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Thermostatische Stellantriebe üblicher
Bauart dienen in der Gebäudetechnik
der direkten oder ferngesteuerten Regulierung eines Heizmediums
mit Hilfe von Ventilen, mit dem Ziel, eine Raumtemperatur auf einem
gewünschten
Wert zu halten. Mit steigenden Komfortansprüchen ergibt sich die Tendenz zur
Einzelraumregelung. Dabei wird nicht nur das Heizmedium vor Ort
geregelt, sondern zusätzlich
jeweils ein elektrisches Stellsignal zur Heizenergie-Anforderung gebildet.
Beide Regelkreise müssen
bei der Einrichtung und bei jeder Veränderung in richtiger Weise
bedient werden. Für
den Nutzer, der normalerweise Laie ist, kann das sehr umständlich und
lästig sein.
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Noch unangenehmer ist es, wenn lediglich eine
zentrale Temperaturerfassung z.B. je Haus vorhanden ist. Das Aufdrehen
eines Heizkörperventils kann
dann u.U. völlig
wirkungslos bleiben, wenn die zentrale Temperaturerfassung eine
durchschnittlich ausreichende Umgebungstemperatur signalisiert und das
Heizgerät
deshalb abgeschaltet ist.
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Die Lösung der genannten Probleme
schaffen Thermostatventile, die neben der vorgewählten Regulierung des Heizmediums
gleichzeitig auch ein elektrisches Stellsignal zur Heizenergie-Anforderung bilden.
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In
DE 196 53 052 A1 ist hierfür ein Beispiel gegeben.
Dabei wird ein Schaltadapter zwischen Thermostatkopf und Ventilgrundkörper eingesetzt. Die
gewählte
Lösung
mit Mikroschalter weist jedoch Mängel
auf. So läßt die seitlich
Anfahrung des Schaltnockens an den Pilzkopf des Mikroschalters dessen vorzeitigen
Verschleiß erwarten,
was zu Schaltpunktveränderung
und Totalausfall führen
kann. Ebenso läßt die vorgeschlagene
Justagevorrichtung für
den Schaltpunkt, die ohnehin nur in einer Achse beschrieben ist,
keine reproduzierbare Einstellung erwarten, da sich jede Erschütterung
und Temperaturschwankung auf die Einstellung auswirken wird.
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Aufgabe der Erfindung ist es, auf
einfache Weise und möglichst
intuitiv sowohl die Raumtemperatur als auch die Heizbedarfsanforderung
je Einzelraum einstellen zu können,
wobei die Anordnung robust, langlebig und einfach im Schaltpunkt
zu justieren sein soll.
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In der den Schutzansprüchen 1 bis
11 zugrundeliegenden Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein elektrischer
Signalgeber existiert, der an einem thermostatischen Stellantrieb
befestigt ist, welcher mit einem ausfahrbaren Stößel versehen ist und auf einen
federbelasteten Ventilstößel eines
Heizkörperventils
wirkt, wobei ein Teilbereich der vorgenannten Stößel mit mindestens einer, vorzugsweise
axial polarisierten, dauermagnetischen Zone versehen ist, deren
Magnetfeld auf einen radial zu deren Bewegungsrichtung berührungsfrei
angeordneten Magnetsensor wirkt. Dieser Magnetsensor ist mit einer
Mehrfach-Befestigungs-Schelle
radial und axial justierbar an einem Grundkörper so befestigt, daß die vorgenannte
Stößelanordnung
von diesem, in seinem Bereich, mit gleitendem Spiel, mantelseitig
umschlossen ist, wobei die Mehrfach-Befestigungs-Schelle und der
Grundkörper
aus, im technischen Sinne, nichtmagnetischen Material, vorzugsweise
Kunststoff, bestehen und der Grundkörper eine Aussparung besitzt,
in welche der Magnetsensor hineinragt.
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Dieser Grundkörper kann mit dem Grundkörper des
thermostatischen Stellantriebes eine Baueinheit bilden.
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Alternativ dazu können der Grundkörper, die Mehrfach-Befestigungs-Schelle,
der Magnetsensor sowie die Stößelverlängerung
mit der dauermagnetischen Zone Bestandteile eines Adapters sein,
welcher fest zwischen einem thermostatischen Stellantrieb und ein
Heizkörperventil
so montiert ist, daß ein ausfahrbarer
Stößel am thermostatischen
Stellantrieb, vermittelt über
die Stößelverlängerung
mit der dauermagnetischen Zone, auf einen federbelasteten Ventilstößel am Heizkörperventil
wirkt.
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An der dem thermostatischen Stellantrieb zugewandten
Seite des Grundkörpers
kann eine weichmagnetische Buchse in diesen, fest verbunden, so
eingesetzt sein, daß eine
weichmagnetische Stößelverlängerung
von der weichmagnetischen Buchse, mit gleitendem Spiel, mantelseitig
umschlossen ist. Hierdurch wird gewährleistet, daß die lose
im Adapter befindliche Stößelverlängerung
mit dauermagnetischer Zone bis zur endgültigen Montage des Adapters
zwischen thermostatischem Stellventil und Heizkörperventil "unverlierbar" gehalten wird. Das dient der Sicherheit
und der Montageerleichterung.
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Die dauermagnetische Zone kann auch
als separates Bauteil ausgebildet sein. Das ist technologisch einfacher
und damit billiger.
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In diesem Fall sollte die übrige Stößelverlängerung
aus einem weichmagnetischen Material bestehen, damit die oben beschriebene "Unverlierbarkeit" gewährleistet
ist.
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Die dauermagnetische Zone kann sich
auch an der einem ausfahrbaren Stößel des thermostatischen Stellantriebes
zugewandten Seite der Stößelverlängerung
befinden.
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Die magnetische Wirkung auf den federbelasteten
Ventilstößel des
Heizkörperventils
und sein Umfeld wird dadurch vermindert. Diese magnetische Wirkung
ist unerwünscht,
da sie zu schädlichen
Anreicherungen von magnetisierbaren Spänen im Heizkörperventil
führen
könnte,
welche aus Verschleiß herrührend, möglicherweise
im Heizmedium transportiert werden.
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Eine weitere, deutliche Verminderung
dieser magnetischen Wirkung erreicht man, wenn die Stößelverlängerung
aus einem Verbundkörper
besteht, der in seinem größeren, dem
federbelasteten Ventilstößel des
Heizkörperventils
zugewandten Teil, aus einem, im technischen Sinne, nichtmagnetischen Werkstoff
besteht und an seiner anderen Seite fest mit einer weichmagnetischen
Komponente verbunden ist, welche wiederum die oben beschriebene "Unverlierbarkeit" gewährleistet.
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Der Magnetsensor kann wahlweise ein
Magnetschalter ( Reedkontakt ) oder ein Hallsensor sein. Für die meisten
Anwendungen dürfte
der Magnetschalter die preiswerteste und einfachste Lösung sein.
So kann beispielsweise allein durch Justieren eines als Schließer ausgeprägten Magnetschalters wahlweise
Schließer-
oder Öffner-Verhalten
erreicht werden. Soll nicht nur ein Schaltpunkt, sondern ein analoger
Ventil-Öffnungs-Weg
erfaßt
werden, ist der Hallsensor vorzuziehen.
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Die Mehrfach-Befestigungs-Schelle
hat eine bekannte Spannvorrichtung, die aus zwei sich gegenüberliegenden,
in einem Abstand befindlichen, gleichartig ausgebildeten Spannbacken
besteht, welche wahlweise den Kopf einer Zylinderkopfschraube oder
eine, zu dieser passenden, Sechskantmutter formschlüssig versenkt
aufnehmen können
und mit einem angeformten Schellenband verbunden sind. Mit dem Schellenband
und der genannten Spannvorrichtung kann die Mehrfach-Befestigungs-Schelle selbst
in bekannter Weise z.B. an einem Rohr befestigt werden. Zusätzlich zur üblichen
Ausführung
sind die Spannbacken der Mehrfach-Befestigungs-Schelle mit mindestens
einem weiteren angeformten Schellenband so verbunden, daß ein oder
mehrere Körper,
z. B. der Art Magnetsensor, von diesem Schellenband teilweise formschlüssig umfaßt und durch
die Zylinderkopfschraube als Gegenlager gehalten und in einer Achse
verschiebbar justiert und gespannt werden können. Ist das weitere Schellenband
zum bekannten, oben beschriebenen Schellenband z.B. um 90° versetzt,
kann ein Körper
damit außermittig
angeordnet, justiert und eingestellt werden. Durch einfaches Drehen
der Schelle um 180°,
wobei ggf. auch die Zylinderkopfschraube und die Sechskantmutter
wegen der Zugänglichkeit
mit umgedreht werden müssen,
verdoppelt sich etwa der Einstellbereich eines Körpers in der Hauptachse der
Mehrfach-Befestigungs-Schelle.
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Die Mehrfach-Befestigungs-Schelle
kann als Gegenlager ein Zwischenstück besitzen, welches mit einer
Bohrung, passend zur Zylinderkopfschraube versehen ist und so mittig
zwischen den Spannbacken sitzt, daß noch genügend Zwischenraum zu deren
Zusammenziehen beim Spannen bleibt, wobei dessen Kontaktfläche, die
den zu justierenden und zu spannenden Körper, z.B. der Art Magnetsensor,
als Gegenlager berührt,
matrizenartig der Mantelfläche des
zu justierenden und zu spannenden Körpers, z.B. der Art Magnetsensor,
entspricht. Werden mehrere Körper
mit der Mehrfach-Befestigungs-Schelle gespannt, so kann das Zwischenstück für jeden
dieser Körper
eine matrizenartig der Mantelfläche
des jeweiligen Körpers
als Gegenlager angepaßte
Kontaktfläche
besitzen. Mit der Mehrfach-Befestigungs-Schelle ist es also möglich, einen
oder mehrere Körper
mit nur einer Spanneinrichtung, unter Verwendung lediglich eines
Schraubendrehers, jeweils in zwei Achsen zu justieren und zu spannen.
Die Mehrfach-Befestigungs-Schelle kann außer der hier beschriebenen
Applikation in unterschiedlichsten Anwendungen, Ausprägungen und
Größenordnungen zum
Befestigen und Justieren von Sensoren, Strahlern, Konstruktionselementen
und Baugruppen verschiedenster Art in zahlreichen Bereichen der
Technik eingesetzt werden. Die Einstellungen sind erschütterungsfest
und unabhängig
von Temperaturschwankungen.
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Der gesamte elektrische Signalgeber
kann prinzipiell nicht nur in der Applikation für thermostatische Stellantriebe
eingesetzt werden. Er ist anwendbar für die Erfassung von Stößel-, Riegel-,
und anderen Linearbewegungen unterschiedlichster Art.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung
werden anhand 1 bis 4 erläutert. Es zeigen:
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1 den
elektrischen Signalgeber in einer seitlichen Schnittdarstellung,
eingebaut als Adapter in einem Thermostatventil,
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2 das
Thermostatventil nach 1 mit verminderter
Magnetwirkung am Ventilgehäuse,
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3 die
Mehrfach-Befestigungs-Schelle mit eingebautem Magnetsensor
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4 die
Mehrfach-Befestigungs-Schelle analog 3 mit
einem Zwischenstück
als Gegenlager für
den eingebauten Magnetsensor.
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Der in 1 dargestellte
elektrische Signalgeber in Ausführung
als Adapter ist angepaßt
an ein Thermostatventil gängiger
Bauart, welches angedeutet ist in einem thermostatischen Stellantrieb 3,
mit einem zugehörigen
Grundkörper 4,
einem ausfahrbaren Stößel 6 und
einer Überwurfmutter 5,
welche in der ursprünglichen
Funktion des Thermostatventils am Heizkörperventil 1 verschraubt
ist, so daß dabei der
ausfahrbare Stößel 6 auf
den federbelasteten Ventilstößel 2 wirkt.
Die Darstellung ist nur beispielhaft gewählt und der Adapter kann konstruktiv
an alle möglichen
Ausführungsformen
von Thermostatventilen angepaßt
werden.
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Der Adapter besteht aus einem Grundkörper 7,
mit fest eingesetzter weichmagnetischer Buchse 14, einer
Mehrfach-Befestigungs-Schelle 16, welche den Magnetsensor 15 trägt und selbst
am Grundkörper 7 befestigt
ist, einer weichmagnetischen Stößelverlängerung 9 sowie
der als separates Bauteil ausgeführten
dauermagnetischen Zone 10 und der Überwurfmutter 8. Mit
der Überwurfmutter 8,
welche gleichartig gestaltet ist wie die Überwurfmutter 5, ist der
Adapter am Heizkörperventil 1 befestigt.
An seinem anderen Ende besitzt der Adapter ein gleichartiges Gewinde,
wie es das Heizkörperventil 1 zur
ursprünglichen
Aufnahme der Überwurfmutter 5 besitzt.
Die Überwurfmutter 5 ist
nunmehr an dem Gewinde des Adapters verschraubt. Die durch den Adapter
bedingte Verlängerung
des Thermostatventils entspricht der Gesamtlänge von Stößelverlängerung 9 mit dauermagnetischer
Zone 10, welche beide, mit gleitendem Spiel, in Grundkörper 7 und
weichmagnetischer Buchse 14 gelagert sind und von diesen, in deren
Bereich, vollständig
umschlossen werden. Damit ist das Thermostatventil in seiner ursprünglichen Funktion
auch mit Adapter wieder hergestellt. Die magnetische Kraftwirkung
der dauermagnetischen Zone 10 bewirkt, daß auch bei
nicht eingebautem Adapter die Einzelteile dauermagnetische Zone 10 und weichmagnetische
Stößelverlängerung 9"unverlierbar" an der im Grundkörper 7 fest
eingebauten weichmagnetischen Buchse 14 haften bleiben.
Das magnetische Feld der dauermagnetischen Zone 10 wirkt beabsichtigt
auch auf den Magnetsensor 15. Ist dieser ein Magnetschalter,
so wirkt die magnetische Kraft auf die Kontaktzungen des Reedkontaktes.
Bei einem Hallsensor wirkt das Magnetfeld durch den Halleffekt.
Bei einem Hallsensor muß auch
die Polarität
( Nordpol, Südpol
) der dauermagnetischen Zone 10 bekanntermaßen beachtet
werden.
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Der interessierende Arbeitsbereich
des Magnetsensors 15 wird durch Justieren und Spannen mit Hilfe
der in der Bohrung 18 befindlichen Zylinderkopfschraube 23 an
der Mehrfach-Befestigungs-Schelle 16 dadurch erreicht,
daß die
gesamte Mehrfach-Befestigungs-Schelle mit Magnetsensor 15 in
der Bewegungsrichtung 25 verschoben werden kann, bzw. daß nur der
Magnetsensor 15 in der Bewegungsrichtung 26 verschoben
werden kann. Der Grundkörper 7 hat
dazu eine für
den Bewegungsraum des Magnetsensors 15 erforderliche Aussparung 22.
Kann der gewünschte
Arbeitsbereich des Magnetsensors 15 nicht eingestellt werden,
so ist dies dennoch möglich,
nachdem der thermostatische Stellantrieb durch Lösen der Überwurfmutter 5 abgenommen,
die Mehrfach-Befestigungs-Schelle 16 nach Lösen der
Zylinderkopfschraube 23 ebenfalls vom Grundkörper 7 abgezogen
und um 180° gedreht
auf diesen wieder aufgesetzt wurde und die übrige Montage in umgekehrter
Weise erfolgt ist.
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2 unterscheidet
sich von 1 dadurch, daß sich die
als separates Bauteil ausgeführte
dauermagnetische Zone 10 an der dem ausfahrbaren Stößel 6 zugewandten
Seite der Stößelverlängerung
befindet und daß diese
aus einem Verbundkörper
besteht, der in seinem größeren, dem
federbelasteten Ventilstößel 2 zugewandten
Teil 12, aus einem, im technischen Sinne, nichtmagnetischen
Werkstoff besteht und an seiner anderen Seite fest mit einer weichmagnetischen
Komponente 11 verbunden ist. Als nichtmagnetischer Werkstoff
kommen z.B. Kunststoff oder Buntmetall in Frage. Das entsprechende dargestellte
Teil ist in seiner Ausgangsform mit zylindrisch abgesetztem Durchmesser,
so daß die
als weichmagnetische Komponente 11 hier vorgesehene Buchse
aus Eisen mit Einzug aufgesteckt und im Fall Buntmetall vernietet
oder im Fall Kunststoff thermisch verstemmt werden kann.
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Die in 3 in
Drei-Seiten-Ansicht dargestellte Mehrfach-Befestigungs-Schelle 16 besteht aus
Kunststoff und ist lediglich mit einem Magnetsensor 15 montiert.
Die beiden Spannbacken 17 sind mit den Schellenbändern 19 und 20 so
verbunden, daß die
gesamte Mehrfach-Befestigungs-Schelle 16 samt Magnetsensor 15 mit
Schellenband 20 an einem zylindrischen Trägerbauteil
mit Aussparung für
den Magnetsensor 15 in der Zylinderachse mit Hilfe der
kopfseitig in einer Spannbacke 17 versenkt eingesetzten Zylinderkopfschraube 23 justiert
und gespannt werden kann. Der Magnetsensor 15 wird in seiner
Hauptachse justierbar durch das Schellenband 19 und die Zylinderkopfschraube 23 als
Gegenlager eindeutig fixiert. Die Spannbacken 17 können wahlweise
der Kopf der Zylinderkopfschraube 23 oder eine dazu passende
Sechskantmutter 24 formschlüssig versenkt und damit verdrehsicher
aufnehmen.
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4 unterscheidet
sich von 3 dadurch, daß das Schellenband 19 länger ausgeführt ist
und ein Zwischenstück 21 als
Gegenlager den Magnetsensor 15 in einem Abstand von der
Zylinderkopfschraube 23 justierbar eindeutig fixiert. Das
Zwischenstück 21 ist
mit seiner als Gegenlager dienenden Kontaktfläche matrizenartig an die Mantelfäche des
Magnetsensors 15 angepaßt. Das Zwischenstück 21 steckt
mit einer passenden Bohrung auf der Zylinderkopfschraube 23,
ist flacher als der Abstand zwischen den Spannbacken 17 und
läßt dadurch
das Zusammenziehen der Spannbacken 17 zu.