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Die Erfindung betrifft eine Befestigungsanordnung zum Befestigen eines Steueraufsatzes an einem Gehäuse eines Wärmetauscherventils mit einem Gewindering, der ein erstes Gewinde mit einer Gewindeachse aufweist, das Gehäuse umgibt und an einer Spannfläche des Gehäuses anliegt, und einem Befestigungselement, das ein zweites Gewinde aufweist, das mit dem ersten Gewinde in Eingriff steht, wobei das Befestigungselement gegenüber dem Gewindering um die Gewindeachse verdrehbar ist, bis eine Anlagefläche am Gehäuse anliegt und das Gehäuse zwischen der Anlagefläche und dem Gewindering eingespannt ist.
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Eine derartige Befestigungsanordnung ist von einem Thermostatventilaufsatz bekannt, der unter der Bezeichnung ”Rondostat” der Honeywell AG, Offenbach am Main, Deutschland, vertrieben wird.
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Eine derartige Befestigungsanordnung wird beispielsweise benötigt, wenn man einen Steueraufsatz, der als Thermostatventilaufsatz ausgebildet sein kann, an einem Heizkörperventil anbringen möchte, die Befestigungsgeometrie des Thermostatventilaufsatzes und des Heizkörperventils aber nicht miteinander übereinstimmen. In diesem Fall wird der Gewindering um den Teil des Ventilgehäuses herum angeordnet, durch den auch ein Betätigungsstößel des Ventils geführt ist. Im bekannten Fall umgreift der Gewindering einen Vorsprung an diesem Teil des Ventilgehäuses, so dass er mit einem Flansch an der Stirnseite des Teils des Ventilgehäuses anliegt. Der Betätigungsaufsatz wird auf den Ring aufgesetzt und mithilfe einer Überwurfmutter, die auf das erste Gewinde am Gewindering geschraubt wird, befestigt.
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Es hat sich allerdings herausgestellt, dass diese Art der Befestigung in vielen Fällen nicht ausreicht. In der Regel wird gefordert, dass der Thermostatkopf mit einer Kraft von 250 N belastet werden kann, ohne dass sich Beschädigungen ergeben. Diese Belastungsgrenze wird vielfach nicht erreicht.
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Eine Ausbildung eines Ventils, bei dem die Befestigungsanordnung beispielsweise verwendet werden kann, ist aus
DE 100 22 730 A1 bekannt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zuverlässige Befestigung des Steueraufsatzes am Gehäuse zu ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird bei einer Befestigungsanordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass das erste Gewinde in einer vorbestimmten Entfernung von der Anlagefläche endet.
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Damit wird das Aufschrauben des Befestigungselements auf das erste Gewinde nicht dadurch begrenzt, dass das Befestigungselement am ersten Gewinde zur Anlage kommt. Vielmehr gibt es einen Bereich zwischen dem Ende des ersten Gewindes und der Anlagefläche, der für das Erzeugen einer gewissen Spannung zur Verfügung steht. Dementsprechend kann das Gehäuse mit einer höheren Spannkraft zwischen dem Gewindering und der Anlagefläche eingespannt werden. Je höher diese Spannkraft ist, desto größer sind (in gewissen Grenzen) die Kräfte, denen die Befestigung des Steueraufsatzes widerstehen kann. Insbesondere kann damit die geforderte Bedingung erfüllt werden, dass man mit 250 N auf das vom Ventil abgewandte Ende des Steueraufsatzes drücken kann, ohne dass sich Beschädigungen ergeben. Der Begriff ”Gewinde” ist hier weit zu verstehen. Er umfasst alle Befestigungsgeometrien, bei denen durch eine Drehbewegung ein axiales Spannen bewirkt wird. Prinzipiell genügt dafür auch ein schraubenlinienförmig verlaufender Vorsprung oder eine schraubenlinienförmig verlaufende Nut, bei denen die gewünschte Befestigung beispielsweise nach einer Drehung um 60° oder 90° erreicht wird.
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Der Gewindering endet mit Abstand zur Anlagefläche. Man kann zwar dafür sorgen, dass sich der Gewindering zwischen dem Ende des ersten Gewindes und der Anlagefläche verformt, wenn der Gewindering über das erste Gewinde übersteht. Wenn der Gewindering jedoch bereits mit Abstand zur Anlagefläche endet, dann steht zwischen dem Gewindering und der Anlagefläche ein leerer Raum zur Verfügung, in den der Gewindering beim Spannen des Befestigungselements weiter bewegt werden kann. Dieser Raum muss nicht allzu groß sein. Er muss lediglich eine Bewegung des Gewinderings in Richtung auf die Anlagefläche zulassen, die ausreicht, um die gewünschte Spannkraft zu erreichen.
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Bevorzugterweise weist der Gewindering in Umfangsrichtung mindestens eine Unterbrechung auf. Dies erleichtert es, den Gewindering auf das Gehäuse aufzusetzen. Der Gewindering muss lediglich in gewissem Maße federnd oder verformbar ausgebildet sein. Man kann ihn dann so weit öffnen, dass er über einen Vorsprung hinweg gefuhrt werden kann, an dem die Spannfläche des Gehäuses ausgebildet ist. Danach federt der Ring wieder zusammen. Aufgrund der Unterbrechung ist zwar auch das erste Gewinde in Umfangsrichtung unterbrochen. Dies ist jedoch unkritisch, wenn das erste Gewinde mit dem zweiten Gewinde in Eingriff gekommen ist. In diesem Zustand wird die Unterbrechung durch das zweite Gewinde überbrückt. Der Gewindering kann auch aus mehreren Teilen bestehen, die um das Gehäuse herum angeordnet werden.
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Vorzugsweise ist die Spannfläche gegenüber der Gewindeachse geneigt. Die Spannfläche bildet also eine Art Konus. Dies hat den Vorteil, dass der Gewindering dazu neigt, seinen Durchmesser zu vergrößern, wenn das Befestigungselement mit dem Gewindering verschraubt wird und den Gewindering in Richtung auf das Befestigungselement hin zieht. In diesem Fall wird der Gewindering durch die geneigte Spannfläche radial aufgeweitet. Damit wird die Eingriffssicherheit zwischen dem ersten Gewinde und dem zweiten Gewinde verbessert. Die Spannfläche muss in Umfangsrichtung nicht durchgehend ausgebildet sein. Es reicht auch aus, wenn sich der Gewindering abschnittsweise oder sogar nur punktweise am Gehäuse abstützen kann.
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Bevorzugterweise weist der Gewindering einen in Richtung auf die Gewindeachse vorstehenden Vorsprung auf, der über einen Teil des Gehäuses auf der Seite der Anlagefläche übersteht. Dieser Vorsprung hat allerdings immer noch einen Abstand zur Anlagefläche. Dieser Vorsprung sichert dagegen, dass der Gewindering dann, wenn er auf das Gehäuse aufgesetzt ist, sich aufgrund von Schwerkraft oder anderen Kräften in einer Position bewegt, wo er nicht erwünscht ist und vor allem das erste Gewinde nicht mehr in Eingriff mit dem zweiten Gewinde kommen kann. Der Vorsprung kann relativ klein sein.
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Hierbei ist bevorzugt, dass das Gehäuse im Bereich des Vorsprungs abgeschrägt ist. Diese Abschrägung, die ebenfalls konusförmig ausgebildet ist, erleichtert es, den Gewindering auf das Ventilgehäuse aufzuschieben.
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Durch die Abschrägung wird der Gewindering radial aufgeweitet, so dass er über den Teil des Gehauses hinweg verschoben werden kann, an dem die Spannfläche ausgebildet ist.
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Bevorzugterweise ist die Anlagefläche am Befestigungselement ausgebildet. In diesem Fall wird das Befestigungselement so weit auf den Gewindering aufgeschraubt, dass es selbst am Ventilgehäuse anliegt.
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Hierbei ist bevorzugt, dass das Befestigungselement auf seiner vom Gehäuse abgewandten Außenseite eine Befestigungsgeometrie aufweist. Man befestigt also zunächst das Befestigungselement am Ventilgehäuse und befestigt dann den Steueraufsatz am Befestigungselement.
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In einer alternativen Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Anlagefläche am Steueraufsatz ausgebildet ist. In diesem Fall wird der Steueraufsatz am Ventilgehäuse zur Anlage gebracht und das Befestigungselement spannt den Steueraufsatz direkt gegen das Ventilgehäuse.
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Bevorzugterweise ist das Befestigungselement als Uberwurfmutter ausgebildet und das zweite Gewinde ist als Innengewinde ausgebildet. Die Überwurfmutter schützt dann das erste Gewinde vor Beschädigungen und das erste Gewinde ist dann von außen nicht mehr zu sehen. Dies ergibt ein gefälliges Äußeres.
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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 eine Befestigungsanordnung nach dem Stand der Technik,
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2 eine erste Ausführungsform einer Befestigungsanordnung nach der Erfindung und
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3 eine zweite Ausführungsform einer Befestigungsanordnung nach der Erfindung.
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1 zeigt eine Befestigungsanordnung 1 nach dem Stand der Technik (Rondostat der Honeywell AG, Offenbach, Deutschland).
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Ein Steueraufsatz 2, beispielsweise ein Thermostatventilaufsatz, ist an einem Ventilgehäuse 3 befestigt. Vom Ventilgehäuse 3 ist hier nur ein Teil dargestellt, und zwar der Teil, durch den ein Betätigungsstößel für ein Ventilelement (nicht dargestellt) geführt ist. Ein derartiges Ventilgehäuse dient beispielsweise bei einem Heizkörper dazu, den Durchfluss von Heizungsflüssigkeit durch die Heizkörper zu steuern.
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Das Ventilgehäuse 3 weist einen radial nach außen ragenden Vorsprung 4 auf, der zur Befestigung des Steueraufsatzes 2 verwendet wird.
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Im Bereich des Vorsprungs 4 ist ein Gewindering 5 auf das Ventilgehäuse 3 aufgesetzt. Der Gewindering 5 weist ein erstes Gewinde 6 in Form eines Außengewindes auf. Der Gewindering 5 weist eine radial einwärts gerichtete Fläche 7 auf, die an einer Unterseite des Vorsprungs 4 anliegt, der eine Spannfläche 8 bildet. Um die Erläuterung zu vereinfachen, wird als ”Unterseite” die Seite bezeichnet, die vom Steueraufsatz 2 abgewandt ist. Eine bestimmte Orientierung im Raum ist mit dieser Bezeichnung nicht verbunden.
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Der Gewindering 5 weist ferner einen radial nach innen ragenden Flansch 9 auf, der zum Teil eine Stirnseite 10 des Ventilgehäuses 3 überdeckt. Dieser Flansch 9 sichert dagegen, dass der Gewindering 5, wenn er auf das Ventilgehäuse aufgesetzt worden ist, seine Position verändert.
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Die Befestigungsanordnung 1 weist ferner ein Befestigungselement 11 auf, das ein zweites Gewinde 12 in Form eines Innengewindes aufweist. Das Befestigungselement 11 ist als Überwurfmutter ausgebildet und weist einen radial nach innen ragenden Flansch 13 auf, der einen radial nach außen ragenden Fuß 14 des Steueraufsatzes 2 übergreift.
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Wenn das Befestigungselement 11 gegenüber dem Gewindering 5 (und auch gegenüber dem Steueraufsatz 2) verdreht wird, dann wird der Steueraufsatz 2 mit seinem Fuß 14 gegen den Gewindering 5 gepresst. Wenn diese Position erreicht ist, ist ein weiteres Aufschrauben des Befestigungselements 11 nicht mehr möglich. In diesem Zustand ist es nicht unbedingt gewährleistet, dass die Fläche 7 des Gewinderings 5 mit einer ausreichenden Kraft an der Spannfläche 8 des Vorsprungs 4 anliegt. Wenn diese Kraft nicht ausreicht, dann ist nicht gewährleistet, dass der Steueraufsatz 2 in ausreichendem Maße äußeren Kräften widerstehen kann, ohne dass die Befestigung zwischen dem Steueraufsatz 2 und dem Ventilgehäuse 3 beschädigt wird. Um diesem Problem abzuhelfen, wird eine Lösung nach den 2 und 3 vorgeschlagen.
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In 2 und 3 sind gleiche und funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen wie in 1 versehen.
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Bei der Befestigungsanordnung 1 nach 2 liegt der Steueraufsatz 2 mit einer Anlagefläche 15 direkt am Ventilgehäuse 3 an. Der Gewindering 5 liegt mit seiner Fläche 7 an der Spannfläche 8 des Vorsprungs 4 an. Der Gewindering 5 weist an seinem dem Steueraufsatz 2 zugewandten Ende einen kleinen radial nach innen ragenden Vorsprung 16 auf, der an einem konischen Wandabschnitt 17 des Ventilgehäuses 3 anliegt, aber die Stirnseite 10 des Ventilgehäuses 3 nicht übergreift. Vielmehr ist zwischen dem dem Steueraufsatz 2 zugewandten Ende des Gewinderings 5 und der Anlagefläche 15 des Steueraufsatzes 2 ein Abstand 18 vorgesehen. Dies führt dazu, dass das erste Gewinde 6 mit einer vorbestimmten Entfernung von der Anlagefläche 15 endet.
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Damit kann beim Verdrehen des Befestigungselements 11 gegenüber dem Gewindering 5 eine größere Spannung aufgebracht werden, mit dem das Ventilgehäuse 3 zwischen dem Gewindering 5 und der Anlagefläche 15 eingespannt wird. Ein Spannen wird nämlich nicht dadurch behindert, dass der Fuß 14 des Betätigungsaufsatzes 2 zur Anlage an den Gewindering 5 kommt. Vielmehr ist hier ein ausreichender Abstand 18 vorgesehen, der lediglich mit Luft oder einem kompressiblen oder nachgiebigen Material gefüllt ist. Man kann also das Befestigungselement 11 mit einem größeren Moment anschrauben. Dadurch wird die Fläche 7 des Gewinderings 5 gegen die Spannfläche 8 des Vorsprungs 4 gezogen. Da die Spannfläche 8 schräg ausgebildet ist, also gegenüber der Rotationsachse des Befestigungselements 11 und der Gewindeachse der beiden Gewinde 6, 12 geneigt ist oder einen Konus bildet, wird der Gewindering 5 dann, wenn er auf den Steueraufsatz 2 hin gezogen wird, radial aufgeweitet. Dies ist unter anderem auch deswegen möglich, weil der Gewindering 5 in Umfangsrichtung eine Unterbrechung (nicht dargestellt) aufweist. Diese Unterbrechung wird auch in vorteilhafter Weise verwendet, um den Gewindering 5 auf das Ventilgehäuse 3 aufzusetzen. Der Gewindering 5 muss radial lediglich etwas aufgeweitet werden, um über den Vorsprung 4 hinweg geschoben werden zu können. Je stärker das Befestigungselement 11 angezogen wird, desto stärker wird auch die Fläche 7 gegen die Spannfläche 8 des Vorsprungs 4 gedrückt. Dies führt zu einer radialen Aufweitung des Gewinderings 5, der sich damit sehr eng von innen an das Befestigungselement 11 anlegt.
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Dieses Aufweiten wird auch dadurch unterstützt, dass der Wandabschnitt 17 konisch ausgebildet ist. Seine Neigung beginnt an einem Radius, der kleiner ist als der Innenradius des Gewinderings 5 im Ruhezustand, den er unter der Wirkung seiner eigenen Elastizität einnimmt.
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Bei der Ausgestaltung nach 2 wird der Steueraufsatz 2 unmittelbar am Ventilgehäuse 3 befestigt und dort verspannt.
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Das Ventilgehäuse 3 wird mit seinem Vorsprung 4 also zwischen dem Steueraufsatz 2 und dem Gewindering 5 eingespannt. Der Abstand 18 zwischen dem Gewindering 5 und der Anlagefläche 15 ist so bemessen, dass er auch noch bei Aufbringen des größtmöglichen Drehmoments vorhanden ist.
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3 zeigt eine abgewandelte Ausgestaltung, bei der gleiche und einander entsprechende Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind.
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Beim Ausführungsbeispiel nach 3 ist die Anlagefläche 15 am Befestigungselement 11 ausgebildet. Man kann also zunächst das Befestigungselement 11 ohne den Steueraufsatz 2 am Ventilgehäuse 3 befestigen, indem man das Befestigungselement 11, das auch hier als Uberwurfmutter ausgebildet ist, auf den Gewindering 5 aufschraubt.
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Das Befestigungselement 11 weist an seiner Oberseite eine Befestigungsgeometrie in Form eines weiteren Gewindes 19 auf, an dem dann der Steueraufsatz 2 befestigt werden kann. Andere Befestigungsgeometrien sind natürlich möglich.
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Von der dargestellten Ausgestaltung kann in vielerlei Hinsicht abgewichen werden. So kann der Gewindering 5 auch aus mehreren Teilen bestehen, die um den Vorsprung 4 herum angeordnet werden, so dass der Gewindering 5 mehrere Unterbrechungen aufweist. Der Gewindering 5 wird dann durch das Befestigungselement 11 zusammengehalten. Wenn der Gewindering 5 aufgeweitet werden kann, weil er beispielsweise aus einem dehnbaren Material gebildet ist, dann kann man eine Unterbrechung auch komplett weglassen und den Gewindering 5 aufweiten, ihn uber den Vorsprung 4 führen und ihn dann wieder kontrahieren lassen.
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Man kann den Gewindering 5 auch zuerst an der Einheit aus Steueraufsatz 2 und Befestigungselement 11 montieren und dann auf das Ventilgehäuse 3 aufsetzen und aufdrücken. Manche Geometrien erlauben auch diese Befestigungsart, insbesondere dann, wenn der Vorsprung 4 nicht allzu weit über das Ventilgehäuse 3 übersteht.
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Der Begriff ”Gewinde” ist hier weit zu verstehen. Neben dem dargestellten Schraubengewinde soll er auch alle Befestigungsgeometrien umfassen, bei denen man durch eine Drehung um eine Achse ein axiales Verspannen ermöglichen kann. Beispielsweise kann das Gewinde auch als schraubenlinienförmig geführte Nut (mit nur einem Gang oder sogar weniger als einem Umlauf von 360°) oder auch als schraubenlinienförmig gefuhrte Kante ausgebildet sein. In den beiden letzten Fällen reicht dann eine Drehung um deutlich weniger als 360° aus, um die notwendige Spannkraft zu erzeugen.