DE3409740C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Kompensieren eines Temperatureinflusses und auf eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens gemäß den Oberbegriffen der nebengeordneten Haupt­ ansprüche.

Thermostatventile, die bekanntermaßen Heizkörpern von Sammelheizungen vorgeschaltet werden, fühlen die Tempera­ tur des Aufstellungsraums des Heizkörpers und verstellen mit der variierenden Temperatur des Raumes den Durchsatz an Heizmedium durch den Heizkörper. Hierbei wirkt sich die Temperatur des Heizmediums durch die Wärmeleitung und Konvektion sowie Strahlung auf den Temperaturfühler des Thermostatventils aus, so daß dessen Regelgenauigkeit mit dem steigenden Einfluß der Temperatur des Heizungsfluids sinkt.

Aus der CH-PS 4 15 133 ist ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches bekannt. Die DE-OS 29 26 599 beschreibt ein Heizkörperthermostatventil mit einem Regelantrieb und einem zweiten Antrieb, der vom Regelantrieb zeitweise getrennt ist und der ab Unterschreiten einer unteren Grenztemperatur den Regelantrieb überspielt. Die nicht vorveröffentlichte DE-PS 33 06 574 beschreibt einen Thermostataufsatz für Heiz­ körperventile mit zwei dauernd gegenein­ anderwirkenden Antrieben, von denen der eine allerdings nur bei einer extrem niedrigen Temperatur wirksam ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Einfluß der Heizmitteltemperatur zu kompensieren.

Die Lösung dieser Aufgabe liegt in den kennzeichnenden Merkmalen des Verfahrens beziehungsweise des Vorrichtungs­ anspruchs.

Weitere Ausgestaltungen und besonders vorteilhafte Wei­ terbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteran­ sprüche beziehungsweise gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, die ein Ausführungsbeispiel der Er­ findung anhand der Figur in der Zeichnung näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt ein Thermostatventil in einem Querschnitt.

Das Thermostatventil 1 besteht aus einem Ventilunterteil 2 und einem sogenannten Thermostatkopf 3, der lösbar mit­ tels einer Überwurfmutter 4 an einem Stutzen 5 des Ven­ tilunterteils 2 befestigt ist. Das Ventilunterteil 2 weist einen Einlaßstutzen 6 und einen Auslaßstutzen 7 auf, wobei letzterer mit den nachgeschalteten Heizkör­ pern, ersterer hingegen über eine Vorlaufleitung mit der die Heizungsanlage speisenden Wärmequelle verbunden ist. Zwischen Ein- und Auslaßstutzen befindet sich im inneren Hohlraum 8 des Unterteils 2 ein Ventilsitz 9. Das Ventil­ unterteil besteht aus Messing und ist in der Regel ver­ nickelt oder verchromt. Dieser Werkstoff weist eine relativ gute Wärmeleitung auf. Die Temperatur des den Innenraum 8 des Unterteils 2 durchsetzenden Heizmittel­ fluids schwankt zwischen 10 und 90°.

Der Thermostatkopf 3 besteht im wesentlichen aus einer hohlzylinderförmigen Hülse 10, die auf ihrem dem Unter­ teil 2 abgewandten Ende 11 von einem Drehgriff 12 teil­ weise umgriffen ist. Am Drehgriff ist ein Tellerteil 13 befestigt, das in seinem Außenumfang ein Außengewinde 14 aufweist, das mit einem Innengewinde 15 am Innenumfang der Hülse 10 korrespondiert. Auch der Griff 12 ist als Hohlteil ausgebildet und weist einen Innenraum 16 auf, der einen ersten thermischen Antrieb 17 aufnimmt, der der Verstellung des zu dem Ventilsitz 9 gehörenden Ventilkör­ pers 8 dient. Der thermische Antrieb besteht aus einem äußeren Gehäuse 19, das mit einer Flüssigkeit 20 eines be­ kannten Ausdehnungskoeffizienten gefüllt ist. Im Ausführungs­ beispiel handelt es sich um Äthylacetat, die einen Ausdeh­ nungskoeffizienten von 0,21 Millimeter pro Grad aufweist. Der thermische Antrieb 17 weist in seinem Innenraum einen Balg 21 auf, gegen den sich eine Stellstange 22 abstützt. Die Stellstange tritt aus dem Balg an dessen unten lie­ gender zentraler Öffnung 23 aus und durchdringt eine zen­ trale Bohrung 24 im Tellerteil 13. Zur Führung der Stellstange 22 ist auf deren Ende 25 ein Führungsstück 26 aufgesetzt, das im Innenraum 27, der von der Hülse 10 um­ schlossen wird, aufgenommen ist und den Ringspalt zwi­ schen dem Mantel der Bohrung 24 und dem Außenmantel der Stellstange 22 ausfüllt.

Der Ventilkörper 18 besteht aus einer nachgiebigen Dich­ tung 28 sowie einem unnachgiebigen Tellerteil 29, auf das die Dichtung 28 aufgebracht ist. Das Tellerteil 29 steht mit einer Stange 30 in Verbindung, die den Innenraum des Stutzens 5 durchsetzt. In ein Innengewinde am Stutzen 5 ist eine Führungshülse 31 mit einem an ihrem Außenmantel befindlichen Gewinde eingeschraubt, die einen innenlie­ genden Hohlraum 32 aufweist. Die Führungshülse 31 ist ein hohlzylindrisches topfartiges Bauteil mit einem Boden 33, der eine Bohrung 34 aufweist. Durch diese Bohrung dringt die Stange 30 in den Innenraum 32 ein. Die Stange 30 weist einen Ansatz 35 auf, gegen den sich eine Druckfeder 36 anstützt, die als Rückstellfeder für den Ventilkörper 18 dient und die sich an der Innenseite des Bodens 33 ab­ stützt. Die Stange 30 setzt sich auf der dem Ventilkörper 18 abgewandten Seite hinter dem Ansatz 35 in einen Stan­ genfortsatz 37 fort, der mit dem Ende 25 der Stellstange 22 beziehungsweise mit dem auf das Ende der Stellstange 22 aufgesetzten Führungsstück 26 zusammenarbeitet, indem er dort unter der Rückstellwirkung der Feder 36 zur Anlage kommt. Die Stange 30 ist von einer Mutter 37 ge­ halten, die in den Innenmantel der Führungshülse 31 ein­ geschraubt ist und die eine zentrale Bohrung aufweist, durch die die Stange 30 mit ihrem Ansatz 37 unter Zwischenschaltung einer Dichtung greift.

Im Innenraum 16 des Griffes 12 ist ein weiterer thermi­ scher Antrieb, ein Kompensationsantrieb 38, gelagert, und zwar zwischen der mit der Öffnung 23 versehenen Untersei­ te des thermischen Antriebs 17 und der Oberseite des Tellerteils 13. Dieser thermische Antrieb, Kompensations­ antrieb 38, ist ringförmig gestaltet und besitzt eine In­ nenausnehmung 39, durch die die Stellstange 32 hindurch­ greift.

Für die Funktion der Erfindung ist wesentlich, daß vom Heizmittel der Temperatureinfluß über den Stutzen 5 des Unterteils 2 auf die aus Kunststoff bestehende Hülse 10 und von ihr auf das gleichfalls aus Kunststoff bestehende Tellerteil 13 im wesentlichen durch Wärmeleitung übertra­ gen wird. Vom Tellerteil 13 wird die Wärme einmal auf den Kompensationsantrieb 38, der als Faltenbalg ausgestaltet ist, übertragen wie auch auf den eigentlichen thermischen Antrieb 17. Unter diesem Temperatureinfluß, der auf beide Antriebe gemeinsam wirkt, dehnen sich bei einer Temperatur­ erhöhung entweder beide Antriebe aus oder ziehen sich zu­ sammen. Im Falle der Temperaturerhöhung findet ein Ausdehnen statt, was aufgrund der Ausdehnung des thermi­ schen Antriebs 17 ein Ausfahren der Stellstange 22 zur Folge hat. Ohne Kompensationsantrieb würde dies zu einer Drosselbewegung des Ventils 18/9 führen. Aufgrund der Ausdehnung des Kompensationsantriebes 38 findet aber ein Zurückdrücken des gesamten thermischen Antriebs 17 im Innenraum 16 innerhalb des Griffes 12 statt, wobei die Rücksetzfeder 40 gespannt wird. Bei rückläufigem Tempera­ tureinfluß findet ein Zusammenziehen beider thermischen Antriebe statt, hierbei drückt die Rücksetzfeder 40 den Kompensationsantrieb 38 zusammen und zieht den Antrieb 17 in Richtung auf den Ventilkörper.

Wesentlich ist, daß beide Antriebe an den aneinander zu­ gewandten Seiten miteinander verbunden sind und nur eine einzige gemeinsame Bewegung ausführen können. Diese Bewe­ gung wird auf eine Platte 41 übertragen, die beiden Antrieben gemeinsam ist und deren Begrenzung darstellt. Diese Platte reicht über den Außenumfang beider Stellan­ triebe hinaus, dieser Ansatz bildet den Angriffspunkt der Rücksetzfeder 40, die sich im übrigen an einem Ansatz im Innenraum des Griffes 12 abstützt.

Für die Bemessung des Kompensationsantriebs gilt nun fol­ gendes:

Aufgrund des vorgegebenen Volumens des Innenraums des Ge­ häuses 19 des Antriebs 17 und des Ausdehnungskoeffiezien­ ten des in ihm gelagerten Stoffes ist es durch getrennte Messungen im Wasserbad und Luftkanal möglich, den Stell­ weg der Stellstange 22 pro °C Temperaturvariation zu ermitteln. Damit steht der Einfluß an Temperatur fest, der kompensiert werden muß. Diese Kompensation kann nun dadurch geschehen, daß entweder der Stoff, der den Faltenbalg des Kompensationsantriebs 38 ausfüllt, va­ riiert werden kann, beziehungsweise es besteht auch die Möglichkeit, das Volumen des Faltenbalges anzupassen. Schließlich besteht auch die Möglichkeit, beides zu ändern. Somit ist es möglich, je nach den konstruktiven Gegebenheiten des Heizkörper-Thermostatventils einen Kompensationsbalg zu konstruieren, der für ein bestimmtes Thermostatventil den Heizmittel-Temperatureinfluß ausschaltet. Es versteht sich, daß für ein anderes Ven­ til, das einen aufgrund geänderter Wärmeleitung oder Konvektion anderen Heizmittel-Temperatureinfluß aufweist, eine andere Ausgestaltung der Größe oder des Füllstoffes des Kompensationsbalges 38 gewählt werden muß.

Es versteht sich, daß es gleichgültig ist, welcher Art die Füllungen des thermischen Antriebs sowie des Kompensations­ antriebes sind. Es kann sich demgemäß sowohl um Flüssig­ keit als auch wachs- als auch gasförmige Antriebe handeln. In montiertem Zustand kann sowohl der Kompensationsantrieb alleine als auch das gesamte Ventiloberteil mit beiden Antrieben ausgetauscht werden. Weiterhin ist die Erfindung nicht auf Thermo­ statventile beschränkt, sondern die Anwendung ist bei al­ len Durchsatz-Regulierventilen möglich, die ein Fluid, das auch ein Gas sein kann, in seinem Durchsatz verstel­ len sollen, wobei der Einfluß der variierenden Temperatur des Fluids ausgeschaltet sein soll. Weiterhin ist das Ventil nicht unbedingt als eigentliches Ventil mit einem Ventil­ körper und einem Sitz ausgestaltbar, es wäre auch mög­ lich, das Ventil als Schieber oder Klappe auszuführen.

Claims (9)

1. Verfahren zum Kompensieren des Einflusses der Temperatur eines in einem Durchsatz zu vari­ ierenden Fluids auf einen thermischen Stellan­ trieb eines Drosselorgans, dadurch gekennzeich­ net, daß aufgrund des Volumens sowie des Aus­ dehnungskoeffizienten der Stellweg des Drossel­ organs pro Grad ermittelt wird und daß über einen permanent wirksamen Kompensationsantrieb eine Verstellung in Gegenrichtung erzeugt wird, wobei die Größe der Verstellung aus dem Volumen des Kompensa­ tionsantriebs und dessen Ausdehnungskoeffi­ zienten ermittelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß entweder der Ausdehnungskoeffi­ zient des Stoffes des Kompensationsantriebes oder dessen Volumen geändert werden.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der thermische Antrieb (17) und der Kompensationsantrieb (39) zu einem Kombi­ nationsantrieb zusammengefaßt sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kombinationsantrieb eine ge­ meinsame Platte (41) aufweist, an der beide An­ triebe angreifen, und daß diese Platte sich ge­ genüber der Rückstellkraft einer Feder (40) im Gehäuse (12) beweglich abstützt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, da­ durch gekennzeichnet, daß der Kompensationsan­ trieb als ringförmiger Faltenbalg ausgebildet ist, wobei eine zentrale Ausnehmung (39) des Kompensationsantriebs (38) von der Stellstange (22) des thermischen Antriebs (17) durchsetzt ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kombina­ tionsantrieb im Innenraum (16) eines Griffes (12) eines Thermostatventils (1) gelagert ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kombina­ tionsantrieb so im Innenraum (16) des Griffes (12) des Thermostatventils (1) gelagert ist, daß der Einfluß der Temperatur des Heizmediums auf beide Antriebe (17, 39) gleich groß ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß beide Antriebe unterschied­ liche Volumina aufweisen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß beide Antriebe unterschied­ lichen Wärmeeinflüssen aus dem Heizfluid ausge­ setzt sind.