LU82221A1 - Thermostatisch gesteuertes heizkoerperventil - Google Patents

Description

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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Heizkörperventil und insbesondere ein Heizkörperventil mit einem Temperaturfühler, welcher dazu dient das Ventil in Abhängigkeit von der Aussentempera-tur zu öffnen oder zu schliessen. Solch ein Ventil wird im weiteren Verlauf der Beschreibung als Thermostatheizkörpeventil bezeichnet.

Bekannte Typen von Thermostatheizkörperventilen sprechen normalerweise relativ langsam auf Aenderungen der Aussentemperatur an und somit können Zustände auftreten in denen das Ventilschliess-element bezüglich seines Sitzes so angeordnet ist, dass nur ein kleiner Durchsatz an Heizfluidum durchfHessen kann.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb ein Thermostatheizkörperventil bereitzustellen, welches den beschriebener Nachteil nicht aufweist oder diesen Nachteil wenigstens grösstenteils ausräumt.

Ein weiterer Nachteil einiger bekannter Ventile liegt in der Möglichkeit, dass Fremdpartikel im Heizfluidum das Schliess- element oder/und seinen Sitz beschädigen können, wenn das Ventil langsam öffnet oder schliesst oder nur leicht geöffnet ist, wodurch nach einer bestimmten Betriebsdauer das Ventil nicht mehr wirksam arbeitet.

Deshalb ist es ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ein Ventil bereitzustellen bei dem der Oeffnungs- und Schliessvorgang schnell vor sich geht.

Gemäss der vorliegenden Erfindung umfasst ein thermostatisch gesteuertes Heizkörperventil eine Membrane, welche zwischen der Eingangsöffnung und der Ausgangsöffnung angeordnet ist, und ein Vorsteuerventil und ist dadurch gekennzeichnet, dass das Vorsteuer-ventil von einem Temperaturfühler betätigbar ist und dadurch, dass die Membrane auf kleine Druckänderungen anspricht, wobei sich Fluidumverbindungen zwischen den Ein- und Ausgangsöffnungen, von 1 - 2 - I i denen eine so angeordnet ist, dass sie ein Sitz für die Membrane bei bereitstellt, und dem Vorsteuerventil bestehen, wodurch/Betätigung des Vorsteuerventils durch den Fühler ein kleiner Dtuckunterschied an der Membrane bewirkt, dass dieselbe sich sofort aus der vollständig geschlossenen Lage in die vollständig geöffnete Lage und umgekehrt bewegt.

Die Erfindung wird nun anhand der beiliegenden Zeichnungen beispielsweise beschrieben. In den Zeichnungen sind:

Figur 1 und 2 jeweils eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des Thermostatheizkörperventils im geschlossenen und geöffneten Zustand;

Figur 3 und 4 den Figuren 1 und 2 ähnliche Ansichten einer ersten Abwandlung der Erfindung; und

Figuren 5 und 6 schematische Darstellungen ähnlich der Figuren 1 und 2 einer zweiten Aenderung des Ventils.

Selbstverständlich dienen die beiliegenden schematischen Zeichnungen nur der Darstellung wie die Erfindung bei einem Thermostatheizkörperventil angewendet werden kann und sollen nicht den Endaufbau solcher Ventile darstellen.

So umfasst nach den Figuren 1 und 2 ein Thermostatheizkörperventil nach der Erfindung eine Ventilkammer C, auf welche weiter unten eingegangen wird, mit einem Eingang 10, dessen Ende 10a eine Oeffnung und Ventilsitz bildet, und mit einem Ausgang 11.

Der Eingang 10 und der Ausgang 11 sind in geeigneter Weise in ‘ einem Ventilkörper 12 geformt und ihre freien Enden 10b, 11a sind jeweils mit nicht dargestellten Verbindungselementen versehen mittel denen Wasserrohre daran befestigt werden können. Die Oeffnung mit Sitz loa befindet sich im wesentlichen in der Ebene des oberen Endes des Ventilkörpers 12 (wenn das Ventil sich in der in den Zeichnungen dargestellten Lage befindet). Der Sitz 10a ist somit I ' - 3 - so angeordnet, dass eine nachgiebige Membrane 13 bei geschlossenem Ventil auf dem Ventil 17a aufliegen kann. Die Membrane 13 wird in ihrer Lage festgehalten in dem sie zwischen dem oberen Ende des Ventilkörpers 12 und einem Vorsteuerventilblock 14 festgeklemmt wird.

Die obengenannte Ventilkammer C ist zum Teil im Ventilkörper 12 und zum Teil im Vorsteuerventilblock 14 ausgebildet und man kann sehen, dass die Membrane 13 die Ventilkammer C in ein Hauptabteil 16 und ein Unterabteil 15 teilt. Das Hauptabteil 16 hat eine ringförmige Form, weil der Eingang 10 sich in den Ventilkörper 12 hineinerstreckt.

Die Membrane 13 ist in geeigneter Weise aus einem elastomeren Material hergestellt. In der Mitte der Membrane 13 befindet sich eine kleine Ablassöffnung 17, deren Wirkungsweise weiter unten erklärt werden wird. Durch den Vorsteuerventilblock 14 erstreckt sich in der Mitte seiner Wand, welche sich gegenüber der Membrane 13 befindet, ein Durchlass 18 dessen oberes Ende sich unter einem Schliessteil 19 befindet, welcher von einem Vorsteuerventilschaft 20 getragen wird. Ausser dem Fluidumdurchlass 18 ist der Vorsteuerventilblock 14 mit einem Durchlass 21 versehen,welcher mit einer Oeffnung 22 in dem Ausgang 11 des Ventils in Verbindung steht. Die Oeffnung 22 befindet sich zwischen dem Eingang des - Ausganges 11 und seinem freien Ende 11a. Der Fluidumdurchlass 18 und der Durchlass 21 bilden zusammen einen Beipass für das Fluidum.

Der Vorsteuerventilschaft 20 erstreckt sich durch eine zentrale Bohrung 23 im Vorsteuerventilblock 14 und sein inneres Ende ist so ausgebildet, dass eine Vorsteuerventilkammer 25 bereitgestellt wird, in welcher sich der Schliessteil 19 befindet. Ein O-Ringdichtung 26 ist um den VorSteuerventilschaft 20 angeordnet. Ein Aussentempera-turfühler (nicht dargestellt) ist dem Vorsteuerventilschaft 20 zur Zusammenwirkung zugeordnet.

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Die Lage des Fühlers bezüglich des Vorsteuerventils kann eingestellt werden, um eine mehr oder weniger grosse Bewegung eines bewegbaren Teiles des Fühlers zuzulassen, ehe dieser das . Vorsteuerventil betätigtem so jede beliebige einer Vielzahl von voreingestellten Betriebstemperaturen am Fühler einstellen zu können

Unter der Annahme, dass das Heizkörperventil geschlossen ist (Figur 1) erkennt man, dass die Fläche der Membrane 13 auf der Eingangsseite kleiner ist als auf der gegenüberliegenden Seite.

Der Schliessteil 19 sitzt auch im Vorsteuerventilblock 14 auf und schliesst den Durchlass 18. Das Ventil bleibt also so lange geschlossen wie die Aussentemperature nicht unterhalb die eingestellte Betriebstemperatur des Ventils fällt, weil wegen des Vorhandensein der Ausgleichöffnung 17 in der Membrane 13 Wasser vom Eingang 10 in das Unterabteil 15 hineinfliesst und somit wegen des Unterschiedes der wirksamen Flächen der gegenüberliegenden Seiten der Membrane 13 eine grössere Kraft auf die Membrane im Unterabteil 15 einwirkt als der Druck in der Eingangsleitung.

Sobald die Aussentemperatur sich aus irgendeinem Grunde verringert, bewegt der Fühler den Schliessteil 19 aus dem Vorsteuer-ventilblock 14, um den Durchlass 18 zu öffnen, wodurch Wasser aus dem Unterabteil· 15 durch die Vorsteuerventilkammer 25, den ‘ Durchlass 21 und die Oeffnung 22 in den Ausgang fliessen kann.

Der Druck im Unterabteil 15 wird dadurch auf einen niedrigeren Wert als der Leitungsdruck im Eingang 10 verringert und die Membrane ; 13 bewegt sich in die geöffnete Stellung, welche in der Figur 2 dargestellt ist. Heisses Wasser fliesst somit vom Eingang lo durch den Hauptabteil 16, den Ausgang 11 zum Heizkörper und fliesst solange bis die Aussentemperatur den eingestellten Wert erreicht, zu welchem Zeitpunkt der Fühler den Schliessteil 19 wieder auf den Vorsteuerventilblock 14 aufsetzt, um den Durchlass 18 zu - 5 - verschliessen. Der Wasserdruck im Unterabteil 15 wird somit wieder hergestellt und die Membrane 13 bewegt sich wieder auf den Sitz 10a zurück, um den Durchfluss durch das Ventil abzusperren.

Die Figuren 3 und 4 stellen schematisch eine erste Abwandlung des Ventils dar und man sieht, dass das Ventil einen Ventilkörper aus zwei Teilen hat, d.h. einen oberen Teil 50 und einen unteren Teil 51, welche aneinander festgemacht werden können und so eine Membrane 52 in ihrer Lage festhalten. Die Membrane trennt das Innere des oberen Teiles 50 vom Inneren des unteren Teiles 51 um ein Hauptabteil 53 (im Inneren des unteren Teiles 51) und ein Unterabteil 54 (im Inneren des oberen Teiles 50) zu bilden. Der Teil 51 ist mit einem Eingang 55 versehen, welcher sich in das Hauptabteil erstreckt und ungefähr in der Ebene des oberen Endes des Teiles 51 endet. Das Ende 56 des Eingangs 55 dient als Ventilsit: auf dem die Membrane 52 aufliegt, wenn das Ventil geschlossen ist, sowie es in der Figur 3 dargestellt ist. Ausserdem ist ein Ausgang 57 vorgesehen. Der Eingang und der Ausgang sind mit Verbindungselementen (nicht dargestellt) versehen mittels denen Wasserrohre am Ventil befestigt werden können.

Vom Eingang 55 zweigt ausserhalb des Hauptabtales 53 ein Durchlass 58 ab, welcher durch den oberen Teil 50 hindurchgeht, um im Unterabteil 54 zu enden.

Vom Ausgang 57 zweigt ausserhalb des Hauptabteiles 53 ein Durchlass 59 ab, welcher auch durch den Oberteil 50 hindurchgeht, um im Unterabteil 54 zu enden.

Im Kopf des Oberteiles 50 ist ein Hebel 60 schwenkbar gelagert, dessen Ende aus dem Oberteil 50 hervorsteht, wodurch der Hebel mit einem Fühler (nicht dargestellt) verbunden werden kann, welcher eine Schwenkbewegung des Hebels 60 um seine Drehachse 61 ermöglicht. Das andere Ende des Hebels 60 ist mit einem Schliesselement 62 - 6 - versehen, welches in einem flexibelen Dichtelement 62a eingebettet is welches so ausgelegt ist, dass es in einer Lage sowie in der Figur 4 dargestellt, auf einem Sitz auf dem Ende des Durchlasses 58 aufsitzt Das Dichtelement 62a dient auch dazu eine Fluidumabdichtung im Oberteil 50 im Durchgangspunkt des Hebels 60 bereitzustellen.

In seiner anderen Lage , die in der Figur 3 dargestellt ist, sitzt das Dichtelement 62a auf einem Sitz am Ende des Durchlasses 59 auf.

‘ Das Schliesslement 62 und die mitwirkenden Sitze an den Enden der Durchlässe 58 und 59 wirken als Vorsteuerventil, welches weiter unten beschrieben wird.

Im Betrieb ist der Eingang 58 des oben beschriebenen Ventiles an eine Warmwasserzufuhrleitung (nicht dargestellt) angeschlossen und der Ausgang 57 ist mit dem Heizkörpereingang verbunden. Wenn das Ventil geschlossen ist (siehe Figur 3) übt das heisse Wasser in dem Unterabteil 54 eine Kraft auf die Membrane 52 aus, welche wegen des Unterschiedes der druckbeaufschlagten Flächen der Membrane grösser ist als die Kraft, welche vom Wasser im Eingang 55 auf die Membrane ausgeübt wird.

Sobald der Fühler auf einen Temperaturrückgang anspricht, wird der Hebel 60 bewegt, um den Schliessteil 62 vom Sitz am Ende des Durchlasses 59 abzuheben. So kann Wasser im Unterabteil 54 ► in den Heizkörper über den Bei-Pass 59 fliessen, um so die vom Unterabteil 54 aus auf die Membrane 52 ausgeübte Kraft zu verringern. Die vom Wasser jetzt im Eingang 55 ausgeübte Kraft übersteigt die im Unterabteil 54 wirkende Kraft und die Membrane 52 hebt vom Sitz 56 ab, um so Wasser durch den Heizkörper fliessen zu lassen.

Das Schliesselement 62 sitzt jetzt auf dem Sitz am Ende des

Durchlasses 58 auf. Wenn der Fühler wieder betätigt wird, weil die Temperatur ausserhalb des Heizkörpers einen vorgegebenen - 7 -

Wert erreicht, wird der Hebel 60 in die entgegengesetzte Richtung bewegt, um den Durchlass 58 zum Unterabteil 54 zu öffnen und den Bei-Pass 59 zu schliessen. Wasser vom Eingang 55 fliesst nun in das Unterabteil 54 und die Membrane wird gegen den Sitz 56 gedrückt, um den Durchfluss durch das Ventil zum Heizkörper zu unterbinden.

In den eben beschriebenen Heizkörperventilen ist nur eine kleine Oeffnungsbewegung der Schliessteile 19 oder 62 erfordert, - um die Membrane 13 oder 52 vom Eingangsrohr 10 oder 55 abzuheben und somit öffnet sich das Ventil schnell vollständig. Das Ventil ist deshalb sehr empfindlich auf äussere Temperaturänderungen und weil die Membrane 13 oder 52 sich entweder in der vollständig geöffneten oder vollständig geschlossenen Stellung befindet, wird die Heizkörpertemperature sehr schnell eingestellt, weil keine Zeit durch das progressive Oeffnen oder Schliessen des Ventils verlorengeht.

Selbstverständlich können jede beliebige Temperaturfühlvorrichtungen zur Steuerung des Ventils benutzt werden.

Die oben beschriebenen Ventile sind für herkömmlichen Wasserdurchfluss gebaut und ausgelegt, d.h. für einen Durchfluss durch das Ventil in den Heizkörper. Es ist jedoch auch möglich die Ventile umzuändern, damit sie dazu benutzt werden können, wenn das Wasser in der umgekehrten Richtung fliesst, d.h. durch den Heizkörper zum Ventil.

Zu diesem Zwecke würde das Ventil der Figuren 1 und 2 dahingehend umgeändert werden, dass man die Ablassöffnung 17 in ’ einer solchen Weise anordnet, dass es mit der Kammer 16 in Verbindung steht und der Durchlass würde so angeordnet, dass er von der Vorsteuerkammer 25 zum Eingang 10 führt.

Beim Ventil gemäss den Figuren 3 und 4 würde andererseits - 8 - in der oben beschriebenen Weise angeschlossen, aber der Fühler würde so am Ventil befestigt,dass er in entgegengesetzter Richtung arbeitet.

In der Abänderung des Ventils, welche in den Figuren 5 und 6 dargestellt ist, ist ein Ventil vorgesehen mit einem Hauptkörperteil 100 und einem Nebenkörperteil 101, welcher am Hauptkörperteil befestigt ist. Der Hauptkörperteil 100 besteht aus einer Durchflusskammer 102 mit einer Einlassöffnung 103 und einer Auslassöffnung * 104. Die Einlassöffnung 103 endet in einem Ventilsitz 105, welcher sich im wesentlichen in der gleichen Ebene mit der Verbindungslinie zwischen den Teilen 100 und 101 befindet und durch die Durchflusskammer und den Ventilsitz erstreckt sich eine nachgiebige Membrane 106, welche die Durchflusskammer 102 von einer Druckkammer 107 im Teil 101 trennt.

Vom Eingang 103 aus sich erstreckend sind die Durchflusskammer 102 und die Druckkammer 107 mit Verbindungsdurchlässen 108,109,110 versehen, welche in eine Fühlerschaltkammer 111 münden durch welche sich eine flexibele Membrane 112 erstreckt.

Auf der von den Durchlässen 108,109 und 110 abgewandten Seite der Membrane 112 befindet sich ein Fühlerschalter 113, welcher auf einem Drehstift 114 so montiert ist, dass er die Membrane 112 in abschliessende Berührung mit einem nicht dargestellten Sitz am Ende der Durchlässe 108 oder 109 bringen kann. Der

Schalter 113 wird von einer Fühlerstange 115 betätigt und wenn in der sich der Schalter in der/Figur 5 dargestellten Stellung befindet , ist das Ventil geschlossen, weil der Druck in der Eingangsleitung des Fluidums durch den Durchlass 108, die Kammer 111 und den Durchla 110 weitergeleitet wird, um auf die Ventilmembrane 106 auf der Druckkammerseite 107 einzuwirken. Wenn der Fühler in Folge des Rückganges der Temperatur unter einen vorgegebenen Wert betätigt - 9 - wird, wird die Stange 115 bewegt damit der Schalter in die in der Figur 6 dargestellte Lage bewegt wird und der Druck in der Druckkammer 107 wird verringert, wodurch die Membrane 106 vom Sitz 105 auf dem Eingang 103 abgehoben wird, um das Ventil zu öffnen.

Wie bei den Ventilen der Figuren 3 und 4 kann der Durchfluss des Fluidums durch das Ventil umgekehrt werden; in diesem Fall würde der Fühler so angeordnet, dass er in entgegengesetzter Richtung arbeitet.

' Das Ventil der Figuren 5 und 6 kann falls erwünscht verändert werden, um eine Menge Fluidum in der Kammer 107 vollständig vom Fluidum zu isolieren, welches durch das Ventil vom Eingang zum Ausgang fliessen soll. In dieser Abänderung des Ventils ist ein Körper 116 (gestrichelt in den Figuren 5 und 6 dargestellt) im Durchlass 110 angeordnet und dieser Körper liegt beim geschlossene Ventil am Ende des Durchlasses 110 neben der.Druckkammer 107(siehe Figur 5),Wenn das Ventil wie in Figur 5 dargestellt geöffnet ist und der Druck in der Kammer 107 entspannt ist, wird der Körper 116 am Ende des Durchlasses 110 neben der Kammer liegen. In dieser Anordnung kann ein von dem durch das Ventil fliessende: Fluidum verschiedenes Fluidum benutzt werden.

Claims (4)

1. Thermostatisch gesteuertes Heizkörperventil, mit einer flexibelen Membrane, welche zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Ventils angeordnet ist und einem Vorsteuerventil,dadurch gekennzeichnet, dass das Vorsteuerventil in Wirkverbindung einem Unterabteil des Ventils zugeordnet ist, dass das Unterabteil derart angeordnet ist, dass es im Betrieb mit Wasser vom Eingang gefüllt wird, dass ein Aussentemperaturfühler vorgesehen ist, um das * Vorsteuerventil zu betätigen, wenn die Aussentemperatur unterhalb einen vorgegebenen Wert fällt oder diesen übersteigt, dass das Unterabteil auch über das Vorsteuerventil mit dem Ausgang des Ventils verbunden ist, dass die Membrane bezüglich des Unterabteils und des Eingangs oder des Ausgangs des Ventils so angeordnet ist, dass sie eine grössere aktive Fläche auf ihrer dem Unterabteil zugewandten Seite hat und somit auf kleine Druckänderungen zwischen dem Eingan^wasserdruck anspricht, wodurch beim Oeffnen des Vorsteuerventils durch das Absinken der Aussentemperatur unterhalb des vorgegebenen Wertes der Wasserdruck im Unterabteil auf die Membrane durch Abfliessen von Wasser aus dem Unterabteil zum Ausgang des Ventils verringert wird, um so die Membrane schnell von ihrem Sitz abzuheben, um den freien Durchfluss des Wassers durch das Ventil vom Eingang zum Ausgang zu ermöglichentund beim Schliessen des Vorsteuerventils^wegen eines Anstieges der Aussentemperatur über den vorgegebenen Wert, ein Anstieg des Wasserdruckes wird, im Unterabteil bewirkt/um so die Membrane auf den Sitz zu drücken/ ^ den Durchfluss von Wasser durch das Ventil zu verhindern. - 11 -

2. Heizkörperventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Membrane sich quer zum Unterabteil erstreckt und eine Wand desselben bildet und ein Sitz an dem Ende des Eingangs gebildet ist, wobei eine Verbindung zwischen dem Eingang und dem v Unterabteil über ein Ablassloch in der Membrane besteht.

3. Heizkörperventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Membrane sich quer zum Unterabteil erstreckt und eine Wand desselben bildet, dass eine Verbindung zwischen dem Eingang und dem Unterabteil in Form eines Wasserdurchlasses besteht, welcher in einem Ventilsitz im Unterabteil endet und, dass ein Vorsteuerventil vorgesehen ist mit einem bewegbaren Ventilschliess-körper, welcher so angeordnet ist, dass er in einer Lage auf dem Ventilsitz des Wasserdurchlasses aufsitzt und in einer zweiten Lage auf einem Ventilsitz aufsitzt, welcher am Ende eines Fluidum Bei-Passes angeformt ist, welcher sich vom Unterabteil zum Ausgang des Ventils erstreckt.

4. Heizkörperventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Membrane sich quer zum Unterabteil erstreckt und eine Wand desselben bildet, dass ein verbindender Durchlass zwischen dem . Unterabteil und einer VorSteuerventilkammer vorgesehen ist, zu welcher sich quer eine zweite Membrane erstreckt, dass die Vorst euerventilkammer mit einem ersten Durchlass versehen ist,welche die Kammer mit dem Ausgang des Ventils verbindet und einen zweiten Durchlass aufweist, welcher die Kammer mit dem Eingang des Ventils verbindet und, dass eine Ventilvorrichtung auf der zweiten Membrane betätigbar ist^ um den ersten oder zweiten Durchlass selekti\ zu öffnen^ um eine Verbindung zwischen dem Eingang und dem Unterabtei] oder zwischen dem Unterabteil und dem Ausgang zu bilden,um so jeweils - 12 - eine Schliess- oder Oeffnungsbewegung der sich quer zum Unterabteil erstreckenden Membrane zu bewirken.