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Die Erfindung betrifft ein Absperr- und Regelventil für Heizkörper
zur Zu- und Rückleitung des Heizmediums mit einem im Ventilkörper gehaltenen Innenrohr,
welches unter Belassung -eines Spaltes konzentrisch von einem in einen Gewindestutzen
zum Einschrauben in eine Heizkörperrippe endenden Außenrohr umgeben ist und dessen
im Ventilkörper befindliches Ende einen in Rohrleitungsrichtung verschiebbaren Ventilkolben
trägt, der in der einen Endstellung den Spaltraum zwischen Innen- und Außenrohr,
in der anderen Endstellung eine in Verlängerung des Innenrohres liegende Zu- oder
Abflußöffnung gegen eine andere Zu- oder Abflußöffnung des Ventilgehäuses abschließt.
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Vorgenannte Ventile sind für die gleichzeitige Zu-und Rückführung
des Heizmediums bekannt und werden stirnseitig in den Fußteil des Heizkörpers eingeschraubt,
wobei durch das eine Rohr, beispielsweise das Innenrohr, die Zuführung des Heizmediums
erfolgt, während durch das andere, im genannten Beispiel durch das Außenrohr, die
Abführung des Heizmediums in die Rückleitung vorgenommen wird.
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Bei derartigen Ventilen besteht verständlicherweise die Gefahr, daß
sich zwischen dem Zu- und Rückführungsrohr eine Kurzschlußströmung ausbildet und
demgemäß ein Teil des Heizmediums, ohne den Heizkörper zu durchströmen, in die Rückführungsleitung
gelangt. Hierdurch wird der Aufheizvorgang des Heizkörpers ungünstig beeinträchtigt,
und es entstehen zusätzliche Verluste, da ein Teil des Heizmediums ausschließlich
in den Zuleitungen und über die Kurzschlußströmung im Heizkörper im Kreislauf geführt
wird. Um diesen Nachteil zu vermindern, hat man das Innenrohr gegenüber dem Außenrohr
erheblich verlängert ausgebildet und hierdurch die Länge des Weges für die Kurzschlußströmung
erheblich erhöht. Trotz dieser Ausführung läßt sich aber eine Kurzschlußströmung
nicht ganz unterbinden. Darüber hinaus ergeben sich für das Heizmedium verschiedene
Strömungswiderstände in dem Heizkörper je nachdem, durch welche Rippen das Medium
von der Eintrittsstelle zu dem Austrittsrohr gelangt, da diese Wege unterschiedlich
lang sind und im Fuß des Heizkörpers durch das verlängert ausgebildete Innenrohr
des Ventils in dem Strömungsweg eine unterschiedliche Anzahl von Drosselstellen
entsteht.
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Aufgabe der Erfindung ist es, das eingangs genannte Ventil so weiterzubilden,
daß ohne nennenswerten baulichen Aufwand eine Zwangsumlaufströmung des Heizmediums
im Heizkörper und somit eine beschleunigte und weitgehend gleichmäßige Rufheizung
des gesamten Heizkörpers erzielt wird.
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Zur Lösung vorstehender Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß bei dem
eingangs genannten Absperr- und Regelventil das Innenrohr eine von der Einschraubseite
des Ventils bis in die zweite Rippe des Heizkörpers reichende Länge aufweist und
zusätzlich zu dem fest mit ihm verbundenen Ventilkolben eine auf dem Außenumfang
längsverschieblich und federnd gehaltene Dichtung trägt, die unter der Einwirkung
der Feder den zwischen dem Verbindungsnippel der ersten und zweiten Heizkörperrippe
und dem Innenrohr befindlichen Ringspalt ganz oder überwiegend abdichtet.
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Die Erfindung geht somit von der Erkenntnis aus, daß es mit dem bekannten
Ventil durch die neuartige Ausbildung möglich ist, die ventilseitige erste Rippe
des Heizkörpers als ausschließliche Zulaufrippe für das Heizmedium zu verwenden,
so daß das zugeführte Heizmedium über diese Rippe in den oberen Bereich des Heizkörpers
gelangt und sich dort auf die Gesamtlänge des Heizkörpers verteilt, um durch die
anderen Rippen in den Fußteil des Heizkörpers und dort in die Rückführungsleitung
zu gelangen.
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An sich ist es bekannt, bei Heizkörpern die erste Rippe als Zulaufrippe
für das Heizmedium zu verwenden. Jedoch hat man bei den bisherigen Lösungen einen
sehr erheblichen baulichen Aufwand für die Zu- und Abführung des Heizmediums sowie
für den Abschluß der ersten Rippe gegen die übrigen Heizkörperrippen treiben müssen.
Durch die Erfindung wird im Gegensatz zum Bekannten lediglich durch die gefederte
Anordnung der längsverschieblich auf dem Innenrohr des Ventils gehaltenen Dichtung
die erwünschte Wirkung des Zwangsumlaufes des Heizmediums im Heizkörper erreicht.
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Bei der neuen Ausführung ist man allerdings nicht mehr frei in der
Wahl des Zu- und Rückführungsrohres, da in jedem Falle die Rückleitung des Mediums
aus dem Heizkörper über das Innenrohr erfolgen muß, während das Außenrohr zur Zuführung
des Mediums dient.
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Es ist bei Ventilen seit langem bekannt, Ventilelemente, wie Kolben,
Kegel, Teller, Hülsen od. dgl., unter Federlast auf Gegenflächen zur Anlage zu bringen,
um während der Bewegung dieser Ventilelemente den zur Abdichtung derselben erforderlichen
Anlagedruck auf den Gegenflächen zu erzeugen. Es ist auch bereits bekannt, derartige
Ventilelemente auf Federn abzustützen, um Betätigungselemente nachgiebig mit den
Ventilelementen zu verbinden und auf diese Weise die Möglichkeit zu schaffen, die
Betätigungselemente zur Erzielung weiterer Ventilfunktionen auch dann noch bewegen
zu können, wenn die Ventilelemente ihre Endlage eingenommen haben. Bei diesen Ventilen
wird der erforderliche überhub durch die Nachgiebigkeit der Federn geschaffen. Bei
allen diesen bekannten Anwendungen von auf Federn abgestützten Ventilelementen handelt
es sich um Anwendungsfälle, bei denen Feder und Ventilelement innerhalb des vom
Ventilgehäuse umschlossenen Raumes angeordnet sind. Zur Verwirklichung der der Erfindung
zugrunde liegenden Aufgabe aber ist es erforderlich, eine Abdichtung zwischen der
ersten und zweiten Rippe im Heizkörper zu schaffen, d. h. also an einer Stelle,
die außerhalb des vom Ventilgehäuse umschlossenen Raumes liegt. Außerdem soll auf
diese Weise keine Betätigung, d. h. Öffnung oder Absperrung eines Strömungsweges
je nach Betriebszustand erreicht werden, sondern vielmehr eine dauerhafte konstante
Absperrung. Die bekannten Anwendungen federnd abgestützter Ventilelemente lassen
sich daher zur Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe nicht heranziehen.
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Erfahrungen haben gezeigt, daß als Dichtung bereits eine auf dem Innenrohr
längsverschieblich gehaltene dünne Dichtungsscheibe ausreicht, um die Kurzschlußströmung
zwischen Innen- und Außenrohr so weit zu unterbinden, daß hierdurch merkbare Verluste
nicht mehr auftreten. Auch ist es nicht erforderlich, die mit der Dichtung zusammenwirkende
Gegenfläche des Verbindungsnippels der ersten und
zweiten Rippe
zu bearbeiten, da geringe Undichtigkeiten keinen spürbaren Einfluß auf die obengenannte
Funktionsweise haben.
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Zweckmäßig ist es jedoch nach einem weiteren Merkmal der Erfindung,
wenn die Dichtung in Form einer Schiebehülse mit stirnseitig angeordnetem Dichtungsring,
vorzugsweise hochelastischem Runddichtring ausgerüstet ist, der unter der Einwirkung
der Federkraft sowohl auf dem Innenrohr als auch auf der Stirnfläche des Nippels
anliegt. Hierdurch wird ein verhältnismäßig dichter Abschluß des Ringspaltes zwischen
Innenrohr und Nippel erzielt, so daß praktisch die gesamte zugeführte Heizflüssigkeit
über die erste Rippe den anderen Heizkörperrippen zugeleitet wird, ohne daß sich
eine Kurzschlußströmung ausbilden kann. Der- bauliche Aufwand ist auch bei dieser
Ausführung äußerst gering. Die Ausrüstung des Ventils mit einer derartigen Schiebehülse
und zugehörigem Dichtungsring läßt sich ohne zusätzliche Montagearbeiten mit einem
einzigen Handgriff bewerkstelligen.
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Zweckmäßig ist es, wenn als Feder eine das Innenrohr umschließende
Schraubendruckfeder vorgesehen ist. Durch diese Anordnung kann die übliche Ausführung
des Ventils mit längsverschiebbarem Innenrohr beibehalten werden, da die Feder sich
nicht auf einem Widerlager des Innenrohres abstützt und die Längsbewegungen des
Innenrohres keinen Einfluß auf die wirksame Federkraft haben. Außerdem läßt sich
die Schraubendruckfeder bekanntlich sehr wirtschaftlich herstellen und in einfacher
Weise so bemessen, daß der jeweilige erforderliche Dichtungsdruck von ihr aufgebracht
wird.
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In den Fällen, in denen besonderer Wert auf einen vollständigen Abschluß
des Ringspaltes zwischen Innenrohr und Nippel gelegt wird, kann gemäß einer weiteren
Ausführungsform der Erfindung die mit der Dichtung zusammenwirkende Stirnfläche
des Nippels eine vorzugsweise durch eine Phase gebildete glatte Anlagefläche für
die Dichtung aufweisen. In diesem Falle bildet somit die Stirnfläche des Nippels
praktisch eine Sitzfläche, so daß man auch mit weniger elastischen Dichtungswerkstoffen
für die Dichtung auskommt, die insbesondere bei sehr hohen Temperaturen des Heizmediums
zweckmäßig zu verwenden sind.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
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Die Figur zeigt einen Teilschnitt durch den Fußteil eines Rippenheizkörpers
mit dem zugehörigen Ventil.
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Das Ventil weist ein Gehäuse 1 auf, welches auf dem den Heizkörperrippen
2,3 zugewandten Ende in einen Gewindestutzen 4 ausläuft, der stirnseitig
in die erste Rippe 2 des Heizkörpers eingeschraubt ist.
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Das Gehäuse ist weiterhin versehen mit einer Zuflußöffnung 5, welche
als Gewindebohrung ausgebildet ist und die dem Betätigungsknopf 6 gegenüberliegt.
Es ist fernerhin ausgerüstet mit einer Ablauföffnung 7, die ebenfalls als Gewindebohrung
ausgebildet ist. In die Bohrungen 7 bzw. 5 können die erforderlichen Zu- bzw. Ableitungen
für das zu- und abgeführte Heizmedium, vorzugsweise Wasser, eingeschraubt werden.
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Der Gewindestutzen 4 des Gehäuses 1 bildet gleichzeitig ein Außenrohr,
welches ein Innenrohr 8 umschließt, dessen Außendurchmesser kleiner gehalten ist
als der Innendurchmesser des Außenrohres, so daß zwischen dem Innen- und Außenrohr
ein Spaltraum 9 entsteht, in dem am Außenrohr angeformte Führungs- und Stützrippen
bzw. Stege in Rohrlängsrichtung verlaufen, die bis auf die Außenoberfläche des Innenrohres
8 reichen. Am rückwärtigen Ende des Innenrohres 8 ist im Inneren des Ventilgehäuses
ein Ventilkolben 10 vorgesehen, der fest auf dem Innenrohr 8 gehalten ist. Der Ventilkolben
weist eine umfängliche Ausnehmung 11 auf, in die eine mit dem Betätigungsgriff 6
drehsicher verbundene Exzenterscheibe 12 eingreift, so daß bei Drehbewegungen des
Betätigungsknopfes über dessen Exzenterstange 13 und über die Exzenterscheibe 12
der Ventilkolben 10 in verschiedene Stellungen übergeführt werden kann. In der einen
Endstellung, die in der Figur wiedergegeben ist, hat der Ventilkolben 10 den Spalt
9 zwischen Innenrohr 8 und Außenrohr 4 freigegeben, so daß das durch die Zuströmöffnung
5 eintretende Heizmedium durch den Spalt 9 in den Innenraum der Rippe 2 gelangen
kann. Dabei ist gleichzeitig der Innenraum des Ventilgehäuses gegen die Ausströmöffnung
7 abgedichtet, so daß nur die in das Innenrohr 8 gelangende Heizflüssigkeit bei
ihrem Rücklauf zu der Austrittsöffnung 7 gelangen kann.
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Das Innenrohr 8 ist, wie die Figur erkennen läßt, in seiner Länge
so gehalten, daß es sich bis in den Fußraum der zweiten Rippe 3 des Heizkörpers
erstreckt. Es trägt eine längsverschieblich gehaltene Hülse 14, die auf ihrer Stirnseite
mit einem Runddichtring 15 ausgerüstet ist, welcher sich sowohl auf der Außenoberfläche
des Innenrohres 8 als auch auf der Stirnseite bzw. auf der Innenkante des Gewindenippels
16 zwischen der ersten und zweiten Rippe des Heizkörpers abstützt. über eine Schraubendruckfeder
17 wird auf die Hülse 14 und die Dichtung 15 eine Andruckkraft ausgeübt. Auf der
der Hülse abgekehrten Seite stützt sich die Feder 17 auf dem Außenrohr 4 bzw. den
im Spalt 9. befindlichen Stegen dieses Außenrohres 4 ab.
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Da die Schiebehülse 14 und der Runddichtring 15 auf der glatten Außenoberfläche
des Innenrohres 8 gleiten können, behindert diese Anordnung nicht die Längsbeweglichkeit
des Innenrohres 8 zur überführung in die verschiedenen Betriebsstellungen.
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Durch die dargestellte Anordnung wird erreicht, daß die erste Rippe
2 des Heizkörpers in ihrem Fußbereich gegen die zweite Rippe 3 und damit auch gegen
die übrigen Heizkörperrippen abgedichtet wird und somit die durch den Spaltraum
9 eintretende Heizflüssigkeit in der Rippe 2 zunächst in den Kopfteil des Heizkörpers
gelangt und von dort über die übrigen Rippen des Heizkörpers verteilt wieder in
den Fußteil der Rippe übergeführt wird sowie in das Innenrohr 8 eintreten kann,
um durch dieses Innenrohr und die Ausströmöffnung 7 in die Rückleitung der Heizungsanlage
zu gelangen.
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Es wird somit ein Zwangsdurchlauf des Heizmediums bewirkt, ohne daß
zwischen den Ein- und Ausströmquerschnitten für das zu- und abgeführte Heizwasser
eine Kurzschlußströmung entstehen kann.
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Statt der Schiebehülse 14 und des Runddichtringes kann ohne weiteres
auch eine Dichtungsscheibe zweckmäßig mit elastischer Dichtfläche vorgesehen sein,
welche eine weitgehende Abdichtung des Spaltraumes zwischen dem Gewindenippel
16 und dem Innenrohr 8 bewirkt. Geringe Undichtigkeiten führen dabei nicht
zu merkbaren Kurzschlußströmungen, da
in jedem Falle die Undichtigkeitsstellen
gleichzeitig Drosselstellen bilden.
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Durch die Anordnung der längsverschieblich auf dem Innenrohr 8 gehaltenen
Dichtung und der zugehörigen Feder wird die Funktionsweise des Ventils nicht beeinträchtigt.
Diese Anordnung kann auch für die Hintereinanderschaltung von Heizkörpern verwendet
werden, da bei Überführung des Ventilkolbens 10 in Zwischenstellungen oder
in die andere, nicht gezeigte Endlage die in die Eintrittsöffnung 5 gelangende Flüssigkeit
über die Austrittsöffnung 7 der Zuleitung zum nächsten Heizkörper zugeführt wird.
Bei Zwischenstellungen des Kolbens 10 gelangt entsprechend den jeweiligen Widerständen
an den Drosselstellen ein Teil der durch die Zuströmöffnung eintretenden Flüssigkeit
in den Heizkörper, während der andere Teil unmittelbar der Austrittsöffnung 7 zuströmt.
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Versuche haben gezeigt, daß durch die mittels der federbelasteten
Dichtung erzielten Zwangsumlaufströmung wesentlich kürzere Aufheizzeiten des Heizkörpers
und darüber hinaus eine weitgehend gleichmäßige Erwärmung des gesamten Heizkörpers
erzielt wird, so daß eine bessere Ausnutzung der Wärmeabgabe zu erreichen ist.
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Die Schiebehülse 14 mit der zugehörigen Dichtung 15 sowie die Schraubendruckfeder
17 werden vor dem Einschrauben des Ventils lediglich auf das Innenrohr 8 aufgeschoben,
so daß eine zusätzliche Montage durch die Anordnung der Dichtung und Feder praktisch
nicht erforderlich ist.
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Bei Anordnung eines feststehenden Innenrohres mit einem beweglich
hierauf geführten Ventilkolben 10 kann ohne weiteres die Federung der Dichtung 14
durch eine sich auf dem Innenrohr abstützende Federanordnung vorgenommen werden,
wobei dann bereits eine Vormontage dieser Dicht- und Federelemente auf dem Innenrohr
bei dessen Fertigung möglich ist. Wird eine sichere Abdichtung des Spaltraumes zwischen
Innenrohr 8 und Gewindenippel 16 gefordert, so kann die mit dem Runddichtring 15
zusammenwirkende Kante 18 des Gewindenippels 16 als glatte Anlagefläche ausgebildet
werden. Erfahrungsgemäß sind jedoch bei den üblicherweise auftretenden Pumpendrücken
derartige Bearbeitungen der Stirnflächen der Gewindenippel 16 nicht erforderlich.