DE1600875A1

DE1600875A1 - Vorrichtung zur temperaturabhaengigen Verstellung eines Verstellorgans od.dgl.,insbesondere thermostatisches Ventil

Info

Publication number: DE1600875A1
Application number: DE19671600875
Authority: DE
Inventors: O'brien James Quinlan Cheadle
Original assignee: BRIEN JAMES QUINLAN HEALD GREE
Current assignee: BRIEN JAMES QUINLAN HEALD GREE
Priority date: 1966-01-04
Filing date: 1967-01-03
Publication date: 1970-04-02
Also published as: US3450344A; SE321605B; GB1120024A

Description

Janes Quinlan O'Brien, 33 Fioney Lane_s Heald Green Oheadle,

Cheshire / iingland

Torrlclatung zur temperaturabiiängigea Yerstellimg eines Yerstellorgans od. dgl® ₅ insbesondere thermostatisches Yentil

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur temperaturabhängiges. Verstellimg eis.es Verstellorgans, eines Hegel= oder Steuerorgans, s»B_c eine Ventilplatta oder elektrische Eontakte₉ insbesondere ein thermostatisches Ventil zur Eegelimg des Durchflusses durch Eohrleitungen nach lüassgabe der Temperatur des die Leitungen durchströmenden Mediums»

Der Erfindung liegt die Aufgabe augrunde, eine solche Vorrichtung in baulicher einfacher und zweckdienlicher Weise herzurichten,

Gemäss der Erfindung weist die Vorrichtung einen gewellten, mit dem Verstellorgan od. dgl· -verbundenen bsw. kuppelbar en Bimetallstreifen auf, der mit seinen. Enden in eine iüut eines Gehäuses od.

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Deutsche Bank AQ 725623 Krefetd · !»eatseheok Basen 4OSBi

dgl. eingreift und bei Temperaturänderung in seinen Biegezustand umklappt.

Das Gehäuse ist vorzugsweise ringförmig ausgebildet und weist zweckmässig eine elliptische Nut auf, in die der gewellte Bimetallstreifen mit seinen Enden einfasst. Es besteht die iviöglichkeit, mehrere oder eine grössere Anzahl solcher Bimetallstreifen vorzusehen, die jeweils in eine eigene elliptische Nut eingreifen«,

Der bzw. die Bimetallstreifen können in einer von einem Medium durchströmten Leitung angeordnet sein, wobei sie mit ihren Enden in eine elliptische Nut der Leitungswand einfassen wßd mit der Ventilplatte eines in der Leitung angeordneten Ventils so verbunden sind, dass die Ventilplatte unter der 3iegeverformung der Bimetallstreifen von der Schliesstellung in die Öffnungsstellung oder umgekehrt gebracht wird.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung kann für die Hegelung des Durchflusses in Zentralheizungssystemen verwendet werden, gleichgültig, ob das Heizmedium gasförmig, dampfförmig oder flüssig ist," Die Vorrichtung eignet sich ferner zur temperaturabhängigen Regelung aller strömender und fluidisierender Stoffe, ζ·Β, in einem Träger-luftstrom beförderter pulvriger Stoffe.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen

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Vorrichtung dargestellt· Es seigts

1 im Schnitt einen Anschluss tut sea gur ?ei?wendiing bei einem Heisewasserradiator eines Eeotr&lheiζsystems, wobei das Ventil in geöffneter Stellung dargestellt ist j

2 die Torrichtumg gemäss IFig» 1 bei gesehlossenem Ventil;

lig© 5 u» 4 eine Brattfsieiit! bsw« eine Seiteaansiciat eines gewellten Bimetallstreifens ι

5 ι« δ seliematiscii is SeJaaitt eia abgeaate^tss Amsfülariange-"bsispiel ©iaes feSi@2?mosta«^:is)®li®s. Tsatils in geschlosse«= ner iimä geöffneter

Bei einer Isleinkalibrigen Heisswasser-Heisaalag© ait fülaraag raid parallel gesahalteten Radiatoren ist aa der Ausgangsseite des Ströiaimgskanaie eiaes o@ä-©n Radiators oder in der Bohraagi eines inseMtiestutzene 5 aa der ladiatorausgangsseite eine Ventilvorriehtimg angeordnet₉ die₉ wie die JIg₀ 1 und 2 erkesnea lassen₉ aus ei&es⁵ Ventilplatte 6 bestelt₉ di© über ein© GewiaeLostaage ? aa swsi Bimetallstreifen 8 v©a gewellter Form befestigt ist» Die Baden dieser beiden Bimetallstreifen 8 greifen jeweils ia eine ellijstiseii® Hut % die in der BoMr-ang der Leitmig_f dem Aneelilmsstiitssea 5 scLei¹ ia ©iaer is diesen Teilern angeordneten

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Hülse angeordnet sind.

Die Bimetallstreifen 8 sind aus einem Material mit geeigneten thermostatischen Eigenschaften, sowie mit geeigneten physikalischen Eigenschaften, wie z.B. Korrosionswiderstand und Federungsvermögen hergestellt und weisen eine zweckentsprechende Breite auf. Die elliptischen Hüten 9 liegen in Ebenen, welche senkrecht zu der Längsachse der Leitung,des Anschlusstutzens 5 oder der in der Leitung bzw. der Bohrung des Anschlusstutzens 5 befindlichen Hülse stehen.

Die Streifen 8 liegen mit ihrer Breitseite in einer Ebene rechtwinkelig zu der Strömungsrichtung, so dass ihre Breitseite der Strömung zugewandt ist.

Die Hüten 9 befinden sich in einem Abschnitt des von dem Radiator kommenden Durchflusskanals, im vorliegenden Fall in dem Anschlusstut zen 5» an der Stelle, wo die Querschnittsfläche zumindest gleich der Summe der ebenen Fläche eines einzelnen Streifens 8 zuzüglich der Mindestquerschnittsflache ist, die für den Durchfluss des Mediums durch das zirkulierende System erforderlich ist.

Die Streifen 8 sind gegeneinander ausgerichtet und liegen jeweils in einer eigenen Nut 9} sie sind in ihren Mittleren Bereichen über die Stange 7» an der die Ventilplatte 6 befestigt ist, fest miteinander verbunden. Die Nuten 9 sind so angeordnet

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■und die Stange 7 weist eine solche Länge auf _f dass die Ventilplat.e 6 in üffnullstellung in einem (nicht dargestellten) benachbarten Bereich des Durchflusskanals liegt, der eine grössere Querschnittsfläche aufweist, während sie in Schliessstellung sich an dem Leitungsstutzen abstützt oder im Innern desselben liegt. Die Querschnittsflache dieses grösseren Abschnittes des Durchflusskanals, in den sich die Ventilplatce 6 hineinbewegt, abzüglich der der Strömung zugewandten ebenen Fläche der Ventilplatte 6 ist so eingestellt, dass sie die für die Strömung in dem zirkulierenden System erforderliche Mindestquerschnitt sflache übersteigt. Die zylindrische Fläche, auf der sich der Umfang der Ventilplatte bei deren Bewegung verschiebt, übersteigt ebenfalls den für den Durchfluss des Mediums in dem zirkulierenden System erforderlichen Mindestquerschnitt.

Die Streifen 8 weisen eine solche Formgebung auf, dass der Abstand zwischen ihren Enden grosser ist als der grössere Ellipsendurchmesser der elliptischen Hut, und zwar um so viel grosser, dass die jeweils in einer eigenen Mut liegenden Streifen 8 mit ihrem mittleren Bereich in einem Abstand von der Ebene ihrer Hut liegen, der gleich der Hälfte der erforderlichen Querablenkung ist, die der ausgewölbte Streifen in der erforderlichen Umklappstellung aufweist· Die elliptischen Nuten 9 weisen dieselben Abmessungen auf und liegen phasengleich zueinander; sie sind in einem solchen Abstand zueinander angeordnet, dass die gewellten Streifen 8 sich nicht gegeneinander legen, wenn sie ■gleichzeitig von der Auswölbung in der einen Richtung in die

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Auswölbung in die andere Richtung umklappen.

In dem mittleren Bereich, wo sich das Befestigungsloch befindet, weisen die Streifen 8 eine Verbreiterung 8A auf, die durch Kreisbögen um den Mittelpunkt des Befestigurigsloches begrenzt wird» Die beiden Enden der Streifen sind bei 8B zu dem grösseren Eadius der elliptischen I>iut 9, in die die Enden eingreifen, kreisbogenförmig gerundet (vergl. j?ig. 3 und 4). Die. ebene Querschnittsfläche eines jeden Streifens 8 ist derart, dass sie die Differenz der ^uerschnittsflache desjenigen Teils des Durchflusskanals,

cLi s in dem sich der Streifen befindet, und der m dem Durchfluss in dem zirkulierenden System erforderlichen Llindestquerschnittsflache nicht übersteigt«,

Das Eimetallmaterial wird nach Massgabe bekannter ,/erte entsprechend den Temperaturen ausgewählt, bei denen eine Regelung des Durchflusses erfolgen soll. Die Charakteristiken des Bimetalls, die Länge und die gewellte Form eines jeden Streifens 8, das ihm innewohnende Federungsvermögen usw. werden so eingestellt, dass die sich aufgrund der Einspannung des Streifens in seiner Lagernut infolge von Temperaturänderungen ergebenden Spannungen in dem Bimetall durch das Federungsvermögen der Streifen als Formänderungsarbeit absorbiert werden, bis der Widerstand des in der Hut liegenden Streifens gegen ein Umklappen seiner Auswölbung überwunden wird. Die Entspannung erfolgt augenblicklich bei der für den //echsel der Streifenaus-

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Wölbung bestimmten Temperatur.

Die Formgebung der Streifen 8 ist so eingestellt, dass die Wellungen in Seitenansicht (Fig. 4) bei einem Mittelwert der vorbestimmten Streifen-Umklapptemperaturen zentral auf einem Band mit ebener Fläche liegen würden·

Diejenige Seite der Bimetallstreifen 8, die den niedrigeren Ausdehnungsifert aufweist, ist bei Temperaturen, die unterhalb des Rückstellpunktes für die Streifenauswölbung liegen, in konvexer Form der Strömungsrichtung des heissen Wassers zugewandt, während andererseits die Seite des Bimetallstreifens 8, welche den hohen Äusdehnungswert aufweist, in konkaver Form der Strömungsrichtung des heissen Wassers augewandt ist_e

Die Streifen 8 können in ihrer Ausrichtung dadurch verstellt werden, dass ihre in die elliptischen Nuten 9 einfassenden Enden in Sichtung auf den kleineren oder den grösseren Ellipsenscheitel verstellt werden, wodurch der Einspanndruck der Streifen in den Ifuten und damit auch die Temperatur bzw. die Temperaturen, bei denen sich die Auswölbung des Streifens umkehrt, verändert werden.

Die Differenz des grösseren und des kleineren Durchmessers der elliptischen Kuten 9 beträgt "bei einem Zirkulationssystem mit einem Bohrungsdurchmesser von 12,7 aua etwa 0,003 mm.

Um die auf die Betätigungsstange 7 des Ventils wirkende Stell-

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kraft zu vervielfachen und den linearen Verlauf der Stellbewegung der Ventilstange zu steuern, wird vorzugsweise eine grössere Anzahl von Streifen verwendet, obwohl auch nur ein einziger Streifen Verwendung finden kann.

Die Ventilplatte 6 kann aus thermostatischem Bimetall in Form einer sich federeinstellenden Tellerscheibe bestehen, falls eine zusätzliche oder eine abgeänderte lineare Bewegung des Ventils bei denselben oder anderen vorbestimmten Temperaturen erwünscht ist.

In den Fällen, in welchen der Temperaturbereich, in dem das Umklappen des Streifens eintreten soll, klein ist, so kann die Umklappbewegung des Streifens unmittelbar an der Ebene seiner Nut dadurch arretiert werden, dass eine Hut von einer solchen Form vorgesehen wird, die einen weiteren Druck auf den Streifen ausübt, wenn dieser sich durch die Nutenebene zu bewegen versucht. Andererseits kann aber auch ein Anschlag in der Bohrung des Anschluss tut ζ ens od. dgl. vorgesehen sein, der die Bewegung der Stange kurz vor dem Durchgang des Streifens durch die Ebene seiner Hut hemmt.

Ein anderes Verfahren, mit dem sich dies erreichen lässt, ist den Figuren 5 und 6 zu entnehmen, in denen ein Ventil dargestellt ist, welches ein Gehäuse IO mit einem Ventilsitz 11 aufweist,, gegen den sich eine Ventilplatte 12 legt» Bei diesem Ventil sind

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.drei gewellte Bimetallstreifen 13 vorgesehen, die in elliptische Nuten 14 eingreifen und über eine Gewindestange 15 mit der Ventilplatte 12 verbunden sind. An der Oberseite der Ventilplatte 12 ist ein weiterer gewellter Bimetallstreifen 16 angeordnet, der in eine elliptische Hut 14 einfasst, jedoch in keiner Verbindung mit der Stange 15 steht, die durch ihn hindurchgeführt ist. Obgleich bei diesem Ausführungsbeispiel lediglich ein einziger Streifen 16 vorgesehen ist, können selbstverständlich auch mehrere Streifen dieser Art verwendet werden, die jeweils durch eine auf der Stange 15 frei beweglichen Büchse voneinander getrennt sind.

Der Streifen 16 ist so ausgelegt, dass er ebenso wie die drei Streifen 13 bei der Ventil-Öffnungstemperatür von der in Fig. dargestellten Lage (Schliesstellung des Ventils) in die in Fig.6 dargestellte Lage (Öffnungsstellung des Ventils) springt, wobei sich seine Auswölbung durch den Eingriff in die Nut umkehrt· Der Streifen 16 wird jedoch durch Anschlag seiner oberen Fläche an der Abdeckung 17 des Ventilgehäuses 10 an einer Bewegung durch die Ebene seiner Nut hindurch gehindert, wie Fig.6 erkennen lässt. Falls weitere Streifen 16 vorgesehen werden, so können diese in entsprechender Weise dureh die Büchsen, welche diese Streifen von dem obersten Streifen 16 trennen, an einer Bewegung über ihre Nutenebene hinaus gehindert werden. Die Bewegung der Streifen 13 durch die Ebenen ihrer Nuten in Richtung auf die Eückwärts-Auswölbung des Streifens, was zur Vervoll-

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ständigung des Ventilöffnungshubs erforderlich ist, kann sich jedoch unbehindert fortsetzen, wie Fig.6 erkenren lässt.

Wenn die Temperatur des strömenden kediums auf eine I'emperatur unterhalb der VentilÖffnun^stemperatur fällt, so sticht sich' der Streifen 16 aufgrund des Federungsvermögens der zusam engedrückten Wellungen unmit-celbar von der Stellung gemäss Jj'ig.6 in die 6tellung gemäss Fig.5 zurückzubiegen, wobei auch auf die obere Fläche der Ventilplatce 12 eine Kraft ausgeübt wird, welche über die Stange 15 das Zusammendrücken der otreifen 15 in ihren liuten von der Stellung gemäss Fig.6 in die stellung gemäss Fig. 5 unterstützt·

Wie erwähnt, ist der Streifen 16 lose an der Gewindestange 15 angeordnet; er übt daher einen Druck auf die Ventilplatte 12 lediglich auf der ersten Hälfte seines Weges von der Öffnungsstellung in die Schliesstellung aus. Er bleibt daher auf der zweiten Hälfte der Bewegung der Ventilplatte gegenüber dieser zurück, da er in der Nut 14 gehalten wird.

Es versteht sich, dass der gewellte Bimetallstreifen 16 andererseits aber auch so angeordnet sein kann, dass er, anstatt, wie dargestellt, die Anfangsschliessbewegung der Ventilplatte 12 zu unterstützen, die Anfangs-Öffnungsbewegung der Ventilplatoe unterstützt.

Die Stange 7 bzw. 15 kann eine glatte Oberfläche aufweisen und

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mit dem bimetallstreifen 7 ^zw. 13 z.B. durch Punktschweissen verbunden sein.

Es versteht sich, dass die mit einem oder mehreren, in eine Hut einfassenden Bimetallstreifen versehene Stellvorrichtung f^emäss der Erfindung nicht nur für temperaturgesteuerte Regelventile verwendbar ist, sondern sich für beliebige temperaturabhängige iätellbewegungen, z.B. für die Verstellung elektrischer kontakte eignet.

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Claims

Ansprüche

1. Vorrichtung zur temperaturabhängigen Verstelung eines Verstellorgans od.dgl, , insbesondere thei-mostatisches Ventil, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen gewellten, mit dem Verstellorgan (6, 12) verbundenen bzw. kuppelbaren Mmetallstreixen (8, 1$) aufweist, der mit seinen Enden in eine Nut (9, 14-) eines Gehäuses (^₁ 10) eingreift und bei Temperaturänderung eine federnde Klapobewegung ausführt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (5, 10) kreisförmig ausgebildet ist und innenseitig eine elliptische Hut (9, W-) aufweist, in der der gewellte Bimetallstreifen (8, 13) mit seinen -bnden gelagert ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine zahl gewellter Bimetallstreifen (8, 13)» die jeweils in eine elliptische Nut (9» 14-) einfassen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein gewellter Bimetallstreifen (8, 13) quer in einer von einem Medium durchströmten Leitung angeordnet ist, mit seinen Enden in eine elliptische Nut (9» der Leitungswand einfasst und mit der Ventilplatte (6, 12) eines in der Leitung angeordneten Ventils so verbunden ist, dass die Ventilplatte unter der federnden Klappbewegung des gewellten

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-Bimetall streif ens von der Schliesstellung in die Öffnungsstellung oder umgekehrt beweglich ist.

5· Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Ventilplatte (6, 12) eine Mehrzahl solcher gewellter bimetallstreifen (8, 13) verbunden ist, die mit ihren Enden jeweils in eine eigene elliptische Nut (9, 14·) einfassen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5» dadurch gekennzeichnet, dass die elliptische Nut "bzw. rluten (9, 14) senkrecht zur Längsachse der Leitung angeordnet ist bzw. sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die in der elliptischen Nut bzw, den elliptischen Nuten liegenden Enden des bzw. der Bimetallstreifen zur Veränderung des Einspanndruckes in der Nut und demgesäss der Temperatur, bei der der Bimetallstreifen in seiner Auswölbung umklappt, in Richtung auf den Ellipsenscheitel der Nut oder in Gegenrichtung beweglich ist bzw. sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung der Anschluss bzw. ein Rohrstutzen (5) eines Heisswasserzuführungssystems ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet dass die Ventilplatte (6, 12) und der bzw« die Bimetal'-streifen (8, 13) zur gleichseitigen Bewegung durch eine Stange (7» 15) verbunden sind_e

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10· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 ibß 9» dadurch gekennzeichnet, dass die elliptischen üuten (9, 14) die gleiche Abmessung haben und in gleicher Phasenlage liegen.

11· Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass dtr Ventilplatt;e (12) ein zusätzlicher, mit der Stange (15) unverbundenär Bimetabstreifen (16) zugeordnet ist, der die Anfangsschliessbewegung bzw. die Anfangsöffnungsbwegung der Ventilplatte (12) unterstützt.

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