DE3140472C2 - Stellantrieb zum Betätigen eines in einem Warmwasserkreislauf einer Heizungsanlage angeordneten Ventils - Google Patents

Abstract

Es wird eine Vorrichtung angegeben, mit der die Bewegungsrichtung eines unter Federwirkung stehenden Arbeitskolbens (1) umgekehrt werden kann. Es wird hierzu die Kombination eines temperaturabhängigen Dehnkörpers (9) und einer denselben umgebenden Druckfeder (8) verwendet, die auf den Arbeitskolben drückt. Bei Erwärmung des Dehnkörpers (9) wird die Wirkung der Druckfeder aufgehoben und die Feder (5) des Arbeitskolbens kann wirksam werden.

Description

— daß die Druckfeder (8) als den Dehnkörper (9) von aisjten umfassende, über denselben axial hinausragende und an diesem Ende am Gehäuse (14) der Vorrichtung anliegende Schraubenfeder ausgebildet ist.

— daß das Druckelement als ebene Platte (7) aus- y, gebildet ist. die quer zur Achsrichtung von Druckfeder (8) und DchnkOrpcr (9) angeordnet ist.

— daß zwischen Dehnkörper (9) und Druckfeder (8)ein käfigförmigcr Zwischenkörpcr(l 1)ange- so ordnet ist, der an seinem freien Ende einen radial nach außen abstehenden Flunsch (13) aufweist und mit seinvm Boc-.nteil (12) am Dehnkörper (9) anliegt.

— daß die Platte (7) an der Sl; iiseite des Bol/ens 1; (I) anliegt.

— daß auf der anderen Seite der Platte (7) in der Ruhestellung der Vorrichtung der Zwischenkörpcr(M)mit seinem Flansch(13)anliegt

— daß die Druckfeder (8) mil ihrem freien Ende auf dem Flansch (13) des Zwischenkörpers (11) aufliegt.

— daß der Dehnkörper (9) unter Zwischenschaltung einer ebenen Druckplatte (19) über mindestens zwei in Achsrichtung verlaufende Stifte ν-, (15) am Gehäuse (4)dcs Bolzens(l)anlicgl und

— daß das als pluticnförmiges Bauteil ausgebildete Heizelement(17)gleichachsig mildem Dehnkörper (9) angeordnet ist.

2. Stellantrieb nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (7) Löcher (16) aufweist, durch welche die Stifte (15) hindurchragen.

3. Sieliantrieb nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenkörper (11) als ge- v> svhlossener Napf ausgebildet isl.

4. Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis J. dadurch gekennzeichnet, daß als Heizelement (17) ein PTC-Widerstand verwendet wird.

Du: I > f m (I u 11 }.· Ixvichl sieh iiul rincn StclliiMli iel> rut sprechend dem Oberhegrifl lies Patentanspruchs I. I.in solcher Stellantrieb ist beispielsweise in der I)F-PS Ib 00 71 J beschrieben.

Mit diesem bekannten Stellantrieb ist die Bewegungsrichtung des unter Federwirkung stehenden Bolzens bei Temperaturerhöhung umkehrbar. Zwischen dem Bolzen und dem Arbeitskolbcn des Dehnkörpers sind ein gehäusefester Büge! und ein von diesem geführter, bewegbarer Bügel sowie die auf den bewegbaren Bügel einwirkende Druckfeder angebracht. Außerdem isl an dem bewegbaren Bügel noch ein Ventilstößel befestigt, der zur Anlage an der Stirnfläche des zu betätigenden Bolzens vorgesehen isl. Mit diesem Stellantrieb kann unter Einsatz des elektrischen Heizelements beispielsweise ein durch den Bolzen verschlossenes Ventil jederzeit geöffnet werden. Eine damit ausgerüstete Heizungsanlage kann also jederzeit gezielt eingesetzt werden. Der Nachteil diesei bekannten Stellantriebs besteht darin, daß er relativ viel Einzelteile benötigt und außerdem eine in vielen Fällen störende große Höhe hat. Diese große Höhe macht sich insbesondere beim Einsatz an Heizkörpern unliebsam bemerkbar, die sichtbar in zu beheizenden Räumen installiert sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stellantrieb zur Betätigung eines Ventils unter Einsatz eines temperaturabhängigen, elektrisch beheizbaren Dehnkörpers anzugeben, der unter Beibehaltung der beliebigen Verstcllbarkeit des Bolzens mil wenigen Einzelteilen auskomnu und eine sehr niedrige Bauhöhe aufweist.

Diese Aufgabe wird bei einem Stellantrieb der eingangs geschilderten Art entsprechend den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs I gelöst.

Die Bauhöhe dieses Stellantriebs wird im wesentlichen durch die axiatc Länge des Dehnkörpers bestimmt, über den die Druckfeder nur um die Länge des für den Bolzen benötigten Vcrsicllwcges hinausragt. Ein gehäusefester Bügel zur Abstützung der Druckfeder wird nicht bcnötigi. da diese Abstützung vom Gehäuse des Stellantriebs selbst übernommen wird. Das bewegbare Druckelement isl außerdem als ebene Platte ausgebildet, so daß sich auch hier eine sehr einfache Gestaltung mil geringen Abmessungen ergibt. Auch das plattenförmige. gleichachsig mit dem Dehnkörper angeordnete Heizelement trägt dazu bei, daß dieser Stellantrieb eine geringe Höhe hat.

Bei Erwärmung des Dehnkörpers mittels des elektrischen Heizelements drückt der Dehnkörper, der über die Druckplatte und die Stifle an Gehäuse und Bolzen abgestützt isl. den Zwischenkörper vom Bolzen weg. Der Zwischenkörper nimmt dabei über seinen Flansch die Druckfeder mil. Hierdurch werden das Druckelement und damit auch der Bolzen entlastet, so daß die Rückstellfeder wirksam werden kann. Sie kann damit den Bolzen in Richtung auf das I Jehnclcment zu bewegen und so den vorher durch den mil dem Bolzen verbundenen Ventilteller abgeriegelten Weg für das Heizmedium freigeben.

Wenn der Zwischenkörper als geschlossener Napf ausgebildet wird, ergibt sich gleichzeitig ein gehausearliger Schutz für den umschlossenen Dehnkörper.

Als Heizelement wird vorzugsweise ein PTC-Widerstand mit seinen vorteilhaften Eigenschaften Strombcwegting und Temperaturregelung eingesetzt. Ein solcher Widerstand hai außerdem sehr kleine Abmessungen.

I in AiisführungsbiMspiel des ErfimluiigsgcgcnsiaiKlcs ist in <len Zeichnungen <l;n j'cslclli I \ /cij'i

I 1 g. I einen Querschnitt durch den Stellantrieb mich der Erfindung,

I if;. 2 einen Schnitt durch I· i £. I längs der Linie Uli. Mil I INI ein Bolzen bezeichnet, bei welchem es sieh

um den Arbeitskolben eines nicht genauer dargestellten Ventils handelt, der in Richtung des Doppelpfeiles 2 hin- und herbewegbar ist. Am freien Ende des Bol/ens 1 befindet sich der Ventilteller 3, mil dem der freie Querschnitt einer nicht mit dargestellten Rohrleitung verschließbar ist. Der Bolzen 1 ist in einem starren Gehäuse 4 untergebracht Er steht unter der Wirkung einer Rückstellfeder 5, welche den Bolzen ! ständig in Richtung des Pfeiles 6 zu bewegen sucht. In dieser Richtung würde der Ventilteller 3 von der Verschlußstelle der Rohrleitung abgehoben und in seine Offenslellung bewegt werden.

Auf der Stirnfläche des Bolzens 1 liegt eine als Druckelement verwendete Platte 7 auf, auf welche eine Druckfeder 8 unter Zwischenschaltung eines weiteren Elements drückt. Die Druckfeder 8 hat eint größere Federkraft als die Rückstellfeder, so daß der Bolzen 1 in der Ruhestellung des Stellantriebs die Position einnimmt, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist. In dieser Position befindet sich der Bolzen 1 bezüglich seines Ventilteller .3 in der Schließstellung.

Die Druckfeder 8 ist als Schraubenfeder ausgebildet. Sie umschließt einen Dehnkörper 9 von außen, in welchem sich ein Medium befindet, das sich bei Temperaturerhöhung ausdehnt. Der Dehnkörper 9 hai einen Stützkörper 10, der in einer Ausnehmung des Dchnkörpers untergebracht ist. Zwischen Druckfeder 8 und Dchnkörper 9 ist ein käfigförmiger Zwischenkörper 11 angebracht, der mit seinem Bodenteil 12 direkt oder indirekt an dem Dehnkörper 9 anliegt und an seinem freien Ende einen nach außen weisenden Flansch 13 hat. Die Druckfeder 8 liegt auf dem Flansch 13 auf, der seinerseits auf der Platte 7 aufliegt. Um die einzelnen Elemente Druckfeder 8, Dehnkörper 9 und Zwischenkörper 11 herum ist das mechanisch feste Gehäuse t4 des Stellantriebs gelegt, das mit seinem unteren finde am Gehäuse 4 des Bolzens 1 festgelegt sein kann. Das Gehäuse 14 dient als Festpunkt für die Druckfeder 8, die an ihrem oberen, über den Dchnkörper 9 hinausragenden Ende in dem Ginäuse festgelegt ist.

Der käfigförmigc Zwischenkörper 11 ist vorzugsweise als rundum geschlossener Napf ausgebildet. Kr kann dann gleichzeitig als Schutz für den umschlossenen Dehnkörper 9 dienen. Der Zwischenkörper 11 kann aber auch als Käfig mit drei oder mehr parallel zum Dehnkörper 9 verlaufenden Streben ausgeführt sein, die am Bodenteil 12 zusammengehalten sind und an ihren freien Enden den Flansch 13 aufweisen. In diesem Fall müßten die Enden mit dem Flansch ausreichend stabilisiert werden, wozu beispielsweise ein Innenring verwendet werden kann. Der Bodenteil 12 kann als geschlossene Scheibe ausgeführt sein. Es kann aber auch durch einen Ring mit einer zentralen Ausnehmung gebildet sein.

Am freien Ende des Slützkörpcrs 10 sind eine ebene Druckplatte 19 und Stifte 15 angebracht, von denen in Fig 1 zwei zu sehen sind. Es sollen mindestens zwei solche Stifte vorhanden sein, die mit ihren freien Enden auf dem Gehäuse 4 des Bolzens 1 aufliegen. Zweckmäßigerweise werden hier drei Stifte 15 verwendet, die jeweils um 120" gegeneinander versetzt sind, so daß sich ein mechanisch stabiles, nicht verkantendes Gebilde ergibt. Die Druckplatte 19 ist so angeordnet, daß auf der einen Seite die Stifte 15 und auf der anderen Seile der Stützkörper 10 und der Dchnkörper 9 an derselben anliegen.

Die als Druckelement «y'jncndc Platte 7 kann vorzugsweise als kreisrunde Scheibe ausgebildet sein. Es ist jedoch auch möglich, eine Platte mit beliebiger geometrischer Form zu verwenden. Vorzugsweise werden die Stifte 15 durch Löcher 16 durch die Platte 7 hindurchgeführl, so daß die Stifte die Platte 7 durchdrigen und sich an der Stirnseite des Gehäuses 4 auf demselben abstützen. Bei entsprechender Gestaltung könnten die Stifte 15 auch außen um die Platte 7 herumgeführt werden.

Der Stellantrieb nach der Erfindung arbeitet wie folgt:

κι Ausgehend von der in Fig. 1 dargestellten Ruhestellung wird der Dehnkörper 9 durch ein elektrisches Heizelement 17 erwärmt. Hier kann es sich vorzugsweise um einen PTC-Widerstand handeln, der in besonders kleinen und mechanisch stabilen Abmessungen zur Verfü-

IS gung steht. Die Leiter der Stromzuführung für das Heizelement 17 sind der Einfachheit halber nicht mit eingezeichnet. Sie durchdringen den Zwischenkörper 11 und werden zu einer Stromquelle geführt. Das Heizelement 17 kann vorzugsweise auf der Stirnfläche des Dehnkörpers 9 angebracht werden, so daß es zwischen dem Boden 12 des Zwischenkörpers 11 und der.i Dehnkörper 9 liegt. Durch die Erwärmung des Dehnkörp^rs 9 dehnt sich derselbe aus. Diese Ausdehnung kann — bezogen auf die Darstellung in F i g. I — nur nach oben erfolgen, da der Dehnkörper 9 durch den Stützkörper 10. die Druckplatte 19 und die Stifle 15 nach unten fest abgestützt ist. Der Zwischenkörper 11 wird dadurch in Richtung des Pfeiles 18 nach oben gedrückt. Hierdurch wird auch die Druckfeder 8 über den Flansch 13 des Zwischenkörpers 11 mitgenommen, so daß die Platte 7 entlastet wird.

Wegen dieser Entlastung kann die Rückstellfeder 5 des Bolzens 1 wirksam werden, die jetzt den Bolzen in Richtung des Pfeiles 6 nach oben schieben kann und

π dabei auch die Platte 7 nach oben drückt. Die Bewegung dieser Platte wird durch die Stifle 15 nicht behindert, da dieselben ja durch die Löcher 16 durch die Platte 7 hindurchgreifen. Durch die Bewegung des Bolzens 1 wird der Ventilteller 3 mitgenommen, so daß die Rohrleitung geöffnet wird. Es kann auf diese Weise durch das liinsch '.Ilen eines elektrischen Stromkreises und die damit zusammenhängende Wärmeentwicklung des Heizelements 17 erreicht werden, daß ein beliebiger Heizkörper oder mehrere beliebige Heizkörper oder einzelnc lleizkreisc jederzeit zu einer gewünschten Zeit eingeschaltet werden können.

Die Bewegung des Dehnkörpers 9 kann zusätzlich noch mit einem Endschalter gekoppeil sein, der die Stromzufuhr an das Heizelement 17 dann abschaltet,

in wenn in den zu beheizenden Raum oder in dem zu beheizenden Teil (Zone. Heizkreis) eines Raumes die gewünschte Temperatur erreicht ist. Der Bolzen 1 wird dann durch die Druckfeder 8 wieder in seine Ausgangsstellung zurückgebracht, so wie sie aus Fig. 1 hervor-

v> geht.

Der elektrische Stromkreis zur Einschaltung des Heizelements 17 kann außerdem auch mit einer Schaltuhr gekoppelt sein, die es ermöglicht, die Einschaltung einer Heizung bzw. e.nes Heizkreises zu einer ganz be-

Wi liebigen Zeit vorzunehmen, die vorher programmiert werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   I. Stellantrieb zum Betätigen eines in einem Warmwasserkreislauf einer Heizungsanlage angeordneten Ventils mit einem unter der Wirkung einer Rückstellfeder stehenden Bolzen, der in seiner Achsrichtung bewegbar in einem festen Gehäuse gelagert ist, bestehend aus einem temperaturabhängiges durch ein elektrisches Heizelement beheizbaren in Dehnkörper und einer auf einer Seite an einem Festpunkt eines alle Teile der Vorrichtung umschließenden Gehäuses anliegenden und auf der anderen Seite unter Zwischenschaltung eines starren, bewegbaren Druckelements auf den Bolzen entgegen der ΐί Wirkung der Rückstellfeder einwirkenden Druckfeder mit gegenüber der Rückstellfeder höherer Federkraft, dadurch gekennzeichnet,