DE19842232A1 - Winkel-Thermostateinrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Winkel-Thermostateinrichtung zum Regeln von Heizungsventilen mit einer auf das Ventil einwirkenden, über die Außentemperatur selbstregelnden Stelleinrichtung (2, 4, 6) sowie einer Betätigungseinrichtung zur Sollwerteinstellung für die Stelleinrichtung (2, 4, 6), bei der die Betätigungseinrichtung einen Spindel- bzw. Gewindetrieb aufweist, der mittels einer an einem Spindel- bzw. Gewindeabschnitt angreifenden Wandlereinrichtung (12, 14; 11, 13; 15) die Spindel- bzw. Gewindedrehung in einer Linearbeaufschlagung der Stelleinrichtung (2, 3, 4) umsetzt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Winkel-Thermostateinrichtung zum Regeln von Heizungsventilen gemäß dem Oberbegriff des Patent­ anspruchs 1.

Solche Winkel-Thermostateinrichtungen, die mitunter auch Eckven­ tile genannt werden, weisen eine auf das Ventil einwirkende, über die Außentemperatur selbstregelnde Stelleinrichtung sowie eine Betätigungseinrichtung zur Sollwerteinstellung für die Stelleinrichtung auf. Sie werden insbesondere dort verwendet, wo Heizkörper) mit wenig zur Verfügung stehendem Raum eingebaut werden müssen (bspw. in Nischen), um die Handradkappe der Betä­ tigungseinrichtung bequem handhabbar zu machen.

Aus der DE 195 10 530 ist ein Winkel-Thermostatkopf bekannt, bei dem die lineare Stellbewegung, die über ein wärmeempfindliches Ausdehnungselement weitergeleitet wird, von einem Bolzen über einen zwischengeschalteten Winkelhebel rechtwinklig umgesetzt und zum Ventilstift (Druckstift) weitergegeben wird. Am Winkel­ hebel werden in recht aufwendiger Weise Auflagekanten ausgebildet, um die Reibung bei der Sollwerteinstellung zu minimieren.

Nachteilig ist hier einerseits die aufwendige Fertigung sowie die "Zwischenschaltung" des Winkelhebels, die zusätzliche Hyste­ reseprobleme mit sich bringt. Die Konstruktion impliziert ferner Abnutzungsprobleme, insbesondere weil über den Winkelhebel auch größere Querkräfte auf die anschließenden Bewegungsbauteile übertragen werden können.

Die französische Patentanmeldung Nr. 96.14554 beschreibt eine Bedienungseinrichtung für ein Thermostatventil, bei der eine Drehbewegung einer Bedienungseinheit rechtwinklig mittels einer Führungskulisse in eine Linearbewegung eines Ventilstiftes umgesetzt wird. Auch hier ist eine relativ komplizierte Konstruktion vorhanden welche ferner Abnutzungsprobleme aufgrund von übertragenen Querkräften mit sich bringt.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Winkel-Ther­ mostateinrichtung bereitzustellen, welche die oben angeführten Probleme des Standes der Technik weitestgehend überwindet. Ins­ besondere soll eine Thermostateinrichtung zur Verfügung gestellt werden, die eine geringe Abnutzung und damit eine hohe Ge­ nauigkeit der Temperatureinstellung über die Lebensdauer gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Die Unteransprüche definieren bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung.

Gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Betätigungsein­ richtung einen Spindel- bzw. Gewindetrieb auf, der mittels einer an einem Spindel- bzw. Gewindeabschnitt angreifenden Wandlerein­ richtung die Spindel- bzw. Gewindedrehung in einer Linear­ beaufschlagung der Stelleinrichtung umsetzt. Durch die Verwen­ dung eines solchen Spindel- bzw. Gewindetriebes mit Wandler, mit dem in konstruktiv einfacher Weise eine Drehbewegung in eine ge­ naue lineare Bewegung bzw. Kraftübertragung umgesetzt werden kann wird vorteilhafterweise gewährleistet, daß nur minimale Querkräfte auf die Stelleinrichtung übertragen werden und damit deren Genauigkeit über die gesamte Lebensdauer aufrechterhalten werden kann.

Vorteilhafterweise ist die Wandlereinrichtung betätigungsseitig vor der Stelleinrichtung angeordnet, wodurch Hystereseprobleme, die bei einer Krafteinleitung an einer Zwischenstelle der Stell­ einrichtung entstehen können weitgehend ausschaltbar sind.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Betätigungseinrichtung eine Spindel auf, an der ein Schneckenrad angreift, das exzentrisch auf einer Stellscheibe befestigt ist, die mit ihrem Umfangsrand die Stelleinrichtung betätigungsseitig beaufschlagt.

Gemäß anderen Ausführungsformen weist die Betätigungseinrichtung eine Spindel auf, auf der mindestens ein Spindelläufer läuft, der die Wandlereinrichtung aufweist bzw. bildet.

Eine Möglichkeit dieser Ausgestaltung besteht hierbei darin, daß die Betätigungseinrichtung eine geteilte Spindel mit zwei gegen­ läufigen Spindelabschnitten aufweist, auf denen jeweils Spindel­ buchsen in entgegengesetzten Richtungen laufen, die über ein Scherengestänge die Stelleinrichtung, bevorzugt über ein Angriffsbauteil, betätigungsseitig beaufschlagen.

Bei einer weiteren Ausführung weist die Betätigungseinrichtung ein Gewinde bzw. eine Spindel mit einem darauf laufenden Schub­ element auf, wobei das Schubelement und ein betätigungsseitig an der Stelleinrichtung angeordnetes Angriffsbauteil eine schräge Gleitfläche aufweisen, mittels der die Gewinde- bzw. Spindeldre­ hung in eine Linearbeaufschlagung der Stelleinrichtung umgesetzt wird.

Die Angriffsbauteile, die als Umgriffselemente für das betäti­ gungsseitig erste Bauteil der Stelleinrichtung ausgebildet und außen geführt sein können, tragen zusätzlich dazu bei, eine ab­ solut lineare Kraft- bzw. Bewegungsübertragung sicherzustellen und damit die verschleißenden Querkräfte auszuschalten.

Die Erfindung wird im weiteren anhand verschiedener in den Figu­ ren gezeigten Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Thermo­ stateinrichtung mit Spindeltrieb und Exzenter-Stell­ scheibe;

Fig. 2 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Thermo­ stateinrichtung mit geteiltem, gegenläufigem Spindel­ trieb und Scherengestänge; und

Fig. 3 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Thermo­ stateinrichtung mit einem Schrägflächenvortrieb.

In den Fig. 1 bis 3 ist jeweils systematisch eine Winkel-Thermo­ stateinrichtung dargestellt, die im weiteren auch als Thermo­ statkopf 1 bezeichnet wird. Der Thermostatkopf 1 kann in eine Stelleinrichtung und eine Betätigungseinrichtung aufgegliedert werden.

Die Stelleinrichtung weist den Ventilstift 2, das Überhubpaket 4, und den Transmitter 6 auf. Der Ventilstift 2 bewirkt bei Längsverschiebung ein Öffnen bzw. Schließen des anschließenden Ventils, beispielsweise eines hier nicht dargestellten Hei­ zungsventils. Die Längsverschiebung des Ventilstiftes 2 wird durch Kraft- bzw. Bewegungsübertragung von den in Reihe unmit­ telbar davor angeordneten Elementen, nämlich dem Überhubpaket 4 und dem Transmitter 6 bewirkt. Diese vorgenannten Elemente sind jeweils in bekannter Weise ausgestaltet und weisen auch das wär­ medehnfähige Thermostatelement, beispielsweise eine Paraffinkap­ sel auf, das für die Selbstregelung des Ventils sorgt und auch einen Einfrierschutz bereitstellt. Das wärmedehnfähige Thermo­ statelement kann sowohl im Überhubpaket 4 als auch im Transmit­ ter 6 angeordnet sein. Es soll hier bemerkt werden, daß im Rah­ men der vorliegenden Erfindung die Stelleinrichtung durchaus variabel ist und als Baueinheit verschiedene funktionelle Aus­ führungen annehmen kann.

Die Betätigungsvorrichtung, die in der Ausführungsform nach Fig. 1 dargestellt ist, weist eine Stellscheibe 12 auf, auf der exzentrisch ein Schneckenrad 14 befestigt ist. Das Schneckenrad 14 ist mit der Spindel 16 im Eingriff, die im Gehäuse des Thermostatkopfes 1 gelagert und über ein Handrad 18 drehbar ist. Durch die exzentrische Anordnung des Schneckenrades 14 auf der Stellscheibe 12, die mit ihrem glatten Außenrand an der rechten Stirnseite des Transmitters 6 anliegt, kann je flach Drehlage der Stellscheibe bzw. der Spindel 16 eine axiale Verschiebung des Transmitters 6 erreicht werden. Dargestellt ist schematisch der am weitesten nach links vorgeschobene Zustand des Transmitters 6. Die Stellscheibe 12 kann aus einem Material hergestellt werden, das gute Gleiteigenschaften besitzt, so daß beim Abgleiten der Umfangsoberfläche der Stellscheibe 12 an der Stirnseite des Transmitters 6 nur eine geringe Reibung entsteht und somit die Querkräfte, die in radialer Richtung auf die Transmitterstellfläche ausgeübt werden, so gering werden, daß Abnutzungsprobleme und Verschleiß minimiert werden. Die Genauigkeit der Sollwerteinstellung kann damit bei dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform über die Lebensdauer des Thermostatkopfes 1 aufrechterhalten werden.

Die Fig. 2 zeigt einen Thermostatkopf 1 mit einer alternativen Ausführungsform einer Betätigungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Auch hier ist wiederum eine Spindel 16 mit Handrad 18 gezeigt, jedoch weist diese Spindel zwei geteilte Spindelabschnitte 16a und 16b auf, die gegenläufig ausgestaltet sind. Auf dem oberen Spindelabschnitt 16b kann die Spindelbuchse 13b laufen, während bei der gleichen Drehrichtung des Handrades 18 die untere Spindelbuchse 13a in entgegengesetzter Richtung auf dem unteren Spindelabschnitt 16a läuft. Die Spindelbuchsen 13a und 13b bewegen sich demnach bei einer Drehung des Handrades 18 entweder aufeinander zu oder voneinander weg. Bei dieser Bewegung öffnen und schließen die Spindelbuchsen 13a und 13b ein Scherengestänge 11a und 11b, dessen obere Stange 11b an der Spindelbuchse 13b und dessen untere Stange 11a an der Spindelbuchse 13a befestigt ist.

Die beiden anderen Enden der Stangen 11a und 11b liegen an einem Angriffsbauteil 5 auf, daß als Umgriffselement für den Transmitter 6 ausgestaltet ist und durch die Anlage der linken Stangenenden der Stangen 11a und 11b an der linken Stirnfläche des Angriffsbauteils 5 wird dieses beim Aufeinanderzufahren der Buchsen 13a und 13b bei einer Winkelverkleinerung des Scherengestänges nach links verschoben und verschiebt über den Transmitter 6 und das Überhubpaket 4 den Ventilstift 2 in Richtung der Ventil-Verschlußstellung. Bei einer entgegengesetzten Drehung des Handrades 18 öffnet sich das Scherengestänge 11a, 11b und ermöglicht so auch eine Bewegung der Stelleinrichtung 2, 4 und 6 nach rechts und damit ein Öffnen des Ventils. Auch diese Ausführungsform gewährleistet eine im wesentlichen querkraftfreie Umsetzung der Drehbewegung des Handrades 18 in eine Axialbewegung der Stelleinrichtung, so daß wenig Querkräfte auf die Stelleinrichtung auftreten und eine verschleißarme Funktion gewährleistet wird.

Die Betätigungseinrichtung, die in Fig. 3 gezeigt ist, setzt die Drehbewegung des Handrades 18 gemäß einer alternativen Ausführungsform in eine Stellbewegung der Stelleinrichtung um. Im Gehäuse des in Fig. 3 dargestellten Thermostatkopfes 1 ist eine Gewindestange 16 drehbar gelagert. Auf dieser Gewindestange 16 läuft ein Schubelement 15, daß auf seiner rechten Seite zusammen mit dem Führungsbauteil 10 eine gerade Gleitfläche 9 ausbildet. Die linke Seite des Schubelements 15 ist schräg ausgebildet, ebenso wie die rechte Stirnfläche des Angriffsbauteils 5'. Miteinander bilden diese Bauteile die schräge Gleitfläche 7 aus.

Das Angriffsbauteil 5' ist in Axialrichtung der Stelleinrichtung 2, 4 und 6 gleitbar gelagert. Wenn sich das Schubelement 15 durch Drehung des Handrades 18 auf der Gewindestange 16 nach oben oder unten bewegt, wird über die Gleitfläche 7 das Angriffsbauteil 5' in Axialrichtung der Stelleinrichtung jeweils nach rechts oder links zum Öffnen und Schließen eines Thermostatventils verschoben. Die Öffnungsbewegung, bei der das Schubelement 15 nach oben gedreht wird und somit das Angriffsbauteil 5' sich nach rechts verschiebt, wird durch eine Feder 3 unterstützt, die im Gehäuse des Thermostatkopfes 1 gelagert ist und auf die linke Stirnfläche des Angriffbauteils 5' einwirkt.

Die vorgenannte Ausführungsform der Betätigungseinrichtung nach Fig. 3 stellt ebenfalls eine verschleißarme Arbeit des Ther­ mostatkopfes 1 sicher. Bei allen dargestellten Ausführungsformen findet die Kraft- bzw. Bewegungseinleitung betätigungsseitig vor der Stelleinrichtung statt, wodurch Hystereseprobleme, die bei einer Krafteinleitung an einer Zwischenstelle einer Stell­ einrichtung entstehen können, weitgehend ausschaltbar sind.

Claims (7)

1. Winkel-Thermostateinrichtung zum Regeln von Heizungs­ ventilen mit einer auf das Ventil einwirkenden, über die Außentemperatur selbstregelnden Stelleinrichtung (2, 4, 6) sowie einer Betätigungseinrichtung zur Sollwerteinstellung für die Stelleinrichtung (2, 4, 6), dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung einen Spindel- bzw. Gewindetrieb aufweist, der mittels einer an einem Spindel- bzw. Gewinde­ abschnitt angreifenden Wandlereinrichtung (12, 14; 11, 13; 15) die Spindel- bzw. Gewindedrehung in einer Linearbeaufschlagung der Stelleinrichtung (2, 3, 4) umsetzt.

2. Winkel-Thermostateinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Wandlereinrichtung betätigungsseitig vor der Stelleinrichtung (2, 4, 6) angeordnet ist.

3. Winkel-Thermostateinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung eine Spindel (16) aufweist, an der ein Schneckenrad (14) angreift, das exzentrisch auf einer Stellscheibe (12) befestigt ist, die mit ihrem Umfangsrand die Stelleinrichtung betätigungsseitig beaufschlagt.

4. Winkel-Thermostateinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung eine Spindel aufweist, auf der mindestens ein Spindelläufer läuft, der die Wandlereinrichtung (11, 13, 15) aufweist bzw. bildet.

5. Winkel-Thermostateinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung eine geteilte Spindel (16) mit zwei gegenläufigen Spindelabschnitten (16a, 16b) aufweist, auf denen jeweils Spindelbuchsen (13a, 13b) in entgegengesetzten Richtungen laufen, die über ein Scheren­ gestänge (11a, 11b) die Stelleinrichtung (2, 4, 6), bevorzugt über ein Angriffsbauteil (5), betätigungsseitig beaufschlagen.

6. Winkel-Thermostateinrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung ein Gewinde bzw. eine Spindel (16) mit einem darauf laufenden Schubelement (15) aufweist, wobei das Schubelement und ein betätigungsseitig an der Stelleinrichtung (2, 4, 6) angeordnetes Angriffsbauteil (5') eine schräge Gleitfläche (7) aufweisen, mittels der die Gewinde- bzw. Spindeldrehung in eine Linearbeaufschlagung der Stelleinrichtung (2, 3, 4) umgesetzt wird.

7. Winkel-Thermostateinrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Angriffsbauteil (5, 5'), als Umgriffselement für das betätigungsseitig erste Bau­ teil der Stelleinrichtung ausgebildet und bevorzugt außen geführt ist.