DE4241089A1

DE4241089A1 - Thermischer Stellantrieb, insbesondere für Heizkörperventile

Info

Publication number: DE4241089A1
Application number: DE19924241089
Authority: DE
Inventors: Volker Scharfenberg
Original assignee: REV REGELGERAETE ENTWICKLUNGS
Current assignee: REV REGELGERAETE-ENTWICKLUNGS- & VERTRIEBSGESELLSC
Priority date: 1992-12-07
Filing date: 1992-12-07
Publication date: 1994-06-09

Description

Die Erfindung betrifft einen thermischen Stellantrieb, insbesondere für Heizkörperventile, dessen thermostatisches Betätigungselement über ein elektrisches Heizelement beheizbar ist, wodurch ein Ventil geöffnet oder geschlossen wird.

Derartige elektrisch beheizbare thermostatische Betätigungselemente sind seit langem bekannt.

So ist bereits in der DE-AS 17 98 294 eine elektrische Sollwert-Einstellvorrichtung für Thermostaten beschrieben. Dabei besteht das elektrische Heizelement aus einem Heizwiderstand, der entweder in Form einer Wicklung, die über ein kurzes Stück der axialen Länge des Fühlers auf seinem Umfang aufgewickelt ist, oder der durch eine Klammer gegen den Boden des Fühlers gepreßt wird.

Hierbei ist es von Nachteil, daß durch die Aufbringung des elektrischen Heizelementes auf den Fühler die freie Fühleroberfläche verkleinert wird und dadurch ein schlechteres Ansprechverhalten in Kauf genommen werden muß.

Bei einer anderen in der gleichen DE-AS beschriebenen Ausführungsform befindet sich das elektrische Heizelement im Innern des Fühlers.

Das hat den Nachteil, daß die elektrischen Zuleitungen durch die Gehäusewandung hindurchgeführt werden müssen, was nur mit erheblichem technologischen Aufwand möglich ist. Des weiteren ist eine Nachrüstung von bereits vorhandenen Fühlern nicht möglich.

Aus der DE-PS 29 23 462 ist eine Lösung bekannt, bei der das eine scheibenförmige Gestalt aufweisende elektrische Heizelement flächig an der mit der Austrittsöffnung für den Stellkolben versehenen Stirnfläche des Gehäuses des thermostatischen Betätigungselementes anliegt, das durch die Kraft einer Überdruckfeder gegen das elektrische Heizelement gepreßt wird, wobei das elektrische Heizelement an dem das thermostatische Betätigungselement umgebenden Gehäuse befestigt ist.

Dabei ist es von Nachteil, daß das elektrische Heizelement in engem Kontakt zu Bauteilen steht, die nicht unmittelbar zum thermostatischen Betätigungselement gehören und zwangsläufig mit erwärmt werden, so daß ein Teil der erzeugten Heizleistung für das Betätigungselement verlorengeht, was zur Folge hat, daß eine größere Heizleistung erforderlich ist.

Bei einem weiteren Thermostaten, wie er aus dem DE-GM 86 21 633 bekannt ist, befindet sich das elektrische Heizelement in einer speziell dafür ausgeformten Tasche des Fühlers.

Neben der auch hier vorhandenen Verringerung der Fühleroberfläche ist zusätzlich ein mit relativ hohem Aufwand zu fertigendes Gehäuse des Fühlers notwendig.

Eine weitere Lösung ist in der DD-PS 2 97 023 beschrieben. Hierbei ist das elektrische Heizelement am aus dem Temperaturfühler herausragenden Teil des Stellkolbens befestigt.

Bei dieser Lösung ist es von Nachteil, daß durch den üblicherweise aus Niromaterial bestehenden Stellkolben nur eine verhältnismäßig schlechte Wärmeleitung zum temperaturempfindlichen Medium erfolgt.

Fast alle bekannten thermischen Stellantriebe weisen außerdem eine geschlossene Ausführung auf und erfordern dadurch zum Erreichen von möglichst kurzen Öffnungs- und Schließzeiten relativ hohe Heizleistungen (2 bis 9 Watt). Dadurch muß bei der für derartige Stellantriebe erforderlichen Ansteuerelektronik durch den Einsatz leistungsfähiger und damit kostenintensiverer Netzteile ein erhöhter Aufwand bezüglich der Spannungsversorgung getrieben werden.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen thermischen Stellantrieb der eingangs genannten Art insbesondere für den Sektor der Heizungsregelung so auszubilden, daß die o. g. Nachteile vermieden werden und auch mit kleiner Heizleistung (max. 0,5 bis 0,7 Watt) bei einer Betriebsspannung im Niederspannungsbereich kurze Schließ- und Öffnungszeiten des Ventils und damit eine exakte Regelung der Raumtemperatur erreicht wird. Da bei derartigen Stellantrieben die Temperatur des thermostatischen Betätigungselementes im beheizten Zustand nur wenig oberhalb der Umgebungstemperatur liegt, sind Maßnahmen zu treffen, welche den Einfluß der Heizmitteltemperatur auf das thermostatische Betätigungselement gering halten, so daß ein Schließen des Ventils durch eine hohe Heizmitteltemperatur ausgeschlossen wird.

Erfindungsgemäß wird das Problem durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches beschriebenen Merkmale erreicht. Damit wird erreicht, daß einerseits die Wärmeübertragung während des Beheizens direkt und verlustarm auf das Ausdehnungsmedium erfolgt und andererseits beim Abkühlen die gesamte Oberfläche des thermostatischen Betätigungselementes für die erforderliche Konvektion zur Verfügung steht, und daß diese Anbringung kostengünstig hergestellt werden kann. Des weiteren sind die das thermostatische Betätigungselement umgebenden Bauteile so ausgebildet, daß beim Abkühlen eine optimale Zirkulation der Umgebungsluft am thermostatischen Betätigungselement erfolgen kann und gleichermaßen der Einfluß der Heizmitteltemperatur auf das thermostatische Betätigungselement gering gehalten wird.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 das thermostatische Betätigungselement mit elektrischem Heizelement,

Fig. 2 den thermischen Stellantrieb mit dem thermostatischen Betätigungselement aus Fig. 1.

Das thermostatische Betätigungselement 8 besitzt ein nach einer Seite offenes Gehäuse 1, welches das Ausdehnungsmedium enthält. Die offene Seite des Gehäuses 1 ist durch einen Führungskörper 2 verschlossen. Beide Teile bestehen aus einem gut wärmeleitenden Werkstoff, z. B. Messing, und sind durch einen Bördelarbeitsgang formschlüssig und dadurch gut wärmeleitend miteinander verbunden. Ein Stellkolben 3 taucht in das Ausdehnungsmedium ein und wird durch ein Dichtelement 4 aus Gummi nach außen abgedichtet. An einem hülsenförmigen Fortsatz 5 des Führungskörpers 2 ist mit einem Klemmstück 6 aus ebenfalls gut wärmeleitendem Werkstoff, z. B. Kupfer, ein Heizelement 7 angeklemmt, wodurch ein direkter Wärmefluß vom Heizelement 7 in das Ausdehnungsmedium erreicht wird und dabei gleichzeitig die gesamte Oberfläche des das Ausdehnungsmedium enthaltenden Gehäuses 1 für die Konvektion freigehalten wird.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung bezüglich der Anordnung von Maßnahmen zur Erhöhung der Konvektion am und zur Verringerung des Einflusses der Heizmitteltemperatur auf das thermostatische Betätigungselement 8. Die das Betätigungselement 8 aufnehmende Kappe 9 enthält erfindungsgemäß senkrecht zur Strömungsrichtung der Umgebungsluft angeordnete Lüftungssschlitze 10. Dadurch wird erreicht, daß die gesamte unmittelbare Umgebung des thermostatischen Betätigungselementes 8 gut durchlüftet wird und somit optimale Bedingungen für die beim Abkühlvorgang erforderliche Konvektion vorhanden sind.

Weiterhin ist in Fig. 2 dargestellt, daß das Anschlußstück 11 erfindungsgemäß am Boden eine umlaufende Kühlrippe 12 und senkrecht zur Strömungsrichtung der Luft angeordnete Lüftungsöffnungen 13 enthält. Durch die Kühlrippe 12 wird ein Teil der vom Ventil über einen buchsenförmigen Ansatz 15 des Anschlußstückes 11 und die Überwurfmutter 16 auf das Anschlußstück 11 übertragene Wärme an die Umgebung abgestrahlt. Unterstützt wird dieser Vorgang dadurch, daß der Boden des Anschlußstückes 11 durch Luftzirkulation, welche mit Hilfe der Lüftungsöffnungen 13 erreicht wird, gekühlt wird. Gleichzeitig wird durch diese Luftzirkulation eine Kühlung des Druckstückes 14, welches direkt zwischen dem Ventil und dem Stellkolben 3 des thermostatischen Betätigungselementes 8 angeordnet ist, erreicht.

Claims

Thermischer Stellantrieb, insbesondere für Heizkörperventile, bestehend aus einer Kappe zur Aufnahme eines sich in dieser abstützenden thermostastischen Betätigungselementes, einem an der Kappe befestigten und teilweise von dieser überdeckten Anschlußstück, das einen federnden buchsenförmigen Ansatz besitzt, auf dem eine Überwurfmutter drehbar gelagert ist, mit der der thermische Stellantrieb am Heizkörperventil befestigt ist, einem im Anschlußstück beweglichen Druckstück, das sich an einem aus dem thermostatischen Betätigungselement herausragenden Stellkolben abstützt und den Hub des Stellkolbens auf das Heizkörperventil überträgt und gleichzeitig als Überlastsicherung dient, und wobei das thermostatische Betätigungselement aus einem topfförmigen Gehäuse zur Aufnahme eines wärmeaktiven Dehnstoffes, einem das Gehäuse verschließenden Führungskörper, der eine zentrische Führungsbohrung aufweist, durch die der zylindrische Stellkolben teilweise in das Gehäuse hineinragt, einer elastischen Hülle, bestehend einstückig aus einem topfförmigen Teil, das den Stellkolben gegen den Dehnstoff abdichtet, einem Dichtbund, der durch Bördelung des Randes an der offenen Seite des Gehäuses unter Einwirkung des Führungskörpers gegen eine ebenfalls am Gehäuse vorgesehene, in dessen rohrförmigen Teil befindliche Einziehung gepreßt wird, besteht, dadurch gekennzeichnet, daß am außerhalb des Gehäuses (1) befindlichen hülsenförmigen Fortsatz (5) des Führungskörpers (2) ein elektrisches Heizelement (7) vorzugsweise mittels eines Klemmstückes (6) befestigt ist, daß die das Betätigungselement umgebende Kappe (9) im Bereich des Betätigungselementes senkrecht zur Strömungsrichtung der Umgebungsluft angeordnete Lüftungsschlitze (10) enthält und daß das Anschlußstück (11) im Bodenbereich eine umlaufende Kühlrippe (12) aufweist und direkt oberhalb der Kühlrippe (12) in der Wandung, senkrecht zur Strömungsrichtung der Umgebungsluft Lüftungsöffnungen (13) angeordnet sind.