DE2620640A1

DE2620640A1 - Fuehl- und einstellvorrichtung fuer eine regelanordnung mit mehreren thermostatisch betaetigten ventilen

Info

Publication number: DE2620640A1
Application number: DE19762620640
Authority: DE
Inventors: Niels Peter Grand Graversen; Knud Vagn Valbjoern
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 1976-05-10
Filing date: 1976-05-10
Publication date: 1977-11-17
Also published as: JPS5728857B2; DE2620640B2; FR2351449A1; GB1576865A; US4141497A; FR2351449B1; DK196877A; DE2620640C3; JPS52136446A

Description

DR.-ING. ULRICH KNOBLAUCH

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» KÜHHORNSHOFWEG 10 V/τ I_n

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DA 385

DANFOSS A/S, Nordborg (Dänemark)

Fühl- und Einstellvorrichtung für eine Regelanordnung mit mehreren thermostatisch betätigten Ventile!

Die Erfindung bezieht sich auf eine Fühl- und Einstellvorrichtung für eine Regelanordnung mit mehreren thermostatisch betätigten Ventilen, die Je ein Arbeitselement und eine diesem entgegenwirkende Feder aufweisen und vom Dampfdruck eines eine Flüssigkeits-Dampf-Füllung aufweisenden Fühler gesteuert sind.

Wenn in einem Raum mehrere Wärmetauscher-Einheiten, z.B. Warmwasser-Radiatoren, vorhanden sind, ist es bekannt, jede Einheit mit einem eigenen thermostatisch betätigten Ventil zu versehen, das einen eigenen Fühler und eine eigene Sollwert-Einstellvorrichtung besitzt. Eine solche Regelanordnung hat jedoch den Nachteil, daß bei einer Änderung der Sollwert-Temperatur des genannten Raumes die Sollwertfedern jedes einzelnen Ventils verstellt werden müssen. Da die Verstellung häufig nicht gleichmäßig erfolgt, versuchen die Wärmetauscher-Einheiten unterschiedliche Temperaturen einzuregeln, wodurch sich innerhalb des Raumes unerwünschte Längeströmungen der unterschiedlich warmen Luft ergeben.

Es ist auch schon bekannt, eine gemeinsame Einstellvorrichtung für mehrere Ventile vorzusehen, die pneumatisch oder elektrisch arbeitet. Dies erfordert aber eine zusätzliche Hilfsenergie.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fühl- und Einstellvorrichtung für eine Regelanordnung mit mehreren thermostatisch betätigten Ventilen anzugeben, die für alle Ventile

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gemeinsam ist, aber ohne Hilfsenergie arbeitet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen einzigen Fühler und durch eine Umsetzvorrichtung mit einem Geberelement, das unter dem Einfluß des Dampfdrucks des Fühlers und einer einstellbaren Sollwertfeder steht sowie durch ein mit Flüssigkeit gefülltes Übertragungssystem mit den Arbeitselementen mehrerer Ventile verbunden ist.

Durch die Verwendung nur eines Fühlers ergibt sich ein einfacher Aufbau. Bei einer Temperaturänderung ändert sich der Dampfdruck des Fühlers. Dies führt zu einer Verlagerung des Geberelements und damit zu einer gleichzeitigen Verstellung aller angeschlossenen Ventile. Ein ähnlicher Effekt ergibt sich, wenn die gemeinsame Sollwertfeder verstellt wird. Da die Temperatur durch den Dampfdruck und die Stellgröße durch den Flüssigkeitsdruck und beides nicht durch eine Volumenänderung dargestellt wird, kann sich die Verstellung bei allen Ventilen gleichmäßig auswirken. Die Ventilstellungen werden durch ein Kraftgleichgewicht zwischen dem Flüssigkeitsdruck auf der Fläche der Arbeitselemente und den Gegenkräften bestimmt, die durch die Federn, welche den einzelnen Ventilen bzw. deren Arbeitselementen zugeordnet sind, hervorgerufen werden. Außerdem ist es gleichgültig, wieviel Arbeitselemente an die Fühl- und Einstellvorrichtung angeschlossen sind; wenn beispielsweise statt zwei vier Ventile angeschlossen sind, vollführt das Geberelement einfach den doppelten Hub. Daher kann von einer Baugröße eine - innerhalb gewisser Grenzen - beliebige Anzahl von Ventilen gleichzeitig im Sollwert verstellt werden.

Mit besonderem Vorteil ist die Sollwert-Einstellfeder im Dampfdruckraum angeordnet und wirkt gleichsinnig mit dem Dampfdruck. Dies ergibt eine platzsparende Konstruktion.

In manchen Fällen ist es dann zweckmäßig, der Fühl- und Einstellvorrichtung eine weitere Feder zuzuordnen, die das Geberelement entgegen dem Dampfdruck belastet. Hiermit kann sicher-

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gestellt werden, daß ein Arbeitselement nicht überlastet werden kann, wenn die zugehörige Federkraft fortfällt, z. B. bei der Montage oder bei einer Reparatur.

Bei einer anderen Ausführungsform ist dafür gesorgt, daß die Sollwert-Einstellfeder im Geberelement angeordnet ist und entgegen dem Dampfdruck wirkt. Auch dies ergibt eine platzsparende Ausführung, wobei die Sollwert-Einstellfeder gleichzeitig die Punktion der Überlastungs-Schutzfeder übernimmt.

Eine weitere Vereinfachung ergibt sich dadurch, daß das Geberelement von einem Dampfdruckraum umgeben ist, der teilweise mit Flüssigkeit gefüllt ist und gleichzeitig als Fühler dient. Ein zusätzliches Fühlerelement kann dann entfallen.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist dafür gesorgt, daß das Geberelement einen Wellrohrbalg aufweist, der an einer gehäusefesten Wand angebracht ist und einen beweglichen Boden aufweist, daß zur Bildung des Dampfdruckraums ein mit der gehäusefesten Wand verbundener Gehäusenapf den Wellrohrbalg übergreift und daß sich die Sollwert-Einstellfeder zwischen dem beweglichen Boden und einer Stützplatte erstreckt, die durch eine von einem Dichtungsbalg umgebene Einstellvorrichtung abgestützt ist. Dies ergibt ein Geberelement mit einem verhältnismäßig großen Volumen und einer verhältnismäßig großen Volumenänderung.

Eine Alternative ist dadurch charakterisiert, daß der bewegliche Boden und die im Dampfdruckraum angeordnete Stützplatte je einen Außenflansch, einen sich etwa axial erstreckenden Verbindungsabschnitt und einen zur gehäusefesten Wand versetzten Mittelteil besitzen, die Sollwert-Einstellfeder sich zwischen dem Außenflansch der Stützplatte und dem Mittelteil des beweglichen Bodens und der Dichtungsbalg sich zwischen der Stirnwand des Gehäusenapfes und dem Mittelteil der Stützplatte erstrecken und ein Drehgriff vorgesehen ist, der eine den Gehäusenapf übergreifende Umfangswand, eine Stirnwand und einen von dieser nach innen bis zum Mittelteil der Stützplatte

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vorspringenden, zentrischen Gewindestutzen aufweist, der in eine von der Stirnwand des Gehäusenapfes nach innen vorstehenden Gewindebuchse gehalten ist

Bei einer anderen Alternative ist es vorteilhaft, wenn die im Geberelement angeordnete Stützplatte einen Außenflansch, einen sich etwa axial erstreckenden Verbindungsabschnitt und einen zum beweglichen Boden versetzten Mittelteil besitzt, die Sollwert-Einstellfeder sich zwischen dem Außenflansch der Stützplatte und dem beweglichen Boden und der Dichtungsbalg sich zwischen dem Mittelteil der Stützplatte und der gehäusefesten Wand erstrecken und ein Drehgriff vorgesehen ist, der eine Stirnwand und eine den Gehäusenapf übergreifende Umfangswand mit einem Innengewinde besitzt, in das eine einen Druckstift der Einstellvorrichtung tragende, durch gehäusefeste Streben gegen Drehung gesicherte Schraubplatte eingreift.

Wenn die Vorrichtung gleichzeitig als Fühler dient, sollte der Drehgriff Luftdurchtrittsöffnungen aufweisen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der gesamten Regelanordnung,

Fig. 2 eine Vorderansicht einer Fühl- und Einstellvorrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 3 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt der Vorrichtung der Fig. 2 und

Fig. 4 einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Fühl- und Einstellvorrichtung.

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In einem Raum befinden sich gemäß Fig. 1 mehrere Heizkörper 1, 2 und 3, die an eine Warmwasser-Vorlauf leitung 4 und eine Rücklaufleitung 5 angeschlossen sind. Die Verbindung mit der Vorlaufleitung geschieht jeweils über ein Ventil 6, dessen Ventilschaft 7 einen Betätigungsaufsatz 8 aufweist. Dieser besitzt ein Arbeitselement 9, welches durch einen äußeren Topf 10 und einen Wellrohrbalg 11 begrenzt ist, und eine Feder 12, die sich am Boden des Wellrohrbalges und an einem gehäusefesten Flansch abstützt. Die Ventile 6 und die zugehörigen Arbeitselemente 8 aller drei Heizkörper sind identisch aufgebaut. Sie sind untereinander und mit einer Fühl- und Einstellvorrichtung 13 über Kapillarrohre 14 verbunden. Die Fühl- und Einstellvorrichtung ist beispielsweise für eine Wandmontage bestimmt.

Der Aufbau dieser Fühl- und Einstellvorrichtung 13 wird nunmehr in Verbindung mit den Figuren 2 und 3 erläutert. Auf einer quadratischen gehäusefesten Wand 15, die auch der Befestigung dient, ist ein Gehäusenapf 16 befestigt, welcher in der Mitte seines Bodens 17 eine Gewindehülse 18 aufweist. In diese ist ein Gewindestutzen 19 eingeschraubt, der von der Stirnwand 20 eines Drehgriffs 21 vorspringt, die ihrerseits eine den Gehäusenapf umschließende Umfangswand 22 mit Luftdurchtrittsschlitzen 23 besitzt. Ein Wellrohrbalg 24 ist an seinem einen Ende mit der gehäusefesten Wand 15 und an seinem anderen Ende mit einem beweglichen Boden 25 verbunden, der einen Außenflansch 26, einen sich axial erstreckenden Verbindungsabschnitt 27 und einen Mittelteil 28 aufweist. Eine Feder 29 mit fest vorgegebener Vorspannung erstreckt sich zwischen der gehäusefesten Wand 1 und dem Außenflansch 26. Eine einstellbare Sollwertfeder erstreckt sich zwischen dem Mittelteil 28 des beweglichen Bodens 25 und dem Außenflansch 31 einer Stützplatte 32, die ebenfalls einen axialen Verbindungsabschnitt 33 und einen Mittelteil 34 aufweist. Dieser Mittelteil stützt sich auf der Stirnfläche des Gewinde Stutzens 19 ab. Ein Dichtungsbalg 35 ist an einem Ende mit diesem Hittelteil 34 und am anderen Ende mit dem Boden 17 des Gehäusenapfes verbunden.

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Das Kapillarrohr 14 mündet in ein Geberelement 36, das vom Wellrohr 24, dem beweglichen Boden 25 und der gehäusefesten Wand 15 begrenzt ist und zusammen mit den Kapillarrohren und den Arbeitselementen 9 der Ventile 6 ein geschlossenes, mit Flüssigkeit gefülltes System bildet. Ein Dampfdruckraum 37 wird durch das Wellrohr 24, den beweglichen Boden 25, den Dichtungsbalg 35, den Gehäusenapf 16 und die gehäusefeste Wand

15 begrenzt. Dieser Raum ist mit einer kleinen Menge verdampfbarer Flüssigkeit gefüllt, die von der durch die Schlitze 23 zutretenden Luft über den aus Metall bestehenden Gehäusenapf

16 erwärmt wird und demzufolge im Dampfdruckraum 37 einen der Temperatur entsprechenden Dampfdruck erzeugt.

Demzufolge nimmt der bewegliche Boden 25 eine Gleichgewichtslage ein, die nicht nur vom Dampfdruck und der Kraftdifferenz der Federn 29 und 30 abhängt, sondern in welchen auch der im Übertragungssystem herrschende Flüssigkeitsdruck eine Rolle spielt, der von den zusammengedrückten Federn 12 in den einzelnen Aufsätzen 8 hervorgerufen wird. Wenn nun die Temperatur und damit der Dampfdruck sinkt, bewegt sich der Boden 25 hauptsächlich unter dem Einfluß der Federn 12 in Fig. 3 nach links, bis ein neuer Gleichgewichtszustand erreicht ist, in welchem sich die Federn 12 stärker ausgedehnt haben. Hierdurch werden sämtliche Ventile um einen gleichen Betrag weiter geöffnet. Ähnliches ergibt sich, wenn der Drehgriff 21 zum Zweck der Sollwerteinstellung verdreht wird, weil hierbei statt des Dampfdrucks die Kraft der Sollwertfeder 30 verändert wird. Dieser Funktionsmechanismus ist unabhängig von der Zahl der angeschlossenen Arbeitselemente 9. Denn die Gleichgewichtsstellungen sind im wesentlichen druckabhängig und nicht volumenabhängig. Beim Anschluß einer größeren Zahl von Arbeitselementen 9 ergibt sich daher bei einem gegebenen Temperaturunterschied ein größerer Hub des beweglichen Bodens 25.

Zur Sollwerteinstellung weist der Drehgriff 21 einen Zeiger 38 auf. Auf der gehäusefesten Wand 15 ist ein Skalenträger 39 mit Markierungen 40 montiert.

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Die axial gegenüber den Außenflanschen 26 und 31 versetzten Mittelteile 28 und 34 des Bodens 25 und der Stützplatte 32 haben nicht nur den Vorteil, daß die gesamte Vorrichtung axial kurz ist. Sie dienen gleichzeitig auch als Begrenzungsanschläge bzw. Widerlager, welche eine übermäßige Hubbewegung des Bodens 25 verhindert, so daß die Wellrohrbalgen der Arbeitselemente nicht überlastet werden können.

Bei der in Fig. 4 veranschaulichten zweiten Ausführungsform werden für entsprechende Teile dieselben Bezugszeichen wie in den Fig. 2 und 3, jedoch um 100 erhöht, verwendet. Bei dieser Konstruktion wird nur eine einzige Feder 130 verwendet, die sowohl als Sollwert-Einstellfeder als auch als Überlastungs-Schutzfeder dient. Sie befindet sich zusammen mit der Stützplatte 132 im Geberelement 136. Während die Stützp'latte 132 einen Außenflansch 131, einen axialen Abschnitt 133 und einen Mittelteil 134 besitzt, ist der bewegliche Boden 125 eben. Die gehäusefeste Wand 115 ist napfförmig ausgebildet und weist einen Außenflansch 141 auf, an welchem der Wellrohrbalg 124 befestigt ist. Ein innen angeordneter Zylinder 142 begrenzt den Weg des beweglichen Bodens 125. Diese gehäusefeste Wand ist über Streben 143 mit einem Außengehäuse 144 verbunden. Der Drehgriff 121 weist an seiner Umfangswand 122 ein Innengewinde 145 auf, in welches eine Schraubplatte 146 eingreift, die einen Druckstift 119 der Einstellvorrichtung trägt. Die Schraubplatte ist napfförmig gestaltet und weist drei Aussparungen für den Durchtritt der gehäusefesten Streben 143 und einen Schlitz 147 für den Einbau des Kapillarrohres 14 auf. Durch die Streben 143 wird die Schraubplatte drehfest gehalten. Das bedeutet, daß sie beim Drehen des Griffes 121 axial verschoben wird und dadurch die Stützplatte 142 zur Verstellung der Sollwert-Einstellfeder 130 axial verstellt.

Erforderlichenfalls kann der Dampfdruckraum 37 auch mittels eines Kapillarrohres mit einem getrennt angeordneten Fühler verbunden sein.

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Claims

Patentansprüche

._χ 1 J Fühl- und Einstellvorrichtung für eine Regelanordnung mit mehreren thermostatisch betätigten Ventilen, die je ein Arbeitselement und eine diesem entgegenwirkende Feder aufweisen und vom Dampfdruck eines eine Flüssigkeits-Dampf-Füllung aufweisenden Fühler gesteuert sind, gekennzeichnet durch einen einzigen Fühler (37, 137) und durch eine Umsetzvorrichtung mit einem Geberelement (36, 136), das unter dem Einfluß des Dampfdrucks des Fühlers und einer einstellbaren Sollwertfeder (30, 130) steht sowie durch ein mit Flüssigkeit gefülltes Übertragungssystem (14) mit den Arbeitselementen (9) mehrerer Ventile (6) verbunden ist.
2. Fühl- und Einstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollwert-Einstellfeder (30) im Dampfdruckraum (37) angeordnet ist und gleichsinnig mit dem Dampfdruck wirkt.
3. Fühl- und Einstellvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Feder (29) vorgesehen ist, die das Geberelement (36) entgegen dem Dampfdruck belastet.
4. Fühl- und Einstellvorrichtung nach Anspruch 1,· dadurch gekennzeichnet, daß die Sollwert-Einstellfeder (130) im Geberelement (136) angeordnet ist und entgegen dem Dampfdruck wirkt.
5. Fühl- und Einstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß das Geberelement (36, 136) von einem Dampfdruckraum (37, 137) umgeben ist, der teilweise mit Flüssigkeit gefüllt ist und gleichzeitig als Fühler dient.
6. Fühl- und Einstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß das Geberelement (36, 136) einen Wellrohrbalg (24, 124) aufweist, der an einer gehäuse-

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festen Wand (15) angebracht ist und einen beweglichen Boden (25, 125) aufweist, daß zur Bildung des Dampfdruckraums (37, 137) ein mit der gehäusefesten Wand verbundener Gehäusenapf (16, 116) den Wellrohrbalg übergreift und daß sich die Sollwert-Einstellfeder (30, 130) zwischen dem beweglichen Boden und einer Stützplatte (32, 132) erstreckt, die durch eine von einem Dichtungsbalg (35, 135) umgebene Einstellvorrichtung (19, 119) abgestützt ist.
7. Fühl- und Einstellvorrichtung nach Anspruch 6_f dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Boden (25) und die im Dampfdruckraum (37) angeordnete Stützplatte (32) je einen Außenflansch (26, 31), einen sich etwa axial erstreckenden Verbindungsabschnitt (27, 33) und einen zur gehäusefesten Wand (15) versetzten Mittelteil (28, 34) besitzen, die Sollwert-Einstellfeder (30) sich zwischen dem Außenflansch der Stützplatte und dem Mittelteil des beweglichen Bodens und der Dichtungsbalg (35) sich zwischen der Stirnwand (17) des Gehäusenapfes (16) und dem Mittelteil der Stützplatte erstrecken und ein Drehgriff (21) vorgesehen ist, der eine den Gehäusenapf übergreifende Umfangswand (22), eine Stirnwand (20) und einen von dieser nach innen bis zum Mittelteil der Stützplatte vorspringender zentrischen Gewindestutzen (19) aufweist, der in eine von der Stirnwand des Gehäusenapfes nach innen vorstehenden Gewindebuchse (18) gehalten ist.
8. Fühl- und Einstellvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die im Geberelement (136) angeordnete Stützplatte (132) einen Außenflansch (131), einen sich etwa axial erstreckenden Verbindungsabschnitt (133) und einen zum beweglichen Boden (125) versetzten Mittelteil (134) besitzt, die Sollwert-Einstellfeder (130) sich zwischen dem Außenflanscn der Stutzplatte und dem beweglichen Boden und der Dichtungsbalg (135) sich zwischen dem Mittelteil der Stützplatte und der gehäusefesten Wand (115) erstrecken und ein Drehgriff (121) vorgesehen ist, der eine Stirnwand

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(120) und eine den Gehäusenapf (116) übergreifende Umfangswand (122) mit einem Innengewinde (145) besitzt, in das eine einen Druckstift (119) der Einstellvorrichtung tilgende, durch gehäusefeste Streben (143) gegen Drehung gesicherte Schraubplatte (146) eingreift.
9. Fühl- und Einstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehgriff (21, 121) Luftdurchtrittsöff mangen (23, 123) aufweist.

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