DE1206240B

DE1206240B - Thermostatisch betaetigtes Ventil, z. B. fuer Klimatruhen

Info

Publication number: DE1206240B
Application number: DEK52908A
Authority: DE
Inventors: Guenther Seiffert
Original assignee: Kosmos Armaturen & Appbau
Current assignee: Kosmos Armaturen & Appbau
Priority date: 1964-05-09
Filing date: 1964-05-09
Publication date: 1965-12-02
Also published as: US3364948A

Description

Thermostatisch betätigtes Ventil, z. B. für Klimatruhen Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein Sequenz-Ventil für Klimatruhen. Ein solches Ventil hat den Zweck, den Durchfluß von Warm- oder Kaltwasser durch den Wärmeaustauscher einer Klimatruhe zu regeln. Der Wärmeaustauscher der Klimatruhe erwärmt oder kühlt die der Klimatruhe zugeführte, entsprechend vorbehandelte Primärluft, die gegebenenfalls schon mit Raumluft gemischt sein kann.
Das sowohl an eine Warmwasser- als auch an eine Kaltwasserzuflußleitung angeschlossene Sequenz-Ventil darf keine Vermischung von Warm- oder Kaltwasser möglich machen. Es darf somit die an das Ventil angeschlossene Zuleitung zum Wärmeaustauscher der Klimatruhe nur mit der Kaltwasser- oder nur mit der Warmwasserleitung verbunden sein oder mit keiner der beiden Leitungen.
Es ist bereits ein Sequenz-Ventil bekannt, das einen Kaltwasser- und einen Warmwasseranschluß sowie einen Anschluß für den Wärmeaustauscher einer Kühltruhe aufweist und dessen durch einen von der Raumtemperatur beaufschlagten Thermostaten gesteuerter Ventilkegel zwei Ventilschließorgane aufweist, von denen jedes mit je einem von zwei Sitzen zusammenwirkt und die durch eine Druckfeder belastet sind, welche bestrebt ist, sie axial auseinanderzudrücken, wobei die Anordnung derart ist, daß bei der Mittelstellung des Ventilkegels beide Ventilschließorgane den ihnen zugeordneten Sitz geschlossen halten und beim Bewegen des Ventilschließkegels in eine der beiden Endstellungen nur einer der beiden Sitze geöffnet wird.
Bei diesem bekannten Ventil bestehen die Ventilschließorgane aus Kegeln aus starrem Material, welche sich gleitend in den ihnen zugeordneten Sitz aufweisende Führungen beim Schließen des Sitzes einschieben. Es tritt demzufolge an den Kegeln Reibung auf. Da Flüssigkeitsthermostate, welche für die Steuerung von Sequenz-Ventilen benutzt werden, nur geringe Antriebskräfte entwickeln können, muß aber jegliche Reibung am Kegel bei Sequenz-Ventilen vermieden werden.
Der Erfindung hat die Aufgabe zugrunde gelegen, das Auftreten von Reibung am Kegel bei dessen Schließbewegung zu vermeiden.
Sie geht aus von dem obenerwähnten thermostatisch betätigten Ventil mit zwei gleichachsigen Ventiltellern zum Steuern eines Warm- und Kaltwasserzulaufs, die durch eine Feder auseinandergedrückt werden, so daß sie in der Mittelstellung beide Zuläufe verschließen, und verhütet das Auftreten von Reibung am Kegel, bei dessen Schließbewegung dadurch, daß die Ventilteller aus elastischen Scheiben, vorzugsweise Gummischeiben bestehen, die auf der Ventilstange unter Zwischenschaltung eines Distanzstückes in einen dem Abstand der beiden Sitze abzüglich der Dicke der beiden Scheiben entsprechenden Abstand voneinander gelagert sind und deren mit den Sitzen zusammenwirkende Randteile durch eine Druckfeder belastet sind.
Ein Abbiegen der elastischen Scheiben in der Schließstellung wird in weiterer Ausbildung der Erfindung dadurch erleichtert, daß das Distanzstück an seinen Endflächen eine ringförmige Randwulst aufweist.
Die Erfindung ist in der nachstehenden Beschreibung einer beispielsweisen Ausführungsform an Hand der Zeichnung erläutert.
Diese zeigt im Längsschnitt ein gemäß der Erfindung ausgebildetes Sequenz-Ventil für Klimatruhen, wobei die beiden Zeichnungshälften das Ventil in jeweils einer der beiden beiden Endstellungen des Ventilkegels zeigen. Das Ventilgehäuse 1 weist insgesamt drei mit Außengewinde versehene Anschlußstutzen auf, nämlich einen Anschlußstutzen 1a für Kaltwasser, einen Anschlußstutzen 1 b für Warmwasser und einen Anschlußstutzen 1 c für die zur Klimatruhe führende Wasserleitung. Auf die Anschlüsse 1a, 1b und 1c ist eine die Kaltwasserzuflußleitung 3 a halternde Überwurfmutter 2a bzw. eine die Warmwasserzuflußleitung 3 b halternde überwurfmutter 2 b bzw. eine die Leitung 3 c zur Klimatruhe halternde überwurfmutter 2 c aufschraubbar.
In eine mit Innengewinde versehene Kreisöffnung im Kopfteil des Ventilgehäuses 1 ist eine Verschraubung 4 eingeschraubt, die mit einem Ringflansch 4a auf dem Randteil 1 d der sie aufnehmenden Gehäuseöffnung aufliegt. Oberhalb des Ringflansches 4a ist die Verschraubung 4 mit einem Außengewinde 5 versehen.
In der Verschraubung 4 ist eine mit einer Mittelbohrung versehene Kappe 7 eingeschraubt, welche eine ebenfalls mit einer Mittelbohrung versehene Kappe 8 hält. Die Kappen 7 und 8 sind, mit ihren offenen Seiten aneinander angrenzend, unter fluchtender Anordnung ihrer Mittelöffnung miteinander verbunden. Sie haben den gleichen Innendurchmesser, so daß ihre Innenwandungen einen zylindrischen Raum abgrenzen. In diesem zylindrischen Raum ist eine Feder 10 angeordnet, welche sich mit einem Ende auf die Innenseite des Bodens der Kappe 8 abstützt und mit dem anderen Ende an einem seitlich vorstehenden oberen Rand einer Ventilstange 11 anliegt. In einer Mittelbohrung dieser Ventilstange 11 ist ein Ansatz des Stößels 12 geführt, der mit einem radial nach außen vorstehenden Randflansch 13 mit dem radial nach außen vorstehenden oberen Rand der Ventilstange 11 zusammenwirken kann. Auf dem Flansch 13 liegt ein nachgiebiger Ring 14 auf, der bei der in der linken Hälfte der Abbildung gezeigten Ventilstellung mit der Innenseite der oberen Wandung der Kappe 7 zusammenwirkt.
Oberhalb der Kappe 7 ist im Innenraum der Verschraubung 4 eine Feder 15 angeordnet, welche einerseits in einer durch die Schraubverbindung von Kappe 7 und Verschraubung 4 gebildeten Ringnut gelagert ist und andererseits mit einem Federteller 16 zusammenwirkt. Der Stößel 12 ist durch eine Mittelöffnung des Federtellers 16 hindurchgeführt, der durch die Feder 15 belastet ist, die bestrebt ist, ihn von unten gegen einen radialen Ansatz 9 des Stößels 12 anzudrücken, wie es in der linken Hälfte der Abbildung gezeigt ist, welche den Federteller 16 in der Stellung bei abgeschraubtem Thermostaten zeigt, bei welcher er eine Abdichtung des Ventils nach außen mittels des Ringes 14 bewirkt. Die rechte Seite der Abbildung zeigt die Teile 14, 15, 16 in der Stellung bei aufgeschraubtem Thermostaten.
Auf ihrem unteren, auf einen geringeren Durchmesser abgesetzten Endteil trägt die Ventilstange 11 zwei durch ein Distanzstück 17 im Abstand gehaltene Gummischeiben 18a und 18b, über deren Außenrand je eine Fassung 19 herumgeführt ist, die auf dem Distanzstück 17 mit Spiel gelagert ist. Die Gummischeibe 18a liegt über eine Unterlegscheibe 20 am Absatz der Stange 11 an, während die Gummischeibe 18a in ihrem Mittelteil durch eine gleiche Unterlegscheibe 20 abgestützt ist. Die Scheiben 20 haben einen größeren Durchmesser als der innere Bund der Fassungen 19. Auf das untere Ende der Ventilstange 11 ist eine Mutter 21 aufgeschraubt, welche die Anordnung aus Gummischeiben 18a und 18 b, Distanzstück 17 und Unterlegscheiben 20 gegen den Absatz der Ventilstange 11 drückt. Die Mutter 21 ist durch Körnerschlag gegen Lösen gesichert.
Eine Druckfeder 22 ist zwischen den beiden Scheiben 18a und 18b mit ihren Fassungen 19 um das Distanzstück 17 herum angeordnet; sie ist bestrebt, die Scheiben 18 a und 18 b mit ihren Fassungen 19 auseinanderzudrücken. Die Scheibe 18a wirkt mit einem Sitz 23a zusammen, der den Kaltwasseranschluß 1 a mit dem Anschluß 1 c verbindet, während die Scheibe 18b mit dem den Warmwasseranschluß 1 b und den Anschluß 1 c verbindenden Sitz 23b zusammenwirkt. Dabei ist die Anordnung derart, daß in der Mittelstellung des durch die Teile 17, 18a, 18b, 19, 20, 22 gebildeten Ventilkegels die Feder 22 die Fassungen 19 und die Scheiben 18a so weit auseinanderdrückt - wobei die Fassungen 19 auf dem Distanzstück 17 auseinandergleiten -, daß beide Sitze 23a und 23b durch die Scheiben 18a und 18 b geschlossen sind. Die Scheiben 18 a und 18 b haben in dieser Stellung eine nahezu ebene Form, sie sind also nicht oder kaum noch durchgebogen. Eine Durchbiegung der Scheiben 18 a, 18 b in Richtung des Federdruckes der Feder 22 wird dadurch verhindert, daß die Unterlegscheiben 20 einen größeren Durchmesser haben als der innere Bund der Fassungen 19.
Wenn der Ventilkegel 17, 18 a, 18 b, 19, 20, 22 sich aus der Mittelstellung fortbewegt, öffnet er je nach Bewegungsrichtung einen der beiden Sitze 23 a, 23b, während der andere Sitz durch den Druck der Feder 22 auf die mit diesem Sitz zusammenwirkende Scheibe 18a bzw. 18b geschlossen bleibt.
Durch eine kreisförmige Fältelung 24 der Fassung an ihrem radialen an den Bund anschließenden Ringrand ist eine die Endwindung der Feder 22 gegen Verrutschen sichernde Halterung für diese Feder geschaffen worden.
Das Distanzstück 17 weist an seinen beiden Enden einen Ringwulst 25 auf, @ welcher das Abbiegen der Scheiben 18b, 18a erleichtert und die Abdichtung der Einspannstellen verstärkt.
In jeder Arbeitsstellung des Ventils muß, wie bereits erwähnt, die Bedingung erfüllt sein, daß keine Vermischung von Warm- und Kaltwasser erfolgt. Zu diesem Zweck sind in der Mittelstellung des durch das Distanzstück 17 und die Gummischeiben 18a und 18 b gebildeten Ventilkegels beide Sitze 23 a und 23b geschlossen, während in den anderen Kegelstellungen entweder nur Warmwasser oder nur Kaltwasser durch den Anschluß l c, 2c, 3 c zum Wärmeaustauscher der Klimatruhe fließen kann.
Ein in der Zeichnung nicht dargestellter, auf das Außengewinde. 4 b der Verschraubung 4 aufzuschraubender Flüssigkeitsthermostat steuert das Sequenz-Ventil in Abhängigkeit von der Raumtemperatur. Er beaufschlagt hierzu den Stößel 12.
Wenn die Raumtemperatur niedriger ist als der am Thermostaten eingestellte Sollwert, nimmt der Stößel 12 unter Einwirkung des Thermostaten die in der linken Hälfte der Zeichnung dargestellte Stellung ein, bei welcher der untere Sitz 23 b geöffnet ist. In dieser Stellung fließt Warmwasser durch den Anschluß 1 b, 2 b, 3 b und den Sitz 23 b über den Anschluß 1 c, 2 c, 3 c in die Leitung zum Wärmeaustauscher der Klimatruhe. Die Primärluft im Wärmeaustauscher wird somit durch Warmwasser erwärmt, was zu einer Erhöhung der Raumtemperatur führt.
Bei steigender Temperatur bewegt der Thermostat den Stößel 12 ventileinwärts, wobei dieser mit seinem seitlichen Ansatz 13 die Ventilstange 11 unter Zusammendrückung der Feder 10 nach unten drückt.
Die Ventilstange 11 nimmt die von ihr getragenen Gummischeiben 18 a und 18 b in ihrer Bewegung mit. Die Gummischeibe 18b bewegt sich als Ganzes mit der Ventilstange 11 nach unten, während von der Gummischeibe 18a zunächst nur der mittlere Teil nach unten gedrückt wird, bis diese Scheibe wieder eine ebene oder fast ebene Gestalt angenommen hat. Dabei wird der äußere Rand der Gummischeibe 18 a durch den Druck der Feder 22 in der am Sitz 23 a anliegenden Stellung gehalten, so daß der Sitz 23 b zunächst weiterhin geschlossen bleibt. In der in der Zeichnung nicht dargestellten Mittelstellung des Ventilkegels ist die Scheibe 18 b am Sitz 23 b zur Anlage gekommen, während sich die Scheibe 18 a noch nicht vom Sitz 23a gelöst hat, so daß unter der Einwirkung der Feder 22 in der Mittelstellung beide Sitze geschlossen sind und weder Kalt- noch Warmwasser durch den Wärmeaustauscher der Klimatruhe fließen kann. Die Anordnung, d. h. der Abstand der Scheiben 18a und 18b in Beziehung zum Abstand der Sitze 23 a und 23 b ist so gewählt, daß diese Mittelstellung erreicht wird, sobald sich die Raumtemperatur dem Sollwert nähert.
Wenn die Raumtemperatur über den eingestellten Sollwert steigt, wird die Ventilstange 11 unter der Einwirkung des Stößels 12 so weit vorgedruckt, daß sie die Gummischeibe 18a vom Sitz 23a hinwegbewegt unter Zusammendrückung der Feder 22 und Durchwölbung der Scheibe 18b nach unten. Infolge des öffnens des Sitzes 23 a strömt Kaltwasser durch den Anschluß 1a, 2a, 3a in das Ventil ein und durch den Sitz 23 a hindurch über den Anschluß 1 c, 2 c, 3 c aus dem Ventil aus und in die Leitung zum Wärmeaustauscher der Klimatruhe. In dieser wird nunmehr die Luft durch das Kaltwasser gekühlt, so daß die Raumtemperatur wieder sinkt.
Bei sinkender Temperatur bewegt sich der Stößel 12 zurück. Die Feder 10 bewirkt, daß die Ventilstange 11 dieser Bewegung des Stößels 12 folgt, so daß die Scheibe 18 a gehoben wird. Sobald die Raumtemperatur so weit abgesunken ist, daß sie sich dem am Thermostaten eingestellten Sollwert nähert, hat der Stößel 12 und mit ihm die Ventilstange 11 eine Stellung eingenommen, bei welcher der Sitz 23 a von der Scheibe 18a wieder geschlossen ist, wobei die Scheibe 18 b gleichzeitig den Sitz 23 b geschlossen hält. Der Kaltwasserdurchfluß durch die Kühltruhe wird somit unterbrochen und es findet in- dieser keine Kühlung oder Erwärmung der Primärluft statt.
Wenn die Raumtemperatur so weit sinkt, daß der am Thermostaten eingestellte Sollwert unterschritten wird, hat die Ventilstange 11 eine Stellung erreicht, bei welcher die Scheibe 18 b vom Sitz 23 b abgehoben ist unter Zusammendrückung der Feder 22, die schwächer ist als die Feder 10, so daß wieder Warmwasser durch den Sitz 23 b strömen kann und somit in den Wärmeaustauscher der Klimatruhe gelangen und dort die Primärluft erwärmen kann.
Da der Ventilhub bei dem Ventil gemäß der Erfindung sehr klein ist, reichen geringe Raumtemperaturänderungen aus, um das Ventil um den vollen Hub zu verstellen. Der durch die geringen Antriebskräfte der Flüssigkeitsthermostate bedingten Forderung jegliche Reibung am Kegel zu vermeiden, wird das Ventil gemäß der Erfindung dadurch gerecht, daß der durch die Scheiben 18 a und 18 b, das Distanzstück 17 und die Feder 22 gebildete Kegel keine abzudichtenden Gleitstellen aufweist, sondern daß die Elastizität der beiden Gummischeiben 18 a und 18 b ausgenutzt wird. Die Feder 22 sorgt für die Rück- . stellung dieser Gummischeiben 18a und 18b. Die Fassungen 19 haben gegenüber dem Distanzstück 17 Spiel, so daß selbst eine sich eventuell bildende Kalkschicht das Arbeiten des Ventils nicht behindern kann.

Claims

Patentansprüche: 1. Thermostatisch betätigtes Ventil mit zwei gleichachsigen Ventiltellern zum Steuern eines Warm- und Kaltwasserzulaufs, die durch eine Feder auseinandergedrückt werden, so daß sie in der Mittelstellung des Ventils beide Zuläufe verschließen, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilteller aus elastischen Scheiben (18a, 18 b), vorzugsweise Gummischeiben, bestehen, die auf der Ventilstange (11) unter Zwischenschaltung eines Distanzstückes (17) in einen dem Abstand der beiden Sitze (23 a, 23 b) abzüglich der Dicke der beiden Scheiben entsprechenden Abstand voneinander gelagert sind und deren mit den Sitzen (23a, 23b) zusammenwirkende Randteile durch eine Druckfeder (22) belastet sind.
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Scheibe (18a, 18 b) in eine ihren Außenrand umgreifende Fassung (19) eingesetzt ist, die mit ihrem inneren Bund auf dem Distanzstück (17) verschiebbar gelagert ist und gegen deren radialen Ringteil sich die Feder (22) abstützt.
3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fassungen (19) an ihrem radialen Ringrand eine kreisringförmige Halterung (24) für die Feder (22) aufweisen, die durch Vorsprünge, Aüsbiegungen od. dgl. gebildet ist.
4. Ventil nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des inneren Bundes beider Fassungen (19) zusammengenommen um den Hub kleiner ist als die Länge des Distanzstückes.
5. Ventil nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Distanzstück (17) an seinen Endflächen eine Randwulst (25) aufweist.
6. Ventil nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Scheiben (18 a,18 b) an ihrer dem Distanzstück (17) abgewandten Seite abstützende Unterlegscheiben (20), deren Durchmesser größer ist als der Durchmesser des inneren Bundes der Fassungen (19).
7. Ventil nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine auf das untere Ende der Ventilstange (21) aufgeschraubte, vorzugsweise durch Körnerschlag gegen Lösen gesicherte Mutter (21), welche die aus den Teilen (17,18 a,18 b,19, 20, 22) bestehende Ventilkegeleinheit gegen einen Ansatz der Ventilstange (11) angedrückt hält. B. Ventil nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilstange (11) durch eine Feder (10) belastet ist, welche bestrebt ist, sie in Richtung auf den Thermostaten zu bewegen und deren Federkraft größer ist als die Federkraft der die Scheiben (18 a,18 b) belastendenden Druckfeder (22). In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 839 299, 845133, 959 871; schweizerische Patentschrift Nr; 1211; französische Patentschriften Nr, 1183 324, 1268 580; USA.-Patentschriften Nr. 2 874 924, 2 911995.