DE3303536C1

DE3303536C1 - Thermostatisch gesteuerte Einstellvorrichtung

Info

Publication number: DE3303536C1
Application number: DE19833303536
Authority: DE
Inventors: Josef 4787 Geseke-Ehringhausen Beine; Manfred 4780 Lippstadt Kasprik; Klaus 4788 Warstein Werner
Original assignee: Theodor Heimeier Metallwerk GmbH
Current assignee: Theodor Heimeier Metallwerk GmbH
Priority date: 1983-02-03
Filing date: 1983-02-03
Publication date: 1984-06-14

Description

In der US-PS 4114 806 ist eine Einstellvorrichtung für Heizungsventile beschrieben, bei der ebenfalls der ausfahrende Stößel des Thermoelements das Ventil öffnen soll. Hierbei ist das Thermoelement ortsfest in dem Gehäuse der Einstellvorrichtung angeordnet, jedoch so, daß die Wirkrichtung des Stößels im rechten Winkel zu der Wirkrichtung der Ventilspindel steht. Dabei bildet ein zweiarmiger Hebel mit gleichlangen Hebelarmen das kraftumlenkende Verbindungsglied zwischen Stößel und Ventilspindel. Die für den Ventilschließdruck sorgende Druckfeder ist dabei in der Verlängerung der Ventilspindel angeordnet. Zur Übertragung der Schließkraft auf die Ventilspindel sind jedoch weitere Bauteile erforderlich, die gut geführt gelagert sein müssen, wenn eine ausreichende Funktionssicherheit gewährleistet sein soll. Da keine Hebelübersetzung gegeben ist, treten weiterhin auch noch die diesbezüglich genannten Nachteile auf.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine thermostatisch gesteuerte Einstellvorrichtung für Heizungsventile der eingangs bezeichneten Gattung zu schaffen, bei der die vorstehend geschilderten, bei der bekannten Einstellvorrichtung auftretenden Nachteile vermieden werden, ohne daß mehr Bauteile oder in der Konstruktion bzw.
Fertigung aufwendigere Bauteile erforderlich sind. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Anwendung folgender Merkmale gelöst: a) der Stößel des Thermoelements und die Ventilspindel sind hintereinander und in einem Abstand zueinander, zumindest in etwa parallel verlaufend angeordnet, b) der mit dem Stößel des Thermoelements zusammenwirkende Hebelarm ist über den Stößel hinaus verlängert, c) an das über den Stößel des Thermoelements hinaus verlängerte Hebelende greift eine am Gehäuse aufgehängte Zugfeder an, deren Spannkraft den Hebel gegen den Stößel preßt, d) der Hebelarm zwischen Drehachse und Angriffspunkt der Feder ist wesentlich größer als der Hebelarm zwischen der Drehachse und der Ventilspindel.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung erübrigt sich eine gelenkige Aufhängung des Thermoelements.
Das gewählte Hebelverhältnis läßt eine Feder mit geringer Federkraft zu, und die Anordnung des Thermoelements zum Hebel ermöglicht die Verwendung einer Zugfeder, die durch eine gelenkige Aufhängung unempfindlich dagegen ist, daß ihr Angriffspunkt am Hebel eine Kreisbahn beschreibt.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Hebelabschnitt zwischen der Feder und der Drehachse in etwa dreimal größer als der Hebelabschnitt zwischen der Ventilspindel und der Drehachse.
Ein solches Hebelverhältnis hat sich einmal günstig im Hinblick auf die konstruktive Ausgestaltung der Einstellvorrichtung gezeigt, und zum anderen kann damit eine sehr schwache Zugfeder verwendet werden.
Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, den Körper des Thermoelements in eine Gehäusewandung derart einzusetzen, daß ein großer Teil des Körpers auf der Rückseite durch die Gehäusewandung hindurchragt. Damit wird die Einwirkung der vom Ventil abgestrahlten Wärme auf das Thermoelement verringert, so daß im wesentlichen die auf den das Gehäuse durchragenden Teil des Thermoelements aufgesetzte Heizvorrichtung eine Verstellung des Stößels bewirkt.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist auf den kugelig geformten Stößelkopf eine als Gelenk wirkende Kappe aufgesetzt, die als Gleitschuh zwischen Stößel und Hebel dient. Die gelenkige Verbindung zwischen Stößel und Gleitschuh bewirkt, daß der Gleitschuh bei jeder Lage des Hebels mit seiner gesamten Berührungsfläche auf dem Hebel aufliegt. Die flächenhafte Berührung verhindert, daß der Stößel sich in den Hebel einarbeitet und damit eine erhöhte Reibkraft zwischen Stößel und Hebel entsteht. Der Gleitschuh ist dabei in eine zumindest in Längsrichtung des Hebels wesentlich größere Ausnehmung des Hebels eingesetzt. Dieses hat den Vorteil, daß sich eine Ieichtere Montage zwischen Hebel und Thermoelement ergibt, und daß sich die gesamte Einstellvorrichtung in ihrer Höhe verringert.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ergibt sich dadurch, daß die Berührungsfläche des Hebels mit der Ventilspindel eine Kurvenform beschreibt, die zu der Drehachse in der Form exzentrisch verläuft, daß sie wie ein Keil auf die Ventilspindel einwirkt. Dadurch ergibt sich einmal eine günstige Punktauflage zwischen Hebel und Ventilspindel, und zum anderen wirkt der exzentrische Kurvenverlauf als zusätzliche Übersetzung für die Verstellkräfte, wodurch eine weitere Schwächung der Federkraft möglich wird.
Die Zeichnung veranschaulicht ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung, und zwar zeigt F i g. 1 einen mittigen Längsschnitt durch die Einstellvorrichtung, F i g. 2 eine Seitenansicht mit aufgeschnittenem Dekkel, und F i g. 3 eine Rückansicht mit aufgeschnittenem Dekkel.
Das Gehäuse 1 der Einstellvorrichtung ist mittels der Überwurfmutter 2 auf das Ventil aufschraubbar. In der Zeichnung ist lediglich die in das Gehäuse 1 hineinragende Ventilspindel 3 dargestellt. Der doppelarmige Hebel 4 ist mit der Schwenkachse 5 in den Seitenwandungen 6 des Gehäuses 1 gelagert. Dabei steht das Hebelende 26 mit der Ventilspindel 3 in kraftschlüssiger Verbindung. Am Ende des anderen Hebelarms 8 greift die Zugfeder drehbeweglich an, die mit ihrem anderen Ende ebenfalls drehbeweglich an den Flanschen 9 des Gehäuses 1 befestigt ist. Die gabelförmig angeordneten Flansche 9 weisen eine halbkreisförmige Öffnung auf, in die eine Achse 10 eingesetzt ist, an der die Feder mit einer Öse angreift.
Das Hebelende 8 wird zwischen der Drehachse 5 und dem Angriffspunkt der Feder 7 von dem Stößel 11 des Thermoelements 12 beaufschlagt. Das Thermoelement 12 ist in die obere Wandung des Gehäuses 1 eingesetzt.
Dabei liegt es mit dem Bund 13 an der Innenwandung des Gehäuses an und wird durch die Zugkraft der Feder 7 in dieser Lage gehalten. Der rückwärtige Teil 14 des Thermoelements ragt durch die Gehäusewandung hindurch und ist mit einer gut leitfähigen Kappe 15, auf die eine Heizvorrichtung 16 aufgesetzt ist, versehen. Die Heizung kann als PTC-Widerstand ausgebildet sein. Die Stromzuleitungen 17 werden von einer Zugentlastung 18 umfaßt.
Bei eingeschalteter Heizvorrichtung 16 erwärmt sich das Thermoelement 12, wodurch der Stößel 11 ausgefahren wird. Dadurch wird der Hebel 4 entgegen der Kraft der Feder 7 und mit Unterstützung der Federkraft der Ventilspindel 3 derart verstellt, daß sich die Ventilspindel in Richtung X bewegt. Dabei wird das Ventil geöffnet. Wird die Heizvorrichtung 16 ausgeschaltet, so kühlt sich insbesondere der die Gehäusewandung durchdringende Teil 14 des Thermoelements schnell ab, da dieser Teil des Thermoelements unbeeinflußt von der vom Ventil ausgestrahlten Wärme ist. Durch das Abkühlen des Thermoelements zieht sich der Stößel 11 wieder zurück, und die Ventilspindel wird entgegengesetzt der Richtung X durch die Kraft der Feder 7 bewegt, wodurch das Ventil wieder geschlossen wird. Das Ventil ist also stromlos geschlossen.
Damit bei der Verstellung des Stößels 11 dieser sich nicht in den Hebel 4 einarbeitet, ist auf das Ende 19 des Stößels eine Kappe 20 kugelgelenkig aufgesetzt. Diese Kappe 20 verstellt sich entsprechend der Lageveränderung des Hebels 4 auf dem Stößelende 19, so daß die Fläche 21 des Stößels stets satt auf dem Hebelarm aufliegt. Zur Aufnahme der als Gleitschuh dienenden Kappe 20 weist der Hebelarm 8 eine Ausnehmung 22 auf, in der die Kappe gleitet Das Hebelende 26 weist eine kurvig gestaltete Berührungsfläche 24 auf. Diese Kurve verläuft exzentrisch zu der Drehachse 5, und zwar derartig, daß sie bei der Betätigung des Hebels keilförmig auf die Ventilspindel 3 einwirkt Dadurch wird der Verstellweg von dem Hebelende 8 zur Spindel 3 hin nochmals untersetzt und die Kraft der Feder 7 entsprechend übersetzt Die in die Gehäusewandung eingesetzten und diese durchdringenden Bauteile, wie Thermoelement 12 und Feder 7, werden durch eine Kappe 23 abgedeckt, die selbstrastend mit dem Gehäuse 1 verbunden ist.
Im Bereich des Hebelendes 26 ist in das Gehäuse 1 eine Öffnung 25 eingebracht, durch die ein Werkzeug hindurchgeführt werden kann, um den Hebelarm 26 entgegen der Kraft der Feder 7 anzuheben. Dieses kann erforderlich werden, da das Ventil, z. B. bei Stromausfall oder bei defektem Thermoelement, geschlossen ist.

Claims

Patentansprüche: 1. Thermostatisch gesteuerte Einstellvorrichtung für Heizungsventile, bestehend aus einem mit dem Ventil verbindbaren Gehäuse und einem ortsfest darin angeordneten Thermoelement, dessen Stößel bei Ausdehnung des Arbeitsmediums auf den einen Arm eines federbelasteten zweiarmigen Hebels und der andere Hebelarm auf die Ventilspindel einwirkt, gekennzeichnet durch die Anwendung folgender Merkmale: a) der Stößel (11) des Thermoelements (12) und die Ventilspindel (3) sind hintereinander und in einem Abstand zueinander, zumindest in etwa parallel verlaufend angeordnet, b) der mit dem Stößel (11) des Thermoelements zusammenwirkende Hebelarm (8) ist über den Stößel (11) hinaus verlängert, c) an das über den Stößel (11) des Thermoelements hinaus verlängerte Hebelende greift eine am Gehäuse (1) aufgehängte Zugfeder (7) an, deren Spannkraft den Hebelarm (8) gegen den Stößel (11) preßt, d) der Hebelarm (8) zwischen der Drehachse (5) und dem Angriffspunkt der Feder (7) ist wesentlich größer als der Hebelarm (26) zwischen der Drehachse (5) und der Ventilspindel (3).
2. Thermostatisch gesteuerte Einstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebelabschnitt zwischen der Feder (7) und der Drehachse (5) dreimal größer ist als der Hebelabschnitt zwischen der Ventilspindel (3) und der Drehachse (5).
3. Thermostatisch gesteuerte Einstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper des Thermoelements (12) mit einem umlaufenden Bund (13) an der Gehäuseinnenwandung anliegt und mit seinem dahinterliegenden Teil (14) die Gehäusewandung (1) durchdringt.
4. Thermostatisch gesteuerte Einstellvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Korpusteil (14) des Thermoelements (12), der das Gehäuse durchdringt, eine elektrische Heizvorrichtung (16) aufgesetzt ist.
5. Thermostatisch gesteuerte Einstellvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf den kugelig geformten Stößelkopf (19) eine als Gelenk wirkende Kappe (20) aufgesetzt ist, die als Gleitschuh zwischen Stößel (11) und Hebel (4) dient.
6. Thermostatisch gesteuerte Einstellvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die als Gleitschuh wirkende Kappe (20) in eine zumindest in Längsrichtung des Hebels (4) wesentlich größere Ausnehmung (22) des Hebels eingreift.
7 Thermostatisch gesteuerte Einstellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Berührungsfläche (24) des Hebelarms (26) mit der Ventilspindel (3) eine Kurvenform beschreibt, die zu der Drehachse (5) in der Form exzentrisch verläuft, daß sie wie ein Keil auf die Ventilspindel (3) einwirkt.
8. Thermostatisch gesteuerte Einstellvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in das Gehäuse (1) eine Öffnung (25) so eingebracht ist, daß mit einem durch die Öffnung (25) schiebbaren Stift oder dergleichen der Hebel (4) entgegen der Kraft der Feder (7) verstellbar ist.

Die Erfindung bezieht sich auf eine thermostatisch gesteuerte Einstellvorrichtung für Heizungsventile, bestehend aus einem mit dem Ventil verbindbaren Gehäuse und einem ortsfest darin angeordneten Thermoelement, dessen Stößel bei Ausdehnung des Arbeitsmediums auf den einen Arm eines federbelasteten zweiarmigen Hebels und der andere Hebelarm auf die Ventilspindel einwirkt. Derartige thermostatisch gesteuerte Einstellvorrichtungen werden häufig für sogenannte Zonenventile von Heizungsanlagen verwendet, bei denen das Thermostatelement mit einer über Thermostatelement und/oder Uhr gesteuerte Heizvorrichtung versehen und bei denen das Ventil stromlos geschlossen ist.

Bei einer solchen Einstellvorrichtung muß die Arbeitsrichtung des Stößels umgekehrt werden. In der DE-OS 24 20 213 ist eine Einstellvorrichtung mit stromlos geschlossenem Ventil vorbeschrieben. Hierbei ist der Körper des Thermoelements verstellbar in dem Hebel gelagert, während sich sein Stößel auf dem Boden des Gehäuses abstützt. Da das Thermoelement bei einer Verschwenkung des Hebels sich auf einer Kreisbahn bewegt und somit eine Ausgleichsmöglichkeit geschaffen sein muß, ist das Thermoelement verschwenkbar im Hebel gelagert. Diese verschwenkbare Lagerung zieht einen erhöhten Konstruktions- und Fertigungsaufwand nach sich. Die Ventilspindel greift zwischen der Schwenkachse und dem Thermoelement an den Hebel an, während die Feder an dem zweiten Hebelarm angreift und als Druckfeder ausgebildet ist. Dabei ist der Hebelarm, an den die Feder angreift, und der Abschnitt des anderen Hebelarms zwischen Schwenkachse und Ventilspindel in etwa gleich, so daß zwischen der Feder und der Ventilspindel kein Hebelübersetzungsverhältnis vorliegt. Da die zwischen dem Hebel und dem Gehäuse eingespannte Druckfeder die gesamte Schließkraft, die sich aus der Kraft der Ventilfeder und der durch den Mediendruck hervorgerufenen Kraft zusammensetzt, aufbringen muß, muß eine Feder mit hoher Federkraft verwendet werden. Da bei starken Federn das Toleranzfeld sehr groß ist und der Schließdruck mit Sicherheit erzielt werden muß, ist eine Überdimensionierung der Feder gforderlich. Dieses wiederum zieht eine erhöhte Kraftaufwendung durch das Thermoelement nach sich. Weiterhin von Nachteil ist bei der vorbekannten Ausführungsform, daß die Druckfeder nicht genau in Achsrichtung belastet wird, sondern durch die Hebelverstellung auch auf Knickung.