DE102018102735B3

DE102018102735B3 - Betätigungsvorrichtung und ein entsprechendes Verfahren zum Öffnen und/oder Schließen eines Ventils

Info

Publication number: DE102018102735B3
Application number: DE102018102735.4A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-02-07
Filing date: 2018-02-07
Publication date: 2019-07-11
Anticipated expiration: 2038-02-08

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Betätigung eines Ventils, mit einem auf das Ventil aufspannbaren Gehäuse umfassend eine Druckfeder, an welcher ein Antriebselement angeordnet ist, welches eine gegen die Kraft der Druckfeder verschiebbaren Kolben aufweist und einen mechanischen Kraftwandler, dadurch gekennzeichnet, dass der mechanische Kraftwandler in der Betätigungsvorrichtung drehbar gelagert ist und eine gegen die Kraft der Druckfeder wirkende Kraft erzeugt.

Description

Kurzdarstellung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung und ein entsprechendes Verfahren zum Öffnen und/oder Schließen eines Ventils in der Heizungs-, Klima und Lüftungstechnik.
Entsprechende Ventile für Thermostate, Heizkörper und Lufttechnik, insbesondere für Fußbodenheizungen, sind zumeist durch die Temperatur beeinflusste selbsttätig arbeitende Regelarmaturen, die keine weitere Fremdenergie benötigen. Bei einem Anstieg der Temperatur wird ein Aktor, wie beispielsweise ein Arbeitselement bewegt, wodurch dieses auf eine Ventilspindel drückt. Der Druck des Ventilkegels, welcher auf den Ventilsitz ausgeübt wird, führt zu einer Regulierung, die das Zulaufvolumen zum Heiz- bzw. Kühlmedium vermindert.
Die DE 102 15 473 B4 beschreibt beispielsweise eine Ventilbetätigungseinrichtung mit einer Rückstellfeder, die eine gegen die Kraft der Rückstellfeder arbeitende Antriebseinrichtung aufweist. Des Weiteren ist eine Anzeigeeinheit vorgesehen, die einen gegen die Kraft der Rückstellfeder in einem Gehäuse verschiebbaren Kolben aufweist. Eine Montagehilfseinrichtung mit einer Handhabe ist hierbei an einem dem Gehäuse herausragenden, oberen Ende des Kolbens zwischen dem Kolben und dem Gehäuse befestigt und soll die Montage der Ventilbetätigungseinrichtung vereinfachen.
In der EP 1 103 879 B1 wird ein Betätigungsaufsatz für ein Ventil beschrieben, das ein auf das Ventilgehäuse aufspannbaren Träger aufweist, an welchem ein thermisches Dehnstoffelement montiert ist und das ausgangsseitig ein Stellglied zur Verstellung eines Ventilstifts aufweist. Benachbart zum Dehnstoffelement ist hierbei ein elektrisches Heizelement angebracht sowie eine Steuerschaltung zur Steuerung der Beheizung in Abhängigkeit von einer die Öffnungsstellung des Ventils bestimmenden Steuerspannung.
In der EP 1 719 938 A1 wird ein Thermostatkopf beschrieben, bei welchem die Durchflussmenge eines Fluids mittels eines Dehnstoffelements, das durch ein Kopplungsmittel mit einem Ventilbetätigungsmittel gekoppelt ist, geregelt ist.
Die DE 2456907 A1 betrifft weiterhin einen thermostatisch gesteuerten Regler mit einer Sicherheitsvorrichtung, die bei Über- oder Unterschreitung bestimmter Grenztemperaturen das Stellglied in eine Sicherheitsposition bringt.
Die DE 1 673 457 A beschreibt einen Stellantrieb mit einem Dehnstoffelement und elektrischer Heizung, bei dem eine Rückmeldung des Hubes an einen Regler vorgesehen ist. Mit einer Spindel lässt sich hierbei die Lage eines Schalters wählen, der zur Voreinstellung bzw. der Begrenzung des Hubweges dienen soll.
Stellantriebe mit einer sogenannten First-Open Funktion sind aus dem Stand der Technik bekannt. Diese ermöglichen eine anfängliche stromlose Öffnung, auch wenn die elektrische Verdrahtung noch nicht fertiggestellt ist. Bei einer späteren Inbetriebnahme des Stellantriebs wird durch Anlegen der Betriebsspannung die First-Open-Funktion entriegelt und der thermoelektrische Stellantrieb ist funktionsbereit.
Zur Betätigung des Ventils, d.h. zum Öffnen oder Schließen, wird bei den Stellantrieben im Stand der Technik keine einfache manuelle Möglichkeit geboten, dass das Ventil betätigt werden kann. Stellantriebe im Stand der Technik, die eine Verstellmöglichkeiten vorsehen, arbeiten über eine schiefe Ebene zusammen mit einer Drehbewegung, die in eine axiale Bewegung übersetzt wird, um der Federkraft der Druckfeder entgegenzuwirken und das Ventil zu betätigen.
Aufgrund der zumeist beschränkten Platzverhältnisse auf bzw. in einem Heizkreisverteiler sind Drehbewegungen, die eine Betätigung des Ventils ermöglichen relativ schwer durchzuführen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher einen Stellantrieb für Ventile zur Verfügung zu stellen, der bei geringem Platzbedarf, einfach auf ein Ventil zu montieren ist, ohne die Verwendung eines Stromanschluss sowie eine einfache Betätigung des Ventils ermöglicht. Die manuelle Öffnungsfunktion bewirkt das Öffnen und Schließen des Antriebes, welche jederzeit wiederholbar ist, wodurch jederzeit ein Durchfluss realisiert werden kann.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher eine Betätigungsvorrichtung für ein Ventil, mit einem auf das Ventil aufspannbaren Gehäuse umfassend eine Druckfeder, an welcher ein Antriebselement angeordnet ist, welches eine gegen die Kraft der Druckfeder verschiebbaren Kolben aufweist und einen mechanischen Kraftwandler, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des mechanischen Kraftwandlers in der Betätigungsvorrichtung gelagert ist und eine gegen die Kraft der Druckfeder und/oder das Antriebselement wirkende Kraft erzeugt.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei dem mechanischen Kraftwandler um einen Betätigungshebel. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Betätigungshebel einen Lastarm und einen Kraftarm. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform stehen der Lastarm und der Kraftarm in einem Winkel von 45° bis 100° zueinander, vorzugsweise beträgt der Winkel 85° bis 95°.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung überträgt der Lastarm die Hebelkraft auf ein Ausführungselement, welche diese an einen daran angeordneten Kolben überträgt, der der Federkraft der Druckfeder entgegenwirkt und das Ventil entlastet. In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem Ausführungselement um eine Wippe.
In einer Ausführungsform ist der mechanische Kraftwandler im unteren Bereich des aufspannbaren Gehäuses angeordnet.
Weiterhin kann in einer Ausführungsform ein Federelement an dem mechanischen Kraftwandler angeordnet sein, welches durch Aktivierung des Antriebselements den mechanischen Kraftwandler in seine Ausgangsposition führt.
In einer Ausführungsform handelt es sich bei Antriebselement um ein elektrothermisches Dehnstoffelement.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Betätigung eines Ventils, mit einem auf das Ventil aufspannbaren Gehäuse umfassend eine Druckfeder, an welcher ein Antriebselement angeordnet ist, welches eine gegen die Kraft der Druckfeder verschiebbaren Kolben aufweist und einen mechanischen Kraftwandler, dadurch gekennzeichnet, dass der mechanische Kraftwandler in der Betätigungsvorrichtung drehbar gelagert ist und eine gegen die Kraft der Druckfeder wirkende Kraft erzeugt.
Die Aufgabe wird weiterhin durch die Ausführungsformen in den Ansprüchen gekennzeichnet und durch die Ausführungen in der Beschreibung, den Beispielen und den Zeichnungen näher beschrieben.
Figurenliste

1 Schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung im offenen (a) und geschlossenen (b) Zustand mit halbrundem Gehäuse.
2 Schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung im offenen (a) und geschlossenen (b) Zustand mit Hubkappe.

Bezugszeichenliste

1: Betätigungsvorrichtung
2: Gehäuse
3: Antriebselement
4: Druckfeder
5: Kolben
6: Ventil
7: mechanische Kraftwandler
8: Lastarm
9: Kraftarm
10: Drehpunkt am mechanischen Kraftwandler
11: Ausführelement
12: Überwurfmutter
13: Hubkappe
14: Drehpunkt am Ausführelement

Detaillierte Darstellung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung für ein Ventil in der Heizungs-, Lüftungs-, und/oder Klimatechnik. In der Heiztechnik, insbesondere im Heizkreisverteiler der Bodentechnik, sind die Platzverhältnisse beschränkt, wodurch die Thermostatventile ein automatisiertes System umfassen, welche durch die Temperatur beeinflusst selbsttätig arbeiten.
Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich um eine Betätigungsvorrichtung für ein Ventil 1, mit einem auf das Ventil 6 aufspannbaren Gehäuse 2. Das Gehäuse 2 umfasst hierbei eine Druckfeder 4, an welcher ein Antriebselement 3 angeordnet ist. Das Antriebselement 3 wirkt mit einem beweglichen Kolben 5 zusammen. Der Kolben kann daher in direktem Kontakt zum Antriebselement 3 stehen oder indirekt mit diesem in Verbindung stehen, sodass die von dem Arbeitselement 3 ausgeübte Kraft auf den Kolben 5 wirken kann. Mithilfe des Antriebselements 3 kann der Kolben 5 gegen die Kraft der Druckfeder verschoben werden. Des Weiteren wiest die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung 1 einen mechanischen Kraftwandler 7 auf. Der mechanische Kraftwandler 7 ist hierbei drehbar in der Betätigungsvorrichtung 1 gelagert und kann eine gegen die Kraft der Druckfeder 4 und gegen das Arbeitselement 3 wirkende Kraft erzeugen.
Das Gehäuse 2 kann verschiedene Formen aufweisen und alle Elemente der Betätigungsvorrichtung 1 umgeben oder nur einen Teil Elemente umfassen. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung befinden sich innerhalb des Gehäuses 2 das Antriebselement 3 und eine Druckfeder 4. Neben den beiden Elementen können zusätzlich noch je nach Art des Betriebs zusätzlich weitere Komponenten innerhalb des Gehäuses 2 vorhanden sein, wie beispielsweise elektrische Schaltungen, Sensoren sowie mechanische Komponenten, wie eine Hubkappe 13. Das Gehäuse 2 ist in einer Ausführungsform derart ausgebildet, dass es auf ein Ventil bzw. einen Ventilmechanismus aufgespannt werden kann. Das aufspannbare Gehäuse weist hierbei ein entsprechendes Spannelement 12 auf, dass das Ventil umgibt und eine Interaktion der Betätigungsvorrichtung 1 mit dem Ventil 6 ermöglicht. Das Spannelement 12 kann beispielsweise eine Überwurfmutter oder jegliches Element im Stand der Technik sein, das eine Befestigung der Betätigungsvorrichtung an einem Ventilmechanismus ermöglicht.
Das Antriebselement 3 kann in einer Ausführungsform ein sensorisches Element, ein elektronisches Element und/oder ein thermisches Element sein, welches aufgrund von Temperaturveränderungen selbst eine Veränderung erfährt oder eine Veränderung von weiteren diesen zugeordneten Elementen bewirkt. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Antriebselement 3 ein Dehnstoffelement oder eine Formgedächtnislegierung. Als Dehnstoffelement werden Dehnstoffe wie Flüssigkeiten, Wachs oder Gas als Temperaturfühler verwendet, die sich aufgrund der Temperatur ausdehnen bzw. zusammenziehen. Aufgrund dieser temperaturabhängigen Bewegung werden zugehörige Dehnelemente bewegt, welche auf die Ventilspindel drücken und durch Verkleinerung des Ringspaltes das Zulaufvolumen zum Heizkörper drosseln. Bei der Verwendung von Dehnstoffelementen können auch Fernfühler verwendet werden, bei denen sich der flüssige Dehnstoff in einem Fernfühler befindet und von diesem aus sich über ein Kapillarrohr auf das Dehnelement auswirkt. Weiterhin kann auch ein elektrothermisches Antriebselement 3 vorgesehen sein. Bei einem solchen elektrothermisches Antriebselement 3 wird das Dehnstoffelement durch einen elektrischen Kontakt erwärmt, wodurch sich das Dehnstoffelement dehnt bzw. zusammenzieht und somit das zusammenwirkende Ventil schließt bzw. öffnet.
Neben dem zuvor beschriebenen Dehnstoffelement kann das Antriebselement 3 sensorische Komponenten enthalten die zusätzlich oder alternativ eine Temperaturänderung wahrnehmen und elektrisch und/oder mechanisch zur Schließung oder Öffnung des Ventils beitragen.
Das Antriebselement 3 der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung 1 ist in direktem bzw. indirektem Kontakt zum Kolben 5 angeordnet. Direkter Kontakt beschreibt hierbei die unmittelbare Anordnung des Antriebselements 3 an dem Kolben 5 in der geschlossenen Position des Ventils, sodass beide in Berührung zueinander stehen. Indirekter Kontakt oder auch indirekte Anordnung bedeutet, dass das Antriebselement 3 einen Einfluss auf den Kolben 5 hat, das Antriebselement 3 und der Kolben 5 jedoch nicht in direkter Berührung zueinander stehen, sondern durch weitere Teile getrennt voneinander sein können. Im letzteren Fall wird mindestens ein weiterer Aktor durch das Antriebselement 3 aktiviert und wirkt auf den Kolben 5. Bei dem Kolben 5 handelt es sich um einen Stößel oder ähnliches mechanisches Element, welches auf das Ventil drückt und Kraft auf dieses ausüben kann. Der Kolben 5 kann im Gehäuse 2 enthalten oder Teil eines Zwischenraums sein, welcher unterhalb des Gehäuses 2 angebracht ist. Der Zwischenraum kann in einer Ausführungsform fest oder lösbar mit dem Gehäuse 2 verbunden sein. Bei einer lösbaren Verbindung ist beispielsweise eine Steckverbindung und/oder Schraubverbindungen vorgesehen. Bei Betätigungsvorrichtungen 1 mit elektrischen Komponenten sind vorzugsweise schwer lösbare Steckverbindungen oder feste Verbindungen von Vorteil, da diese Manipulationen und Verletzungen vermeiden.
Der mechanische Kraftwandler 7 der vorliegenden Erfindung ist ein Kraftübertragungssystem, bei dem eine aufgewendete Kraft auf den Kolben 5 einwirkt und diesen bewegt. In einer Ausführungsform handelt es sich bei dem mechanischen Kraftwandler um einen Betätigungshebel. Der Betätigungshebel ist hierbei vorzugsweise als starrer, stabförmiger Körper ausgebildet, der um eine Achse drehbarer angeordnet ist. Der Betätigungshebel ist in einem Teil der Vorrichtung 1 oder im Zwischenraum drehbar gelagert. In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem Betätigungshebel um einen Winkelhebel mit einem Lastarm und einen Kraftarm, wobei der Drehpunkt in der Zusammenführung beider gelegen ist. Der Lastarm 8 und der Kraftarm 9 stehen hierbei in einem Winkel von 45° bis 100°, vorzugsweise in einem Winkel 85° bis 95° zueinander. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist der Betätigungshebel die Form des Buchstabens „L“ auf, wobei der Stamm, den Kraftarm 9 darstellt und der Arm des Buchstabens den Lastarm 8. Der Drehpunkt befindet sich hierbei vorzugsweise im Bereich des rechten Winkels. Je weiter die Krafteinwirkung von Drehpunkt entfernt ist, desto weniger Kraft muss aufgewendet werden um die Last am Lastarm 8 zu bewegen. Aus diesem Grund ist der Kraftarm um ein vielfaches länger als der Lastarm, wodurch eine erhebliche Reduzierung der Betätigungskraft erreicht wird. In einer Ausführungsform ist der Kraftarm 9 vorzugsweise mindestens doppelt so lang wie der Lastarm 8. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Kraftarm 9 drei- bis fünffach so lang wie der Lastarm 8. Zur Verringerung der Kraft zur Wirkung auf den Betätigungshebels 7 ist neben der größeren Länge des Kraftarms der Drehpunkt an dem einen Ende des Kraftarms 9, welches mit dem Lastarm 8 in Verbindung steht, angeordnet.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung überträgt der mechanische Kraftwandler 7 die Hebelkraft an ein Ausführelement 11. Bei einer solchen Anordnung wird der Kolben 5 nicht direkt durch den mechanische Kraftwandler 7 betätigt, sondern indirekt über das Ausführelement 11, welches die Hebelkraft des mechanische Kraftwandler 7 auf den Kolben 5 übertragt und diesen bewegt. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung überträgt der Lastarm 8 die Hebelkraft auf das Ausführungselement 11, welches diese an den daran angeordneten Kolben 5 überträgt, der der Federkraft der Druckfeder 4 und/oder dem Antriebselement 3 entgegenwirkt und das Ventil entlastet bzw. belastet. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem Ausführungselement 11 um eine Wippe. Die Wippe als Ausführelement 11 weist hierbei einen Drehpunkt 14 auf. Dieser Drehpunkt 14 befindet sich vorzugsweise an einem Ende der Wippe, sodass die Wippe um diesen drehbar angeordnet ist. Um eine indirekte Kraftübertragung vom Betätigungshebel 7 auf den Kolben 5 mithilfe der Wippe 11 zu generieren ist der Drehpunkt 14 der Wippe vorzugsweise an dem gegenüberliegenden Ende der Wippe angeordnet, auf das der Lastarm 8 des Betätigungselements 7 einwirkt. Die vertikale Bewegung des Ausführelements 11 bewegt den Kolben 5 in vertikaler Richtung nach oben bzw. nach unten, wodurch das Ventil belastet oder entlastet wird. In einer Ausführungsform kann das Ausführungselement 11 so konfiguriert sein, dass dieses eine Öffnung aufweist, in welcher der Kolben 5 oder seine Hervorhebung, die zur Belastung/Entlastung des Ventils 6 führt, angeordnet sind.
Zur Feststellung des mechanischen Kraftwandlers 7, vorzugsweise des Betätigungshebels, in geöffneter Stellung sind in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Drehpunkt des Betätigungshebels und der Angriffspunkt des Lastarms 8 auf das Ausführungselement 11, vorzugsweise die Wippe, so gewählt, dass der obere Totpunkt überschritten wird und es zur Selbsthaltung kommt. Zum Schließen des Ventils wird der Betätigungshebel wieder in seine Ausgangslage gebracht, wobei der Kolben 5 auf dem Ventil 6 aufliegt.
Die Position des mechanischen Kraftwandlers 7 kann im unteren Teil des Gehäuses der Betätigungsvorrichtung 1, im Zwischenraum und/oder an einer beliebigen Seite der Betätigungsvorrichtung 1 sein. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der mechanischen Kraftwandlers 7 derart an bzw. in der Betätigungsvorrichtung 1 angeordnet, dass dessen Aktoren, wie beispielsweise ein Lastarm 8, direkt auf ein Ausführungselement 11, den Kolben 5, die Druckfeder 4 und/oder das Ventil 6 einwirkt. Die Einwirkung bewirkt eine Zustandsveränderung und/oder eine Öffnung bzw. Schließung. Daher kann ein solcher mechanischer Kraftwandler 7 für die Betätigungsvorrichtung 1 in einer beliebigen Höhe sowie beliebigen Position angebracht werden. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der mechanische Kraftwandler 7 an der seitlichen Außenwand des Gehäuses 2 angeordnet, wobei dieser als Betätigungshebel 7 ausgebildet ist und in seiner geschlossenen Position an der seitlichen Außenwand des Gehäuses 2 anliegt. Die Richtung der Schwenkbewegung des Betätigungshebels 7 ist variabel und kann in jede Richtung erfolgen. Aufgrund des Platzmangels in den Heizkreisverteilern erfolgt die Schwenkbewegung jedoch vorzugsweise in beide vertikale Richtungen, d.h. nach oben oder nach unten. Der mechanische Kraftwandler 7 kann in einer weiteren Ausführungsform Teil des Gehäuses 2 bzw. des Zwischenraums sein. In diesem Fall ist der mechanische Kraftwandler 7 nicht als separater Betätigungshebel 7 ausgebildet, sondern fest mit dem Gehäuse bzw. dem Zwischenraum unterhalb des Gehäuses verbunden. Hierbei wird ein Teil des Gehäuses 2 oder des Zwischenraums zur Schwenkbewegung verwendet, um den Kolben 5 zu bewegen und das Ventil 6 zu sperren. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Drehpunkt des Betätigungshebels 7 jedoch im unteren Bereich des Gehäuses 2 bzw. im Zwischenraum angeordnet, wobei der Kraftarm 9 des Betätigungshebels 7 separat ausgebildet ist und in seiner geschlossenen Position am Gehäuse 2 anliegt und nicht über das Gehäuse 2 hinausragt. Der Lastarm 8 ist dabei innerhalb des Gehäuses 2 bzw. des Zwischenraums angebracht und betätigt das Ventil direkt oder indirekt durch ein Ausführungselement 11.
Bei einem Dehnstoffelement als Antriebselement 3, welches über einen Stromanschluss beheizt wird in einer Ausführungsform der mechanische Kraftwandler 7, wie beispielsweise der Betätigungshebel entlastet. Durch ein zusätzliches Federelement, beispielsweise eine Schenkelfeder, kann erreicht werden, dass der mechanische Kraftwandler 7, wie der Betätigungshebel, selbstständig in seine Ausgangsposition zurückkehrt. In einer Ausführungsform ist daher vorgesehen, dass ein Federelement an dem mechanischen Kraftwandler 7 angeordnet ist, welches durch Aktivierung des Antriebselements 3 den mechanischen Kraftwandler 7 in seine Ausgangsposition führt und entlastet.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Betätigung eines Ventils, mit einem auf das Ventil aufspannbaren Gehäuse 2 umfassend eine Druckfeder 4, an welcher ein Antriebselement 3 angeordnet ist, welches eine gegen die Kraft der Druckfeder 4 verschiebbaren Kolben 5 aufweist und einen mechanischen Kraftwandler 7, wobei der mechanische Kraftwandler 7 in einer Betätigungsvorrichtung 1 drehbar gelagert ist und eine gegen die Kraft der Druckfeder 4 wirkende Kraft erzeugt.
Das Gehäuse 2 kann verschiedene Formen aufweisen und alle Elemente der Betätigungsvorrichtung 1 umgeben oder nur einen Teil Elemente umfassen, vorzugsweise umfasst das Gehäuse 2 das Antriebselement 3 und eine Druckfeder 4. Weitere Ausführungsformen des Gehäuses 2 und den darin enthaltenen Komponenten sind der zuvor beschriebenen Vorrichtung zu entnehmen.
Das Antriebselement 3 ist sensorisches Element, ein elektronisches Element und/oder ein thermisches Element, welches aufgrund von Temperaturdifferenzen bzw. Temperaturänderungen eine Veränderung in seiner Ausdehnung und/oder Dichte erfährt. Bei dem Antriebselement 3 kann es sich beispielsweise um ein Dehnstoffelement, dass aus Dehnstoffen wie Flüssigkeiten, Wachs und/oder Gas als Temperaturfühler besteht.
In einer Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens umfasst das Antriebselement 3 zusätzlich oder alternativ sensorische Komponenten die eine Temperaturänderung wahrnehmen können und elektrisch und/oder mechanisch zur Schließung oder Öffnung des Ventils führen. Eine entsprechende Betätigung des Ventils 6 erfolgt direkt über das Antriebselement 3 auf das Ventil 6 oder indirekt durch einen zwischengelagerten Kolben 5. Der Kolben 5 drückt aufgrund der Ausdehnung des Antriebselements 3 auf den Kolben 5, welcher wiederum einen Druck auf das Ventil 6 ausübt und dieses schließt. Der Kolben 5 kann jede erdenkliche Form aufweisen, vorzugsweise ist der Kolben 5 ein Stößel oder ähnliches mechanisches Element, das auf das Ventil 6 einen bestimmten Druck ausüben kann und das Ventil 6 schließt.
Bei dem mechanische Kraftwandler 7 handelt es sich um ein Kraftübertragungssystem wie zuvor oben beschrieben, das vorzugsweise ein Betätigungshebel ist. Der Kraftwandler 7 ist in der Betätigungsvorrichtung derart angeordnet, dass dieser direkt oder indirekt über Ausführelement 11, wie zuvor beschrieben, auf einen Kolben 5 wirkt, der wiederum einen Druck auf das Ventil 6 ausübt und dieses schließt oder vom Ventil entfernt wird und dieses entlastet, wodurch das Ventil 6 geöffnet wird. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Betätigungshebel ein Winkelhebel dessen Drehpunkt innerhalb des Gehäuses 2, des Zwischenraums oder an Inneren Rand derer gelegen ist. Um mit einer geringen Krafteinwirkung den Kolben 5 oder das Ausführelement 11, wie beispielsweise eine Wippe, zu bewegen, um das Ventil zu Öffnen bzw. zu Schließen ist der Drehpunkt zwischen einem Kraftarm 9 und einem Lastarm 8, wie zuvor beschrieben, gelegen und das Ende des Kraftarms 9 ist um ein vielfaches weiter von dem Drehpunkt der Betätigungsvorrichtung 7 entfernt als das Ende des Lastarms 8. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform stehen der Lastarm 8 und der Kraftarm 9 in einem Winkel von 90 ° zueinander.
Das Ausführelement 11 kann beispielsweise eine Wippe sein, die die Bewegung des Betätigungshebels 7 an den Kolben 5 weitergibt und diesen bewegt. Bei einer Wippe als Ausführelement 11 ist ein Drehpunkt vorzugsweise an einem Ende der Wippe angeordnet, sodass die Wippe an diesem drehbar angeordnet ist. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Drehpunkt 14 der Wippe an der gegenüberliegenden Seite vom Drehpunkt 10 des Betätigungshebels im Gehäuses 2 oder den Zwischenraum angeordnet, sodass beide zueinander so konfiguriert sind, dass der Betätigungshebel 7 bzw. der Lastarm 8 auf das eine Ende der Wippe 11 einwirken kann und diese über Ihren Drehpunkt 14 auf dem gegenüberliegenden Ende der Wippe bewegen kann. Die vertikale Bewegung des Ausführelements 11, wie der Wippe, bewegt den Kolben 5 in vertikaler Richtung nach oben bzw. nach unten, wodurch das Ventil belastet oder entlastet wird. In einer Ausführungsform kann das Ausführungselement 11 so konfiguriert sein, dass dieses eine Öffnung aufweist, in welcher der Kolben 5 oder seine Hervorhebung, die zur Belastung/Entlastung des Ventils 6 führt, angeordnet sind.
Die Feststellung des mechanischen Kraftwandlers 7 in geöffneter Stellung erfolgt mittels der Überschreitung des oberen Totpunkts des Drehpunkts des Betätigungshebels und des Angriffspunkts des Lastarms 8 auf das Ausführungselement 11.
Ein zusätzliches Federelement, wie beispielsweise eine Schenkelfeder, kann wie zuvor bei der Vorrichtung beschrieben den Betätigungshebel selbstständig in seine Ausgangsposition zurückführen. Ein solches Federelement ist vorzugsweise mit der Aktivität des Antriebselements 3 und der Druckfeder 4 verbunden, welche Temperaturabhängig das Ventil 6 öffnen bzw. schließen.
Diese und andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden in der Beschreibung und den Beispielen offenbart und sind durch diese umfasst. Die in der vorstehenden Beschreibung und in den Ansprüchen genannten Merkmale sind weiterhin in einer beliebigen Auswahl kombinierbar und die im Rahmen der Erfindung sinnvollen Merkmalskombinationen als offenbart zu betrachten. Weitere Literatur über eine bekannte der Materialien, Verfahren und Anwendungen die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, können aus öffentlichen Bibliotheken und Datenbanken, beispielsweise unter Verwendung elektronischer Geräte aufgerufen werden. Ein vollständigeres Verständnis der Erfindung kann durch Bezugnahme auf die Figuren und Beispiele erhalten werden, die zum Zweck der Illustration bereitgestellt wurden und den Umfang der Erfindung nicht beschränken sollen.
Beispiele
Beispiel: Betätigungsvorrichtung für ein Ventil mit Dehnstoffelement und Betätigunshebel
In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Betätigungsvorrichtung 1 für ein Thermostatventil vorgesehen. Die Betätigungsvorrichtung 1 wird hierbei bevorzugt in Heizkreislaufverteilern für Fußbodenheizungen eingesetzt, wo durch den Mangel an Platz, nur beschränkt Bewegungen möglich sind.
In den 1 und 2 ist eine erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung 1 in geöffneter und geschlossener Form dargestellt. Die Betätigungsvorrichtung 1 besteht aus einem Gehäuse 2 einer Überwurfmutter 12 und einem Zwischenraum. Das Gehäuse 2 umfasst im Wesentlichen ein Dehnstoffelement 3 und eine Druckfeder 4, welche eine Kraft auf einen Stößel 5 und das Thermostatventil 6 ausüben können. Der Stößel 5 ist hierbei in einem Zwischenraum der Betätigungsvorrichtung angebracht, welche am unteren Bereich des Gehäuses 2 angeordnet ist. Der Stößel 5 ist bei geöffnetem Kreislauf in einen gewissen Abstand zum Ventil 6 angeordnet und steht im geschlossenen Zustand in Kontakt mit dem Ventil 6 und übt einen Druck auf dieses aus.
In der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Betätigungshebel 7 an dem Gehäuse 2 angeordnet dessen Lastarm 8 sich im Zwischenraum befindet. Der Lastarm 8 ist unterhalb einer Wippe 11 angeordnet, welche in direktem Kontakt zu dem Stößel 5 steht (1, 2). Die Verwendung des Betätigungshebels 7, d.h. seine Bewegung, führt zu einer Veränderung der Position des Lastarms 8, wodurch die Wippe 11 in ihrer vertikalen Position verschoben wird. Diese Verschiebung führt zu einer Hebung des Stößels 5 und einer manuellen Betätigung des Ventils 6 (1 b), 2 b)).
Wie den 1 und 2 zu entnehmen ist, werden der Betätigungshebel 7 als auch die Wippe 11 durch Drehpunkte 10 in der Betätigungsvorrichtung 1 beweglich gehalten. Diese Befestigung ermöglicht eine beschränkte Bewegung um den Drehpunkt 10.

Claims

Betätigungsvorrichtung für ein Ventil (1), mit einem auf das Ventil (6) aufspannbaren Gehäuse (2) umfassend eine Druckfeder (4), an welcher ein Antriebselement (3) angeordnet ist, welches eine gegen die Kraft der Druckfeder (4) verschiebbaren Kolben (5) aufweist und einen mechanischen Kraftwandler (7), dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des mechanischen Kraftwandlers (7) in der Betätigungsvorrichtung (1) gelagert ist und eine gegen die Kraft der Druckfeder (4) und/oder des Antriebselement (3) wirkende Kraft erzeugt, wobei der mechanische Kraftwandler (7) ein Betätigungshebel ist, der einen Lastarm (8) und einen Kraftarm (9) aufweist, wobei ferner der Lastarm (8) die Hebelkraft auf ein Ausführungselement (11) überträgt, welches diese an einen daran angeordneten Kolben (5) überträgt, der der Federkraft der Druckfeder (4) entgegenwirkt und das Ventil (6) entlastet.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Lastarm (8) und der Kraftarm (8) in einem Winkel von 45° bis 100°, vorzugsweise in einem Winkel 85° bis 95° zueinander stehen.
Betätigungsvorrichtung Anspruch 1 oder 2, wobei das Ausführungselement (11) eine Wippe ist.
Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der mechanische Kraftwandler (7) im unteren Bereich des aufspannbaren Gehäuses (2) angeordnet ist.
Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein Federelement an dem mechanischen Kraftwandler (7) angeordnet ist, welches durch Aktivierung des Antriebselements (3) den mechanischen Kraftwandler (7) in seine Ausgangsposition führt.
Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Antriebselement (3) ein elektrothermisches Dehnstoffelement ist.
Verfahren zur Betätigung eines Ventils (6), mit einem auf das Ventil (6) aufspannbaren Gehäuse (2), dass eine Druckfeder (4), an welcher ein Antriebselement (3) angeordnet ist, umfasst, und welches einen gegen die Kraft der Druckfeder (4) verschiebbaren Kolben (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren umfasst: a) Erzeugung einer gegen die Kraft der Druckfeder (4) und/oder des Antriebselements (3) wirkende Kraft mittels eines in der Betätigungsvorrichtung (1) gelagerten Teiles eines mechanischen Kraftwandlers (7), wobei der mechanische Kraftwandler (7) ein Betätigungshebel ist, der einen Lastenarm (8) und einen Kraftarm (9) aufweist, b) Übertragung der Hebelkraft des Lastarms (8) auf ein Ausführungselement (11), die der Federkraft der Druckfeder (4) entgegenwirkt; und c) Entlastung des Ventils (6).