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Regelventil für Heizkörper von Zentralheizungsanlagen, insbesondere
Niederschraubventil Die Erfindung betrifft ein Regelventil, insbesondere Niederschraubventil,
für Heizkörper von Zentralheizungsanlagen, besonders War mwasserheizungsanlagen.
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Die Beobachtung bei der örtlichen Regelung von Zentralheizungen zeigt
oft, daß es wenig nützt, wenn man das Heizkörperventil teilweise schließt. Die Wärmeleistung
des Heizkörpers wird dann so wenig vermindert, daß diese Leistungsminderung praktisch
nicht fühlbar wird. Die Erklärung hierfür liegt darin, daß einer kleineren Durchflußinenge
in der Zeiteinheit verhältnismäßig mehr Wärme entzogen wird als einer größeren Durchflußmenge
in der Zeiteinheit. Man kann dies nachprüfen durch Messung der Vorlauf- und Rücklauftemperaturen
an einem Heizkörper. Bei voller Eröffnung des Heizkörperventils fließt verhältnismäßig
viel Warmwasser durch den Heizkörper, so daß diese große Wassermenge nicht genügend
Zeit findet, sich während ihres Durchlaufs durch den Heizkörper hinreichend abzukühlen.
Wird dagegen das Heizkörperventil teilweise geschlossen, dann fließt eine kleinere
Warmwassermenge in der Zeiteinheit durch den Heizkörper, und die Folge ist, daß
bei gleichbleibendem Wärmeentzug durch die Umgebung des Heizkörpers das Gefälle
zwischen Vorlauftemperatur und Rücklauftemperatur größer wird. Einer kleineren Wassermenge
in der Zeiteinheit wird also verhältnismäßig ein größerer Anteil ihres Wärmeinhalts
innerhalb des Heizkörpers entzogen als einer größeren Wassermenge in der Zeiteinheit.
Zahlenmäßig sind diese Umstände von erheblicher Bedeutung, wie die Abb. i erläutert.
Die Abb. i zeigt ein Diagramm, auf dessen Abszisse die Ventileröffnung mittels des
Handgriffs und auf dessen Ordinate verschiedene Werte in %o Teilen dargestellt sind,
und zwar die Wärmeleistung WL des betreffenden Heizkörpers, sodann die Durchflußmengen
O des Heizmittels und die Ventildurchflußquerschnitte F. Bei geschlossenem Ventil
sind auch Wärmeleistung, Durchflußmenge und Durchflußquerschnitt gleich null. Bei
völlig offenem Ventil haben diese Größen ihren Höchstwert. Wenn man nun von dein
wünschenswerten Idealzugtande ausgeht, daß mit dem Schließen des Ventils die Wärmeleistung
WL gleichmäßig (also nach einer geraden Linie) abnimmt, so ersieht man aus
dem Diagramm, daß die Durchflußinenge 0 anfangs wesentlich schneller abnehmen muß.
Soll beispielsweise die Wärmeleistung um 20 11, auf So 0/, des Höchstwertes gemindert
werden, dann ist die Durchflußmenge D nicht etwa ebenfalls auf 8o % ihres Höchstwertes;
sondern auf 4o1/0 ihres Höchstwertes zu verkleinern. Soll die Wärmeleistung die
Hälfte des Höchstwertes betragen, dann ist das Ventil so weit zu schließen, daß
nur 17 % der größten Heizmitteldurchflußmenge in der Zeiteinheit durch das
Ventil strömen.
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Bekannte Vorrichtungen zur örtlichen Regelung der Zentralheizungen
(Ventile und Hähne) tragen diesen Umständen keine Rechnung, da sie reine Mengenregler
sind. Den Heizungsbenutzer interesssiert aber nicht, wieviel Warmwasser durch seinen
Heizkörper
fließt; ihn interessiert vielmehr einzig und allein,
welche Wärmeleistung sein Heizkörper abgibt. Daß aber Wassermenge und Wärmeleistung
keineswegs einander verhältnisgleich sind, zeigt das Diagramm nach der Abb. i.
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Gemäß der Erfindung ist daher ein Regelventil für Heizkörper von Zentralheizungs=
anlagen derart ausgebildet, daß sein regelbarer Durchflußquerschnitt und damit die
Durchflußmenge des Heizmittels sich bei einer gleichmäßigen Verstellung des Handgriffes
des Ventils derart ungleichförmig vergrößert bzw: verkleinert, daß die Wärmeleistung
des zugehörigen Heizkörpers sich verhältnisgleich demVerstellweg des Handgriffes
ändert. Wenn beispielsweise der Heizungsbenutzer den Handgriff auf % gestellt hat,
soll auch die Wärmeleistung (nicht etwa die Durchflußmenge) des Heizkörpers auf
die Hälfte ihres Höchstwertes herabgesetzt sein.
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Das Diagramm nach der Abb. i zeigt den Idealfall, daß die Linie WL
geradlinig von null bis auf den Höchstwert ansteigt. Aus der Messung der verschiedenen
Vorlauf- und Rückläuftemperaturen bei verschieden 'großen Durchflußmengen in der
Zeiteinheit läßt sich der verschieden große relative Wärmeentzug feststellen und
daraus rückschließend die zur WL-Linie gehörige Durchflußmenge O ermitteln. Die
0-Kurve gibt einen Anhaltspunkt für die erforderlichen Durchflußquerschnitte; wobei
zu beachten ist, daß die Durchflußgeschwindiggkeit in den Drosselstellungen wichst,
so daß die Kurve für die Durchflußquerschnitte F (bei graphischer Darstellung in
°/o Teilen) noch tiefer als die O-Kurve zu liegen kommt.
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Die bauliche Durchbildung eines Niederschraube entils entsprechend
der Kurve O bzw. F erfolgt erfindungsgemäß derart, daß die für die Durchflußmengen
maßgebenden engsten Durchflußquerschnitte durch einen zylindrischen Drosselkörper
und einen mit ihm zusammenwirkenden trichterähnlichen Gehäuseteil gebildet werden,
die derart gegeneinander angeordnet sind, daß die engsten Durchflußquerschnitte
in den Drosselkörperstellungen größter Wärmeleistung die Form von Zylinder- oder
steilen Kegelmänteln, dagegen in den Stellungen kleinerer Wärmeleistung die Form
von Kreisringen oder sehr flachen'Kegelmänteln haben. Dieses erläutert die Abb.2,
die in vergrößertem Maßstabe einen Ausschnitt aus dem Ventil nach der Abb.3 wiedergibt.
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In Abb. 2 ist das Ventilgehäuse mit i, der Eintrittsstutzen mit 2,
der Austrittsstut-r_en mit 3, der Drosselkörper mit ,4 und der Ventilsitz mit 5
bezeichnet. An den Ventilsitz 5 schließt sich nach oben der trichterähnliche Gehäuseteil
19 an. Der Drosselkörper 4 ist in seiner höchsten Stellung gezeichnet. Der engste
Durchflußquerschnitt verläuft hier nach den Linien F"°, die zusammen einen steilen
Kegelmantel, fast einen Zylindermantel, bilden. In Abb. 2 sind drei weitere Stellungen
des Drosselkörpers q. eingetragen, die einer Teilschließung des Ventils um je i/lo
des ganzen Drosselkörperhubes entsprechen. Die Linien F@, F8, F' der zugehörigen
engsten Durchflußquerschnitte zeigen, wie die Form dieser Ouerschnitte aus der steilen
Kegelform in die Kreisringform übergeht. Auf diese Weise wird erreicht, daß bei
gleichförmigem Drosselkörperhube die Durchflußquerschnitte ungleichförmig verändert
werden, und zwar in der Weise, wie dies die Kurve F in der Abb. i angibt.
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In der Abb. 3 ist das ganze Niederschraubventil im Schnitt dargestellt.
In seinem unteren Teil ist dieses Ventil so ausgebildet, wie dies mit Bezug auf
Abb.2 beschrieben ist. Zum Verstellen des Drosselkörpers-. in der Höhe dient sein
Gewinde 6, mit dem er in das Muttergewinde 7 des Gehäuses i eingreift. Der Drosselkörper
q. besteht mit der Spindel 8 aus einem Stück, die oben ein Handrad 9 trägt.
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Das Ventil nach der Abb. 3 ist zur Voreinstellung des größtmöglichen
Hubes des Drosselkörpers 4 eingerichtet. Innerhalb der Spindel 8 ist die Hilfsspindel
1o mit Gewinde gelagert. An ihrem unteren Ende trägt die Hilfsspindel 1o einen auf
ihr drehbaren, aber nicht axial verschiebbaren Kolben i i, in den drei Stifte 12
eingesetzt sind, die durch Bohrungen im Drosselkörper 4. hindurchtreten und sich
gegen die Schulter 13 des Gehäuseteils 14 anlegen. Nach der Abbildung befindet sich
der Kolben i i finit den Stiften 12 in seiner tiefsten Lage, so daß der Drosselkörper
4. mittels des Handrades 9 ganz hochgeschraubt werden kann. Soll die gröstmögliche
Durchflußmenge verkleinert werden, dann wird (nachdem der Drosselkörper 4. in eine
tiefere Stellung gedreht worden ist) durch Drehen der Hilfsspindel 1o der Kolben
i i mit den Stiften 12 weiter aufwärts bewegt, so daß der Drosselkörper q. beim
Hochschrauben schon durch die Stifte 12 einen Anschlag findet, bevor er selber gegen
die Schulterfläche 13 des Gehäuseoberteils 1'a. anstößt.
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Bei der Ausbildung des Ventils nach der Abh. 3 ist auf die guteAbdichtung
aller Teile und auch darauf Rücksicht genommen worden, daß die Änderung der Voreinstellung,
d. i. im vorliegenden Falle die Verstellung der Hilfsspindel 1o und des mit ihr
verbundenen Anschlagkörpers i i, 12, nur dem Fachmann möglich ist.
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Bei dem Ventil nach der Abb. 4. ist der Drosselkörper 17 selber voreinstellbar.
Jedoch
ist hier bei allen Voreinstellungen der volle Hub des Handrades
g mit der Spindel 8 und dem Abschlußkörper 15 erhalten geblieben. Der Körper 15
ist hier lediglich Abschlußkörper, wenn er auf seinen Sitz 16 gelangt. Die Drosselung
dagegen erfolgt durch den Voreinstelldrosselkörper 17, der mit dem trichterähnlichen
Gehäuseteil 18 zusammenwirkt. Dieser Gehäuseteil i8 entspricht grundsätzlich dem
Gehäuseteil ig nach den Abb. 2 und 3. Lediglich seine Nfeigun:g ist ein wenig vergrößert
mit Rücksicht auf den ebenfalls kegeligen Drosselkörper 17, der verjüngt werden
muß, damit auch die voreingestellten Wärmeteilleistungen noch verhältnisgleich der
Verdrehung des Handrades g geändert werden. Der Verstellung es Drosselkörpers 17
bei seiner Voreinstellung dient die Hilfsspindel 2o, die (wie die Hilfsspindel io
nach Abb.3) in der Hauptspindel 8 mit Gewinde gelagert ist.