DE19917781A1 - Heizungsventil-Thermostataufsatz - Google Patents

Abstract

Es wird ein Heizungsventil-Thermostataufsatz (1) angegeben mit einem Gehäuse (3, 4), in dem ein Thermostatelement (11) angeordnet ist, das einen Druckraum (12) aufweist, dessen Volumen sich in Abhängigkeit von der Temperatur verändert, mit einem Betätigungselement (15), das mit dem Thermostatelement (11) in Wirkverbindung steht, und mit einer Sicherheitsanordnung, die eine Überdruckfeder (18) aufweist. DOLLAR A Bei einem derartigen Heizungsventil-Thermostataufsatz (1) möchte man bei Verwendung bislang bekannter Thermostatelemente (11) die Baulänge kleinhalten können. DOLLAR A Hierzu ist die Überdruckfeder (18) zwischen dem Thermostatelement (11) und einem Gehäuseteil (3) angeordnet und spannt das Thermostatelement (11) in Richtung auf das Betätigungselement (15) vor, wobei das Thermostatelement (11) in einem Trägerteil (10) aufgenommen ist, das als Widerlager für die Überdruckfeder (18) dient.

Description

Die Erfindung betrifft einen Heizungsventil-Thermostat­ aufsatz mit einem Gehäuse, in dem ein Thermostatelement angeordnet ist, das einen Druckraum aufweist, dessen Volumen sich in Abhängigkeit von der Temperatur verän­ dert, mit einem Betätigungselement, das mit dem Thermo­ statelement in Wirkverbindung steht, und mit einer Si­ cherheitsanordnung, die eine Überdruckfeder aufweist.

Derartige Heizungsventil-Thermostataufsätze sind mil­ lionenfach am Markt eingeführt. Als Beispiel wird auf DE 27 48 412 A1 verwiesen.

Ein derartiger Heizungsventil-Thermostataufsatz ist am Ventil eines Heizkörpers (oder auch einer Fußbodenhei­ zung) befestigt. Das Heizungsventil weist beispielswei­ se einen Stößel auf, der durch eine im Ventil angeord­ nete Feder nach außen gedrückt wird. In die andere Richtung wird der Stößel vom Betätigungselement ge­ drückt. Je stärker der Stößel eingedrückt wird, desto stärker drosselt das Ventil. Wenn man davon ausgeht, daß sich bei zunehmenden Temperaturen das Volumen des Thermostatelements vergrößert, dann wird in diesem Fall das Betätigungselement in Richtung auf den Stößel be­ wegt und der Zustrom von Wärmeträgerflüssigkeit wird gedrosselt.

Es können nun Situationen auftreten, in denen das Hei­ zungsventil bereits vollständig geschlossen ist, auf­ grund einer auf anderen Ursachen beruhenden Tempera­ turerhöhung im Raum das Volumen des Thermostatelementes aber weiter vergrößert wird. Derartige Ursachen können beispielsweise eine intensive Sonneneinstrahlung oder auch eine Vielzahl von Personen sein, die im Raum anwe­ send sind. Bei einer derartigen Volumenzunahme des Thermostatelementes könnte es zu Beschädigungen im Ven­ tilaufsatz oder im Ventil selbst kommen. Um dies zu verhindern, ist das Betätigungselement im bekannten Fall als Druckfeder ausgebildet, die bei einer Tempera­ turerhöhung komprimiert werden kann. Damit kann zwar die Kraft aufgenommen werden, die durch die Tempera­ turerhöhung bedingt ist. Gleichzeitig muß aber das Be­ tätigungselement eine gewisse axiale Länge aufweisen, um überhaupt komprimiert werden zu können. Dies vergrö­ ßert die Baulänge des Thermostataufsatzes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Baulänge kleinzuhalten.

Diese Aufgabe wird bei einem Heizungsventil-Thermostat­ aufsatz der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Überdruckfeder zwischen dem Thermostatelement und einem Gehäuseteil angeordnet ist und das Thermostatele­ ment in Richtung auf das Betätigungselement vorspannt, wobei das Thermostatelement in einem Trägerteil aufge­ nommen ist, das als Widerlager für die Überdruckfeder dient.

Mit dieser Ausgestaltung ist es nicht mehr nötig, eine Druckfeder als Betätigungselement zu verwenden. Dement­ sprechend benötigt man auch keinen axialen Bauraum mehr, der bereitgehalten werden muß, damit man eine derartige Feder komprimieren kann. Die Überdruckfeder ist vielmehr an einer anderen Stelle angeordnet und zwar so, daß bei einer Druckerhöhung das Thermostatele­ ment nach außen, d. h. weg von dem Heizkörperventil, verlagert werden kann. Damit läßt sich die Funktion der Betätigung des Stößels des Heizkörperventils und die Funktion der Überdrucksicherung entkoppeln. Beide Funk­ tionen können dann durch Bauelemente realisiert werden, die ganz konkret auf ihre Aufgabe hin angepaßt sind. Dies hat den zusätzlichen Vorteil, daß auch das Regel­ verhalten des Thermostataufsatzes verbessert werden kann. Man kann also bisher bekannte und bewährte Ther­ mostatelemente verwenden und die Baulänge trotzdem kurz halten, da für die Bewegung des Thermostatelements im Innern des Aufsatzes im Überdruckfall kein Platz mehr erforderlich ist. Der Thermostataufsatz benötigt daher weniger Raum, was sowohl von der Einbaubarkeit her als auch von der äußeren Erscheinung her Vorteile bietet. Gleichzeitig verringert sich die Gefahr, daß eine Per­ son gegen den in den Raum ragenden Thermostatventilauf­ satz stößt und ihn beschädigt. Das herkömmliche Thermo­ statelement ist allerdings üblicherweise als Kapsel ausgebildet, die nur eine begrenzte mechanische Festig­ keit aufweist. Das Anbringen von Widerlagern für die Überdruckfeder ist zwar nicht ausgeschlossen, würde je­ doch den Herstellungsaufwand erhöhen. Wenn man nun das Thermostatelement in einem Trägerteil unterbringt, dann reicht es aus, das Thermostatelement in diesem Träger­ teil zu befestigen, beispielsweise durch Klemmen oder Kleben. Das Trägerteil kann beispielsweise aus Kunst­ stoff gebildet sein. In diesem Fall ist es relativ ein­ fach, die entsprechenden Vorsprünge oder Ansätze auszu­ formen, an denen sich dann die Überdruckfeder abstützen kann.

Vorzugsweise umgibt die Überdruckfeder das Thermostate­ lement in Umfangsrichtung. Damit ist für die Überdruck­ feder selbst überhaupt kein zusätzlicher axialer Bau­ raum notwendig. Dennoch läßt sich die Funktionen der Überdruckfeder zuverlässig erfüllen. Wenn die Über­ druckfeder das Thermostatelement in Umfangsrichtung um­ gibt, dann hat sie automatisch einen relativ großen Durchmesser und kann durch das Thermostatelement ge­ führt werden, so daß ihre Dimensionierung relativ ein­ fach wird.

Vorzugsweise ist das Gehäuseteil als Teil eines Dreh­ griffs ausgebildet und drehbar in einem Sockelteil ge­ lagert. Mit dieser Ausgestaltung wird es möglich, den vom Thermostatelement vorgegebenen oder vorgebbaren Sollwert zu verändern. Das Thermostatelement ist im Drehgriff gelagert. Wenn der Drehgriff im Sockelteil verdreht wird, dann ändert sich die axiale Position des Thermostatelementes relativ zu dem Sockelteil und damit relativ zu dem Heizkörperventil.

Hierbei ist bevorzugt, daß das Betätigungselement durch eine Hilfsfeder in Richtung auf das Thermostatelement belastet ist, wobei sich die Hilfsfeder im Sockelteil abstützt. Diese Ausbildung hat vor allem für die Monta­ ge Vorteile. Sämtliche Teile werden durch die Federn zusammengehalten. Auch im Betrieb hat diese Ausbildung Vorteile, weil die im Heizkörperventil angeordneten Fe­ dern nur noch dafür sorgen müssen, daß die entsprechen­ den Ventilelemente in die gewünschten Stellungen ver­ schoben werden.

Vorzugsweise weisen das Trägerteil und das Gehäuseteil eine in Axialrichtung zusammenwirkende Anschlaganord­ nung auf, die den Hub der Überdruckfeder begrenzt. Die Überdruckfeder kann dann das Gehäuseteil und das Trä­ gerteil nicht weiter auseinander drücken, als es durch die Anschlaganordnung zugelassen wird. Damit bildet der Thermostatventilaufsatz nach dem Zusammenbau eine Ein­ heit, die nicht ohne weiteres wieder aufgelöst werden kann.

Vorteilhafterweise sind das Trägerteil und das Gehäuse­ teil drehfest zusammengesetzt. Wenn also der Drehgriff verdreht wird, dann dreht sich das Gehäuseteil und das Trägerteil zusammen mit, wobei auch das Thermostatele­ ment mitgedreht werden kann. Für die Überdruckfeder bleiben damit definierte Lagerbedingungen erhalten. Auch wird die Belastung des Thermostatelements klein gehalten.

Vorzugsweise weisen das Thermostatelement oder das Trä­ gerteil an einem der Stirnseite des Gehäuseteils be­ nachbarten Bereich eine Anzeigeeinrichtung auf. Man kann dann Situationen erkennen oder signalisieren, in denen der besagte Überdruck aufgetreten ist. Sollte sich ein derartiger Überdruck zeigen, ist dies ein Hin­ weis darauf, daß das Ventil geschlossen ist und man so­ zusagen eine Gratiswärme bekommt. Bei zu hoher Tempera­ tur ist der Benutzer in der Regel versucht, das Ventil durch Drehen am Drehgriff zu schließen. Dies würde in derartigen Situationen nur den Aufsatz verschließen, ohne den Zustand zu ändern. Durch die Anzeige kann man dies signalisieren.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Anzeigeeinrichtung als Farbmarkierung ausgebildet ist. Wenn also durch einen Überdruck das Thermostatele­ ment vom Ventil weg geschoben wird, dann wird es ein wenig aus dem Gehäuseteil herausgedrückt. Dies läßt sich im einfachsten Fall durch eine Farbmarkierung, beispielsweise einen roten Streifen, sichtbar machen. Weitere Maßnahmen sind nicht notwendig.

In einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Betäti­ gungselement an seinem dem Thermostatelement abgewand­ ten Ende eine flanschartige Durchmesservergrößerung auf. Diese Durchmesservergrößerung kann als angesetzte Platte ausgebildet sein. Sie kann aber auch einstückig mit dem Betätigungselement ausgebildet sein. Sie kann mehrere Funktionen erfüllen. Zum einen kann in der Durchmesservergrößerung die Anlagefläche für den Ven­ tilstößel ausgebildet sein. Darüber hinaus kann die Durchmesservergrößerung auch zur Anlagefläche für die Hilfsfeder verwendet werden. Eine besonders vorteilhaf­ te Wirkung ergibt sich aber dann, wenn die Durchmesser­ vergrößerung eine Abschirmung gegen die Wärmestrahlung vom Heizkörperventil zum Thermostatelement bildet. In diesem Fall wird das Thermostatelement, was erwünscht ist, überwiegend durch die Raumtemperatur beeinflußt. Man kann den die Durchmesservergrößerung bildenden Tel­ ler auch noch mit einer Reflexionsschicht, beispiels­ weise aus Aluminium versehen, so daß die Wärmeabschir­ mung noch weiter verbessert wird.

Vorzugsweise ist das Betätigungselement als massiver Körper ausgebildet. Dieser wird weder bei der Betäti­ gung durch das Thermostatelement noch beim Auftreten einer Überdrucksituation nach Art einer Druckfeder ver­ formt. Dementsprechend können sämtliche Volumenverände­ rungen des Thermostatelementes unmittelbar an das Heiz­ körperventil weitergegeben werden. Das Betätigungsele­ ment kann beispielsweise als Kunststoffteil ausgebildet sein, das durch Spritzguß hergestellt worden ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzug­ ten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeich­ nung näher beschrieben. Hierin zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht durch einen Heizungsven­ til-Thermostataufsatz und

Fig. 2 eine entsprechende Schnittansicht bei Auftre­ ten eines Überdrucks.

Ein Heizungsventil-Thermostataufsatz 1 ist in Fig. 1 dargestellt bei einer Umgebungstemperatur von 22°C, was dem Sollwert entspricht, der durch den Aufsatz 1 im Raum geregelt werden soll. In Fig. 2 ist der gleiche Thermostatventilaufsatz für eine Umgebungstemperatur von etwa 32°C dargestellt, also eine Situation, in der, was unten näher erläutert wird, ein Überdruck aufgetre­ ten ist.

Der Thermostatventilaufsatz 1 weist ein Gehäuse 2 auf, das durch einen Drehgriff 3 und einen Sockelteil 4 ge­ bildet ist. Der Drehgriff 3 ist mit dem Sockelteil 4 über ein Gewinde 5 verbunden. Wenn also der Drehgriff 3 gedreht wird, dann ändert sich seine axiale Position gegenüber dem Sockelteil 4.

Der Sockelteil 4 weist einen Anschlußstutzen 6 auf mit einer Eingriffsgeometrie 7, mit der er an einem nicht näher dargestellten Heizkörperventil befestigt werden kann. Zur Festlegung dient eine Überwurfmutter 8, die den Anschlußstutzen 6 umgibt und durch Drehen auf einem Gewinde 9 axial auf dem Anschlußstutzen verlagert wer­ den kann.

Im Drehgriff 3 ist ein Trägerteil 10 angeordnet, das seinerseits ein Thermostatelement 11 trägt. Das Thermo­ statelement 11 weist einen Druckraum 12 auf, der radial innen durch ein einseitig offenes Balgenrohr begrenzt ist. Die Wand des Balgenrohres 13 ist verformbar. Im übrigen ist das Thermostatelement 11 durch eine Kapsel gebildet, deren Wand 14 praktisch unverformbar ist.

In das Balgenrohr 13 ist eine Spindel 15 eingesteckt, die im montierten Zustand als Betätigungselement wirkt. Die Spindel 15 weist an ihrem dem Thermostatelement ab­ gewandten Ende eine Durchmesservergrößerung 16 auf, die als Anlagefläche für eine Hilfsfeder 17 dient, die am Sockelteil 4 abgestützt ist und die Spindel 15 in Rich­ tung auf das Thermostatelement 11 vorspannt. Die Hilfs­ feder 17 ist allerdings relativ schwach dimensioniert, d. h. die von ihr erzeugten Reaktionskräfte sind relativ klein. Die Durchmesservergrößerung 16 dient auch als thermische Abschirmung. Wärme, die aus dem Bereich der Eingriffgeometrie 7 abstrahlt, wird vom Thermostatele­ ment 1 fern gehalten. Die Abschirmung kann noch durch eine reflektierende Schicht, beispielsweise aus Alumi­ nium, verbessert werden.

Das Trägerteil 10 ist von einer Überdruckfeder 18 umge­ ben, die zwischen einem Flansch 19 am Trägerteil und einem Flansch 20 am Drehgriff eingespannt ist und das Thermostatelement 11 in Richtung auf das Sockelteil 4 drückt. Die Bewegung des Thermostatelements 11 in Rich­ tung auf das Sockelteil 4 wird durch eine Anschlag­ anordnung begrenzt, die einen ersten Anschlag 25 am Trägerteil 10 und einen zweiten Anschlag 26 am Dreh­ griff 3 aufweist. Damit ist also eine Hubbegrenzung für die Feder 18 vorgesehen.

In nicht näher dargestellter Weise sind das Trägerteil 10 und der Drehgriff 3 drehfest miteinander verbunden.

Im in Fig. 1 dargestellten "Normalzustand" nimmt die Überdruckfeder 18 ihre größte Länge ein. Drehgriff 3, Trägerteil 10 und Thermostatelement 11 bilden eine Ein­ heit, deren axiale Position durch Verdrehen des Dreh­ griffs 3 im Sockelteil verändert werden kann. Damit wird auch der Sollwert verändert, der vom Thermostat­ element 11 vorgegeben wird.

Der Druckraum 12 ist mit einer Flüssigkeit gefüllt, de­ ren Volumen sich in Abhängigkeit von der Temperatur än­ dert. Wenn die Temperatur absinkt, dann wird das Volu­ men des Druckraumes kleiner. Die Spindel 15 kann unter der Wirkung der Hilfsfeder 17 weiter in das Thermo­ statelement 11 hineingeschoben werden. Gegebenenfalls wird diese Bewegung auch durch eine Rückstellfeder des nicht näher dargestellten Heizkörperventils unter­ stützt. Je weiter die Spindel 15 in den Druckraum 12 eingeschoben werden kann, desto stärker öffnet das Ven­ til.

Wenn sich hingegen die Temperatur erhöht, dann vergrö­ ßert sich das Volumen der Flüssigkeit im Druckraum 12 und die Spindel 15 wird nach unten (bezogen auf die Darstellung der Fig. 1) geschoben. Hierbei kann sich das Balgenrohr 13 etwas verformen. Diese Bewegung der Spindel 15 führt zu einer stärkeren Drosselung des Heizkörperventils.

Wenn sich nun, wie in Fig. 2 dargestellt, das Heizkör­ perventil bereits in der geschlossenen Situation befin­ det, die Temperatur aber weiter ansteigt, beispielswei­ se durch eine intensive Sonneneinstrahlung in den Raum oder durch die Anwesenheit von vielen Personen, von de­ nen jede als Wärmequelle wirkt, dann würde der Druckan­ stieg bzw. die Volumenvergrößerung der Flüssigkeit im Druckraum 12 zu einer Beschädigung des Thermostatele­ mentes und/oder des Heizkörperventils führen.

In diesem Fall führt die Volumenvergrößerung der Flüs­ sigkeit im Druckraum 12 dazu, daß die Spindel 15 weiter aus dem Thermostatelement 11 herausgedrückt wird. Da die Spindel 15 aber nicht weiter ausweichen kann, wird die Überdruckfeder 18 komprimiert und das Thermostate­ lement 11 wandert mit seinem Trägerteil 10 aus dem Drehgriff 3 axial heraus. Dies ist unter anderem auch daran erkennbar, daß ein Abstand a zwischen dem Boden des Balgenrohres und der gegenüberliegenden Stirnseite des Thermostatelementes 11 in Fig. 2 größer als in Fig. 1 ist.

Man kann nun die Umfangswand des Trägerteiles 10 in diesem Bereich 21 mit einer Farbmarkierung versehen, beispielsweise einem roten Ring. Dieser wird bei derar­ tigen Überdrucksituationen sichtbar. Dadurch wird ange­ zeigt, daß das Heizkörperventil bereits geschlossen ist und ein Drehen am Drehgriff keine Änderung bewirken würde. Durch die geschilderte Ausgestaltung, bei der ein Überdruck im Druckraum 12 dazu führt, daß sich das Thermostatelement 11 weg vom Heizkörperventil bewegt, wird sichergestellt, daß kein axialer Bauraum notwendig ist, der für eine Ausweichbewegung des Thermostatele­ mentes im Innern des Thermostatventilaufsatzes 1 bereit gehalten werden muß. Man kann daher bekannte Thermosta­ telemente 11 verwenden und trotz gleicher Thermostate­ lemente 11 eine kürzere axiale Baulänge vorsehen.

Die zusätzlichen Teile, die benötigt werden, können re­ lativ einfach gefertigt werden. Insbesondere können so­ wohl der Drehgriff 3 als auch das Trägerteil 10 als Rohrkörper ausgebildet sein. Das Trägerteil 10 kann zu­ sätzlich noch eine Abdeckung 22 der Stirnseite des Thermostatelements 11 aufweisen, so daß das Thermostat­ element 11 recht gut geschützt ist. Über Öffnungen 23 und 24 kann die Zufuhr von Umgebungsluft zum Thermostat­ element 11 gewährleistet werden.

Claims (10)

1. Heizungsventil-Thermostataufsatz mit einem Gehäuse, in dem ein Thermostatelement angeordnet ist, das einen Druckraum aufweist, dessen Volumen sich in Abhängigkeit von der Temperatur verändert, mit ei­ nem Betätigungselement, das mit dem Thermostatele­ ment in Wirkverbindung steht, und mit einer Sicher­ heitsanordnung, die eine Überdruckfeder aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Überdruckfeder (18) zwischen dem Thermostatelement (11) und einem Ge­ häuseteil (3) angeordnet ist und das Thermostatele­ ment (11) in Richtung auf das Betätigungselement (15) vorspannt, wobei das Thermostatelement (11) in einem Trägerteil (10) aufgenommen ist, das als Wi­ derlager für die Überdruckfeder (18) dient.

2. Aufsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überdruckfeder (18) das Thermostatelement (11) in Umfangsrichtung umgibt.

3. Aufsatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Gehäuseteil (3) als Teil eines Drehgriffs ausgebildet und drehbar in einem Sockel­ teil (4) gelagert ist.

4. Aufsatz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselement (15) durch eine Hilfsfe­ der (17) in Richtung auf das Thermostatelement (11) belastet ist, wobei sich die Hilfsfeder (17) im Sockelteil (4) abstützt.

5. Aufsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerteil (10) und das Ge­ häuseteil (3) eine in Axialrichtung zusammenwirken­ de Anschlaganordnung (25, 26) aufweisen, die den Hub der Überdruckfeder (18) begrenzt.

6. Aufsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerteil (10) und das Ge­ häuseteil (3) drehfest zusammengesetzt sind.

7. Aufsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Thermostatelement (11) oder das Trägerteil (10) an einem der Stirnseite des Ge­ häuseteils (3) benachbarten Bereich (21) eine An­ zeigeeinrichtung aufweist.

8. Aufsatz nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung als Farbmarkierung aus­ gebildet ist.

9. Aufsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselement (15) an seinem dem Thermostatelement (11) abgewandten Ende eine flanschartige Durchmesservergrößerung (16) aufweist.

10. Aufsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselement (15) als massiver Körper ausgebildet ist.