DK200000320U3 - Vandregulator - Google Patents

Description

DK 2000 00320 U3

VANDREGULATQR

Teknikkens standpunkt

Opfindelsen angår en vandregulator omfattende en termostatstyret og en trykstyret reguleringsenhed, og hvor den termostatstyrede enhed omfatter et følerelement og et ventilelement, hvilke elementer er forbundet via et kapillarrør således, at temperaturen omkring følerelementet via væsketrykket i elementet påvirker ventilen i ventilelementet og dermed tilgangen af det medium, som skal reguleres af følerelementet '

Regulatorer af denne art anvendes overalt, hvor et varmt medium såsom fjernvarme anvendes til opvarmning, og hvor der ønskes foretaget en automatisk regulering af tilledningen af dette medie og dermed af temperaturen.

Der kendes forskellige regulatorer af denne art.

Et eksempel på en regulator kendes fra DOS 23 37 861 og omhandler en termostatisk reguleringsventil baseret på direkte overførsel af en væskes udvidelse eller sammentrækning ved henholdsvis opvarmning og afkøling. I ventilen er der endvidere indbygget en sikkerhedsfunktion, som dels kan sikre mod overtryk og dels sikre, at ventilen indstiller sig i en given position i tilfælde af svigt af føler-væskens effekt.

Endvidere kendes fra US 3.917.164 en termostatisk reguleringsventil monteret sammen med en differenstrykregulator og yderligere med en kombineret fugtig-hedsmåler og befugter. Formålet med denne regulator er at sikre et konstant flow gennem termostatventilen til en given temperatur samt automatisk at styre fugtigheden fra en varme/køleflade.

2 DK 2000 00320 U3

Ingen af disse kendte regulatorer opfylder imidlertid det behov, som der er i forbindelse med et fjernvarmemedium i forbindelse med en vandstrøm, såkaldt brugsvandsstrøm, ved et aftapningssted, hvor der er behov for en uafhængig styring af dels brugsvandet og dels fjernvarmemediet.

Formålet med opfindelsen

Det er opfindelsens formål at afhjælpe disse mangler og ulemper, og dette opnås ifølge opfindelsen ved, at kapillarrøret udmunder i et stempelkammer i ventilelementets hus, i hvilket kammer ventilspindlen befinder sig således, at en trykforandring i stempelkammeret bevæger spindlen og dermed et herpå monteret ventillegeme i forhold til et ventilsæde i ventilen, og at den trykstyrede enhed omfatter et yderligere ventilsæde, hvilket sæde er udformet i afgangsåbningen for regulatorens ventilsæde, og hvor et ventillegeme kan regulere gennemstrømning af varmemediet uafhængigt af regulatorens ventillegemes position.

Herved opnås ved enkle midler en regulator, som kan anvendes til regulering af såvel fjernvarmeanlæg, hvor differenstrykket normalt er stort, som varmtvands-anlæg af enhver art, idet den termostatiske reguleringsventil kombineres med en trykstyret ventil, som styres af det trykfald, som opstår når en anden uafhængig vandstrøm strømmer gennem et særligt trykstyringsmodul. Denne ventil kan derfor fuldstændig uafhængig af temperaturvariationer åbne og lukke for væskeflowet.

Der er således frembragt en regulator, som kan indpasses i alle forekommende anlæg, idet regulatoren kan indstilles efter installations- og driftsforhold.

Regulatoren fungerer således som en art universalregulator, hvilket medfører betydelige besparelser og samtidig en stor lettelse for montøren, som kun skal anvende en enkelt type til forskellige installationer.

3 DK 2000 00320 U3

Ved, som omhandlet i krav 2, at kunne justere stempelkammerets volumen ved hjælp af et udefra indstilleligt stempel, kan der opnås den ønskede begrænsning i regulatorens temperaturområde.

Ved, som omhandlet i krav 3, at montere indstillingsstemplet med en trykfjeder, hvilken fjederkraft holder stemplet inde i kammeret, vil fjederen fungere som en sikkerhedsfjeder i det tilfælde, at et fremmedlegeme blokere for ventilfunktionen. Det samme vil være tilfældet, hvis der er foretaget en fejlindstilling af regulatoren. Herved forhindres en overbelastning eller evt. en oversprængning af ventil- huset.

Tegningen

Et udførelseseksempel på regulatoren ifølge opfindelsen vil i det følgende blive nærmere beskrevet under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser et snitbillede af en udførelsesform af regulatoren, fig. 2 viser et delvist snitbillede af en anden udførelsesform af regulato ren, fig. 3 viser et delvist snitbillede af den termostatiske enhed af regulatoren, fig. 4 viser denne del af regulatoren med indstillingsmuffen i sin nedre position, og fig. 5 viser denne del af regulatoren med indstillingsmuffen i sin øvre position.

Beskrivelse af udførelseseksempler 4 DK 2000 00320 U3 På fig. 1 og 2 er vist eksempler på regulatoren ifølge opfindelsen.

Den trykstyrede regulator 21 er monteret som en ventil med et ventillegeme 23, som samvirker med et ventilsæde 22, som er placeret modsat den termostatstyrede ventil 7, 9.

Denne regulator fungerer som en kombineret regulator, som forener fordelene ved en trykstyringsregulator og en termostatstyret regulator.

Hvor der f.eks. er tale om anlæg med varierende fremløbstemperaturer og differenstryk, kan der opstå problemer med at fastholde en konstant temperatur f.eks. ved gennemløbsvandvarmere.

I tilstandsperioder, hvor varmeveksleren er kold, står termostaten fuldt åben, men da trykstyringsregulatoren 21 står lukket, er der ingen gennemstrømning af varmemediet 20. Når der ikke tappes varmt vand er regulatorens termostatventil 1, 3, 5, 7, 13 og 17 åben svarende til varmtvandstemperaturen ved termostatens fjernføler 1, mens regulatorens trykstyrede del 23, 30, 34, 35, 36, 37, 38, 39 og 40 er lukket.

Koldtvandsglideren 39 er ikke beregnet til at holde tæt, så koldtvandstrykket fra koldtvandspartens tilgangsside vil kunne sive forbi koldtvandsglideren 39, til trykket på begge sider af rullemembranen 40 er det samme. Derefter vil trykfjederen sikre, at rullemembranen 40 og koldtvandsglideren 39 er presset tilbage. Dette sikrer, at fjernvarmepartens 31 trykkegle 23 er helt lukket.

Der er også mulighed for, hvor der er cirkulation af det varme brugsvand, at etablere en passage gennem en boring 25 som vist på fig. 2 eller lignende i trykstyringsregulatoren for fjernvarmevand således, at der kan cirkulere en begrænset mængde fjernvarmevand, som kan holde cirkulationsvandet opvarmet.

5 DK 2000 00320 U3 Når en varmtvandstapning påbegyndes, forsvinder koldtvandstrykket fra regulatorens koldtvandsafgangsstuds 33 og via trykboringen 35 også på bagsiden af rullemembranen 40. Derved kan det større tryk på forsiden af rullemembranen 40 overvinde trykfjederen 36 og regulatoren åbner, så koldtvand kan strømme gennem regulatorens koldtvandspart 21.

Da koldtvandsafgangsstudsen 33 er forsynet med en blænde 34, som bevirker et trykfald, vil regulatoren åbne til der er balance mellem afgangstryk + tjedertryk og koldtvandstrykket. Koldtvandsglideren 39 er monteret på spindelen 30 sammen med rullemembranen 40 og i den anden ende af spindelen 30 er fjernvar-mepartens 31 trykkegle 23 monteret. Koldtvandskammeret 37 og tjernvarme-kammeret 28 er adskilt af to pakdåser 32 med et boret afløb 41 til omgivelserne imellem. Dette sikrer, at en defekt pakdåse 32 ikke resulterer i at koldt vand og fjernvarmevand bliver blandet.

Når koldtvandsglideren 39 og rullemembranen 40 åbner for koldtvandsgen-nemstrømning vil også Ijernvarmepartens 31 trykkegle 23 åbne for fjernvarme-gennemstrømning. Fjernvarmepartens 31 termostatventil 1, 3, 5, 7, 13 og 17 vil herefter overtage styringen af varmvandstemperaturen. Termostatventilen 1, 3, 5, 7, 13 og 17 fungerer ved at stigende temperatur i fjemføleren 1 får termostatkeglen 23 til at lukke mod sædet 9 og faldende temperatur i fjemføleren 1 får termostatkeglen 23 til at fjerne sig fra sædet 9 og derved åbne for fjernvarme-gennemstrømning.

Når brugsvandstemperaturen opnår den på termostaten indstillede værdi, begynder termostaten at regulere, således at varmemediet og tappetemperaturen holdes på den ønskede niveau uanset mængden af aftapning.

Efter endt tapning lukker trykstyringsregulatoren 21 momentant for varmemediet 20.

6 DK 2000 00320 U3

Efter aftapningen forsvinder også trykfaldet over koldtvandsblændet 34. Dette betyder, at trykket på bagsiden af rullemembranen 40 stiger og trykfjederen 36 presser rullemembranen 40 og dermed koldtvandsglideren 39 tilbage. Dette betyder også, at fjernvarmepartens 31 trykkegle 23 lukker for fjernvarmestrømmen samtidigt, således at fjernvarmestrømmen 20 ophører uden det for termostatiske regulatorer så karakteristiske efterløb. Derved sikres det, at det varme brugsvand i veksleren ikke overhedes, så skoldningsfare og/eller tilkalkning undgås.

Føleren 1 afkøles efter tapning relativt hurtigt, naturligvis afhængig af omgivelsernes temperatur, men efter kort tid er termostaten afkølet og termostaten står derved åben.

Herved opnås, at anlægget kan arbejde effektivt uden tomgangstab, og man sikres derved bedst muligt mod udfældning af bl.a. kalk i varmeveksleren.

Da regulatoren kun tillader fjernvarmevand at strømme gennem regulatorens fjernvarmepart 31 når der tappes varmt vand, kan det være nødvendigt at forsyne regulatoren med en by-pass funktion, som sikrer at fjernvarmetilgangsledningen ikke bliver kold, da ventetiden på varmt vand derved unødigt forlænges. Dette kan ske uden for regulatoren ved at man etablerer en termostatstyret "kortslutning" af fjernvarmens tilgangs- og afgangsledning. Denne løsning kan eventuelt være forsynet med temperaturregulering, således at by-pass temperaturen kan indstilles uafhængigt af den indstillede varmtvandstemperatur.

Etablering af by-pass kan også ske ved at forsyne regulatoren med en boring fra fjemvarmetilgangsstudsen 29 og forbi fjernvarmetrykkeglen 23 til kammeret 27 i fjernvarmesædet 9 mellem trykkegle 23 og termostatkegle 7 eller eventuelt ved at lave en lille boring i selve Ijernvarmetrykkeglen 23. Uanset hvilken af disse to løsninger man vælger, bliver by-pass funktionens temperatur styret af regulatorens termostatiske ventil og temperaturen afhænger derfor af den indstillede varmtvandstemperatur.

7 DK 2000 00320 U3

En tredje løsning kan være, at man internt imellem regulatorens fjernvarmetilgangsstuds 29 og fjernvarmeafgangsstuds 26 etablerer et lille termostatstyret by-pass, som eventuelt kan forsynes med temperaturregulering.

Den termostatiske enhed omfatter, som vist på fig. 3, et hus 5, hvori der foroven er monteret indstillingsudstyr og forneden ventiludstyr.

Ventiludstyret omfatter et ventillegeme 7, som samvirker med et ventilsæde 9, og derved gennemstrømningen af varmemediet 20, som skal reguleres.

Ventillegemet 7 er monteret på en spindel 6, som kan bevæges aksialt styret i en pakning 24 og med en trykfjeder 8 mellem spindlens frie del og pakningen 24. Denne fjeder 8 holder ventillegemet 7 i åben ventilposition.

Spindlens 6 frie del rager ind i et kammer 4, hvortil et følerelements kapillarrør 3 udmunder.

Følerelementet 1 er på sædvanlig måde væskefyldt, og temperaturforholdene regulerer tilstrømningen af væske til stempelkammeret på almindelig kendt måde.

Kammerets 4 volumen kan indstilles ved hjælp af et indstillingsstempel 10, hvis position i kammeret 4 kan varieres.

Dette kan ske ved hjælp af en skrue 12, som udefra ved hjælp af et håndtag 13 kan drejes til ændring af stempelpositionen.

Skruen 12 med stempel 10 kan bevæges ud af kammeret 4 mod fjederkraften fra en trykfjeder 14 således, at et eventuelt overtryk i kammeret vil få stemplet 10 til at bevæges mod fjederkraften. Denne anordning vil således fungere som en sikkerhedsanordning og forhindre skade på regulatoren, som i værste fald kan 8 DK 2000 00320 U3 betyde en sprængning af huset 5.

Drejning og dermed indstilling af kammerets 4 volumen sker ved hjælp af skruen 12, som er i drejeindgreb med et håndtag 13, som forløber foroven og udvendigt på huset 5.

Til dette håndtag er der monteret en udadragende pind eller knast 17.

Formålet hermed er, at pinden 17 kan begrænses i sin bevægelse ved hjælp af en føring eller et glidespor 18, som er udformet på en muffe 15.

Denne muffe 15 fungerer som et skalarør, idet der udvendigt er udformet indike-ringer 19 for pindens 17 position, således at denne indretning kan anvendes til indstilling af regulatorens temperaturinterval.

Dette sker ved at muffen 15 kan forskydes på huset 5 og fastholdes i den ønskede position ved hjælp af en låseskrue 16.

Ved hjælp af denne indstillingsmulighed, kan forskellige indstillinger valgfrit opnås.

På fig. 1 er således vist en position, hvor muffen 15 er i sin miderste position, hvilket tillader en 180° ‘s drejebevægelse af håndtaget 13.

På fig. 2 er muffen 15 i sin nederste position, og håndtaget 13 kan derfor drejes 360°.

På fig. 3 er muffen i sin højeste position, hvor håndtaget 13 er fastlåst.

Med pile er de forskellige bevægelsesmønstre antydet på tegningen.

9 DK 2000 00320 U3

Indstillingen af regulatoren sker på følgende måde.

Den ønskede temperatur opnås ved at dreje indstillingshåndtaget 13 ved enten at begrænse eller fastlåse, hvilket sker ved at flytte mufferøret 15 på huset. 5 Dette sker ved at løsne skruen 16 på siden af mufferøret og dreje muffen til den ønskede position, og derefter spænde skruen.

Begrænsning af et ønsket temperaturinterval foregår tilsvarende ved at forskyde mufferøret 15 aksialt i den højeste position, fig. 3, fastlåser mufferøret indstil-10 lingshåndtaget 13, da markeringspinden 17 er fastklemt mellem to skrå sider på mufferøret 15.

Når mufferøret fastlåses således at markeringspinden 17 er midt for de skrå sider på mufferøret 15, kan indstillingshåndtaget 13 drejes ca. 180°, medens det i 15 sin lavest position, fig. 2, kan drejes ca. 360°.

Ved således at kunne begrænse temperaturintervallet og maksimum- og minimumindstillingen, kan termostaten med fordel anvendes til mange forskellige former for regulering inden for varme- og varmtvandsanlæg, f.eks. gulwarmean-20 læg, badeanlæg m.m.

Den termostatiske ventil 1, 3, 5, 7, 13 og 17 kan eventuelt alternativt erstattes af en elektronisk styret ventilmotor med tilhørende spindel og kegle, hvorved der opnås en elektronisk styring af varmtvandstemperaturen.

10 DK 2000 00320 U3

KRAV

1. Vandregulator omfattende en termostatstyret og en trykstyret reguleringsenhed, og hvor den termostatstyrede enhed omfatter et følerelement og et ven- 5 tilelement, hvilke elementer er forbundet via et kapillarrør således, at tempe raturen omkring følerelementet via væsketrykket i elementet påvirker ventilen i ventilelementet og dermed tilgangen af det medium, som skal reguleres af følerelementet, kendetegnet ved, at kapillarrøret (3) udmunder i et stempelkammer (4) i ventilelementets hus (5), i hvilket kammer (5) ventil-10 spindlen (6) befinder sig således, at en trykforandring i stempelkammeret (4) bevæger spindlen (6) og dermed et herpå monteret ventillegeme (7) i forhold til et ventilsæde (9) i ventilen, og at den trykstyrede enhed (21) omfatter et yderligere ventilsæde (22), hvilket sæde (22) er udformet i afgangsåbningen for regulatorens ventilsæde (9), og hvor et ventillegeme (23) kan regulere 15 gennemstrømning af varmemediet (20)' uafhængigt af regulatorens ventille gemes (7) position.

2. Regulator ifølge krav 1, kendetegnet ved, at stempelkammeret (4) yderligere er forsynet med et indstillingsstempel (10) til indstilling af kamme- 20 rets (4) volumen.

3. Regulator ifølge krav 2, kendetegnet ved, indstillingsstemplet (10) kan tilbageføres mod fjederkraften fra en sikkerhedsfjeder (14), dersom trykket i kammeret (4) overstiger en given værdi.

DK 2000 00320 U3

FIG.I

DK 2000 00320 U3

riG.2 DK 2000 00320 U3