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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine hydraulische Ausgleichsvorrichtung
für eine
Heizungsanlage. Eine solche Anlage ist mit einem Heizkessel oder Ähnlichem
ausgestattet, der es erlaubt, eine Flüssigkeit zu erhitzen, die mit
Hilfe von Pumpmitteln durch ein hydraulisches Rohrnetz zu Wärmestrahlern,
insbesondere Radiatoren, geleitet wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung
gewährleistet
ebenfalls das thermostatische Regulieren eines Wärmestrahlers.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft auch hydraulische Kreisläufe, die
Ventilator-Konvektoren
einsetzen. Sie findet sowohl bei Heizkreisläufen als auch bei Kaltwasserkreisläufen Anwendung,
die zur Klimatisierung von Räumlichkeiten
benutzt werden. Die nachstehende Beschreibung bezieht sich im Wesentlichen
auf Heizkreisläufe,
findet aber auch bei Kältetechniken
Anwendung, bei denen ein Leitungsnetz für Kaltwasser oder eine andere
Flüssigkeit
eingesetzt wird.
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Bei
einer Heizungsanlage findet man außer dem Heizkessel, den Radiatoren
und den Leitungen auch Regelelemente, die eine gute Verteilung der wärmeübertragenden
Flüssigkeit
zu den Wärmestrahlern
gewährleisten
sollen, indem sie eine ausreichende Durchflussmenge durch jeden
der Wärmestrahler
gewährleisten.
Für ein
gutes Funktionieren der Anlage wird der Heizkreislauf ausgeglichen.
Dieser Ausgleichsvorgang besteht darin, die verschiedenen Regelelemente
so zu regeln, dass Durchflussmengen erhalten werden, die vorher
unter Randbedingungen zur Dimensionierung verschiedener Ausstattungen
der Anlage für
den Dauerbetrieb berechnet wurden. Sicherlich läuft eine Anlage praktisch niemals
im Dauerbetrieb, aber dies ändert
nichts an der Bedeutung des hydraulischen Ausgleichens eines Kreislaufs.
Wenn man die Durchflussmengen während
des Betriebs ändert,
muss man dies tatsächlich
bei der Planung berücksichtigen
und, falls nötig,
in Serie oder parallel geschaltete Differenzialdruckregler vorsehen.
Dies fällt
dann in den Bereich des Regulierens und nicht mehr in den Bereich
des hydraulischen Ausgleichens.
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Es
existieren mehrere Ausgleichsvorrichtungen, auch Ausgleichselemente
genannt, die das hydraulische Ausgleichen einer Heizungsanlage erlauben.
Diese Elemente sind zur Regelung der Verteilung der Durchflussmengen
in den verschiedenen Abschnitten der Verteilungskreisläufe ausgelegt.
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Zunächst sind
nicht regelbare Ausgleichselemente bekannt. Es handelt sich hierbei
um Diaphragmen, d. h. um feste kalibrierte Öffnungen, deren Durchmesser
jeweils auf Basis der Kenntnis des Paares Durchflussmenge/zu schaffender
Druckverlust festgelegt wird. Die Verwendung dieses Typs von Element
setzt eine komplette und minutiöse
hydraulische Berechnung aller Kreisläufe der Anlage voraus, um die
Eigenschaften jedes Diaphragmas festzulegen. Im Falle eines Rechenfehlers
gibt es nur eine einzige Lösung,
die darin besteht, das Diaphragma zu wecheln. Diese a priori relativ
günstige
Lösung wird
folglich sehr selten verwendet.
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Um
bei einem Rechenfehler das Wechseln des Ausgleichselements zu vermeiden,
gibt es regelbare Ausgleichselemente, die zum Beispiel unter dem
Namen Regelanschluss oder Einstellventil bekannt sind. Diese Elemente
erlauben es, die Durchflussmenge in einem Kreislauf zu regeln und
folglich, ihn auf Basis der vorherigen Kenntnis des Paares Durchsflussmenge/zu
schaffender Druckverlust auszugleichen. Dies setzt eine komplette
hydraulische Berechnung des gesamten Heizkreislaufs voraus. Diese
regelbaren Ausgleichselemente erlauben im Falle eines Fehlers eine
einfache Korrektur der Regelung.
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Diese
Ausgleichsvorrichtungen sind günstig und
werden sehr oft von Installateuren benutzt. Sie sind jedoch insbesondere
aufgrund der Unzulänglichkeit
oder aufgrund des Nichtvorhandenseins einer Berechnung selten ordentlich
geregelt. Die so mit schlecht geregelten Elementen ausgestattete
Anlage weist folglich ein hydraulisches Ungleichgewicht auf.
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Es
sind ebenfalls regelbare Ausgleichselemente bekannt, die mit einer
Durchflussmengenmessvorrichtung ausgestattet sind. Diese Ausgleichselemente
sind im Allgemeinen mit einer Druckanschlusstelle ausgestattet,
die für
die Differentialdruckmessung bestimmt ist. Diese Messung gestattet
es, die Flüssigkeitsdurchflussmenge
durch das Ausgleichselement zu bestimmen. Mit Hilfe eines Elektrodifferentialdruckmessers
mit einem Mikroprozessor kann leicht und schnell mit den Differentialdruck-
und Durchflussmengenmessungen fortgefahren werden.
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Dieser
Typ von Ausgleichselement weist für den Installateur einen sehr
nennenswerten Vorteil auf. Die Regelung des Ausgleichselements kann durch
Berechnung wie bei den oben beschriebenen regelbaren Ausgleichselementen
festgelegt werden, kann aber auch direkt in situ auf der Basis der
Kenntnis der gewünschten
Durchflussmenge verwirklicht werden.
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Tatsächlich genügt es in
der Mehrzahl der Fälle
nicht, jedes der Ausgleichelemente schrittweise zu regeln, um gewünschte Durchlassmengen
zu erhalten. In der Tat sind die Verteilungsnetze oft der Sitz von
hydraulischen Interferenzen. Aufgrund dieses Phenomens müssen bei
jedem der Ausgleichselemente mehrere Regelungen durchgeführt werden, indem
zum Beispiel eine iterative Methode verwendet wird, oder aber es
muss ein besonderes Ausgleichsverfahren eingesetzt werden, dessen
guter Ablauf immer die vorherige Ausarbeitung eines Arbeitsplans
und Genauigkeit bei der Ausführung
verlangt.
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Diese
regelbaren Ausgleichselemente mit Durchflussmengenmessvorrichtung
erlauben es folglich, die Anlage gut auszugleichen, wenn das Ausgleichsverfahren
mit Genauigkeit durchgeführt
wird. Diese Methode ist ziemlich kompliziert durchzuführen und
die Installateure würden
lieber eine wesentlich einfachere Methode zur Verfügung haben.
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Schließlich gibt
es noch Durchflussmengenregeleinheiten. Eine solche am Beginn eines
Zweigkreislaufes angeordnete Regeleinheit hält die Durchflussmenge unabhängig von
den Druckschwankungen konstant. Die Druckschwankungen werden im Hauptkreislauf
durch das Einwirken der Endregulierungen der Strahler erzeugt, welche
von den anderen Zweigkreisläufen
versorgt werden. Somit gelingt es, die durch die anderen Zweigkreisläufe der
gleichen Verteilung hervorgerufenen Funktionsstörungen zu beseitigen.
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Die
Verwendung dieser Durchflussmengenregeleinheiten als Ausgleichsmittel
weist jedoch einen erheblichen Nachteil auf. Wenn sich die Regler der
Strahler, die durch den mit einer Durchflussmengenregeleinheit ausgestatteten
Kreislauf versorgt werden, mehr oder weniger teilweise schließen, indem
notwendigerweise eine Verringerung der Durchflussmenge herbeigeführt wird,
wird die Regeleinheit versuchen, sich dieser Verringerung zu widersetzen, indem
sie sich öffnet.
Die Regeleinheit funktioniert somit gegenüber hydraulischen Störungen stromabwärts bezüglich der
Regeleinheit in antagonistischer Weise. Die Verwendung dieser Durchflussmengenregeleinheiten
ist folglich nicht mit der Verwendung von heute weithin verwendeten
thermostatischen Ventilen kompatibel.
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Tatsächlich steht
dieser Typ von Gerät
nicht in direktem Zusammenhang mit dem hydraulischen Ausgleichen
der Anlagen wie weiter oben beschrieben. Die Verwendung einer solchen
Durchflussmengenregeleinheit kann als eine Behelfslösung bei
ungenügender
Berechnung betrachtet werden, indem ein statisches, relativ einfaches
Ausgleichselement durch eine Regeleinheit mit beweglichen Teilen
ausgetauscht wird, nur mit dem Ziel, die anfänglichen Regelarbeiten nach
einem der weiter oben beschriebenen Verfahren zu vermeiden. Die
Verwendung dieser Durchflussmengenregeleinheiten ist begrenzt, da einerseits
ihr Anwendungsgebiet aufgrund der Inkompabilität mit thermostatischen Ventilen
eingeschränkt
ist und andererseits aufgrund der Investitionskosten, die höher sind
als bei den herkömmlichen Lösungen.
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Die 1 und 2 stellen
jeweils einen Zweigkreislauf einer Heizungsanlage dar, die mit Ausgleichselementen
ausgestattet ist. Auf diesen zwei Figuren sind Radiatoren 2 abgebildet,
die durch Leitungen 4 mit wärmeübertragender Flüssigkeit
versorgt werden. 1 zeigt Radiatoren 2,
die mit einer herkömmlichen
Armatur ausgestattet, während
die Radiatoren 2 in 2 mit einer
integrierten Armatur ausgestattet sind. Bei den 2 und 3 sind
jeweils eine Hauptversorgungsleitung 6 und eine Hauptrückflussleitung 8 vorhanden.
Der Zweigkreislauf ist im Bereich einer Abzweigung 10 mit
der Hauptversorgungsleitung 6 und im Bereich der Abzweigung 12 mit
der Hauptrückflussleitung 8 verbunden.
Stromaufwärts
bezüglich
der Abzweigung 10, die die Versorgung des hydraulischen
Zweigkreislaufs erlaubt, befindet sich ein Einstellventil 14. Stromabwärts bezüglich dieser
Abzweigung 10 ist im Allgemeinen ein Trennschieber 16 angeordnet,
der keine besondere Rolle beim Ausgleichen des Kreislaufs spielt.
Am Fuße
jedes Zweigkreislaufs befindet sich ein weiteres Einstellventil 21.
Dieses Einstellventil 21 ist regelbar und erlaubt die Einstellung
des Druckverlusts des Zweigkreislaufs.
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In 1 ist
jeder Radiator 2 stromaufwärts bezüglich seiner Versorgung mit
einem thermostatischem Ventil 18 und stromaufwärts mit
einem Regelanschluss 20 ausgestattet. Das thermostatische
Ventil 18 erlaubt es, die Funktion des thermostatischen Regulierens
der Temperatur der Räumlichkeit
zu gewährleisten,
in der sich der Radiator 2 befindet, während es der Regelanschluss 20 erlaubt,
das hydraulische Ausgleichen zu gewährleisten.
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In 2,
im Fall der Radiatoren 2 mit integrierter Armatur, erlaubt
ein hydraulisches Modul 22 die Versorgung eines Radiators 2 und
jeder Radiator 2 ist mit einem thermostatischem Ventil 24 ausgestattet.
Im Allgemeinen liegt im Gehäuse
des thermostatischen Ventils 24 auch ein Regelanschluss.
Es ist also hier ein hydraulisches Modul 22, das die Versorgung
des Radiators 2 mit wärmeübertragender
Flüssigkeit
erlaubt, ein thermostatisches Ventil, das das thermostatische Regulieren
gewährleistet,
und ein Regelanschluss (ohne Bezugszeichen) vorhanden, der am thermostatischem
Ventil angefügt
ist, um das hydraulische Ausgleichen zu gewährleisten.
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Beim
hydraulischen Ausgleichen dieser Kreisläufe (1 und 2)
trifft man auf die oben genannten Probleme.
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Das
Dokument
EP-0 677 708 beschreibt
vom Prinzip her eine Heißwasserheizungsanlage,
die mehrere in wenigstens einer Linie hydraulisch miteinander verbundene
Radiatoren umfasst. Diese Radiatoren weisen jeweils ein Ventil zur
Steuerung der Flüssigkeitsmenge
auf, die den Radiator durchfließt. Um
günstige
Bedingungen für
die Fließzirkulation
zu garantieren, sind die den Radiatoren zugeordneten Ventile von
Differentialdruckregelventilen gebildet, die bevorzugterweise mit
einer Vorrichtung zur Regelung des Einstellwerts ausgestattet sind.
In diesem Dokument wird auf keine konkrete Ausführungsform einer solchen Vorrichtung
eingegangen.
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Das
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es nun, eine automatische Ausgleichsvorrichtung
bereitzustellen, um die Ausgleichsprobleme zu beheben, auf die man
momentan bei den vorhandenen Ausgleichselementen trifft.
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Hierzu
ist die vorgeschlagene Vorrichtung eine Vorrichtung zum hydraulischen
Ausgleichen nach den Ansprüchen
1 bis 8.
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In
einer ersten Ausführungsform
umfassen die Mittel, die die Verschiebung des Ventils in Abhängigkeit
vom Druckverlust im Bereich der ersten Öffnung erlauben, eine Membran,
die einen Raum in zwei Kammern unterteilt, wobei eine Kammer mit
der stromaufwärtigen
Seite des ersten Öffnung
in Verbindung steht und die andere Kammer mit der stromabwärtigen Seite
dieser ersten Öffnung
in Verbindung steht. In diesem Fall ist vorteilhafterweise eine
auf die Membran wirkende Ausgleichsfeder vorgesehen.
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Die
erfindungsgemäße Ausgleichsvorrichtung
umfasst bevorzugterweise auch Mittel, die eine Verschiebung des
Ventils in Abhängigkeit
von der Temperatur in der Räumlichkeit
erlauben, in der sich die Vorrichtung befindet, wobei diese Mittel
auf das Öffnen
und Schließen
entweder der ersten oder der zweiten Öffnung wirken.
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Die
Mittel, die abhängig
von der Temperatur der Räumlichkeit,
in der sich die Vorrichtung befindet, eine Verschiebung der Öffnung erlauben,
umfassen vorteilhafterweise einen Temperaturregler des Typs, wie
er bei einem thermostatischem Ventil existiert.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform
wirken die Mittel, die eine Verschiebung des Ventils in Abhängigkeit
von der Temperatur in der Räumlichkeit erlauben,
in der sich die Vorrichtung befindet, auf ein zweites Ventil, das
im Bereich der ersten Öffnung
angeordnet ist.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
sieht vor, dass das erste Gehäuse
die erste Öffnung,
ein Ventil, das das Öffnen
und das Schließen
dieser Öffnung steuert,
sowie einen Temperaturregler umfasst, der auf das Ventil wirkt,
und dass das zweite Gehäuse eine
möglicherweise
durch eine Feder tarierte Membran umfasst, welche mit einem Ventil
fest verbunden ist, das auf die im Inneren dieses zweiten Gehäuses verwirklichte
zweite Öffnung
wirkt.
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Bei
dieser bevorzugten Ausführungsform
ist eine Seite der Membran vorteilhafterweise mittels eines Rohrs
oder ähnlichem
mit dem ersten Gehäuse verbunden
und die andere Seite der Membran ist vorteilhafterweise durch einen
Radiator mit dem ersten Körper
verbunden.
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Im
Falle eines Heizungskreislaufes mit einer zentralisierten Verteilung,
ist eine Seite der Membran zum Beispiel mittels einer Leitungsanlage
oder ähnlichem
mit dem ersten Gehäuse
verbunden und die andere Seite der Membran ist zum Beispiel durch
einen Radiator und eine Leitungsanlage mit dem ersten Gehäuse verbunden.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls ein hydraulisches Modul
zur Versorgung eines Wärmestrahlers,
insbesondere eines Radiators, mit wärmeübertragender Flüssigkeit
und zum Aufsammeln der aus dem Wärmestrahler
austretenden Flüssigkeit,
dadurch gekennzeichnet, dass es eines der Gehäuse einer Ausgleichsvorrichtung
wie oben beschrieben umfasst. Ein solches Modul ist spezieller für einen
Radiator bestimmt, dessen Armatur integriert ist. Dieses Modul erhält die Versorgungsleitungen
und die Rückführleitungen
für die
wärmeübertragende
Flüssigkeit,
und schickt die wärmeübertragende
Flüssigkeit
mit Hilfe von elastischen Leitungen, die eine allgemein ”Gurtvorrichtung” genannte
Vorrichtung bilden, zum Einlass des Radiators und sammelt die aus
ihm austretende wärmeübertragende
Flüssigkeit
auf.
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Bei
einem erfindungsgemäßen hydraulischen
Modul kann sich die Ausgleichsvorrichtung stromaufwärts oder
stromabwärts
bezüglich
des Wärmestrahlers
befinden.
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Die
Erfindung betrifft ebenfalls einen Radiator nach den Ansprüchen 9 und
10.
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Bei
einem solchen Radiator befindet sich die automatische Ausgleichsvorrichtung,
mit der er ausgestattet ist, entweder stromaufwärts oder stromabwärts bezüglich des
Radiators.
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Jedenfalls
wird die Erfindung mit Hilfe der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme
auf die beigefügte
schematische Zeichnung gut verstanden werden, welche Zeichnung beispielhaft
und nicht begrenzend mehrere Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen, hydraulischen,
automatischen Ausgleichsvorrichtung darstellt.
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Die 1 und 2 zeigen
Zweigkreisläufe einer
Heizungsanlage, die mit Ausgleichselementen aus dem Stand der Technik
ausgestattet ist,
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3 stellt
zwei Zweigkreislaufe dar, die mit erfindungsgemäßen Ausgleichselementen ausgestattet
sind,
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4 zeigt
einen Radiator, der mit einem unabhängigen hydraulischen Modul
und mit einer Ausgleichsvorrichtung nach einer ersten Ausführungsform
ausgestattet ist,
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5 zeigt
einen mit der Ausgleichsvorrichtung der 4 ausgestatteten
Radiator mit integriertem hydraulischen Modul,
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6 zeigt
im Querschnitt und in vergrößertem Maßstab einen
Verteiler, der bei einem Radiator wie in 4 dargestellt
verwendet werden kann,
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7 zeigt
im Querschnitt und im vergrößertem Maßstab ein
Modul, das bei einem Radiator wie in 5 dargestellt
verwendet werden kann,
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8 zeigt
einen Heizkreislauf mit einer zentralisierten Verteilung, die mit
erfindungsgemäßen Ausgleichsvorrichtungen
ausgestattet ist,
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9 zeigt
einen Teil eines zentralisierten Einzelheizkreislaufs, der mit einer
erfindungsgemäßen Ausgleichsvorrichtung
ausgestattet ist.
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Die 1 und 2 wurden
bereits im einleitenden Teil der vorliegenden Patentanmeldung beschrieben. 3 zeigt
zwei Zweigkreisläufe
eines Heizkreislaufs. Wie bei den Zweigkreisläufen der 1 und 2 ist
eine Hauptversorgungsleitung 6 und eine Hauptrückflussleitung 8 vorhanden.
Jeder Zweigkreislauf umfasst ebenfalls zwei parallel geschaltete
Radiatoren 2. Es handelt sich jeweils um Radiatoren mit
integrierter Armatur. Jedenfalls kann die Erfindung auch bei Radiatoren
Anwendung finden, die eine herkömmliche
Armatur aufweisen. Diese Radiatoren 2 werden durch Leitungen 4 mit
wärmeübertragender
Flüssigkeit
versorgt. Ein hydraulisches Modul 26 erlaubt die Versorgung
des Radiators 2 mit wärmeübertragender
Flüssigkeit.
In ihm ist eine erfindungsgemäße hydraulische
Ausgleichsvorrichtung integriert.
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Jeder
Zweigkreislauf umfasst weiterhin jeweils am Kopf und am Fuß einen
Trennschieber 16. Somit ist es möglich, einen Zweigkreislauf
hydraulisch komplett vom Rest des Heizkreislaufs zu isolieren. Dies
ist manchmal bei einem Eingriff, zum Beispiel bei einem Radiator,
notwendig.
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4 zeigt
schematisch im Querschnitt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen hydraulischen
Ausgleichselements. Dieses weist einen Flüssigkeitseinlass 30 auf,
der einer Versorgungsleitung 84 entspricht, und einen Flüssigkeitsauslass 32,
der einer Rückflussleitung 86 entspricht.
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Zwischen
dem Einlass 30 und dem Auslass 32 weist die Vorrichtung
eine erste regelbare Öffnung 34 und
eine zweite Öffnung 36 auf,
deren Öffnen
und Schließen
durch ein Ventil 38 geregelt wird.
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Das
Ventil 38 weist einen Kopf 40 und eine Stange 42 auf.
Der Kopf 40 ist zum Öffnen
und Schließen
der zweiten Öffnung 36 ausgelegt.
Seine Form ist der Form eines Sitzes angepasst, welcher im Bereich
der zweiten Öffnung 36 verwirklicht
ist. Die Stange des Ventils 42 erstreckt sich durch eine Kammer 44,
die im Inneren eines ersten Gehäuses 88 der
Ausgleichsvorrichtung verwirklicht ist und die durch eine Membran 46 verschlossen
ist.
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Das
Gehäuse 88 enthält den Sitz
zur Regulierung der Durchflussmenge 36, das entsprechende Ventil 38,
die Membran 46 und eine Ausgleichsfeder 56. Eine
Seite der Membran, welche der Kammer 44 gegenüberliegt,
ist dem Druck der Versorgungsleitung 84 ausgesetzt. Der
Sitz zur Regulierung der Durchflussmenge 36 ist selbst
zwischen dem Flüssigkeitsrückfluss,
der aus der Richtung des Radiators 2 kommt, und der Rückflussleitung 86 angeordnet.
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Wenn
die wärmeübertragende
Flüssigkeit die
erfindungsgemäße hydraulische
Ausgleichsvorrichtung durchfließt,
entsteht im Bereich der ersten Öffnung 34 ein
Druckverlust, der sich durch einen Druckabfall ausdrückt. Somit
herrscht vor der Öffnung 34 ein
Flüssigkeitsdruck
P1, während
nach dieser Öffnung 34 ein
Druck P2 herrscht. Es herrscht die Ungleichheit P1 > P2. Eine Seite der
Membran 46 ist dem Druck P1 ausgesetzt. In 4 ist
es rechte Seite der Membran 46, die dem Druck P1 ausgesetzt
ist. Diese rechte Seite liegt dem Kopf des Ventils 40 gegenüber. Die
andere Seite der Membran 46 ist dem Druck P2 ausgesetzt.
Die Kammer 44 kommuniziert mit dem Bereich, der sich stromabwärts bezüglich der
regelbaren Öffnung 34 befindet,
das heißt
mit dem Inneren des Radiators 2, durch einen Durchgang 54,
der für
die Ventilstange 42 vorgesehen ist. Die Membran 42 ist
folglich einerseits dem Druck P1 und andererseits dem Druck P2 ausgesetzt.
Um zu vermeiden, dass die Membran 46 ständig zu der Seite hin verformt
ist, auf der der geringste Druck herrscht, ist die Ausgleichsfeder 56 auf
der Seite vorgesehen, auf der dieser geringere Druck herrscht. Diese
Feder 56 umgibt die Ventilstange 42. Sie liegt einerseits
auf der Membran 46 und andererseits auf dem Gehäuse 88 im
Bereich des Durchgangs 54 an. Somit befindet sich die Membran 46 in
einer Mittelposition für
eine gegebene Druckdifferenz P1 – P2 und ihre Position ändert sich,
wenn sich die Druckdifferenz P1 – P2 ändert.
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Stromabwärts bezüglich der
zweiten Öffnung 36 herrscht
ein Druck P3, der unter Berücksichtigung des
durch die zweite Öffnung 36 und
das zugeordnete Ventil 38 verursachten Druckabfalls (Druckverlust) selbst
niedriger ist als der Druck P2.
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Die
durch den Radiator 2 und das Rohr 92 geschaffenen
Druckverluste sind gering und sogar vernachlässigbar in Bezug auf den Druckverlust,
der zwischen der stromaufwärtigen
und stromabwärtigen Seite
der ersten Öffnung 34 existiert.
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Ein
zweites Ventil 62, das der ersten Öffnung 34 zugeordnet
ist, steuert das Öffnen
dieser Öffnung 34.
Dieses Ventil 62 wird durch einen Temperaturregler 48 gesteuert.
Der Temperaturregler 48, das Ventil 62 und die
erste Öffnung 34 sind
in einem zweiten Gehäuse 90 angeordnet,
das durch ein Rohr 92, das die Versorgungsleitung 84 verlängert, mit
dem Gehäuse 88 verbunden
ist. Das Ventil 62 steuert/regelt den Durchfluss von Flüssigkeit,
die aus diesem Rohr austritt, um in den Radiator 2 einzutreten.
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Die
Vorrichtung funktioniert wie folgt. Man setzt voraus, dass eine
wärmeübertragende
Flüssigkeit
zum Beispiel durch eine nicht dargestellte Pumpe zum Einlass 30 gebracht
wird.
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Wenn
sich die Temperatur in der Räumlichkeit
nicht ändert
und wenn der beim Temparaturregler eingestellte Einstellwert nicht
verändert
wird, funktioniert die erfindungsgemäße Vorrichtung wie eine Durchflussmengenregeleinheit.
Wenn der Druck P1 steigt, wird die Durchflussmenge durch die Vorrichtung
tatsächlich
dazu neigen, zu steigen. Jedenfalls wird dieser Druck P1 auf den
rechten Teil der Membran 46 übertragen. Diese Membran neigt
also unter Einwirkung eines größeren Drucks
P1 dazu, sich nach links zu verschieben (Bezugnahme auf 4 und 5))
Diese Bewegung der Membran neigt dazu, mittels des Ventils 38 die
zweite Öffnung 36 zu schließen. Auf
Grund dessen verringert sich die Durchflussmenge durch die erfindungsgemäße Vorrichtung.
Die Erhöhung
der Durchflussmenge, die durch Erhöhung des Drucks P1 erreicht
wird, wird folglich durch die Verringerung der Durchflussmenge behindert,
die Verringerung durch das Schließen des Ventils 38 verursacht
wird.
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In
dem Fall, in dem die Drücke
im Wesentlichen konstant bleiben und in dem sich die Temperatur
in der Räumlichkeit
oder der Einstellwert ändert, wird
nun der Temperaturregler 48 auf das Ventil 62 einwirken.
Dies wird dann das Öffnen
im Bereich der ersten Öffnung 34 modifizieren.
Wenn die Temperatur ansteigt, neigt das Ventil 62 zum Schließen der ersten Öffnung 34,
wodurch ein Sinken der Durchflussmenge an wärmeübertragender Flüssigkeit
verursacht wird. Wenn die Temperatur sinkt, wirkt der Temperaturregler
im Gegenteil im Sinne eines Öffnens
der Öffnung 34.
Somit erhöht
die Durchflussmenge an wärmeübertragender
Flüssigkeit
durch die erfindungsgemäße Ausgleichsvorrichtung.
Die größere Menge
an wärmeübertragender
Flüssigkeit,
die dann den Radiator 2 durchfließt, erlaubt es, die Räumlichkeit
aufzuwärmen,
um wieder die eingestellte Temperatur zu erreichen, die in dem Temperaturregler 48 geregelt
wird.
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Wenn
sich die Temperatur ändert,
oder wenn sich der Temperatureinstellwert ändert, modifiziert die Einwirkung
des zweiten Ventils 62 den Druckabfall im Bereich der Öffnung 34 und
bewirkt auf diese Weise eine Wirkung auf das erste Ventil 38.
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Wenn
P1 bei gleichbleibender Temperatur und konstantem Temperatureinstellwert
steigt, wird die Durchflussmenge somit dazu neigen, zu steigen, aber
die Änderung
von P1 wirkt auch auf die Membran 46 und das Ventil 38 im
Sinne des Schließens des
Ventils 38. Die Durchflussmenge wird somit reguliert.
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Bei
gleichbleibendem Druck, aber bei variabler Temperatur oder variablem
Temperatureinstellwert, wirkt der Temperaturregler 48 auf
das zweite Ventil 62. Wenn die Temperatur steigt, öffnet sich
das Ventil 62, der Druck P1 bleibt konstant, während P2 steigt.
Das erste Ventil 38 öffnet
sich folglich ebenfalls und erlaubt eine größere Durchflussmenge. Wenn
im Gegensatz dazu die Temperatur sinkt, schließt sich das Ventil 62,
der Druck P1 bleibt konstant, der Druck P2 sinkt und das Ventli 38 schließt sich
ebenfalls. Die Durchflussmenge durch die Vorrichtung sinkt.
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In
den 4 und 5 könnte man die Flüssigkeit
auch von links nach rechts fließen
lassen, im Gegensatz zu der Richtung der Pfeile dieser Figuren. Es
würde also
genügen,
die Ausgleichsfeder 56 auf der anderen Seite der Membran 46 bezüglich der Darstellung
der 4 und 5 anzuordnen, so dass sich diese
Feder 56 auf der Seite der Membran befindet, die dem geringsten
Druck ausgesetzt ist. Die Funktionsweise bliebe also die gleiche.
Man spricht nun in diesem Fall bei der ersten Öffnung bevorzugt vom Temperaturregler 34 und
bei der zweiten Öffnung
vom Sitz zur Regulierung der Durchflussmenge 36.
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Bei
den 4 und 5 ist die Ausgleichsvorrichtung
identisch, man hat aber in einem Fall ein Gehäuse 88, das in einem
hydraulischen Modul 26 angeordnet ist, das unabhängig vom
Radiator 2 ist (4), und im anderen Fall ein
Gehäuse 88,
das in einem Modul 26 angeordnet ist, das in den Radiator 2 integriert
ist (5).
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6 zeigt
eine andere Ausführungsform
eines Gehäuses 88,
das zum Ausstatten eines Radiators ausgelegt ist, wobei es unabhängig von
diesem Radiator ist.
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Das
Gehäuse 88 weist
hier eine im Wesentlichen dreieckige Form auf. Im Kern dieses Dreiecks sind
die Membran 46 und das Ventil 38 angeordnet, das
der Membran 46 zugeordnet ist. Dieses Ventil ist hier in
geschlossener Position dargestellt.
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Das
Gehäuse 88 weist
einen ersten Einlass 102 auf, der dem Flüssigkeitseinlass 30 der 4 entspricht,
einen ersten Flüssigkeitsauslass 104,
der dem Auslass zum Rohr 92 hin entspricht, einen zweiten
Einlass 106, der dem Rückfluss
des Radiators 2 zum Gehäuse 88 entspricht,
und einen zweiten Auslass 108, der dem Auslass 32 entspricht.
Ein Durchgang 110 ist angebracht, um den Einlass 102 und den
Auslass 104 direkt zu verbinden. Eine Seite der Membran 46 ist
zu diesem Durchgang 110 hingerichtet. Der peripherische
Rand der Membran 46 ruht im Bereich eines Bundes 112.
Dieser Rand wird durch einen Ring 114 gehalten, der selbst
durch einen Stopfen 116 im Gehäuse gehalten wird. Im Körper 88 wurde
gegenüber
der Membran 46 eine Öffnung
verwirklicht, um das Einsetzen des Ventils 38 und der Membran 46 zu
erlauben, und der Stopfen 116 schließt diese Öffnung. Diesem Stopfen 116 ist
eine Tellerplatte 118 zugeordnet, in der Öffnungen 120 so eingebracht
sind, dass die Seite der Membran 46, die zum Durchgang 110 hin
gerichtet ist, dem durch diesen Durchgang 110 passierenden
Flüssigkeitsdruck ausgesetzt
ist.
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Das
Ventil 38 ist in einem Raum 122 angeordnet, in
dem ebenfalls ein Führungsteil 124 für das Ventil 38 angeordnet
ist. Dieses Ventil 38 ist zum Beispiel auf die Membran 46 geleimt.
Es ist rohrförmig und
ein Längsschnitt
dieses Ventils weist eine T-Form auf. Das Fußstück des Ts ist zum zweiten Einlass 106 hin
gerichtet. Somit herrscht im Inneren des Ventils der Druck P2, welcher
auch im Radiator 2 herrscht. Damit dieser Druck P2 auch
auf die andere Seite der Membran 46 ausgeübt wird,
das heißt
auf die dem Durchgang 110 gegenüberliegende Seite, weist der
Teil des Ventils, der sich auf der Seite der Membran 46 befindet, Öffnungen
auf, die das Innere des Ventils 38 mit der Außenumgebung
in Verbindung setzen. Der Durchgang des zweiten Einlasses 106 zum
zweiten Auslass 108 wird durch das Ventil 38 gesteuert.
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7 zeigt
eine Ausführungsform
eines hydraulischen Moduls, das dem in 5 dargestellten Modul
entspricht. Hier ist das Gehäuse 88 allgemein H-förmig. Der Mittelsteg des Hs
enthält
die Membran 46 und das Ventil 38. Wie bei der
Ausführungsform
in 6 findet man einen ersten Einlass 102,
einen ersten Auslass 104, einen zweiten Einlass 106 und
einen zweiten Auslass 108. Das Ventil 38 ist auch
ein röhrenförmiges Ventil,
das auf der Seite der Membran 46 mit Öffnungen 126 ausgestattet
ist. Es wird auch in einem Führungsteil 124 geführt. Man
findet hier im Wesentlichen die gleichen Kennzeichen, wie sie in
Bezug auf 6 bei einer anderen Globalform des
Gehäuses 88 erklärt wurden.
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Die
Neuartigkeit liegt hier in der Tatsache, dass das Gehäuse aus
zwei Teilen verwirklicht ist, die in Bezug aufeinander schwenkbar
sind. Ein erster Teil hat das Bezugszeichen 88, während der
andere das Bezugszeichen 89 hat. Der Teil 89 trägt den ersten
Einlass 102 und den zweiten Auslass 108 und ist mit
dem Zentralheiznetz verbunden, während
der erste Teil 88 im Bereich des ersten Auslasses 104 und
des zweiten Einlasses 106 mit dem Radiator 2 verbunden
ist. Das Teil 89 weist einen im Wesentlichen horizontalen,
rohrförmigen
Teil auf, von dem zwei röhrenförmige Füße weggehen,
in denen der erste Einlass 102 und der zweite Auslass 108 verwirklicht
sind. Der im Wesentlichen horizontale, röhrenförmige Teil bildet die Schwenkachse
des Gehäuses 88 auf
dem zweiten Teil 89. Um die Anbringung der zwei Teile 88 und 89 zu
erlauben, ist das Gehäuse 88 aus
zwei Teilen verwirklicht. Diese zwei Teile werden im Bereich der
Membran 46 verbunden. So wird diese Membran zwischen den
beiden Teilen des Gehäuses 88 in
Sandwich-Position gehalten. Eine Befestigungsklemme und Schrauben
sind vorgesehen, um die Befestigung dieser zwei Teile des Gehäuses 88 zu
erlauben. Diese Klemmen und diese Schrauben sind in der Zeichnung
nicht dargestellt. Die Membran 46 gewährleistet die Dichtheit zwischen
den beiden Bestandteilen des Gehäuses 88. O-Ringe 128 sind
für die
Dichtheit zwischen dem zweiten Gehäuse 89 und dem Gehäuse 88 vorgesehen.
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Die
Verwirklichung des Moduls 26 in mehreren Teilen weist den
Vorteil auf, dass man sich an quasi alle Montagesituationen anpassen
kann. Das Modul 26 wird sich unabhängg von den relativen Richtungen
der Wasserzufuhrleitungen und der Anschlussrohre des Radiators der
Situation anpassen können.
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8 zeigt
eine Ausführungsvariante
für eine
erfindungsgemäße Vorrichtung.
Während
die Ausführungsform
der 4 und 5 einem Heizkreislauf angepasst
ist, bei dem die Verteilung durch zwei Rohre (Zweirohrsystem) verwirklicht
ist, wobei die Radiatoren parallel zwischen diesen beiden Rohren
geschaltet sind, oder bei dem die Verteilung durch ein Rohr (Einrohrsystem)
verwirklicht ist, wobei die Radiatoren dann auf dem Rohr in Serie
geschaltet sind, ist die Ausführungsform
in 8 auf eine zentralisierte oder krakenartige Verteilung
zugeschnitten.
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8 ist
eine schematische Ansicht, die einen Kreislauf zeigt, der vier Radiatoren 2 umfasst. Die
Verteilung der wärmeübertragenden
Flüssigkeit wird
ausgehend von zwei Sammlern gewährleistet. Ein
erster Sammler 94 erhält
die wärmeübertragende Flüssigkeit
aus einem Heizkessel oder einer anderen Quelle und verteilt sie
zu den Radiatoren 2. Der zweite Sammler 96 sammelt
die wärmeübertragende Flüssigkeit
auf, nachdem diese die Radiatoren 2 durchquert hat. Vier
Leitungsanlagen 98 gehen vom ersten Sammler 94 ab
und verbinden diesen jeweils mit einem Radiator 2, während vier
weitere Leitungsanlagen 100 jeweils einen Radiator 2 mit
dem zweiten Sammler 96 verbinden.
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Wie
in 8 zu sehen ist, befinden sich in der Nähe der Sammler 94 und 96 Module 88'. Diese entsprechen
dem Gehäuse 88 der 4 und 5. Daher
wurden das Ventil, die Membran und die Feder, welche in den Modulen 88' enthalten sind,
nicht dargestellt. Tatsächlich
findet man bei den Modulen 88' exakt denselben Aufbau wie bei
dem Gehäuse 88.
Im Bereich jedes Radiators 2 befindet sich ein Gehäuse 90', das dem Gehäuse 90 in
den 4 und 5 entspricht. Aus den gleichen
Gründen
wurde das Innere der Gehäuse 90' nicht dargestellt.
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Die
Druckverluste zwischen den Modulen 88' und den Gehäusen 90' sind größer als zwischen den Gehäusen 88 und 90.
Da dieser Druckverlust jedenfalls im Wesentlichen kostant ist, behindert
er weder die Regulierung der Durchflussmenge noch die thermische
Regulierung. Man stellt fest, dass die regulierte Durchflussmenge
unter Berücksichtigung
des Druckverlusts dann geringer ist, wenn ein Gehäuse 88 bei
einer Anordnung entsprechend der 8 verwendet
wird, wobei das Gehäuse 88 kalibriert
ist, um eine gegebende Durchflussmenge bei einem Aufbau entsprechend
den 4 oder 5 zu regulieren.
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Ein
wie in den 6 und 7 dargestelltes Modul 26 kann
auch an einen zentralisierten Einzelheizkreislauf angepasst werden.
Bei einem solchen Heizkreislauf ist eine Primärschleife vorhanden, von welcher
zwei Rohrabschnitte 150 in 9 dargestellt sind.
An diese Primärschleife
ist eine Sekundärschleife 152 angeschlossen,
die im vorliegenden Beispiel zwei parallel versorgte Radiatoren 2 umfasst. Das
Modul 26 ist zwischen der Primär- und der Sekundärschleife
angeordnet. Die Sekundärschleife 152 weist
stromabwärts
bezüglich
des hydraulischen Moduls 26 ein Steuerventil 16' auf, welches
die Versorgung oder die Versorgungsunterbrechung der Sekundärschleife 152 erlaubt.
Ein Temperaturregler 48 ist im Bereich dieses Ventils 16' vorgesehen.
Das dem Ventil 16' und
dem Temperaturregler 48 zugeordnete hydraulische Modul 26 stellt
somit eine erfindungsgemäße Ausgleichsvorrichtung
dar.
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Wenn
jeder Wärmestrahler
bei einer Heizungsanlage mit einer erfindungsgemäßen hydraulischen Ausgleichsvorrichtung
ausgestattet ist, werden das hydraulische Ausgleichen und das thermostatische
Regulieren automatisch gewährleistet.
Was das hydraulische Ausgleichen betrifft, so halten die erfindungsgemäßen Vorrichtungen
die Durchflussmenge entsprechend den gegebenen Einstellwerten aufrecht.
Genauer gesagt wird jede erfindungsgemäße Vorrichtung die Durchflussmenge
zwischen den von ihrem Proportionalitätsbereich definierten oberen und
unteren Grenzwerten aufrechthalten.
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Sobald
die Anlage verwirklicht ist, reicht es aus, den Innentemperatureinstellwert
zu regeln, damit die erfindungsgemäße Vorrichtung einsatzbereit ist.
So ist diese Vorrichtung dazu ausgelegt, das herkömmliche
thermostatische Ventil zu ersetzen, indem sie es mit einer weiteren
Funktion ausstattet, dem hydraulischen Ausgleichen.
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Für die Dimensionierung
der Radiatoren mit Ausgleichselementen aus dem Stand der Technik wird
ein Temperaturabfall der wärmeübertragenden Flüssigkeit
zwischen dem Einlass und dem Auslass des Wärmestrahlers vorausgesetzt.
Mit diesem Temperaturabfall wird die benötigte Durchflussmenge an wärmeübertragender
Flüssigkeit
im Wärmestrahler berechnet.
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Bei
einer erfindungsgemäßen Ausgleichsvorrichtung
wird ein Raditator anders dimensioniert. Tatsächlich wird die im Wärmestrahler
zirkulierende Durchflussmenge festgesetzt und man hat einen variablen
Temperaturabfall zwischen den Einlass und dem Auslass des Radiators.
Natürlich
sind Temperaturabfälle
vorgesehen, die sich in einem akkzeptablen Rahmen befinden, wie
zum Beispiel einem Intervall zwischen 5 und 20 Grad.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
schafft eine Kompatibilität
zwischen der Tätigkeit
der Regulierung der Durchflussmenge und der Tätigkeit der Regulierung der
Temperatur, was bei den herkömmlichen
Geräten
nicht der Fall ist. Tatsächlich
wird im einleitenden Teil der vorliegenden Patentanmeldung erklärt, warum
die Durchflussmengenregeleinheiten aus dem Stand der Technik nicht
mit einer Heizungsanlage kompatibel ist, die mit thermostatischen
Ventilen ausgestattet ist. Die Erfindung erlaubt gleichzeitig die
Verwirklichung eines automatischen hydraulischen Ausgleichens und
eines thermostatischen Regulierens, indem diese zwei Elemente, Durchflussmengenregeleinheit
und thermostatisches Ventil, auf eine neuartige Weise kombiniert
werden.
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Wie
sich von selbst versteht, ist die Erfindung nicht auf die schematisch
in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen begrenzt; sie
umfasst vielmehr alle Varianten im Rahmen der nachfolgenden Ansprüche.
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So
wird zum Beispiel die Verschiebung des Ventils oder der Ventile
durch eine Membran und/oder durch einen Temperaturregler gesteuert.
Es ist vollkommen denkbar, mittels eines elektronisch gesteuerten
Elektromotors auf das oder die Ventil(e) einzuwirken. Es ist ebenfalls
denkbar, den auf beiden Seiten der ersten Öffnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
herrschenden Druckverlust zu messen, und eine Temperatursonde vorzusehen,
um die Temperatur in der Räumlichkeit
zu messen. Diese Messungen werden dann in elektrische Signale umgewandelt,
und nachdem sie in einem elektronischen Gehäuse verarbeitet wurden, wird
ein Steuersignal zu einem Elektromotor geschickt, der die Position des
entsprechenden Ventils steuert, um dessen Öffnen festzulegen.
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Eine
erfindungsgemäße Ausgleichsvorrichtung
kann in ein hydraulisches Modul integriert werden, welches hydraulische
Modul selbst in einen Radiator integriert ist. Es kann auch auf
einem Radiator angeordnet werden, bei dem die Armatur nicht integriert
ist. Diese Vorrichtung könnte
zum Beispiel anstelle eines thermostatischen Ventils auf einem herkömmlichen
Radiator angeordnet werden.
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Das
Schema von 3, das einen Teil eines Heizkreislaufs
zeigt, wird rein informatorisch gegeben. Jeder andere Aufbau des
Heizkreislaufs kann ebenfalls mit erfindungsgemäßen hydraulischen Ausgleichsvorrichtungen
ausgestattet sein.
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Man
kann auch über
eine Vorrichtung verfügen,
die kein thermostatisches Ventil einsetzt. Es reicht aus, über eine Öffnung zu
verfügen,
die einen Druckverlust schafft. Es kann sich um eine vorbestimmte Öffnung,
eine regelbare Öffnung
wie zum Beispiel ein Ventil oder aber um eine elektrisch in Abhängigkeit
von verschiedenen Parametern gesteuerte Öffnung handeln.
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Wenn
man einen Temperaturregler oder andere Mittel hat, die eine Verschiebung
in Abhängigkeit
von der Temperatur erlauben, können
diese Mittel mit Mitteln, die in Abhängigkeit vom Druckverlust wirken,
in Serie geschaltet werden. Die Mittel, die eine Verschiebung in
Abhängigkeit
von der Temperatur erlauben, könnten
dann zum Beispiel auf die in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen
beschriebene Membran wirken.