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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Thermostatven-
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t il zum Gebrauch in Heizkörperrl, wobei da Thermostatventil so geformt
ist, dass seine Öffnungsfläche nach Erreichung eines gewissen, vorherbestimmten
Wertes konstant bei Dies Werte gehalten wird, und zwar unabhängig davon, ob der
Istwert der Temperatur in beliebigem Grade unter dem Sollwert liegt.
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Bei Thermostatventilen, die zur Benutzung in Zentralheizungssystemen
bestimmt sind, kommt es oft zu dem Problem, das sich das Ventil vollkommen öffnet,
d.h. weit über seinen Dimensionierungspunkt hinaus, wenn beispielsweise ein Fenster
zwecks Lüftung geöffnet wird, so dass das Ventil stark jL-kühlt. Dies hat zur Folge,
dass der aktuelle Heizkörper eine sehr hohe Temperatur annimmt, was Energieverschwendung
bedeutet. Ausserdem wird stark auf das Strömungsbild in dem schlangenrohr eingewirkt,
zu dem das weit offene Thermostatventil gehört, so dass man in gewissen Situationen
von "Kurzschluss" sprechen kann. Dies bedeutet, dass im grossen und ganzen nur dem
Heizkörper, an dem das weit offene Ventil angebracht ist, ein wärmeführendes Medium
zugeführt wird, während C.ie übrige zum Schlangenrohr gehörenden Heizkörper überhaupt
kein wärmeführendes Medium erhalten.
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Versuche zur Behebung dieser Nachteile durch Begrenzug er-Hubhöhe
des Ventilkegels im Verhältnis zum Ventilsitz sind beLit5 früher unternommen worden.
Dies ist jedoch in aus praktischen Gründen unmöglicher Weg, da die nomine 1<
Hubhöhe, d.h. die Hubhöhe am Dimensionierungspunkt, nur etwa 0.5 mm beträgt. Die
Hubhöhe bei einem so kleinen Wert u verursacht nahezu unüberwindbare Probleme bezüglich
der Träzision des Ventils, da die Toleranz der Hubhöhe aus @reren (5-8) Teiltoleranzen
zusammengesetzt ist, von denen ein jede der Grössenordnung 0.05-0.1 mm angehört.
Dies bedeutet aus zu befürchten ist, dass die Toleranz der Hubhöhe iii ungünstigen
Fällen
die gleiche Crössenordnung erreichen muss, wie' die neminelle Hubh''lle. Dies würde
dessen, dass jedes Ventil individuell kalibriert werden muss, um überhaupt funktionieren
zu können.
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Die vorliegende Erfindung bezweckt daher die Zustandebringung eines
Thermostatventils der einleitend erwähnten Art, das so geformt ist, dass die vorerwähnten
Nachteile beseitigt werden.
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Dies wird erfindungsgemäss erreicht, wenn das Thermostatventil ein
in Zusammenwirkung mit dem Ventilsitz und dem Ventilkegel angeordnetes Regulierorgan
hat, das dazu dient, die Öffiiungsfläche des Ventils bei einem konstanten, vorherbestimmten
Wert zu halten, wenn der Abstand zwischen Ventilkegel und Ventilsitz einen Weit
übersteigt, der einer Öffnungsfläche entspricht, die mit der vorherbestimmten Öffnungsfläche
üI>ei'-einstimmt.
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Für eine vorgezogene Ausführung des Erfindungsgegenstandes gilt, dass
das Regulierorgan als ein am Ventilkegel angebrachter, in den Ventilsitz hineinragender
Zapfen geformt ist, wobei zwischen dem Zapfen und einer Innenfläche am Ventilsitz
ein ringförmiger Spalt gebildet wird, dessen Querschnittsfläche der vorherbestimmten,
maximalen Offnungsfläche des Ventils entspricht.
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Für eine alternative Ausführung des Erfindungsgegenstandes gilt, dass
das Regulierorgan als rohrförmiger Vorsprung gebaut ist, der koaxial um den Ventilsitz
und umgebenden Veit 1-kegel angebracht ist, wobei zwischen der Peripherfläche und
Innenfläche vo Vorsprung ein ringförmiger Spalt gebildet wird, dessen Querschnittsfläche
der vorherbestimmten, maximalen Öffnungsfläche des Ventils entspricht.
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Bei diesen beiden Ausführungen erzielt man den Voiteil, dass die Toleranz
der maximalen Öffnungsfläche des Ventils nur von zwei Teiltoleranzen bestimmt wird,
d.h. der Durchmesstrtoleranz des Zapfens bzw. der Peripherfläche des Ventilkegels
und der Durchmessertoleranz der ringförmigen Fläche im Ventilsitz
bzw.
der entsprechenden zylindrischen Fläche am rohrförmigen Vorsprung. Ausser der Tatsache,
dass die Zahl der Teiltoleranzen auf zwei reduziert wird, erzielt man auch den Vorteil,
dass die zugehörigen Teiltoleranzen Durchmessertoleranzen an zylindrischen Flächen
sind, wobei es sehr leicht ist, praktisch niedrige Werte für diese Teiltoleranzen
zu erzielen.
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Die Erfindung soll nun unter Hinweis auf anliegende Zeichnungen genauer
beschrieben werden. Es zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt eines Thermostatventils,
da erfindungsgemäss gestaltet ist, wobei dds Thermostatventil in einem Zustand mit
niedriger Hubhöhe des Ventilkegels dargestellt ist.
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Fig. 2 ein Thermostatventil gemäss Fig. 1, wobei der Ventils kegel
eine grosse Hubhöhe aufweist.
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Fig. 3 im Querschnitt eine alternative Ausführung des Erfindungsgegenstandes,
wobei teils eine Lage mit niedriger HubhcI-e für den Ventilkegel gezeigt wird, und
teils eine Lage mit grosser Hubhöhe für den Ventilkegel.
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Fig. 4 die Strömungskennlinie eines erfindungsgemäss geformten Thermostatventils.
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Wie aus Fig. 1 hervorgeht, hat das erfindungsgemässe Thermostatventil
ein Gehäuse 1, das einen Einlaufstutzen 2 und einen Auslaufstutzen 3 aufweist. Von
Einlaufstutzen 2 erstreckt sich die Strömungspassage des Ventils, die aus einem
Kanal 4 besteht, der mit einem anderen Kanal 5 verbunden ist, dessen einer Endteil
als Ventilsitz 6 des Ventils geformt ist. Um Ventilsitz 6 herum hat das Ventil eine
Kammer 7, die in Auslaufstutzen 3 des Ventils einmündet. Ferner hat das Ventil einen
Ventilkegel 8, der in Achsenrichtung von Kanal 5 angeordnet und im Verhältnis zu
Ventilsitz 6 axial beweglich ist. Ventilkegel 8 ist unter Einwirkung einer von einem
Thermostatkörper ausgeübten Druckkraft zu Ventilsitz 6 beweglich, die durch eine
Steuerstange 9 nach Ventilkegel 8 überführt wird. In entgegengesetzter Rictitung
ist Ventilkegel 8 unter Einwirkung einer Druckfeder beweglich,
wie
bei fIinweisbeze i2hnung 10 angedeutet worden rist.
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Aus gewissen Gründen sind Thermostatkörper und Ventil so gestaltet,
dass ein Temperaturintervall von 6° einer Hubhöhe de Ventilkegels vom Ventilsitz
von ungefähr 1.5 mm entspricht.
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Dagegen ist der Dimensionierungspunkt des Ventils bei einer Hubhöhe
von ca. 0.5 mm gewählt worden, was einem Proportionalband von ca. 2° entspricht.
Dies bedeutet, dass der Ventilkegel bei starker Abkühlung des Thermostatkörpers
bis zu einer Lage angehoben wird, die in Fig. 2 illustriert ist und der Öffnungsfläche
zwischen Ventilkegel und Ventilsitz entspricht, die um ein Mehrfaches grösser ist,
als die nominelle Öffnungsfläche des Thermostatventils. Um die effektive Öffnungsfläche
des Thermostatventils nach oben hin bis zu einem Wert zu begrenzen, der wesentlich
mit der nominellen Öffnungsfläche des Ventils zusammenfällt, ist an der Unterseite
von Ventilkegel 8 ein zylindrischer, in den Ventilsitz einragender Zapfen 11 angebracht.
D£eser Zapfen 11 ist von einer entsprechenden, zylindrischen Fläche an dem Mündungsteil
von Kanal 5 umgeben, woduich ein ringförmiger Spalt zwischen der Mantelfläche des
Zapfens und dem Mündungsteil von Kanal 5 gebildet wird. Die Querschnittsfläche dieses
ringförmigen Spaltes ist mit einem Werte gewählt, der wesentlich mit der nominellen
Öffnungsfläche des Ventils zusammenfallt. Ferner hat der zylindrische Zapfen 11
eine axiale Erstreckung, die grösser ist, als die maximale Hubhöhe von Veritilkegel
8, was bedeutet, dass Zapfen 11 niemals ganz aus dem Mündungsteil von Kanal 5 herausgehoben
werden kann, wodurch die effektive Öffnungsfläche, nachdem sie die nominelle Öffnungsfläche
des Ventils erreicht hat, konstant gehalten wird, so dass sie nicht noch weiter
zunimmt.
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In Fig.4 wird die Einwirkung des zylindrischen Zaptens du die Strömungskennlirlie
des Ventils gezeigt. '1ls jesei Iiur stellt die vertikale Achse die Kapazität des
Ventils sitz d.h.
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ein Nass des durch das Ventil strömenden Flusses, während die horizontale
Achse den Öffnungsgrad des Ventils bezeichnet. Ferner geht aus Fig. 4 hervor, welche
Hubhöhen des Ventilkegels
einem gewissen Öffnungsgrad entspricht
und ausserdem, wel Proportionalbänder einem gewissen Öffnungsgrade und einer wissen
Hubhöhe des Ventilkegels entsprechen. Der Bereich 1 :k£ von der vertikalen, gestrichelten
Linie A in Fig. 4 :'t t dc: Reglerbereich wieder, in dem das Ventil arbeitet, soll,
der Schnitt zwischen Linie A und der Reglerkurvc des Vent 15 deren Dimensionierungspunkt
andeutet. In Fig. 4 er. pricht die Einstellung des Ventils gemäss Fig.1 dem Punkt
I, während die Einstellung gemäss Fig. 2 Punkt II entspricht. Die gestrichelte Forzsetzung
der Ventilkennlinie an der gestri nie A vorbei gibt die Kennlinie wieder, die das
Ventil in Ermangelung des zylindrischen Zapfens 11 aufweisen würde.
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In Fig. 3 ist eine alternative Ausführung des Erfindungsgegenstandes
wiedergegeben. Diese Ausführung hat ini Prinzip die gleiche Grundkonstruktion, wie
die in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungen und hat somit ein Gehäuse 1 mit einem
Einlaufstutzen 2, einem Auslaufstutzen 3, einem Strömungskanal 4, der in einen Kanal
5 einmündet, der an seInem Ende einen Ventil sitz 6 aufweist. Ferner hat das Ventil
gemäss Fig. 3 einen Ventilkegel 8, der im Verhältnis zu Ventilsitz 6 axial beweglich
und der in Richtung zu Ventilsitz 8 von einem Thermostatkörper beeinflussbar ist
und der in entgegengesetzter Richtung von einer Feder 10 beeinflussbar ist.
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Das Ventil gemäss Fig. 3 hat im Unterschied zu dem in Fig.
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und 2 gezeigten Ventil keinen zylindrischen Zapfen ai Ventil kegel,
der in Kanal 5 einragt. Statt dessen ist koaxial um Ventilsitz 6 ein Fohrförmiges
Gebilde 12 angebraucht, das innen eine zylindrische Fläche 13 aufweist, die koaxial
mit Veitilsitz 6 und Vertikegel 8 ist. Diese zylindrische Fläche 13 umschliesst
die Peripherfläche 14 von Ventilkegel , s dass dzwischen ein ringförmiger Splat
gebildet wird. Hierbe spricht der ringförmige Spalt dem ringförmigen Spalt wischen
dem zylindrischen Zapfen 11 und dem Mündungsteil von @@ in der Ausführung gemäss
Fig.1 und 2. Ferner hat als rohr mige Gebilde 12 erfindungsgemäss in Richtung von
Ventilsits
ab eine so grosse axiale Erstreckung, dass der Ventilkegel,
unabhängig von der Hubhöhe des Ventilkegels 8, niemals gan aus dem rohrförmigen
Gebilde herausgehoben wird. Hierdurch definiert der ringförmige Spalt zwischen der
Peripherfläche des Ventilkegels und der Innenfläche des rohrförmigen Gebildes die
maximale, effektive Öffnungsfläche des Ventils, nachdem diese einen gewissen, vorherbestimmten
Wert erreicht hat, der mit der nominellen Öffnungsfläche des Ventils übereinstimmt.
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In Fig. 4 soll Punkt II die Einstellung des Ventils gemäss Fig. 3
darstellen, die aus der rechten Hälfte der Figur hervorgeht, während Punkt I die
Einstellung des Ventils reprnsentiert, die in der linken Hälfte von Fig. 3 gezeigt
wird.
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Die Erfindung kann im Rahmen der vorstehenden Patentallsprüche abgeändert
werden. Somit ist es möglich, das rohrförmige Gebilde 12 an Ventilkegel 8 anzubringen,
statt wie unter Hinweis auf Fig. 3 angegeben, um Ventilsitz 6. Bei dieser Alternative
reicht das rohrförmige Gebilde bis um den Ventilsitz herunter, so dass zwischen
einer zylindrischen Fläche um den Ventilsitz und dem rohrförmigen Gebilde ein ringförmiger
Spalt mit vorherbestimmter Querschnittsfläche gebildet wird.