DE3408296C1

DE3408296C1 - Thermostatelement für Heizkörperventile

Info

Publication number: DE3408296C1
Application number: DE19843408296
Authority: DE
Inventors: Finn Jacobsen; Jens Joergen Nordborg Moelbaek
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 1984-03-07
Filing date: 1984-03-07
Publication date: 1985-07-04
Also published as: DK163901B; DK74585A; DK163901C; DK74585D0

Description

Auf diese Weise ergibt sich ein gleichzeitig als Fühler und als Arbeitselement dienendes Thermostatelement, bei dem der Innendruck durch die temperaturabhängige Adsorption des Gases vorgegeben ist. Durch Wahl des Füllgases und seiner Menge sowie durch Wahl des Adsorptionsmittels und seiner Menge läßt sich in einer großen Variationsbreite der Druck im Temperaturarbeitsbereich und die pro Grad Temperaturänderung hervorgerufene Druckänderung einstellen. Die Anordnung des Adsorptionsmittels auf einer Zylinderfläche erlaubt es, verhältnismäßig große Mengen unterzubringen, so daß sich eine entsprechend große Steilheit der Temperatur-Druck-Kennlinie ergibt. Trotzdem ist ein rasches Ansprechen gewährleistet, weil das Adsorptionsmittel in einer verhältnismäßig dünnen Schicht unmittelbar an der durch die Umgebungstemperatur beaufschlagten äußeren Umfangswand anliegt. Insbesondere läßt sich ein so geringer Arbeitsdruck wählen, daß das fertiggestellte und mit Gas gefüllte Thermostatelement bei Raumtemperatur gelagert werden kann, ohne daß der Wellrohrbalg hierdurch Schaden nimmt. Außerdem entfallen ein bei Absorptionsfüllungen üblicher gesonderter Fühler und ein verbindendes Kapillarrohr.
Die Gasdurchlässigkeit der inneren Umfangswand kann dadurch bewirkt werden, daß diese aus porösem Material besteht oder daß sie aus mit Durchbrechungen versehenen Metall besteht.
Mit besonderem Vorteil verläuft die innere Umfangswand derart konisch, daß sie vom Wellrohr im Bereich der Stirnplatte einen größeren radialen Abstand hat als am anderen Wellrohrende. Dort, wo sich das Wellrohr nicht bewegt, ist demnach ein kleiner Spielraum vorgesehen, und dort, wo eine stärkere Bewegung erfolgt, ist auch ein größerer Spielraum vorhanden. Insgesamt ergibt die Konusform einen vergrößerten Raum zur Aufnahme des Adsorptionsmittels.
Günstig ist es auch, wenn die innere Umfangswand zwischen Wellrohr und Kapselboden eine radial nach innen gerichtete Stufe aufweist. Hierdurch ergibt sich ein zusätzlicher Raum zur Aufnahme des Adsorptionsmittels im Anschluß an den Boden der Kapsel.
Bei einer weiteren Ausgestaltung ist dafür gesorgt, daß der Kapselboden einen einstückig damit ausgebildeten, axial nach innen vorspringenden Führungsring zum Positionieren der inneren Umfangswandung aufweist. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß die beiden Umfangswände ringsum einen gleichmäßigen Abstand voneinander haben.
An ihrem freien Ende können die beiden Umfangswände mittels eines zwischen sie geschobenen Ringes verbunden sein. Dieser Ring kann eingeführt werden, nachdem das Adsorptionsmittel eingefüllt worden ist.
Wenn eine Gasfüllöffnung in dem Boden der Kapsel vorgesehen und mittels einer abgedichtet eingesetzten Kugel verschlossen ist, kann vollständig auf einen einzulötenden und durch Lötung zu verschließenden Füllstutzen verzichtet werden.
Es ist auch möglich, daß die Kapsel an der äußeren Umfangswand eine Heizwicklung trägt, wenn noch zusätzliche Wärmebeeinflussungen gewünscht werden.
Statt dessen kann die Kapsel an der äußeren Umfangswand auch Kühlrippen tragen. Hierdurch wird die Zeitkonstante weiter verkürzt.
Die Erfindung wird nachstehend anhand bevorzugter, in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Thermostatelement, F i g. 2 einen Teilquerschnitt durch eine innere Umfangswand, F i g. 3 eine Seitenansicht einer abgewandelten Ausführungsform und Fig.4 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform.
Das Thermostatelement 1 der F i g. 1 weist eine Kapsel 2 mit einer äußeren Umfangswand 3 und einem Boden 4 auf. Ein Wellrohrbalg 5 weist ein Wellrohr 6, eine Stirnplatte 7 und einen Befestigungsflansch 8 auf, der mit einer Umfangserweiterung 9 der äußeren Umfangswand 3 dicht, z. B. durch Schweißung oder Lötung, verbunden ist.
Zwischen äußerer Umfangswand 3 und Wellrohr 6 ist eine innere Umfangswand 10 angeordnet, die sich konisch zum Kapselboden 4 hin erweitert. An der engsten Stelle ist der Abstand zum Wellrohr sehr gering. An der weitesten Stelle, wo sich das Wellrohr am stärksten bewegt, ist ein ausreichender auch eine gewisse Querverlagerung berücksichtigender Spielraum vorgesehen.
Die innere Umfangswand 10 weist zwischen Wellrohr 6 und Kapselboden 4 eine radial nach innen gerichtete Stufe 11 auf, an die sich ein etwa zylindrischer Fortsatz 12 anschließt. Dieser ist auf einem axial nach innen vorspringenden Führungsring 13 aufgeschoben, der einstückig mit dem Kapselboden 4 ausgebildet ist.
Am freien Ende sind die beiden Umfangswände 3 und 10 durch einen zwischen sie geschobenen Abstandsring 14 miteinander verbunden.
Der Raum zwischen den beiden Umfangswänden 3 und 10 ist mit einem Absorptionsmittel 15, beispielsweise Aktivkohle, gefüllt. Dieses Absorptionsmittel liegt daher hauptsächlich in der Form einer dünnen Schicht an der von der Raumtemperatur beaufschlagten äußeren Umfangswand an. Die Menge ist verhältnismäßig groß. Trotzdem ist eine kleine Zeitkonstante gewährleistet.
Im Kapselboden 4 ist eine Füllöffnung 16 vorgesehen, die durch Einpressen einer Kugel 17 verschlossen und mit Hilfe eines Dichtungsmittels, wie Locktite, versiegelt ist. Durch diese Füllöffnung wird in den Kapselinnenraum 18 ein bei Raumtemperatur überhitztes Gas eingefüllt.
Bei der Montage wird so vorgegangen, daß zunächst die innere Umfangswand 10 in die Kapsel 2 eingesetzt und dann das Absorptionsmittel 15 eingefüllt wird. Der Raum wird durch den Abstandsring 14 verschlossen. Die genannten Teile können durch Klemmung miteinander verbunden sein, wobei der Abstandsring 14 in den keilförmigen Spalt zwischen den beiden Umfangswänden 3 und 10 eingetrieben wird. Die Teile können aber auch durch Löten oder andere bekannte Maßnahmen miteinander verbunden werden. Die so fertiggestellte doppelwandige Kapsel wird schließlich mit dem Wellrohrbalg 5 in üblicher Weise verbunden. Anschließend kann das Füllen mit Gas und der Abschluß der Füllöffnung 16 durch die Kugel 17 erfolgen.
Die innere Umfangswand 10 in Fig.1 besteht aus porösem Material, beispielsweise aus einem Sieb. Statt dessen kann sie aber auch aus einem mit schlitzartigen Durchbrechungen 19 versehenen Metallblech 20 bestehen, wie es F i g. 2 im Querschnitt veranschaulicht.
Bei der Ausführungsform nach F i g. 3 ist eine Kapsel 22, die der Kapsel 2 entspricht, mit einer Heizwicklung 23 versehen, durch die eine zusätzliche Wärmebeeinflussung möglich ist.
In Fig.4 ist eine Kapsel 32, die der Kapsel 2 entspricht, vorgesehen, die an der Außenseite Kühlrippen 33 besitzt, um die Zeitkonstante noch weiter herabzusetzen.
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Claims

Patentansprüche: 1. Thermostatelement für Heizkörperventile, mit einer napfförmigen Kapsel und einem konzentrisch darin angeordneten Wellrohrbalg, dessen Stirnplatte unter dem von der Umgebungstemperatur abhängigen Druck des Kapselinnenraumes steht, d a -durch gekennzeichnet, daß die Kapsel (2; 22; 32) eine Gasfüllung besitzt und zwischen äußerer Umfangswand (3) und Wellrohr (6) eine innere Umfangswand (10; 20) aufweist, die gasdurchlässig ist, und daß der Ringraum zwischen den beiden Umfangswänden mit einem Adsorptionsmittel (15) gefüllt ist.
2. Thermostatelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Umfangswand (10) aus porösem Material besteht.
3. Thermostatventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Umfangswand (20) aus Metall besteht, das mit Durchbrechungen versehen ist.
4. Thermostatelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Umfangswand (10) derart konisch verläuft, daß sie vom Wellrohr (6) im Bereich der Stirnplatte (7) einen größeren radialen Abstand hat als am anderen Wellrohrende.
5. Thermostatventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Umfangswand (10) zwischen Wellrohr (6) und Kapselboden (4) eine radial nach innen gerichtete Stufe (11) aufweist.
6. Thermostatelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kapselboden einen einstückig damit ausgebildeten, axial nach innen vorspringenden Führungsring (13) zum Positionieren der inneren Umfangswand (10) aufweist.
7. Thermostatelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Umfangswände (3, 10) an ihrem freien Ende mittels eines zwischen sie geschobenen Abstandsringes (14) verbunden sind.
8. Thermostatelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gasfüllöffnung (16) in dem Boden (4) der Kapsel (2) vorgesehen und mittels einer abgedichtet eingesetzten Kugel (17) verschlossen ist.
9. Thermostatelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapsel (22) an der äußeren Umfangswand eine Heizwicklung (23) trägt.
10. Thermostatelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapsel (32) an der äußeren Umfangswand Kühlrippen (33) trägt.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Thermostatelement für Heizkörperventile mit einer napfförmigen Kapsel und einem konzentrisch darin angeordneten Wellrohrbalg, dessen Stirnplatte unter dem von der Umgebungstemperatur abhängigen Druck des Kapselinnenraumes steht.

Bekannte Thermostatelemente dieser Art (DE-PS 11 80 592) weisen eine Flüssigkeits-Dampf-Füllung auf.

Boden und Umfangswand der Kapsel sind einstückig ausgebildet. Das Thermostatelement wird in einen Thermostataufsatz eingebaut und dient gleichzeitig als Temperaturfühler und Arbeitselement Die Ventilstellung ergibt sich aus dem Gleichgewicht der Kraft, welche durch den Innendruck auf die Stirnplatte des Wellrohrbalges ausgeübt wird, und die Kraft einer Sollwert-Feder, die mittels eines Drehgriffs verstellbar ist. Hierbei bestimmt der gewählte Füllstoff sowohl den temperaturabhängigen Druck als auch die pro Grad Temperaturänderung hervorgerufene Druckänderung.

Es sind auch thermostatische Vorrichtungen, nämlich Thermostatventile (DD-PS 33 140, EP-OS 00 98 526) und elektrische Thermostatschalter (DE-AS 29 19 208) bekannt, bei denen ein aus Kapsel und Wellrohrbalg bestehendes Arbeitselement über ein Kapillarrohr mit einem Fühler verbunden ist, der mit einem Adsorptionsmittel, wie aktive Kohle, Molekularsiebe u. dgl. gefüllt ist. Das System enthält ein im gesamten Arbeitsbereich der Fühlertemperatur überhitztes Gas, wie Kohlensäure, Butan, Äthan, 0. dgl. Bei derartigen Vorrichtungen ändert sich der Gasdruck dadurch, daß Gas temperaturabhängig vom Adsorptionsmittel aufgenommen wird.

Der jeweilige Arbeitsdruck und der temperaturabhängige Druckanstieg hängen von Art und Menge des eingefüllten Gases sowie von Art und Menge des verwendeten Adsorptionsmittels ab bzw. von dem Verhältnis des Fassungsvermögens des Adsorptionsmittels zum Fassungsvermögen des Systems. Je größer jedoch die Menge des Absorptionsmittels, umso träger arbeitet die Vorrichtung, weil es entsprechend lange dauert, bis das gesamte Adsorptionsmittel die neue Temperatur angenommen hat. In diesem Zusammenhang ist es auch bekannt, eine kleine Menge zusätzliches Adsorptionsmittel im Arbeitselement selbst anzuordnen, um Einflüsse der Umgebungstemperatur auf die Arbeitskennlinie ganz oder teilweise auszuschalten.

Es ist ferner eine thermostatische Regelvorrichtung (CH-PS 4 74 791) bekannt, bei der ein aus Kunststoff bestehender Ausdehnungskörper von einem Fluid beaufschlagt wird, dessen Temperatur geregelt werden soll. Hierbei ist der Ausdehnungskörper rohrförmig ausgebildet, damit eine große Oberfläche zur Berührung mit dem Fluid vorhanden ist. Auch bei einem Dehnstoff-Thermostatelement (DE-OS 30 14 760) ist es bekannt, die Dehnstoffschicht ringförmig an der Innenwand eines zylindrischen Gehäuses anzuordnen, um bei einer Beaufschlagung des Gehäuses durch ein geregeltes Fluid die Ansprechgeschwindigkeit zu erhöhen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Thermostatelement für Heizkörperventile der eingangs beschriebenen Art anzugeben, bei dem eine große Freiheit in der Wahl des temperaturabhängigen Arbeitsdrucks und in der Wahl der Steigung der Temperatur-Druck-Kennlinie besteht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kapsel eine Gasfüllung besitzt und zwischen äußerer Umfangswand und Wellrohr eine innere Umfangswand aufweist, die gasdurchlässig ist, und daß der Ringraum zwischen den beiden Umfangswänden mit einem Adsorptionsmittel gefüllt ist.