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Die
Erfindung betrifft ein Einbauventil für einen Heizkörper, insbesondere
einen Gliederheizkörper
mit einem Gehäuse,
das eine seitliche Zuflußöffnung und
eine Abflußöffnung aufweist,
einem im Gehäuse
angeordneten Ventilsitz und einem im Gehäuse auf den Ventilsitz zu und
vom Ventilsitz wegbewegbaren Ventilelement.
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Gliederheizkörper, die
auch als Rohr- oder Säulenheizkörper bezeichnet
werden, sind in Abschnitten aufgebaut. Die einzelnen Abschnitte
sind durch Schweißen,
Löten,
oder auf andere Weise miteinander verbunden. Wenn solche Heizkörper mit
einem Ventil versehen werden, wird die erste Säule oder das erste Glied normalerweise
als Steigrohr zum Einbauventil verwendet. Um eine korrekte Durchströmung des
Ventils zu erreichen, ist eine relativ aufwendige Wasserführung notwendig.
Das Ventilelement soll nämlich
durch den Ventilsitz hindurch angeströmt werden. Bei einer Strömungsrichtung,
bei der die Strömung
des Wärmeträgermediums
von der Seite des Ventilelements in den Ventilsitz einströmt, besteht
die Gefahr von Schwingungen und damit von Geräuschen.
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In
der oben erwähnten
DE 43 30 149 A1 wird der
Strömungsweg
dadurch realisiert, daß man
ein relativ massives Gehäuse
verwendet. In dem Gehäuse
sind drei Bohrungen notwendig. Eine erste Bohrung ist radial gerichtet
und steht mit einer axial gerichteten Bohrung in Verbindung. Diese
beiden Bohrungen bilden den Zufluß. Eine parallel zu der axialen Bohrung
gerichtete Bohrung bildet den Abfluß. Ein derartiges Gehäuse ist
relativ massiv. Es benötigt
einen Spezialanschluß am
Heizkörper
oder eine Spezial-Übergangskomponente.
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EP 0 533 514 A1 zeigt
ein ähnliches
Einbauventil, dessen Gehäuse
ebenfalls relativ kompliziert und massiv aufgebaut ist.
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In
DE 199 44 364 A1 ist
ein weiteres Einbauventil für
einen Gliederheizkörper
beschrieben, bei dem das Ventilelement druckentlastet ist. Die Zuflußöffnung ist
seitlich neben dem Ventilelement vorgesehen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine korrekte Anströmung herzustellen,
ohne die Baugröße zu vergrößern.
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Diese
Aufgabe wird bei einem Einbauventil der eingangs genannten Art dadurch
gelöst,
daß der Ventilsitz
an einem in das Gehäuse
eingesetzten Einsatz angeordnet ist; der einen Umlenkkanal aufweist, an
dessen Ende der Ventilsitz angeordnet ist und dessen Anfang mit
der Zuflußöffnung in
Verbindung steht.
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Mit
dieser Ausgestaltung lassen sich herkömmliche Ventile auf einfache
Art und Weise umrüsten,
so daß sie
in einem Gliederheizkörper
als Einbauventile verwendet werden können. Man benötigt keinen
komplizierten Aufbau des Gehäuses
mehr. Im Gehäuse
muß lediglich
Platz vorgesehen sein, an dem der Einsatz angeordnet werden kann.
Die Führung
des Wärmeträgermediums
wird dann vollständig
von dem Einsatz mit seinem Umlenkkanal übernommen. Der Einsatz kann
aus Kunststoff bestehen. Man kann aber auch andere Materialien verwenden, beispielswiese
warmgeschmiedetes und bearbeitetes Messing "oder kaltfliessenden oder gesinterten Stahl.
Insbesondere ein Kunststoffeinsatz läßt sich preisgünstig herstellen.
Darüber
hinaus kann man in einem Kunststoffeinsatz nahezu beliebige Führungen
des Umlenkkanals vornehmen, ohne daß dies den Aufwand bei der
Herstellung des Kunststoffeinsatzes so vergrößert, wie dies in einem Metallgehäuse der
Fall wäre.
Durch die Verwendung eines Einsatzes ist es nicht erforderlich,
die Baugröße des Ventils
zu vergrößern. Man
kann daher herkömmliche
Ventilgehäuse
mit genormten Anschlußmassen und
entsprechend genormten Anschlußteilen
am Heizkörper
verwenden. Dies hält
die Kosten niedrig. Dementsprechend kann man dieses Ventil problemlos
gegen herkömmliche
Standardventile austauschen, z.B. an Positionen, wo eine umgekehrte
Wasserströmung
vorliegt, die zu Geräuschproble men führt. Die
Verwendung des Einsatzes erlaubt es, das Äußere des Ventils mit Standard-Einbaumaßen beizubehalten.
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Vorzugsweise
weist der Umlenkkanal mindestens einen Wandabschnitt auf; der gekrümmt oder
zu Achse der Zuflußöffnung und
zur Achse der Abflußöffnung geneigt
ist. Dieser Wandabschnitt trägt
wesentlich zu einer "weichen" Umlenkung des Wärmeträgermediums
bei. Man kann Verwirbelungen vermeiden, wie sie bei rechtwinklig
aufeinander treffenden Kanalabschnitten entstehen würden. Dementsprechend
arbeitet das Einbauventil mit geringeren Geräuschen, was für einen
Benutzer wesentlich angenehmer ist.
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Bevorzugterweise
ist der Umlenkkanal in einem Kanalgehäuse geführt, das von einem Abströmquerschnitt
umgeben ist, der mindestens eine Flächenerstreckung aufweist, die
der Mantelfläche
eines Zylinders mit dem Durchmesser des Ventilsitzes und einer Höhe von 1
mm entspricht. Damit wird sichergestellt, daß durch den Übertritt
des Wärmeträgermediums
durch den Spalt zwischen Ventilsitz und Ventilelement bis zu einem
Abstand zwischen Ventilsitz und Ventilelement von 1 mm zum Abströmquerschnitt
keine Drosselung erfolgt. Die Drosselung erfolgt vielmehr ausschließlich über das
Zusammenwirken von Ventilelement und Ventilsitz. Dies ergibt verbesserte
Steuereigenschaften des Ventils.
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Auch
ist von Vorteil, wenn der Ventilsitz durch das Ende des Umlenkkanals
gebildet ist. Dies vereinfacht einerseits die Fertigung. Man muß nicht zusätzliche
Elemente beim Herstellen des Kunststoffeinsatzes verwen den. Andererseits
wird die Dichtigkeit auf einfache Weise gewährleistet. Der Kunststoff des
Kunststoffeinsatzes ist ein relativ weiches Material, das ohne zusätzliche
Maßnahmen
dichtend mit dem Material des Ventilelements zusammenwirken kann.
Zum Schließen
des Ventils wird das Ventilelement einfach an den Kunststoffeinsatz
angelegt.
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Bevorzugterweise
ist der Einsatz als Spritzgußteil
ausgebildet. Beim Spritzgießen
eines Kunststoffteils hat man relativ weitgehende Freiheiten bei der
Gestaltung der Form. Spritzgießen
ist ein preisgünstiges
Herstellungsverfahren.
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Bevorzugterweise
ist das Gehäuse
zumindest im Bereich des Einsatzes rohrförmig ausgebildet und der Einsatz
weist die Form eines Zylinders auf. Dies erleichtert wiederum die
Herstellung. Rohrförmige
Gehäuse
sind leicht zu fertigen. Das gleiche gilt für zylinderförmige Einsätze, insbesondere Kunststoffeinsätze. Beim
Zusammenbau muß lediglich
ein zylinderförmiger
Einsatz in einen rohrförmigen
Hohlraum eingeschoben werden.
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Hierbei
ist bevorzugt, daß der
Einsatz einen Abschnitt mit vergrößertem Durchmesser aufweist, der
an einer radial nach innen vorstehenden Stufe im Gehäuse anliegt.
Durch den Durchmesserunterschied wird eine einfache Möglichkeit
für die
Begrenzung der Bewegung des Einsatzes in das Gehäuse hinein geschaffen. Dies
gilt auch dann, wenn man aus irgendwelchen Gründen einen Einsatz verwendet,
der weiter als bis zu der Stufe im Gehäuse in das Gehäuse hineinragen
soll. Die Anlage des Einsatzes an die Stufe muß nicht direkt erfolgen. Es
ist durchaus zulässig,
im Bereich dieser Stufe eine Dichtung anzuordnen. In diesem Fall
kann die beim Anliegen des Einsatzes an die Stufe des Gehäuses auftretende
Kraft gleichzeitig zum Abdichten verwendet werden.
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Bevorzugterweise
ist der Einsatz im Gehäuse
verdrehbar angeordnet. Man kann dann nach erfolgter Montage die
Ausrichtung des Umlenkkanals zur Zuflußöffnung verändern. Dies erleichtert die Montage.
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Hierbei
ist bevorzugt, daß der
Einsatz auf seiner Umfangswand eine Nut aufweist, die mit dem Umlenkkanal
und mit der Zuflußöffnung im
Gehäuse in
Verbindung steht. Durch ein Verdrehen des Einsatzes im Gehäuse läßt sich
dann eine Voreinstellung des Ventils vornehmen. Je weiter die Zuflußöffnung vom
Eingang des Umlenkkanals entfernt ist, desto größer ist der durch die Nut gebildete
Drosselwiderstand für
das Wärmeträgermedium.
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Hierbei
ist bevorzugt, daß die
Nut eine sich mit der Entfernung vom Umlenkkanal verändernde axiale
Erstreckung und/oder Tiefe aufweist. Dies ist eine zusätzliche
Maßnahme,
um den Drosselwiderstand und damit die Voreinstellung des Ventils
durch Verdrehen des Kunststoffeinsatzes im Gehäuse zu verändern.
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Dies
gilt insbesondere dann, wenn die Erstreckung mit zunehmender Entfernung
vom Umlenkkanal abnimmt.
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Auch
ist von Vorteil, wenn der Einsatz durch ein Anschlußteil im
Gehäuse
gehalten ist, das mit dem Gehäuse
verbunden ist. Dies erleichtert die Fertigung. Man muß den Einsatz
nur bis zum Anschlag an das Gehäuse
hineinstecken. Wenn danach das Anschlußteil mit dem Gehäuse verbunden
ist, ist der Einsatz in Axialrichtung in beiden Bewegungsrichtungen
blockiert. Dadurch, daß man
einen getrennten Anschlußteil
verwendet, ist man in der Lage, das Einbauventil an eine Vielzahl
von Heizkörpergeometrien anzupassen.
Es ist lediglich erforderlich, ein Anschlußteil gegen ein anderes auszutauschen
bzw. bei der Fertigung gleich das jeweils richtige Anschlußteil zu
verwenden.
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Hierbei
ist bevorzugt, daß das
Anschlußteil durch
eine Umformung des Gehäuses
mit dem Gehäuse
verbunden ist. Eine derartige Umformung kann beispielsweise durch
ein Bördeln
gebildet sein. In diesem Fall wird das Ende des Gehäuses radial nach
innen umgebogen und hält
das Anschlußteil fest.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen
in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Hierin zeigen:
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1 einen
Schnitt durch ein Einbauventil,
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2 einen
Schnitt II-II durch einen Einsatz nach 1,
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3 den
Einsatz in etwas abgewandelter Ausführungsform von außen,
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4 das
Einbauventil in einer ersten Einbausituation und
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5 das
Einbauventil in einer abgewandelten Einbausituation.
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1 zeigt
ein Einbauventil 1 im Querschnitt. Das Einbauventil 1 weist
ein Gehäuse 2 auf, das
mit Hilfe eines Außengewindes 3 in
einem in 1 nicht näher dargestellten Heizkörper befestigt werden
kann. Das Außengewinde 3 ist
ein Standardgewinde mit ½ Zoll.
Andere Standardmaße,
die üblicherweise
verwendet werden, sind natürlich
auch möglich.
Im Bereich des Außengewindes 3 ist
eine Dichtung 4 vorgesehen, mit der das Einbauventil 1 am
Heizkörper
abgedichtet werden kann.
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Das
Gehäuse 2 des
Einbauventils 1 weist einen rohrförmigen Abschnitt 5 auf,
in den ein Einsatz 6 aus Kunststoff eingesetzt ist. Die
Verwendung anderer Materialien ist ebenfalls möglich. Der Einsatz 6 ist,
wie dies aus 2 zu erkennen ist, zylinderförmig ausgebildet,
wobei der Außendurchmesser
des Einsatzes 6 genauso groß ist wie der Innendurchmesser des
Abschnitts 5 des Gehäuses 2.
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Im
Einsatz 6, der aus Kunststoff im Spritzgußverfahren
hergestellt ist, ist ein Umlenkkanal 7 angeordnet, der
(die Richtungsangaben beziehen sich auf die Orientierung am Außengewinde 3)
eine Umlenkung eines Wärmeträgermediums
von einer radialen Richtung in eine axiale Richtung vornimmt, wie
dies durch einen Pfeil 8 dargestellt ist.
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Der
Umlenkkanal 7 ist in einem Kanalgehäuse 9 angeordnet und
weist einen Abschnitt 10 auf, der sowohl zur Axialrichtung
als auch zur Radialrichtung geneigt ist. An diesem Abschnitt 10 wird
zuströmendes
Wärmeträgermedium
sanft umgelenkt, d.h. man erreicht eine relativ ruhige Durchströmung des Wärmeträgermediums
durch den Umlenkkanal 7, ohne daß größere Verwirbelungen entstehen.
Der Abschnitt 10 kann auch gekrümmt sein, etwa nach Art eines
Rohrbogens.
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Am
Ausgang des Umlenkkanals 7 befindet sich ein Ventilsitz 11,
der im Grunde lediglich durch die Stirnseite des Kanalgehäuses 9 gebildet
ist. Mit dem Ventilsitz 11 wirkt ein Ventilelement 12 zusammen,
das an einer Ventilspindel 13 befestigt ist. Die Ventilspindel 13 ist
von einer Öffnungsfeder 14 beaufschlagt,
die in einem im Gehäuse 2 in
Axialrichtung festgelegten Korb 15 abgestützt ist.
Die Spindel 13 weist einen umlaufenden Vorsprung 16 auf,
an dem das andere Ende der Öffnungsfeder 14 abgestützt ist.
Die Spindel 13 wird über
einen durch eine Stopfbuchse 17 geführten Betätigungsstift 18 betätigt und
zwar in der Regel durch einen nicht näher dargestellten Thermostatventil-Aufsatz.
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Das
Kanalgehäuse 9 ist
außen
von einem Abströmquerschnitt 19 umgeben,
dessen Querschnittsfläche
im wesentlichen genauso groß ist,
wie die Querschnittsfläche
des Umlenkkanals 7. Eine Übereinstimmung im mathematischen
Sinne ist dabei nicht erforderlich. Abweichungen von ± 25 %
sind zulässig.
Der Abströmquerschnitt 19 ist
mit einer Abflußöffnung 20 des
Einbauventils 1 verbunden.
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In
der Wand des rohrförmigen
Abschnitts 5 ist eine Zuflußöffnung 21 vorgesehen,
die, wie dies in 1 dargestellt ist, mit dem Umlenkkanal 7 in
Verbindung steht. In 1 ist eine Überdeckung zwischen der Eingangsöffnung 22 des
Umlenkkanals 7 und der Zuflußöffnung 21 dargestellt.
Dies ist aber nicht zwingend erforderlich, wie anhand von 3, weiter
unten näher
erläutert
werden soll.
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Der
Einsatz 6 ist, wie oben erwähnt, zylinderförmig ausgebildet.
Er weist eine Durchmesservergrößerung 23 auf,
die an einer Stufe 24 zur Anlage kommt, wenn der Einsatz 6 vollständig in
das Gehäuse 2 des
Einbauventils 1 eingesetzt ist. Die Stufe 24 ist
durch eine radial nach innen ragenden Vorsprung im rohrförmigen Abschnitt 5 des
Gehäuses 2 gebildet.
Der Einsatz 6 ragt allerdings mit einem Abschnitt 25 über diese
Stufe 24 hinaus und kommt dabei in einer Zone 26 in
Eingriff mit dem Korb 15. Dieser Eingriff ist drehfest.
Der Korb 15 seinerseits ist drehfest verbunden mit einer
Betätigungshülse 27,
die über
einen Drehgriff 28 verdreht werden kann. Wenn der Drehgriff 28 gedreht
wird, dann dreht er die Befestigungshülse 27 mit. Die Befestigungshülse 27 nimmt den
Korb 15 mit, der seinerseits wiederum den Einsatz 6 im
Gehäuse 2 verdreht.
Dadurch ist es möglich,
die Einlaßöffnung 22 des
Einsatzes 6 mehr oder weniger außer Überdeckung mit der Zuflußöffnung 21 im
Gehäuse
zu bringen. Es ist nicht einmal erforderlich, überhaupt eine Überdeckung
zwischen der Zuflußöffnung 21 und
der Einlaßöffnung 22 zu
haben, weil auf dem Umfang des Einsatzes 6 eine Nut 29 vorgesehen
ist, deren axiale Erstreckung sich mit zunehmender Ent fernung von
der Einlaßöffnung 22 vermindert.
Die Nut 29 bildet dann einen Strömungsweg von der Zuflußöffnung 21 zur
Einlaßöffnung 22. Durch
ein Verdrehen des Einsatzes 6 im Gehäuse 2 läßt sich
also ein Drosselwiderstand für
das Wärmeträgermedium ändern. Über diesen
Drosselwiderstand läßt sich
die Voreinstellung des Einbauventils 1 verändern.
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Wie
aus 1 zu erkennen ist, ist der Einsatz mit Hilfe von
zwei Dichtungen 30, 31 im Gehäuse abgedichtet. Die Dichtungen
können,
wenn der Einsatz 6 aus Kunststoff gebildet ist, auch durch
ein 2-Komponenten-Gießen erzeugt
werden, bei dem die Dichtungen gleichzeitig mit dem Einsatz 6 erzeugt werden.
Wie aus 3 zu erkennen ist, ist der Ort der
Dichtungen 30, 31 aber nicht unbedingt an die
in 1 dargestellte Positionen gebunden. Man kann vielmehr
auch Nuten 32, 33 vorsehen, um Dichtungen an anderer
Stelle in Axialrichtung vorzusehen.
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Wie
aus 3 zu erkennen ist, bildet eine Begrenzungswand
der Nut 33 gleichzeitig die Durchmesservergrößerung 23,
so daß eine
in der Nut 33 angeordnete Dichtung nicht nur in Radialrichtung, sondern
auch in Axialrichtung beaufschlagt wird, wie dies für die Dichtung 31 in 1 dargestellt
ist.
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Der
Einsatz 6 liegt nach erfolgter Montage mit seiner Durchmesservergrößerung 23 an
der Stufe 24 im Gehäuse 2 an.
An der gegenüberliegenden Seite
wird der Einsatz 6 durch ein Anschlußteil 34 im Gehäuse 2 gehalten.
Das Anschlußteil 34 ist
durch eine Bördelung 35 mit
dem Gehäuse 2 verbunden, d.h.
das Anschlußteil 34 ist über eine
kleine axiale Strecke in den rohrförmigen Abschnitt 5 des
Gehäuses 2 eingesteckt
worden. Danach wird das dem Anschlußteil 34 zugewandte
Ende des rohrförmigen
Abschnitts 5 radial nach innen umgebogen und ragt dann
in eine Nut 36.
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Das
Anschlußteil 34 hat
damit zwei Aufgaben. Zum einen hält
es den Einsatz 6 im Gehäuse 2 fest.
Zum anderen hält
es die Möglichkeit
zur Verfügung,
unterschiedliche Anschlußgeometrien
mit dem Einbauventil 1 zu verbinden, so daß das Einbauventil 1 an
unterschiedliche Heizkörper
angepaßt
werden kann.
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4 zeigt
nun das Einbauventil 1 in einem Gliederheizkörper 37.
Gleiche Elemente wie in 1 sind mit den gleichen Bezugszeichen
versehen. Das Einbauventil 1 ist mit seinem ½-Zoll-Außengewinde 3 in
eine Anschlußgeometrie 38 des
Heizkörpers 37 eingeschraubt.
An das Anschlußteil 34 ist
ein Adapter 39 angesetzt, der gegenüber dem Anschlußteil 34 durch
eine Dichtung 40, beispielsweise einen O-Ring abgedichtet
ist. Der Adapter 39 weist einen umlaufenden Vorsprung 41 auf,
der unter Zwischenlage einer ausreichend komprimierten Dichtung 42 an
einer Trennwand 43 anliegt, die zwei Glieder 44, 45 des Gliederheizkörpers 37 voneinander
trennen. Dementsprechend kann man das erste Glied 44 des
Gliederheizkörpers 37 als
Steigrohr verwenden und das zweite Glied 45 (und eventuell
vorhandene weitere Glieder) als Rückfluß für das Wärmeträgermedium, wie dies durch Pfeile 46, 47 angedeutet
ist. Durch die Wahl des Adapters 39 und die Einschraubtiefe
des Einbauteils 1 in den Gliederheizkörper 37 läßt sich eine
ausreichende Dichtung erzielen.
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5 zeigt
eine abgewandelte Ausführungsform.
Hier wird lediglich ein anderer Adapter 48 an das Anschlußteil 34 angesetzt.
Der Adapter 48 weist eine umlaufende Federplatte 49 auf,
die in Richtung auf die Trennwand 43 vorsteht und konusartig
ausgebildet ist. Die Federplatte liegt unter Zwischenlage einer
Dichtung 50 an der Trennwand 43 an. Wenn das Einbauventil 1 in
den Gliederheizkörper 37 eingeschraubt
wird, dann baut die Federplatte 49 eine Spannung auf, mit
der die Dichtung 50 zusammengepreßt wird, so daß auch hier
eine ausreichende Abdichtung zwischen den beiden Gliedern 44, 45 des Gliederheizkörpers 37 erzielt
werden kann.