DE8201902U1 - Thermostatgesteuerte ventilverstellvorrichtung fuer warmwasserheizungen, insbesondere fussbodenheizungen - Google Patents

Description

"Thermostatgesteuerte Ventilverstellvorrichtung für Warmwasserheizungen, insbesondere Fußbodenheizungen"

Die Neuerung bezieht sich auf eine thermostatgesteuerte Ventilverstellvorrichtung für Warmwasserheizungen, insbesondere Fußbodenheizungen, mit mindestens einem auf die Ventilstange einwirkenden Elektromotor und einem zwischengeschalteten Untersetzungsgetriebe .

Vorrichtungen dieses Typs werden in zahlreicher Abwandlung z.B. zwischen dem Warmwasserheizungskessel und der Verteilerbatterie eingesetzt. Die Elektromotoren werden unter Netzspannung betrieben und sind gewöhnlich an ein Dreiweg- oder Vierwegventil angeschlossen. Die Termostatsteuerung bei der artigen bekannten Ventilverstellvorrichtungen führt·zu einer sogen. Auf-Zu-Regelung oder Zweipunktregelung; d.h. daß die Verstellvorrichtung unmittelbar der Wärmeveränderung folgend das Ventil vollständig schließt oder vollständig öffnet.

Bei derartigen Ventilverstellvorrichtungen werden Ventile mit einer als steigende oder auch nicht steigende Spindel oder Schubstange ausgebildeten Ventilstange verwendet, die eine Dichtungsplatte, einen Dichtungskegel oder ein Küken

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gegen die Durchlaßöffnung des Ventils bewegen, um auf
diese Weise z.B. die in die Heizfläche oder in den Heizkörper strömende Wassermenge zu begrenzen* Die in diesem
Fall verwendeten Zweiwegventile haben jedoch den Nachteil/ f daß die Wassermengenbegrenzung nicht proportional zum |

Wärmebedarf läuft und der Druckverlust der Ventile, |

insbesondere im unteren Drittel des Gesamtdurchsatzes |

so groß wird, daß ein konstanter Wasserdurchsatz nicht mehr ^ möglich ist.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
des eingangs erwähnten Typs zu schaffen, die in ihrem
Aufbau besonders gedrängt ist und daher auch für Einraum-Heizkörper Verwendung finden kann. |

uie Aufgabe wird dadurch gelöst, daß neuerungsgemäß der
Elektromotor als vorzugsweise wechselstromvefsorgter Niederspannungskleinmotor ausgebildet und mit einem Herunterspanntransformator versehen ist.

Hierdurch ist es möglich, die Abmessungen der Verstellvorrichtung möglichst klein zu halten.

Der Elektromotor kann als Gleichstrommotor ausgebildet und
mit einem Gleichrichter versehen sein. Auch wenn die Verwendung von Wechselstromkleinmotoren aus Gründen der Abmessung f vorgezogen wird, sind selbstverständlich auch mit Gleichstrom
versorgte Niederspannungsmotoren anwendbar.

Vorzugsweise werden-handelsübliche 12- oder 24-V-Kleinmotoren
verwendet, die mit Wechselstrom versorgt werden.

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Nach einer besonders bevorzugten Ausführühgsform der Erfindung ist für jede Bewegungsrichtung der Ventilstange je ein Kleinmotor vorgesehen. Die beiden Kleinmotoren können auf einer gemeinsamen Welle angeordnet werden. In diesem Fall dient der eine Kleinmotor für das langsame öffnen des Ventils und der zweite Kleinmotor für das lanqsame Schließen, wodurch der Einsatz von sogen. Endlagenschaltern entfällt* Die Kleinmotoren können in Abhängigkeit von der Thermostatsteuerung in jeder beliebigen Stellung anhalten, so daß das Ventil in jeder Zwischenstellung verbleiben kann.

Vorzugsweise ist das in beiden Drehrichtungen gleichwirkende Untersetzungsgetriebe mit mindestens einer Untersetzung von 1 : 2.000, vorzugsweise 1 : 6.000 versehen. Aufgrund dieser Untersetzung kann die Bewegung des Ventils von einer Endlage in die andere Endlage z.B. in sechs bis acht Minuten erfolgen, wenn ein 24-V-Kleinmotor mit 375 Umdrehungen je Minute Verwendung findet.

Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Neuerung ist das Ventil als Zweiwegventil für die WasEar~ mengenregelung ausgebildet.

Während es möglich ist, daß das Zweiwegventil über eine als Ventilstange ausgebildete Ventilspindel steuerbar ist, wird die Steuerung und die Regelung Über ein sich drehendes Küken vorgezogen.

Bei Verwendung eines drehbaren Kükens innerhalb eines Zweiwegventils kann eine besonders gedrängte Bauweise mit relativ wenig technischem Aufwand erzielt werden.

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Auf der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform der Neuerung dargestellt; sie wird nachfolgend näher beschrieben; es zeigt:

Flg. 1 eine Schrägansicht auf die gesamte Vorrichtung, Fig. 2 exiien Schnitt gem. Linien II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine Seitenansicht auf einen Teil der Vorrichtung und

Fig. 4 einen Schnitt durch einen weiteren Teil der Vorrichtung.

An einen Ventilkörper 1 ist ein Untersetzungsgetriebe 2 angeschlossen, welches wiederum zwei Elektromotoren 3 und 4 und die dazugehörigen Verstromungsteile trägt.

Die beiden wechselstromgespeisten Elektromotoren 3 und 4 sind handelsüblicher Bauart und in ca. 1 cm starken Gehäusen oder Kapseln mit einem Durchmesser von 3,5 cm untergebracht; sie werden mit 24 V-Wechselstrom gespeist und erbringen eine Umdrehungszahl von 375 Umdrehungen je Minute.

Wie weiter unten näher erläutert, dientder eine Motor 3 zum Öffnen des Ventils und der zweite Motor 4 zum Schließen desselben; beide Elektrokleinmotoren sind auf der gemeinsamen Welle 5 angeordnet.

Neben im Detail nicht interessierende Leitungen ist z.B. noch ein Widerstand 6 und eine 24 V-Zuleitung 7 vorgesehen. Der erforderliche Herunterspanntransformator zum Angleichen an die Netzspannung ist nicht dargestellt.

Das Untersetzungsgetriebe 2 ist durch zwei Platten 8 und °> eingefaßt, die durch Distanzhalter 10 im Abstand gehalten sind.

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Zwischen den beiden Platten sind die einzelnen Zahnstangen bzw. Zahnräder für die gewünschte Untersetzung von etwa 1 : 6.000 untergebracht.

Das auf der Welle 5 aufgekeilte Ritzel 11 kämmt mit einem Zahnrad 12, deren Welle 13 ein Ritzel 14 trägt. Letzteres kämmt mit einem Zahnrad 15^ deren Welle 16 ein Ritzel 17 trägt. Das Ritzel 17 kämmt mit einem Zahnrad 18; letzteres ist über ein Ritzel 19 mit einem Zahnrad 20 in Verbindung. Die das Zahnrad 20 tragende Welle 21 ist über ein Ritzel 22 mit einem großen Zahnrad 23 in Eingriff. Die das Zahnrad 23 tragende Welle 24 ist die Betätigungswelle für die Ventilstange 25.

Die drehbare Ventilstange 25 trägt das eigentliche Ventil 26, welches eine in bezug auf die Drehachse 27 abgeschrägte glatte Fläche 28 aufweist; das Ventil 26 ist in Offenstellung gezeigt. Die Ventilverstellvorrichtung arbeitet wie folgt:

Die Steuerung der beiden Elektromotoren 3 und 4 erfolgt von einem Thermostaten aus, der beispielsweise eine Schaltgenauigkeit von o,2 hat.

Wird vom zu regelnden Flaum Wärme angefordert, dann läuft der Elektromotor 3 zum öffnen des Ventils 26 an. Der Motor dreht über das Untersetzungsgetriebe das als Küken ausgebildete Ventil 26 in Richtung "auf"-das Warmwasser für die Fußbodenheizung strömt nun in der - der Stellung des Kükens 26 entsprechenden Menge - in die Heizrohre. Die Drehbewegung des Kükens 26 von "zu" nach "auf" erfolgt bei der dargestellten Ausführungsform in einem Zeitraum von mindestens sechs, vorzugsweise acht Minuten, also sehr langsam.

Diese langsame Öffnung des Zweiwegventils bzw. des Wasserdurchlasses ist erforderlich, wenn der Thermostat mit der

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oben angegebenen Schaltgenauigkeit von 0,2 CeIs. arbeitet, da die zunehmende Wärme langsam zugeführt werden muß.

Wenn die gewünschte Temperatur erreicht ist, Kann aufgrund der großen Untersetzung die Drehung der Ventilstange 25 sofort unterbrochen werden, so daß das Ventil oder das Küken in dieser erreichten Stellung stehen bleibt; es wird somit nur diejenige Wassermenge zu den Heizrohren durchgelassen, | die zur Erhaltung der gewünschten Temperatur erforderlich ist.

Wenn dem zu regelnden Raum zu viel Wärme zugeführt wurde, wird der kleine Elektromotor 2 für die Schließbewegung in Tätigkeit gesetzt. Dieser zweite Motor schaltet über einen |

Umschaltkontakt des nicht gezeigten Thermostaten sofort ein | und veranlaßt die gegenläufige Bewegung des Kükens; die Geschwindigkeit der Bewegung ist aufgrund des gleichen Untersetzungsverhältnisses die gleiche wie vor.

Auf die eben beschriebene Weise wird das den Heizrohren vorgeschaltete Ventil 1 in der den Temperaturverhältnissen des Raums entsprechenden Weise ständig von "auf" nach "zu" und umgekehrt in Bewegung gehalten, so daß den Heizrohren immer die erforderliche Wassermenge zugeführt wird. Da die Wärmeabgabe von Warmwasser an einen Raum entsprechend von der Mitteltemperatur des Warmwassers, also von der Temperaturdifferenz zwischen dem Vorlauf und Rücklauf abhängig ist, ist die vorbeschriebene proportionale Wassermengenrv-gelung hervorragend geeignet, die Temperatur eines zu beheizenden Raumes allein über die Temperaturdifferenz zwischen dem Warmwasservorlauf- und rücklauf energiesparend zu regeln.

Je größer die Durchlaßöffnung des Kükens 26 ist um so geringer ist die Temperaturdifferenz, also um so größer die Heizleistung. Wird die Durchflußmenge des Wassers begrenzt,

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Dann steigt selbsttätig die Temperaturdifferenz zwischen Vorlauf und Rücklauf und die Heizleistung wird geringer.

Mit Hilfe der außerordentlich langsamen Drehbewegung des Kükens 25 innerhalb des mit einem Einlaß 30 und einem Auslaß 31 versehenen Ventilkörpers 1 ist eine gleitende und proportionale Wassermengenregelung ähnlich derjenigen eines bisher verwendeten Dreiweg- oder Vierwegmischers erreichbar, obwohl nur ein Zweiwegventil Verwendung findet.

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1.) Thermostatgesteuerte Ventilverstellvorrichtung für Warmwasserheizungen, insbesondere Fußbodenheizungen/ mit mindestens einem auf iie Ventilstange einwirkenden Elektromotor und einem zwischengeschalteten Untersetzungsgetriebe, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor als vorzugsweise wechselstromversorgter Niederspannungskleinmotor ausgebildet und mit einem Herunterspanntransformator versehen ist.

2.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor als Gleichstrommotor ausgebildet und mit einem Gleichrichter versehen ist.

3.) Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kleinmotor ein 12- oder 24-V-Motor ist.

4.) Vorrichtung nach Anspruch 1 o.f., dadurch gekennzeichnet., daß für jede Bewegungsrichtung der Ventilstange je ein Kleinmotor vorgesehen ist.

5.) Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kleinmotoren auf einer gemeinsamen Welle angeordnet sind«

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6.) Vorrichtung nach Anspruch 1 o.f. dadurch gekennzeichnet, daß das in beiden Drehrichtungen gleichwirkende Untersetzungsgetriebe mit mindestens einer Untersetzung von 1 : 2.000, vorzugsweise ca. 1 : 6.000 versehen ist.

7.) Vorrichtung nach Anspruch 1 o.f. dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil als Zweiwegventil für die Warmwassermengen regelung ausgebildet ist.

8.) Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Zweiwegventil· über eine als Ventilstange ausgebildete Ventilspindel steuerbar ist.

9.) Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß daß das Zweiwegventil über ein sich drehendes Küken Steuer- und regelbar ist.