DE2520109B2 - Thermostatische regeleinrichtung fuer eine klimaanlage - Google Patents

Thermostatische regeleinrichtung fuer eine klimaanlage

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DE2520109B2 DE19752520109 DE2520109A DE2520109B2 DE 2520109 B2 DE2520109 B2 DE 2520109B2 DE 19752520109 DE19752520109 DE 19752520109 DE 2520109 A DE2520109 A DE 2520109A DE 2520109 B2 DE2520109 B2 DE 2520109B2
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Description

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet daß die Steuerluftleitung (11) über einen Konstantdruckregler (12) an den Luftkanal (6) vor dem Drosselorgan (10) angeschlossen ist.
Die Erfindung bezieht sich auf eine thermostatische Regeleinrichtung für eine Klimaanlage, bei der einerseits Luft und andererseits eine Flüssigkeit als Wärmeträger, insbesondere Wasser als Heizmittel und Luft als Kühlmittel, dienen und ein in der Flüssigkeitsleitung angeordnetes Flüssigkeitsventil sowie ein in einem Luftkanal angeordnetes Drosselorgan verwendet werden.
Es ist bekannt, einen Raum durch Warmwasser-Radiatoren zu beheizen und durch gekühlte Luft zu kühlen, wobei die vom Flüssigkeitsventii gestimmte Flüssigkeitsmenge die Heizleistung und die von dem Drosselorgan bestimmte Luftmenge die Kühlleistung festlegt Wenn die Raumtemperatur gegenüber einem eingestellten Sollwert ansteigt muß das Drosselorgan mit steigender Temperatur öffnen; wenn die Raumtemperatur unter den Sollwert abfällt, muß das Flüssigkeitsventil mit fallender Temperatur öffnen.
Bei de 1 bekannten thermostatischen Regeleinrichtungen benötigt man zur Verstellung der Ventile und Drosselorgan Fremdenergie, z. B. Druckluft Drucköl oder Elektrizität
Es sind ferner thermostatische Heizkörperventile bekannt (DT-OS 21 50 788X bei denen ein Thermostataufsau auf ein Ventilgehäuse aufgesetzt ist, wöbet ein im Aufsatz untergebrachtes thermostatisches Arbeitselement das auch gleichzeitig als Temperaturfühler dienen kann, mittels eines Stellgliedes auf den Betätigungsstift eines mit einer Rückstellfeder belasteten Verschlußstücks wirkt Das thermostatische Arbeitselement kenn tue Flüssigkeits-Dampf-Füllung enthalten, wobei dem Dampfdruck eine einstellbare Sollwertfeder entgegenwirkt Das thermostatische Arbeitselemem kann aber auch eine reine F üssigkeits- oder Feststoffüllung enthalten.
Des weiteren ist es bekannt (ui-ua £o 13 341), in einem Luftkanal ein Drosselorgan anzuordnen, das von einem pneumatischen Stellglied verstellbar ist Hierbei ist eine Steuerluftleitung vorgesehen, die von einer Druckwelle Ober eine Drossel und ein Steuerventil ins Freie ffihrt wobei das pneumatische Stellglied mit der Steuerluftleitung zwischen Drossel und Steuerventil verbunden ist Als Druckquelle kann ein Kompressor, ein Druckluftsystem oder der Druck im Luftkanal selbst dienen. Als Steuerventil ist beispielsweise eine von cirers sh Si2üscb?=h'> wirkenden Bimetall überdeckte Düse bekannt
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine thermostatische Regeleinrichtung für eine Klimaanlage der eingangs beschriebenen Art anzugeben, die bei t infaci fm A ^ban a j;. ü» ' ^' ic'u' ■*■■'
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zum Steuern des Drucks in einem das Drosselorgan verstellenden pneumatischen Stellglied vorgesehen ist, daß ein einziges thermostatisches ArbeitseiemerH sowohl für den Heiz- als auch für den Kühlbetrieb verwendet ist und daß dieses Arbeitselement in s Folgeschaltung in einem ersten Temperaturbereich das Flüssigkeitsventil und in einem zweiten Temperaturbereich das Steuerventil betätigt
Bei dieser Einrichtung reicht die von einem thermostatischen Arbeitselement aufzubringende Kraft u, aus, um außer dem Flüssigkeitsventil auch noch das Steuerventil zu verstellen, zumal dessen Verstellung nur sehr kleine Kräfte erfordert Da die beiden Ventile in verschiedenen Temperaturbereichen verstellt werden, ergibt sich die gewünschte Regelsequenz in direkter Abhängigkeit von dem einen thermostatischen Arbeitsclement Der Aufbau ist sehr einfach, da weitgehend übliche Baueleriienie verwendet werden können und sich durch den Zusar- · * "bau des Steuerventils mit dem Flussigkeitsven.il ei;.« ompakte Baueinheit ergibt.
Besonders günstig ist es, wenn bei einsinniger Verstellung d-s thermostatischen Arbeitselemems sowoh! das = A'ssigReitsventil als auch das Steuerorgan glei·:', ■ :nnig betätigbar sind und das Drosselorgan so ausgebiiuet ist. daß es mit steigendem Druck im pneumatischen Stellglied geöffnet wird. Die in verschiedenen Temperaturbereichen gleichsinnige Verstellbarkeit des Flüssigkeitsventils und des Steuerventils erleichtert den Aufbau eier Kombination. Trotz dieser gleichsinnigen Verstellbarkeit ergibt sich die gewünschte Regelkennlinie.
Zweckmäßigerweise hat das Drosselorgan eine vorgegebene Mindes«öffnungsstellung. Damit ist sichergestellt, daß immer eine bestimmte Mindestluftmenge, wie sie für einen Luftaustausch erforderlich ist, zugeführt wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist das Steuerventil als Sitz eine Düse und als Verschlußstück eine vorgeschaltete Stauplatte auf. Der Druck in der Steuerluftleitung ändert sich daher in Abhängigkeit vom Abstand zwischen der Düse und der Stauplatte, wobei für die Verstellung der Stauplatte außerordentlich geringe Kräfte ausreichen.
Mit besonderem Vorteil ist das Verschlußstück des Steuerventils durch eine vorgespannte Übertragungsfeder, deren Kraft größer als die Kraft einer dem Verschlußstück des Flüssigkeitsventils zugeordnete Rückstellfeder in der gespannten Endlage ist. mit Bezug auf den Sitz in einer durch einen Anschlag vorgegebenen Offenstef'ung gehalten, während einer der beiden S'euerventilteile, z. B. das Verschlußstück, mit dem Stellglied des thermostatischen Arbeitselements, und das andere der beiden Steuerventiiteile, z. B. der Sitz, Tm: dem Bstätigungsstift des Flüssigkeitsventils verbun den ist. Wenn sich infolge Temperaturerhöhung das Stellglied des thermostatischen ArbeitselementE in Richtung auf das Flüssigkeitsventil bewegt, wird zunächst das Flüssigkeitsventil allmählich geschlossen. SoDaid dessen verschniSsiütk aui ucm ^ugciiungcri >_>;ίζ auftrifft, wird die Übertragungsfeder zusamnvngedrückt und anschließend das Steuerventil allmählich geschlossen. Auf einfache Weise ergibt sich daher die gewünschte Folge der Ventiih
Bei Verwendung eir-v '
mostataufsatz sollte ■-■-Flüssigkeitsventil· .
Thermostataufsat/···, er
des Abstandshaltc ■ '
Man kann dann übliche Heizkörperventile verwenden und lediglich durch Einfügung des Abstandshalters mit Steuerventil eine für Klimaanlagen geeignete Einheit schaffen.
Hierbei empfiehlt es sich, wenn das Steuerventil eine Grundplatte aufweist, die zentrisch die Düse trägt, einen zu einem seitlichen Anschlußstutzen führenden Düsen kanal besitzt, außerhalb der Düse eine Stützfläche für die Übertragungsfeder bildet und weiter außerhalb Wandteile aufweist an deren freiem Ende ein verstellbarer Anschlag für die von der Übertragungsfeder belastete Stauplatte vorgesehen ist Das Steuerventil bildet dann eine Baueinheit, die ohne Schwierigkeiten zwischen das Stellglied des thermostatischen Arbeitselements und den Betätigungsstift des Flüssigkeitsventils geschaltet werden kann.
Zweckmäßigerweise führt eine Steuerluftleitung von einer Druckquelle über eine Drossel und das Steuerveniil ins Freie, wobei das pneumatische Stellglied mit der Steuerluftleitung zwischen Drossel und Steuerventil verbunden ist. Hierdurch kann auf einfache Weise die Verstellbewegung des Steuerventils in eine Verstellung des Drosselorgan umgesetzt werden.
Wenn darüber hinaus die Steuerluftleitung über einen Konstanturuckregler «n den Luftkanal vor dem Drosselorga angeschlossen ist erhält man eine ihermostatische "regeleinrichtung für eine Klimaanlage, die völlig von jeder F'emdenergie unabhängig ι .t, was den Installationsaufwand erheblich verringert
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausfü^-ningsbeispiels näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 eine schematische Darstellung der Klimaanlage und
F i g. 2 einen Längsschnitt durch Thermostatauisatz, Flüssigkeitsventil und Steuerventil.
In einem Raum 1 ist ein Radiator 2 angeordnet, der über eine Vorlaufleitung 3 und eine Rücklaufleitung 4 mit einem Heißwasser-Versorgungssystem verbunden ist (Fig.!). Außerdem ist eine Lufteinbiasöffnung 5 vorgesehen, der über einen Luftkanal 6 kalte Luft von einer Luftaufbereitungsanlage zugeführt werden kann.
Ein Thermostataufsr»z 7 steuert einerseits ein Flüssigkeitsventil 8 in der Vorlaufleitung und andererseits ein Steuerventil 9, in dessen Abhängigkeit ein Drosselorgan 10 im Luftkanal 6 gesteuert wird.
Vom Luftkanal 6 zweigt vor dem Drosselorgan 10 eine Steuerluftleitung 11 ab, in der ein Konstantdruckregler 12 in der Form eines Druckreduzierventils und eine Drossel 13 hintereinandergeschaltet sind und die hii,.er dem Steuerventil 9 ins Freie mündet. Zwischen Drossel 13 und Steuerventil 9 zweigt eine Verbindungsleitung 14 ab, die in ein pneumatisches Stellglied IS des Drosselorgans SO führt Das Drosselorgan weist einen Zylinderabschnitt 16 auf, der mit einer Platte 17 verbunden ist. Diese ist -im einen Drehpunkt 18 schwenkbar und durch ein Gewicht 19 entlastet. Das Stellglied 15 besteht aus einem großflächigen Balg mit sehr !c;cht verformbaren Wänden, z. B. au? Po'yäthvlenfolie. Die Platte 17 ist in einem Gehäuse 20 untergebracht, das mit der Atmosphäre verbunden ist. Lin einstellbarer Anschlag 21 sorgt dafür, daß auch bei fehlendem Druck in der Steuerluftleitung 11 eine
(Fig.2). Dieses Arbeitselement hat eine Flüssigkeits-Dampf-Füllung. Der Dampfdruck wirkt einer Sollwertfeder 24 entgegen, die sich an einer Brücke 25 abstützt, welche mit Hilfe eines Drehgriffs 26 axial verschoben werden kann. An der beweglichen Stirnplatte 27 des Arbeitselements 23 ist ein schaftförmiges Stellglied 28 befestigt. Dessen Lage hängt vom Gleichgewichtszustand zwischen der Zusammendrückung der Sollwertfeder und dem Dampfdruck im Arbeitselement 23 ab.
Der feststehende Teil 22 des Thermostataufsatze:; 7 ist normalerweise mit Hilfe eines Spannbandes 29 direkt auf dem Gehäuse eines Ventils festklemmbar, im vorliegenden Fall ist zwischen diesen feststehenden Teil 22 und das Gehäuse 30 des Ventils 8 ein Abstandshalter 31 angeordnet, der seinerseits mit einem Spannband 32 auf dem Gehäuse 30 aufgeklemmt wird. Zu diesem Zweck ist der Halter in ähnlicher Weise wie der feststehende Teil 22, mit achsparallelen Schlitzen 33 versehen.
Das Flüssigkeitsventil 8 hat einen Ventilsitz 34, mit dem ein Verschlußstück 35 zusammenwirkt. Dieses steht unter der Wirkung einer Rückstellfeder 36 und wird von einem Betätigungsstift 37, der durch Dichtungen 38 in einem Einsatz 39 eines Deckels 40 hindurchgeführt ist. betätigt.
Innerhalb des Abstandshalters 31 ist das Steuerventil 9 angeordnet. Dieses weist als Sitz eine Düse 41 und als Verschlußstück eine Staupiatte 42 auf, die über einen Zapfen 43 mit dem Stellglied 28 des Thermostataufsatzes 7 verbunden ist Zwischen den beiden Teilen ist eine vorgespannte Übertragungsfeder 44 angeordnet, die im Ruhezustand eine größere Kraft ausübt als die Rückstellfeder 36 in der geschlossenen Stellung des Verschlußstücks 35. Unier dem Einfluß dieser Feder wird die Stauplatte 42 gegen einen ringförmigen Anschlag 45 gedrückt, der auf ein Gewinde eines zylindrischen Wandteils 46 einstellbar aufgeschraubt ist. Eine Grundplatte 47 trägt in der Mitte die Düse 41, besitzt einen zu einem seitlichen Anschlußstutzen 48 führenden Düsenkanal 49, bildet außerhalb der Düse eine Stützfläche für die Übertragungsfeder 44 und trägt weiter außerhalb den Wandteil 46. Auf den Stutzen 48 ist ein Schlauch 50 gesteckt, der zur Steuerluftleitung 11 gehört und durch eine Aussparung 51 im Abstandshalter herausgeführt ist.
Diese thermostatische Regeleinrichtung arbeitet in der folgenden Weise, wobei davon ausgegangen ist. daß im Raum eine tiefere Temperatur als die eingestellte Sollwerttemperatur herrscht Das Stellglied 28 des Thermostataufsatzes 7 nimmt daher die veranschaulichte Gleichgewichtsstellung ein. Da die Vorspannung der Übertragungsfeder 44 nicht überschritten wird, dient das gesamte Steuerventil 9 als starre Kupplung. Das Verschlußstück 35 des Flüssigkeitsventils 8 wird von der Rückstellfeder 36 gegen den Betätigungsstift 37
s gedrückt. Auf diese Weise strömt durch den Radiator 2 eine vorgegebene Heißwassermehge. Sinkt die. Raumtemperatur weiter, öffnet das Flüssigkeitsventil 8 noch stärker; steigt die Temperatur, so schließt dieses Ventil. Da das Steuerventil 9 hierbei vollständig geöffnet ist,
ίο herrscht in der Steuerluftleitung 11 ein sehr niedriger Druck. Demzufolge verbleibt das Drosselorgan 10 in seiner durch den Anschlag 21 vorgegebenen Mindestöffnungsstellung, die lediglich eine Lufterneuerung bewirkt.
ι s Wenn nun die Temperatur über die Sollwert temperatur steigt, liegt das Verschlußstück 35 am Sitz 34 an Eine weitere Verstellung des Stellgliedes 28 führt daher zu einer Zusa nmendrückung der Übertragungsfeder 44 und damit zu einer Näherung der Stauplatte 42 an die
z<, Düse 41. Auf diese Weise steigt der Druck hinter der Drossel 13 in der Steuerluftleitung 11 und damit im pneumatischen Stellglied 15. Demzufolge öffnet das Drosselorgan tO mit steigender Temperatur und daher mit steigendem Steuerdruck. Demzufolge wird in
^s steigendem Maße kältere Luft durch den Luftkanal 6 in Hen Raum eingeführt. Es ist ersichtlich, daß die ι unktionen des Flüssigkeitsventils 8 und des Steuerventils 9 in verschiedenen Temperaturbereichen, aber gleichsinnig erfolgen.
v. Diese Art der Regelung läßt sich auch bei solchen Klimaanlagen anwenden, bei denen ein flüssiges Kältemittel verwendet wird und Luft als Heizmedium dient. Es ist ferner möglich, das heiße Wasser nicht zur unmittelbaren erwärmung des Raumes 1 zu verwenden.
« sondern zur Erwärmung der im Kanal 6 zugeführten Luft. Ferner lassen sich auch mehrere Radiatoren 2 in der geschilderten Weise steuern; sogar eine Zonenregelung mit einander zugeordneten Radiatoren und Lufteinblasöffnungen ist möglich.
Das Arbeitselement 23 kann auch von einem getrennt davon angeordneten Fühler gesteuert werden. Es kann auch eine Flüssigkeits- oder Feststoffüllung haben.
Statt des veranschaulichten Drosselorgans 10 können auch andere Typen verwendet werden, z. B. ein gewöhnlicher Schieber. Das druckseitige Ende der Steuerluftleitung 11 braucht auch nicht an den Luftkanal 6 angeschlossen zu sein, sondern kann von einer anderen Druckquelle, z. B. einem Druckspeicher, einem Kompressor oder einem Druckluftsystem gespeist werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:
1. Thermostatische Regeleinrichtung für ei..«. Klimaanlage, bei der einerseits Luft und andererseits * eine Flüssigkeit als Wärmeträger, insbesondere Wasser als Heizmittel und Luft als Kühlmittel, dienen und ein in der Flüssigkeitsleitung angeordnetes Flüssigkeitsventil sowie ein in einem Luftkanal angeordnetes Drosselorgan verwendet werden, ι ο dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu dem Flüssigkeitsventil (8) ein Steuerventil (9) z.um Steuern des Drucks in einem das Drosselorgan (!G) verstellenden pneumatischen Stellglied (15) vorgesehen ist, daß ein einziges thermostatisches Arbeitselement (23) sowohl für den Heiz- als auch für den Kühlbetrieb verwendet ist und daß dieses Arbeitselement in Folgeschaltung in einem ersten Temperaturbereich das Flüssigkeitsventil und ^n einem zweiten Temperaturbereich das Steuerventil betätigt
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einsinniger Verstellung des thermostatischen Arbeitselements (?3) sowohl das F!i" ssigkeitsventii (8) als auch das Steuerventil (9) gleichsinnig betätigbar sind und das Drosselorgan (10) so ausgebildet ist, daß es mit steigendem Druc im pneumatischen Stellglied(15) geöffnet wird.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselorgan (10) eine vorgegebene Mindenöffnungsstellung hat
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (9) als Sitz eine Düse (41) und als Verschlußstück eine ■ orgeschaltete Stauplatte (42) aufweist
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch, ge^ennze^hnet daß das Verschlußstück des Steuerventils (9) durch eine vorgespannte Übertragungsfeuer (f4), deren Kraft größer als die Kraft einer dem Verschlußstück (35) des Flüssigkeitsventils (8) zugeordnete Rückstellfeder (36) in der gespannten Endlage ist, mit Bezug auf den Sitz in einer durch einen Anschlag (45) vorgegebenen Offenstellung gehalten, während einer der beiden Steuerventilteile, z. B. das Verschlußstuck, mit dem Stellglied (28) des thermostatischen Arbeitselements (23) und das andere der beiden Steuerventilteile, z. B. der Sitz., mit em Betätigungsstift (37) des Flüssigkeitsventils verbunden ist
6 Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß bei Verwendung eines Flüssigkeitsventils (8) mit Thermostataufsatz (7) zwischen dem Gehäuse (30) des Flüssigkeitsventils und dem feststehenden Teil (22) des Thermostatauf^atzes ein Abstandshalter (31) und innerhalb des Abstandshalters das Steuerventil (9) angeordnet ist
7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (9) eine Grundplatte (47) aufweist, uic tcfiiriäch die Düse (4 i) trägt einen zu einem seitlichen Anschlußstutzen (48) führenden Düsenkana! (49) besitzt, außerhalb der Düse eine Stützfläche für die Übertragungsfeder (44) bildet und weiter außerhalb Wandteile (46) aufweist anderen freiem Rnie e ■ /ersteilbarer Anst >g(4r> für die von d*· ' bert'agury-f'-'ier ,eiastete Stauplatte(42) vorg ,eben Si
8. Einriebt'ine ίλι h ricr v-r »ιλ; i'hf- ' hi*. '
dadurch gen^; , · · in·-S .·'■ · i; f-
(11) von einer Druckquelle über eine Drossel (13) und das Steuerventil (9) ins Freie führt und das pneumatische Stellglied (15) mit der Steuerluftleitung zwischen Drossel urd Steuerventil verbunden
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