DE3401154A1

DE3401154A1 - Regelventil fuer heizkoerper

Info

Publication number: DE3401154A1
Application number: DE19843401154
Authority: DE
Inventors: Kurt Ing. Bednarsky; Wolfgang Reindl; Kurt Ing. Ropin; Franz Dipl.-Ing. Wien Voggenberger
Original assignee: Schrack Elektronik AG
Current assignee: Schrack Elektronik AG
Priority date: 1983-01-21
Filing date: 1984-01-14
Publication date: 1984-07-26
Also published as: ATA20783A; GB8401478D0; GB2137317A; CH664808A5; GB2137317B; AT379672B

Description

β φ ·

3/ Π 1 1

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Regelventil für Heizkörper, das einen elektromechanischen Antrieb und eine von der Raumtemperatur abhängige Steuerung eines den Durchfluß eines Heizmediums steuernden Ventils aufweist.

Durch die DE-OS 30 09 208 wurde bereits ein derartiges Thermostatventil bekannt, bei dem es möglich ist, die eingestellte Raumtemperatur mittels eines Stellmotors in Verbindung mit einer Schaltuhr täglich zu bestimmten vorprogrammierbaren Zeiten auf einen niederigeren, vorgegebenen Wert abzuändern, wobei dieser Wert nur durch manuelle Betätigung wieder erhöhbar ist.

Der Nachteil dieser bekannten Ventile liegt darin, daß sie, bedingt durch die Schaltuhr sehr voluminös sind und durch die Vielzahl der Einzelteile eine erhöhte Störanfälligkeit gegeben ist.

Ziel der Erfindung ist es ein Ventil der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, das sich durch eine kompakte Bauweise auszeichnet und gegen einfache lediglich auf die Raumtemperatur ansprühende Thermostatventile austauschbar ist und sich, durch große wartungs- und Reparaturfreundlichkeit auszeichnet.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß das Regelventil ein aus zwei lösbar miteinander verbundenen Teilen

bestehendes Gehäuse aufweist, in dessen einem, vorzugsweise in den an dem Heizkörper befestigbaren Teil der elektromechanische Antrieb, z.B. ein Stellmotor und in dessen anderem Teil die mit dem Stellmotor lösbar verbundene Steuerung und gegebenenfalls eine Stromquelle, z.B. eine Batterie, angeordnet sind. Durch diesen modulartigen Aufbau des Ventils wird eine leichte Zugänglichkeit zu den einzelnen Baugruppen des Regelventils erreicht, das wegen des Wegfalls einer Schaltuhr, die wegen der erforderlichen Einstellorgane relativ groß ist, klein und kompakt gebaut werden kann. Letzteres ermöglicht auch den Einsatz eines solchen Ventils an Stelle von einfachen Thermostatventilen.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß

einen

der Stellmotor/den Durchfluß des Heizmediums steuernden Ventilkörper betätigt und von den von der Raumtemperatur und bzw. oder deren Änderungsgeschwindigkeit abhängigen Ausgangssignalen der Steuerung beaufschlagt ist. Durch diese Abkehr von den bisher üblichen Konstruktionsrichtlinien nach denen der Stellmotor lediglich zur Verstellung der Einstellung der gewünschten Raumtemperatur vorgesehen war, ist es bei Verwendung einer entsprechend aufgebauten elektronischen Steuerung aucb möglich eine Änderung des Durchflusses des Heizmediums, z.B. auch bei einer raschen Änderung der Raumtemperatur beim öffnen eines Fensters, zu bewirken, wobei diese Änderung durch den Stellmotor rasch bewirkt werden kann und keine nennenswerte Ansprechverzögerung eintritt.

\ o tr · w ν

• U W * « t ItI * # <

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß der Stellmotor den Ventilkörper des Ventiles über eine vorzugsweise mindestens zwei Steuerkurven aufweisende Steuerscheibe und gegen diese federnd angepreßten, mit dem Ventilkörper in Verbindung stehenden Stößel steuert, wodurch sich'ein sehr einfacher Aufbau ergibt. Außerdem wird damit auch erreicht, daß der Stellantrieb samt Steuerung statt eines herkömmlichen Thermostatkopfes auf ein Heizkörperventil aufgesetzt werden kann.

Um eine sichere Abschaltung'des Stellmotors bei Erreichen der Endstellung des Ventilkörpers zu erreichen, ist es vorteilhaft, wenn der Stellmotor mit der Steuerung über in den Endlagen des Ventilkörpers öffnende Kontakte verbunden ist.

In diesem Zusammenhang ist es besonders zweckmäßig, wenn der Stellmotor in Drehrichtung im Sinne "öffnen" überfeinen den in seinem Hub begrenzten Ventilkörper und den an diesem stirnseitig anliegenden gegen die Steuerscheibe federbelasteten Stößel geführten Stromkreis versorgt ist, wobei der Hub des Ventilkörpers kleiner als der Hub der Steuerkurven der Steuerscheibe ist und in Drehrichtung im Sinne "Schließen" über einen feststehenden und einen von der Steuerscheibe gesteuerten Kontakt geführt ist, wobei der letztere vom Abstand der voneinander abgekehrten Stirnflächen der Steuerscheibe und des Stößels gesteuert ist und die Steuerscheibe an ihrer vom

Ventilkörper abgekehrten Stirnseite federnd abgestützt ist, wobei diese Abstützkraft größer als die Summe der auf den Ventilkörper und den Stößel einwirkenden Federkräfte ist. Dies sichert auch ein Abschalten des Stellmotors im Falle eines steckengebliebenen Ventilkörpers.

Letzteres wird auch dadurch erreicht, wenn im Stößel ein mit der Steuerung verbundenes druckempfindliches Element, z.B. ein Piezoelement, angeordnet ist, wobei -der Hub des stirnseitig an den Stößel anliegenden Ventilkörpers kleiner als der Hub der Steuerkurve der Steuerscheibe ist, wobei 3ann auf eine Stromführung über den Ventilkörper verzichtet werden kann.

Um auch z.B. bei einer fehlerhaften Steuerung oder eines fehlerhaften Stellmotors den betreffenden Heizkörper beeinflussen zu können, kann weiters vorgesehen sein, daß der Stellmotor die Steuerscheibe über eine Reibungskupplung und gegebenenfalls ein Getriebe antreibt und die Steuerscheibe mit einem einen Schlitz des Gehäuses durchsetzenden Hebel starr verbunden oder einstückig mit diesem ausgebildet ist, wobei der Hebel auch gleichzeitig als Stellungsanzeiger dienen kann.

Zum Schutz von Frostschäden bei abgeschaltetem Regelventil und geschlossenem Durchfluß durch den Heizkörper kann weiters vorgesehen sein, daß die Steuerscheibe an einer in Richtung

3*01154

zum Ventilkörper federbelasteten SLatine abgestützt ist und zwischen der flatine und mindestens einem Vorsprung des Gehäuses ein Bimetallelement angeordnet ist, das die Platine bei Temperaturen knapp über dem Gefrierpunkt gegen die Kraft der die Satine gegen eine Betriebslage drückenden Feder, in Öffnungsrichtung des Ventilkörpers von ihrem Sitz abhebt, wobei gegebenenfalls noch ein vom Bimetallelement gesteuerter Anzeigestift vorgesehen ist. Damit wird bei Prostgefahr ein bestimmter minimaler Durchfluß durch den Heizkörper sichergestellt.

Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt Fig. 1 einen Schnitt durch den Kopf eines erfindungsgemäßen Regelventils, Fig. 2 eine Stirnansicht des der Steuerung aufnehmenden Teiles des Kopfes gemäß Fig. 1, Fig. 3 eine Teilansicht des Handantriebes, Fig. 4 den Handantrieb, Fig. 5 ein erstes Beispiel für eine Endschaltung des Stellmotors, Fig.. 6 ein zweites Beispiel für eine Endanschaltung, Fig. 7 ein Diagramm zur Erläuterung der Funktion der Endabschlatung nach Fig. 6 und Fig. 8 ein erfindungsgemäßes Ventil mit Frostsicherung.

Der in Fig. 1 dargestellte Kopf eines erfindungsgemäßen Regelventils weist ein aus zwei miteinander lösbar verbundenen Teilen 1, 13 bestehendes Gehäuse auf.

In dem mit der Überwurfmutter 28 an einem den Durchfluß durch einen Heizkörper steuernden Ventil befestigbaren Teil 1 des Gehäuses ist auf einer den Vorsprüngen 31 des Teiles 1 befestigten Platine 9 ein Stellmotor 10 angeordnet. In dieser Platine 9 sowie in einer weiteren Platine 8 ist ein Getriebe 7 gehalten, das z.B. als Stirnrad- oder aber auch als Planetengetriebe ausgebildet sein kann. Der Abtriebsstummel dieses Getriebes 7 treibt, wie aus Fig. 3 ersichtlich, über eine Reibungskupplung 14, 15 eine Steuerscheibe 5 an, die zwei gleichartige Steuerkurven aufweist, an denen ein federbelasteter Stößel 3 mit seinen beiden Nocken abstützt, wobei, wie aus Fig. 5, 6 und 8 ersichtlich, ein federbelasteter Ventilkörper 26 des den Durchfluß durch den Heizkörper steuernden Ventils bei montiertem Kopf, auf der freien Stirnseite des Stößels 3 anliegt.

Der Teil 1 des Gehäuses ist mit dem Teil 13 lösbar verbunden, z.B. mittels eines Gewindes oder über angeformte Laschen, die in die Schraubenbolzen einsetzbar sind. Eine weitere Möglichkeit zur Verbindung der beiden Teile besteht auch in der Verwendung von Klammern, die z.B. an den freien Stirnseiten der beiden Teile angreifen.

Im Teil 13 ist die Steuerung 12 und eine Batterie 11 angeordnet, wobei die elektrische Verbindung zwischen Batterie, Stellmotor 10 und Steuerung 12 über Kabel mit Steckverbindungen

■.:· .ι. ·.:■"" §401154

AO

erfolgt, sodaß die beiden Teile Ί, 13 des Gehäuses leicht voneinander getrennt werden können.

Die elektronische Steuerung liefert.in. Abhängigkeit von der durch' nicht dargestellte Fühler erfaßten Raumtemperatur und bzw. oder deren Änderungsgeschwindigkeit ein Ausgangssignal, das den Stellmotor 10 steuert. Die gewünschte Raumtemperatur, wie auch Zeiten zu denen die Temperatur von einem anderen Wert gehalten werden soll, können die Steuerung über die aus der Fig. 2 ersichtlichen Tasten 29 eingegeben werden, wobei diese Werte auch im Anzeigefeld 30 zur Anzeige bringbar sind.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, steht ein Zahnrad 7' des Getriebes in drehfester Verbindung mit einer in der Platine 8 gelagerten Welle 6, die mit einem Bund 32 versehen ist und auf der Steuerscheibe 5 drehbar gelagert ist und die in eine Sackbohrung des Stößels 3 eingreift und auch diesen führt. Auf dem Bund 32 ist eine Reibscheibe 14 befestigt, die gegen die eine von der Nabe der Steuerscheibe 5 unverdrehbar, jedoch axial verschiebbar gehaltenen Kupplungsscheibe 15 mittels einer Feder 33 gedrückt ist, die an der Steuerscheibe abgestützt ist. An der Steuerscheibe 5 ist ein Arm' 5' angeformt, der einen Schlitz 34 im Teil 1 des Gehäuses durchsetzt und gleichzeitig als Stellungsanzeiger dient.

Bei einer Verstellung des VentilkÖrRer.s-) (in Fig. 3 nicht dargestellt) wird das Drehmoment vom Getriebe 7 über die Welle 6 auf deren Bund 32 bzw. die Reibscheibe 14 übertragen und von dieser über die Kupplungsscheibe 15, die drehfest auf der Nabe der Steuersdreibe gehalten ist, weiter geleitet. Durch die Drehung der Steuerscheibe 5 gleiten die Nocken des Stößels 3, der unverdrehbar im Gehäuseteil 1 gehalten ist von den Steuerkurven der Steuerscheibe entlang, wodurch der Stößel 3 aufgrund der Feder 4 eine axiale Bewegung ausführt.

Wird der Stellmotor 10 oder die Steuerung 12 funtkionsuntüchtig, so kann das den Durchfluß des Heizkörpers steuernde Ventil durch Verstellen des Armes 5' gesteuert werden, wobei es zu einem aneinander Vorbeigleiten der Kupplungsscheibe 15 und der Reibscheibe 14 kommt.

Um eine Abschaltung des Stellmotors· 10 bei Erreichen der Endstellungen des Ventilkörpers 25 sicherzustellen, sind bei der Ausführungsform nach Fig. 5 zwei, je einer Drehrichtung des Stellmotors 10 bzw. einer Bewegungsrichtung des Ventilkörpers 26 zugeordnete Stromkreise vorgesehen.

Einer dieser Stromkreise führt über die Leitungen 36 und die Kon take 18, von denen eirfer gehäusefest und der andere an der mit den Federn 17 gegen Anschläge gepreßten Platine 8 angeordnet

sind, wobei die Federn 17 eine größere Kraft ausüben als dies

Kräfte, der
der Summe der/in der gleichen Richtung wirkenden Federn 4 und 35 entspricht. Wird die geschlossene Stellung des Ventilkörpers 26 erreicht, so kann der Stößel·' 3 nicht mehr weiter axial verschoben werden und bei weiterer Drehung der Steuerscheibe 5 wird diese nach oben gedrückt und hebt die Platine 8, an der sich die Steuerscheibe 5 abstützt, gegen die Kraft der Federn 17 von den Anschlägen ab, wodurch die Kontakte 18 öffnen.

Der-zweite Stromkreis ist über die Leitung 37, einen Anschluß

21, der zu einem Meta'ilrdng 22 führt, die Überwurfmutter 27 und weiter über den Ventilkörper 26 und den Stößel 3 geführt,

an dem ein weiterer Anschluß 21 und die Leitung 37' angeordnet ist,

Erreicht der Ventilkörper 26 seine oberste Endstellung, so kann er, da sein Hub kleiner als; der Hub der Steuerkurven der Steuerscheibe 5 ist, nicht mehr der.durch ein Weiterdrehen der Steuerscheibe 5 bedingten axialen Bewegung des Stößels 3 folgen und der Stromkreis wird unterbrochen, wodurch der Motor stillgesetzt wird.

Eine weitere Endabschaltung''ist in Fig. 6 dargestellt, die

.* gemäß

in ihrem mechanischen Aufbau/der Ausführung nach Fig. 5 ausgebildet ist. Allerdings ist nur ein Stromkreis mit wechselnder Polarität vorgesehen, in dem ein druckempfindliches Element

eingeschlossen ist, das im Stößel 3 angeordnet ist. Da der Hub des Ventilkörpers 26 kleiner als jener der Steuerscheibe 5 bzw. deren Steuerkurve ist, wird in einem Endbereich des Hubes der Steuerscheibe 5, der dem maximal geöffneten Ventilkörper 26 entspricht, keine Kraft auf das druckempfindliche Element 23 ausgeübt, wogegen im anderen Endbereich eire der Kraft der Federn 17 entsprechende Kraft auf dieses Element ausgeübt wird. Dadurch ergibt sich, wie Fig.<-7 zeigt, in dem Endbereich des Hubes der Steuerkurven der Steuerscheibe 5 ein Ausganssignal des Elementes- 23, das sich wesentlich von jenem unterscheidet, das innerhalb des Regelbereiches des Ventilkörpers 26 auftritt und über Diskriminatoren zum Abschalten des Stellmotors 10 verwendet werden kann.

Fig. 8 zeigt ein Beispiel für eine Frostsicherung samt Anzeige, Diese wird durch ein Bimetallelement .24 erreicht, das zwischen die Anschläge und die federnd angepreßte Platine 8 eingelegt ist. Bei weit über den Gefrierpunkt liegenden Temperaturen ist der innere Rand des als Kreisring ausgebildeten Bimetallelementes 24 in Richtung zum Ventilkörper 26' hin gebogen. Bei knapp über dem Gefrierpunkt liegenden Temperaturen schnappt der innere Randbareich des Bimetallelementes nach oben und hebt die Platine 8- gegen die Kraft der Federn 17 von den Anschlägen ab, wodurch auch auf Grund der Federn 4 und 35 die Steuerscheibe 5, der Stößel 3 und der Ventilkörper 26 diese axiale Verschiebung mitmachen und ein bestimmter

Öffnungsabschnitt freigegeben wird.

Gleichzeitig wird die Bewegung der Platine 8, die sich über das in Fig. 8 nicht dargestellte Getriebe 7 von der Platine 9 überträgt, von dieser über Schubstangen 40 auf im Teil 13 des Gehäuses angeordnete' einarmige Hebel 41 übertragen, die einen Anzeigeknopf 27 betätigen.

Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurden in den Fig. 3 bis 6 und 8 nur Details dargestellt> doch können selbstverständlich eines oder mehrere dieser Details in einem Kopf gemäß Fig. 1 vorgesehen werden, insbesondere eine Handbetätigung gemäß Fig. 3, eine Endabschaltung gemäß Fig. 5 oder 6 und eine Frostsicherung, die einzeln, wie auch in beliebigen Kombinationen eingebaut werden können.

Claims

DREISS, HOSENTHIEN &

wen * " -Patentanwaltε - * * - * ♦ - - D-7000 Stuttgart

Ο.μΐ-lng (I9ü:i luöl) - ♦ ♦„.· .;, *.,· ; GfcnOKSIHASSEü

UWEDREISS Beim Europäischen Patentamt iugolassene Vertreter TF(O/ti) 245734/44

Or. tür, Oipl.-lng .M Sc European Patent Attorneys

HEINZ HOSENTHIEN ^{TQ 1deapat}

Dr-Ing Dipl.-Ing. TX 7-22 247 idea d

Besucher

Titel: Regelventil für Heizkörper 3401154

Patentansprüche

1. Regelventil für Heizkörper, das einen elektromechanischen Antrieb und eine von der Raumtemperatur abhängige Steuerung eines den Durchfluß eines Heizmediums steuernden Ventils aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelventil ein aus zwei lösbar miteinander verbundenen Teilen ( 1, 13) bestehendes Gehäuse aufweist, in dessen einem, vorzugsweise in den an dem Heizkörper befestigbaren Teil ( 1 ) der elektromechanisch^ Antrieb, z.B. ein Stellmotor { 10 ), und in dessen ariderem Teil ( 13) die mit'dem Stellmotor lösbar verbundene Steuerung ( 13 und gegebenenfalls eine Stromquelle, z.B. eine Batterie (11 ),angeordnet sind.

2. Regelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

einen
der Stellmotor/(10) den Durchfluß des Heizmediums steuernden Ventilkörper (26) betätigt und von den von der Raumtemperatur und bzw. oder deren A'nderungsgeschwindigkeit abhängigen Ausgangssignalen der Steuerung (12 ) beaufschlagt ist.

J. Regelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellmotor (10) den Ventilkörper ( 26) des Ventiles über eine vorzugsweise mindestens zwei Steuerkurven aufweisende Steuerscheibe ( 5) und gegen diese federnd angepreßten, mit dem Ventilkorper (26 ) in Verbindung stehenden Stößel ( 3 ) steuert.

4. Regelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, cfadurch gekennzeichnet, daß der Stellmotor (10) mit der Steuerung (12) über in den Endlagen des Ventilkörpers ( 26 ) öffnende Kontakte ( 18; 26, 3) verbunden ist.

5. Regelventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß

der Stellmotor (10 ) in Drehrichtung im Sinne "öffnen" über

in
einen den/seinem Hub begrenzten Ventilkörper'(26 ) und den an diesem stirnseitig anliegenden gegen« Idie Steuerscheibe ( 5 ) federbelasteten Stößel (3 ) geführten Stromkreis versorgt ist, wobei der Hub des Ventilkörpers (26): kleiner als der Hub der Steuerkurven der Steuerscheibe (5 ) ist und in Drehrichtung im Sinne "Schließen" über einen feststehenden und einen von der Steuerscheibe (5 ) gesteuerten Kontakt (18 ) geführt ist, wobei der letztere vom Abstand der voneinander abgekehrten Stirnflächen der Steuerscheibe (5) und des Stößels ( 3) gesteuert ist und die Steuerscheibe ( 5 ) an ihrer vom Ventilkörper (26 ) abgekehrten*Stirnseite federn! abgestützt ist, wobei diese Abstützkraft größer als die Summe der auf den Ventilkörper ( 26 ) und den Stößel ( 3) einwirkenden Federkräfte ist.

6. Regelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Stößel ( 3) ein mit der Steuerung (12) verbundenes druckempfindliches Element (23 \, z.B. ein Piezoelement, angeordnet ist, wobei der Hub des stirnseitig an den

Stößel anliegenden Ventilkörpers (26) kleiner als der Hub der Steuerkurve der Steuerscheibe ( 5 ) ist und die Steuerscheibe ( 5 ) an ihrer vom Ventilkörper (26) abgekehrten Stirnseite federnd abgestützt ist, wobei diese Abstützkraft größer als die Summe der auf den Ventilkörper (26) und den Stößel einwirkenden Federkräffe ist.

7. Regelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellmotor (10 ) die Steuerscheibe ( 5 ) über eine Reibungskupplung ( 14'·, 15) und)gegebenenfalls ein Getriebe ( 7 ) antreibt und die Steuerscheibe ( 5 ) mit einem einen Schlitz ( 34) des Gehäuses durchsetzenden Hebel ( 5') starr verbunden oder einstückig mit diesem ausgebildet ist.

8. Regelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerscheibe ( 5 ) an einer in Richtung zum Ventilkörper (26 ) federbelasteten Platine (8). abgestützt ist und zwischen der ,Platine'(8)' und mindestens einem Vorsprung des Gehäuses ein Bimetallelement (24) angeordnet ist, das die Platins bei Temperaturen knapp über dem Gefrierpunkt gegen die Kraft der die BLatine gegen eine Betriebslage drückenden Feder ( 17) in Öffnungsrichtung des Ventilkörpers (26) von ihrem Sitz abhebt, wobei gegebenenfalls noch ein vom Bimetallelement (24 ) gesteuerter Anzeigestift (27 ) vorgesehen ist.