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Einstellbares, thermostatisch gesteuertes Ventil Die Erfindung betrifft
thermostatisch gesteuerte, einstellbare Ventile mit einem Hebel, der das Ventil
bei einer Schwenkung öffnet oder schließt und der näherungsweise quer zum Ventilstößel
und zum Thermostaten liegt.
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Bei einem bekannten thermostatisch gesteuerten Ventil dieser Art ist
der Hebel festgelagert. Die Schwenkung dieses festgelagerten Hebels wird in der
einen Richtung von einem thermostatischen Element und in der anderen Richtung von
einer Feder bewirkt, die beide mit dem Hebel in Verbindung stehen und in der jeweiligen
Richtung am Hebel angreifen. Der Öffnungsbereich des Ventils hängt dabei von der
Größe der von außen einstellbaren Federkraft ab. Wenn der Hebel um seine ortsfeste
Achse geschwenkt wird, ändert sich die Richtung der von ihm auf das Ende des Ventilstößels
ausgeübten Kraft, so daß eine zur festgelegten Bewegungsrichtung des Ventilstößels
senkrechte Kraftkomponente auftritt, die für ein Verklemmen, einen ungünstigen Ventilsitz
oder Verschleiß Anlaß sein kann.
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Bei dem therrnostatisch gesteuerten Ventil gemäß der Erfindung ist
die Drehachse des Hebels zum Einstellen des Temperaturbereiches quer zum Hebel verschiebbar.
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Nachstehend ist die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles
erläutert. Die Einzelheiten dieses Ausführungsbeispieles und der Unteransprüche
sind nur im Rahmen der vorstehend definierten Erfindung geschützt.
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Fig. 1 ist eine Seitenansicht des Ventils gemäß der Erfindung;
Fig. 2 ist ein Längsschnitt durch das thermostatisch gesteuerte Ventil nach Fig.
1, der um 1801
gedreht ist; Fig. 3 ist eine perspektivische
Ansicht des Ventilhebels zur Steuerung des Ventilteils und der diesem antriebsmäßig
zugeordneten Teile; Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht des Kalibrierungsbügels;
Fig. 5 und 6 sind Skizzen, die das Prinzip der Erfindung veranschaulichen.
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Nach den Fig. 1 und 2 enthält das Ventil eine Montageplatte
10 mit einem U-förmigen Rahmen 12. Die Montageplatte trägt auf ihrer Unterseite
ein röhrenartiges Ventilgehäuse 14. Im Innem desVentilgehäuses 14 befindet sich
der Ventilsitz 20. Der Ventilverschlußkörper 24 kann innerhalb des Gehäuses 14 mittels
der Ventilstange 32 zwischen mehreren Regelstellungen hin- und herbewegt
werden, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Die Montageplatte 10 hat eine
Öff-
nung 72, durch die sich der obere Teil der Stange 32
und
die daran festsitzenden Einzelteile hin- und herbewegen können.
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Quer zu den Seitenwänden 76 des Rahmens 12 liegt ein Exzenter
78 und ragt aus diesen heraus, wie am besten in Fig. 3 zu sehen ist.
Der Exzenter 78 ist eine Halbwelle mit einer ebenen, im Längsschnitt liegenden
Fläche 80. Sie läuft durch zwei ausgerichtete, kreisförmige Öffnungen
82 in den Seitenwänden 76
des Rahmens 12 hindurch und ist in diesen
drehbar gelagert; es ist jedoch nur eine Wandöffnung 82 dargestellt.
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Ein C-förmiger Bügel 84 kann mit der Halbwelle 78 zusammenwirken
und liegt ebenfalls quer zu dem Rahmen 12. Jeder seiner Endabschnitte
88 und 90 ist mit einer öffnung 92 etwa in Form eines Viertelkreises
versehen. Gemäß der besonderen Ausführungsform der Erfindung die am besten in den
Fig. 2 und 3 zu erkennen ist, weist jede Öffnung 92 zwei ebenflächige
oder gerade Wände oder Führungsflächen 96 und 98 auf, die sich ungefähr
in einem rechten Winkel treffen; außerdem verbindet eine gekrümmte Führungsfläche
94 die beiden geraden Führungsflächen an ihren äußersten Enden. Die Führungsfläche
98 kann sich mit der im Längsschnitt liegenden ebenen Fläche 80 auf
der Halbwelle 78 decken, während die Führungsflächen 94 und 96 gleitend
mit der gekrümmten Umfangsfläche der Halbwelle im Eingriff stehen.
Das
Joch 84 trägt eine Drehachse 100, in diesem Fall einen verlängerten Stab,
dessen Enden 102 (von denen nur ein Ende dargestellt ist) über die Endabschnitte
88 und 90 des Jochs 84 hinausragen, wie in Fig. 3 gezeigt ist.
Beide Enden 102 des Stabs 100 laufen in je ein Langloch 104 in den
Seitenwänden des Rahmens 12 hinein. In beiden Langlöchern 104 kann eine Translationsbewegung
des Stabs 100 ausgeführt werden, die durch die Drehung der Halbwelle
78 und durch die resultierende Bewegung des Jochs 84 verursacht wird.
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Ein Hebel 106 zur Steuerung des Ventils ist auf dem Stab
100 für eine Translations- und Rotationsbewegung gelagert und weist eine
rinnenartige Form auf. Um eine drehbare Verbindung zwischen dem Stab 100
und dem Ventilhebel 106 herzustellen, ragt der Stab 100 auch durch
zwei ausgerichtete, längliche Öffnungen 112 in den einander gegenüberliegenden Seitenwänden
110 des Ventilhebels (Fig. 2). Die öffnungen 112 haben eine längliche Form,
um eine Bewegung des Ventilhebels 106 gegenüber dem Trägerstab
100 zu gestatten, und bilden auf diese Weise eine gelenkige Verbindung zwischen
dem Ventilhebel 106
und dem Stab 100, die verstellt werden kann, wie
späterhin noch ausführlicher beschrieben und erklärt wird.
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Wie in der Fig. 2 zu sehen ist, kommt der Ventilhebel 106 in
der Nähe seines linken Endes mit dem oberen Stößelkopf 42 der Ventilstange
32 in Eingriff.
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Eine Klemmvorrichtung oder C-förmige Klammer 126 kann in das
Verbindungsglied 120 eingreifen und es antriebsmäßig mit der Ventilstange
32 verbinden.
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Der gegenseitige Eingriff des Gliedes 120 und der Klammer
126 und der gegenseitige Eingriff der halbkreisförinigen Führungswelle
78 und des Jochs 84 mit seinen Führungsflächen 94, 96 und
98 werden durch die Kraft der Feder 133 bewirkt.
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Oberhalb des rechten Endes des Ventilhebels 106
befindet sich
im Deckelstück 74 des U-förmigen Rahmens 12 ein thennostatisches Element
138, das am besten in der Fig. 2 zu erkennen ist.
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Der Körper 140 des thermostatischen Elements 138 ragt durch
eine öffnung 148 im Deckel 74 des U-förmigen Rahmens 12 nach unten. Bei einer Temperatursteigerung
sucht er den Ventilhebel 106 im Uhrzeigersinn zu drehen. Eine Bewegung des
Ventilhebels 106 im Uhrzeigersinn bringt eine Bewegung des Ventilteils 24
in Richtung auf seine Schließstellung zu mit sich.
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Die Nase 149 in der Vertiefung 150 des Ventilhebels
106 steht, obgleich es nicht in Fig. 2 dargestellt ist, in den meisten Stellungen
des Ventilhebels 106 mit dem Stempel 142 des thermostatischen Elements infolge
der Kraft der Feder 133 im Eingriff. Hierbei sucht die Feder 133 ständig
den Ventilhebel 106 gegen den Uhrzeigersinn zu drehen.
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Um die Schließung des Ventilkörpers 24 zu gewährleisten, wenn eine
zuvor festgelegte Temperatur erreicht wird, ist das Ventil mit einer Justiereinrichtung
152 ausgestattet (Fig. 4). Sie hat zwei keilförmige Schenkel 154 und
156, deren spitz zulaufende Seitenflächen Auflagerasten 158 und
160 längs der Kante aufweisen.
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Fig. 5 und 6 zeigen schematisch den Hebel
106,
der um die Achse 100 schwenkbar ist und an dessen beweglichem
Ende der Stößelkopf 42 des Ventilstiftes 32 anliegt. Wenn der Drehpunkt desHebels
106
nicht lieb- und senkbar wäre, dann würde bei einer senkrechten Bewegung
über die Strecke Y, der Berührungspunkt A zwischen dem Hebel 106 und
dem Stößelkopf eine waagerechte Bewegung X, ausführen. Diese waagerechte Bewegung
ist schädlich und unerwünscht, da sie einer Schrägstellung des Ventilstiftes
32 führt. Sie wird dadurch auf den Wert X,
(Fig. 6) verkleinert,
daß die Drehachse 100 um den Betrag Y" lieb- und senkbar gemacht wird, während
der Hub des Punktes A Y2 der gleiche bleibt wie in Fig.
5.
Arbeitsweise In der Fig. 2 ist der Ventilverschluß 24 in seiner am weitesten
geöffneten Stellung gezeigt, die der Gesamtlänge seines Hubs entspricht. In dieser
Stellung der Führungswelle 78 befinden sich das Joch 84 und der Ventilhebel
106 in ihrer tiefsten Lage gegenüber dem thermostatischen Element
138. Bei dieser Stellung des Ventilhebels muß sich der Stempel 142 fast über
die Gesamtlänge seines Hubs abwärts verschieben, um eine ausreichende Drehung des
Ventilhebels 106 zu bewirken und den Ventilverschluß 24 in die Schließstellung
zu bringen.
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Wenn an einem Bowdenzug 192 gezogen wird, um zu Anfang die
Bestandteile des Ventils in die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Lage zu bringen,
wird ein maximaler Wärinebereich des thermostatischen Ventils eingestellt. Bei einer
Kraftwagenheizanlage wird z. B. der maximale Wännebereich des thermostatisch geregelten
Ventils normalerweise nur dann eingestellt, wenn die Temperatur der Außenluft relativ
niedrig ist, z. B. etwa 30' (0' Q beträgt- Bei dieser niedrigen Temperatur
der Außenluft muß das Ventil einer ziemlich großen Menge heißen Wassers zum Wärineaustauscher
Zutritt gewähren, um die Temperatur der einströmenden Luft so weit zu erhöhen, wie
es den Reisenden angenehm ist. Wenn die Temperatur an einem kalten Tag ungefähr
konstant bleibt, bleibt der Ventilverschluß 24 in der weit geöffneten Stellung.
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Sollte andererseits die Temperatur der Außenluft zunehmen, wenn der
maximale Wärinebereich des Ventils eingestellt ist, steigt ebenfalls die Temperatur
der in den Personenraum gelangenden Luft an; dann wird der Ventilverschlußkörper
24 in Richtung auf seine Schließstellung zu verschoben. Wenn jedoch das Ventil mit
maximalem Wärinebereich arbeitet, dann wird die vollständige Schließstellung des
Ventilverschlusses 24, die durch die Abwärtsbewegung des Stempels 142 des thermostatischen
Elements bewirkt wird, bei einer äußerst hohen und unangenehmen Temperatur der in
den Personenraum eintretenden Luft erreicht. Um diese äußerst hohe Temperatur zu
vermeiden, ist es notwendig, den Wärinebereich des Ventils zu verändern.
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Um den Wärmebereich des Ventils zu verändern, wird der Bowdenzug
192 nach Fig. 1 nach innen um ein bestimmtes, erwünschtes Stück gedrückt,
um einen Schwenkarm 181 gegen den Uhrzeigersinn um einen bestimmten Winkel
zu schwenken. Die Drehung des Schwenkarms 181 gegen die Uhrzeigerrichtung
bewirkt eine gleiche Drehung der Führungswelle 78
gegen den Uhrzeigersinn
und läßt die Umfangsfläche der Führungswelle 78 an den Führungsflächen 94,
96
und 98 entlanggleiten, wobei sich das Joch 84 und der Ventilhebel
106 heben. Eine solche Hebung des Ventilhebels 106 bewirkt eine Verschiebung
des Ventilverschlusses 24 um ein bestimmtes Stück auf dessen Sitz zu und verschiebt
auch die Schwenkachse des
Ventilhebels. Wenn sich der Ventilhebel
106 und der Ventilverschluß 24 in dieser Lage befinden, braucht sich der
Stempel 142 nur ein viel kleineres Stück nach unten zu bewegen, um eine genügende
Schwenkung des Ventilhebels 106 im Uhrzeigersinn zu verursachen und den Ventilverschluß
24 in die Schließstellung zu bringen. Daher ist der Wärinebereich des Ventils eingeschränkt,
und es wird Luft von einer bestimmten, geringeren Temperatur dem Personenraum zugeführt.
Die Verringerung ist dabei dem Drehwinkel gegen den Uhrzeigersinn des Schwenkarms
181 proportional.
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Die Erfindung ermöglicht daher dem Fahrer im Personenraum eines Fahrzeugs,
den Wärmebereich des therinostatisch geregelten Ventils entsprechend der Temperatur
der Außenluft allein durch Drücken oder Ziehen des Bowdenzugs 192 auszuwählen,
wobei die Stellun- des Schwenkarms 181 geändert wird.
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Um die Genauigkeit des thennostatisch geregelten Ventils zu gewährleisten,
und insbesondere das Schließen des Ventilverschlusses 24 sicherzustellen, wenn die
Temperatur der in den Personenraum eintretenden Luft eine bestimmte Höhe erreicht
hat, ist es wesentlich, daß das thermostatisch geregelte Ventil richtig justiert
werden kann. Um das thennostatische Ventil richtig justieren zu können, wird zuerst
der Kolben des Thermostaten der höchsten zuvor festgelegten Temperatur ausgesetzt,
um den Stempel 142 herauszudrücken. Der Schwenkarm 181 wird dann um das größte
Stück in Uhrzeigerrichtung in die durch Fig. 1 wiedergegebene Lage gedreht.
Bei dem nach unten hinausgedrückten Stempel 142 in der tiefsten Lage des Ventilhebels
106 wird der Justierbügel 152 am Ventilhebel 106 entlanggeschoben,
bis der Vorsprung 149 in der Vertiefung 150 des Ventilhebels die Unterseite
des Stempels 142 des thennostatischen Elements berührt. Der Ventilhebel
106 wird ein ausreichendes Stück im Uhrzeigersinn gedreht, um den Ventilverschluß
24 mit seinem Sitz 20 in Eingriff zu bringen. Wenn der Vorsprung 149 den Stempel
142 berührt, wird bei weiterer Temperaturzunahme der Stempel 142 hinaus- und der
Ventilverschluß 24 fester auf seinen Sitz gedrückt.