auf den Stift 14 wirken kann.
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Das
Thermostatelement 17 weist an seinem oberen Ende einen
umlaufenden Flansch 23 mit einem vergrößerten Durchmesser auf, der
sich auf einem Träger 24 abstützt. Der
Träger 24 wiederum stützt sich über eine
Feder 25 auf dem Basisteil 3 ab.
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Die
Feder 25 drückt
mit Hilfe des Trägers 24 den
Flansch 23 des Thermostatelements 17 immer in die
oberste Position (bezogen auf die Darstellung der 1).
Diese oberste Position wird durch den Dehnstoff 20 bestimmt,
der bei einer höheren
Temperatur den Stift 14 weiter aus dem Fortsatz 15 heraus
verdrängt
und bei einer niedrigeren Temperatur es zuläßt, daß der Stift 14 weiter
in den Fortsatz 15 eindringt.
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Der
Rücklauftemperaturbegrenzer 2 weist ein
Ventilgehäuse 26 mit
einem Einlaß 27 und
einem Auslaß 28 auf.
Zwischen dem Einlaß 27 und
dem Auslaß 28 ist
ein Ventilsitz 29 angeordnet, mit dem ein Ventilelement 30 zu sammenwirkt.
Das Ventilelement 30 wird über eine Spindel 31 betätigt, die
von einer Öffnungsfeder 32 in Öffnungsrichtung
beaufschlagt ist. Auf die Ventilspindel 31 wirkt ein Betätigungsstift 33,
der durch eine Stopfbuchse 34 geführt ist. Der Betätigungsstift 33 und
die Ventilspindel 31 sind beide aus einem gut wärmeleitenden
Metall gebildet.
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An
die Stopfbuchse 34 angesetzt ist eine Hülse 35 aus ebenfalls
gut wärmeleitendem
Metall, beispielsweise Messing. Wie aus 2 zu erkennen ist,
umgibt diese Hülse 35 das
Thermostatelement 17, wenn der Thermostatkopf 1 am
Rücklauftemperaturbegrenzer 2 befestigt
ist.
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Wie
man aus der Darstellung der 2 ohne weiteres
erkennen kann, wird das Ventilelement 30 gegen den Ventilsitz 29 gedrückt, wenn
sich der Dehnstoff 20 im Thermostatelement 17 ausdehnt. Wenn
der Dehnstoff 20 sein Volumen verringert, dann wird das
Ventilelement 30 unter der Wirkung der Öffnungsfeder 32 vom
Ventilsitz 29 abgehoben. Die Ausdehnung des Dehnstoffs 20 im
Thermostatelement bestimmt also, wie stark der Rücklauftemperaturbegrenzer 2 den
Flüssigkeitsstrom
zwischen dem Einlaß 27 und
dem Auslaß 28 drosselt.
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Bei
einer vorbestimmten Temperatur des Thermostatelements 17 sollte
der in 2 dargestellte Zustand erreicht sein, d.h. das
Ventilelement 30 sollte am Ventilsitz 29 anliegen,
um die Verbindung zwischen dem Einlaß 27 und dem Auslaß 28 abzusperren.
Dieser Zustand sollte mit einer gewissen Genauigkeit erreicht werden.
Einerseits sollte die auf das Ventilelement 30 ausgeübte Kraft
nicht zu groß sein,
weil ansonsten die Über drucksicherung mit
der Überdruckfeder 9 in
Aktion tritt. Andererseits sollte das Ventilelement 30 tatsächlich am
Ventilsitz 29 anliegen, um einen Durchfluß von Flüssigkeit
vom Einlaß 27 zum
Auslaß 28 zu
unterbinden.
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Eine
derartige genaue Einstellung erforderte bislang, daß man den
Thermostatkopf 1 im eingebauten Zustand am Rücklauftemperaturbegrenzer 2 justierte,
d.h. die Position des Thermostatelements 17 im Gehäuse 3, 4 so
lange veränderte,
bis bei der gewünschten
Temperatur die gewünschte
Position erreicht war. Dies war für den Monteur schwierig, weil nicht
immer die richtige Temperatur bereitstand. Darüber hinaus erhöhte sie
den Montageaufwand.
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Um
dieses Problem zu entschärfen
und eine einfachere Montage zu ermöglichen, ist das Thermostatelement 17 nun
mit einem Justierelement 36 versehen. Das Justierelement 36 ist
durch eine Scheibe gebildet. Diese Scheibe kann aus Kunststoff bestehen.
Sie kann aber vorzugsweise auch aus einem Metall gebildet sein,
insbesondere einem gut wärmeleitetenden
Metall, wie Messing.
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In
seiner Mitte weist das Justierelement 36 eine Ausnehmung 37 mit
einem Boden 39 auf. Wie aus 2 zu erkennen
ist, greift im montierten Zustand der Betätigungsstift 33 in
die Ausnehmung 37 ein.
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Beim
Herstellen des Thermostatkopfes 1 geht man nun folgendermaßen vor:
Man baut alle Teile des Thermostatkopfes 1 zusammen, bis
auf das Justierelement 36. Da nach wird der Thermostatkopf 1 beispielsweise
in eine Prüfeinrichtung
(nicht dargestellt) eingesetzt und einer vorbestimmten Temperatur
ausgesetzt. Bei dieser Temperatur kann es sich beispielsweise um
die Temperatur handeln, bei der der Rücklauftemperaturbegrenzer schließen soll. "Ausgesetzt" heißt, daß letztendlich
das Thermostatelement 17 diese Temperatur erfassen kann.
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Sobald
dieser Zustand erreicht ist, ermittelt man die Position der Betätigungsfläche 19 relativ
zu einem praktisch beliebigen Punkt im Gehäuse, beispielsweise einer Kante 38 im
Unterteil 3. In Kenntnis dieser beiden Positionen läßt sich
ein Abstand ermitteln. Dieser Abstand wird von Thermostatkopf 1 zu Thermostatkopf 1 variieren,
auch wenn die Thermostatköpfe
alle aus der gleichen Serie stammen und aus Teilen aufgebaut sind,
die an und für
sich identisch sein sollten.
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Man
wählt nun
in Kenntnis dieses Abstands für
jeden Thermostatkopf 1 ein Justierelement 36 aus und
befestigt es am Thermostatelement 17, beispielsweise dadurch,
daß man
es an der Betätigungsfläche 19 festklebt
oder mit einer Klips- oder Schnappverbindung dort befestigt. Für eine derartige Klipsverbindung
kann beispielsweise eine kleine Nut in das Thermostatelement gedreht
werden, in die das Justierelement eingreift.
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Das
Justierelement 36 wird so ausgewählt, daß die Position des Bodens 39 der
Vertiefung 37 dann bei allen Thermostatköpfen 1 den
gleichen Abstand zur Kante 38 des Basisteils 3 (oder
einer anderen Position im Gehäuse)
hat. Damit ist sichergestellt, daß alle Thermostat köpfe, die
mit einem Justierelement 36 versehen sind, die gleiche
Wirkfläche, d.h.
die gleiche Position der Wirkfläche
haben, die durch den Boden 39 der Ausnehmung 37 gebildet
ist. Eine spätere
Justierung ist also nicht mehr erforderlich.
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Man
muß bei
dieser Vorgehensweise zwar unter Umständen für unterschiedliche Thermostatköpfe 1 auch
unterschiedliche Justierelemente 36 verwenden. Dies ist
aber relativ unkritisch. Im Grunde kann man Justierelemente 36 mit
der gleichen Dicke verwenden und die Anpassung an unterschiedliche Thermostatköpfe 1 einfach
dadurch erreichen, daß man
die Ausnehmung 37 mit unterschiedlichen Tiefen versieht.
Dies ist eine relativ einfache Maßnahme.
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Das
Justierelement 36 hat die gleiche Umfangskontur wie das
Thermostatelement 17. Man kann also das Justierelement 36 zusammen
mit dem Thermostatelement 17 in die Hülse 35 einführen, wenn
der Thermostatkopf 1 am Rücklauftemperaturbegrenzer 2 montiert
ist. Die Hülse 35 kann
dann das Justierelement 36 und das Thermostatelement 17 eng
umschließen.
Sie ist damit in der Lage, eine Temperatur von der Ventilspindel 31 (diese
Temperatur stimmt mit der Temperatur des am Einlaßanschluß 27 anstehenden
Wärmeträgermediums
annähernd überein)
auf das Thermostatelement 17 zu übertragen.