PL205991B1 - Nasadka termostatyczna zaworu - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest nasadka termostatyczna zaworu mająca obudowę, element termostatyczny, którego skuteczna długość zależy od temperatury, element uruchamiający mający możliwość przesuwu w kierunku otwierania zaworu, gdzie element termostatyczny umieszczony jest w ciągu uruchomieniowym pomiędzy obudową a elementem uruchamiającym.

Tego rodzaju nasadka termostatyczna znana jest przykładowo z opisu patentowego DE 101 62 608 A1. Element termostatyczny opiera się tu jednym końcem o wewnętrzną stronę czołową obudowy i ma strefę rozszerzania w postaci wewnętrznego mieszka. Mieszek ten otacza otwór, w którym znajduje się element uruchamiający. Po zamontowaniu element ten przylega do popychacza zaworu. Wraz ze wzrostem temperatury pomieszczenia, która oddziałuje na element termostatyczny, element uruchamiający jest wypychany z elementu termostatycznego i naciska na popychacz zaworu, tak że zawór jest coraz bardziej dławiony. Natomiast wraz z obniżaniem się temperatury zmniejsza się też objętość elementu termostatycznego, a popychacz zaworu, który obciążony jest w kierunku otwarcia zaworu, może wsuwać element uruchamiający dalej w głąb elementu termostatycznego.

Ze względu na przepisy dotyczące oszczędzania energii przeważająca liczba stosowanych obecnie grzejników wyposażona jest w zawory sterowane termostatycznie, przy czym większość z nich posiada odpowiednią nasadk ę termostatyczną . Wiele z takich nasadek termostatycznych posiada również możliwość nastawienia zadanej wartości. Położenie elementu termostatycznego w obudowie można zmienić na przykład poprzez przekręcenie pokrętła obrotowego.

Zwykle regulacja temperatury pomieszczenia za pomocą nasadki termostatycznej tego rodzaju funkcjonuje zadowalająco, a zadana temperatura ustawiona przez użytkownika lub określona w inny sposób jest rzeczywiście osiągana z wystarczającą dokładnością.

Można jednak zaobserwować, że przy niezmienionym ustawieniu zadanej wartości temperatura pomieszczenia waha się w ciągu roku o około 1 do 2°C. Wahanie to jest często niezauważalne, ponieważ w wielu pomieszczeniach wartość zadana jest w ciągu roku często zmieniana. Mimo tego jest ono niekorzystne.

Celem wynalazku jest ograniczenie długoterminowych wahań temperatury.

Istotą wynalazku jest nasadka termostatyczna, charakteryzująca się tym, że w jej ciągu uruchomieniowym znajduje się urządzenie korygujące, którego skuteczna długość zmienia się z prędkością mniejszą niż prędkość zmian skutecznej długości elementu termostatycznego.

Element termostatyczny reaguje z zadaną prędkością na zmianę temperatury zmieniając przy tym swoją skuteczną długość. Zmiana długości jest następnie przekształcana poprzez ciąg uruchamiający i element uruchamiający na odpowiednie obciążenie popychacza lub innego elementu napędowego zaworu grzejnika. Takie znane zachowanie nasadki termostatycznej pozostaje niezmienione, a co za tym idzie nasadka termostatyczna reaguje na zmiany temperatury praktycznie tak szybko jak zwykła nasadka termostatyczna. W rozwiązaniu według wynalazku zastosowano jednak dodatkowo urządzenie korygujące. Urządzenie to również zmienia swoją skuteczną długość przykładowo pod wpływem sił zewnętrznych lub temperatury, a zwłaszcza ustawienia temperatury zadanej. Zmiana długości jest przy tym stosunkowo powolna i nie zachodzi bezpośrednio przy zmianie temperatury otoczenia, ale w stosunkowo długim okresie czasu. Długoterminowa zmiana długości pozwala na odpowiednie ujednolicenie temperatury w długim okresie czasu.

Korzystnie urządzenie korygujące ma dwie komory ciśnieniowe o zmiennej długości i zmiennej skutecznej powierzchni przekroju poprzecznego połączone ze sobą za pomocą dławika i wypełnione cieczą.

Taka konstrukcja zapewnia szczególnie efektywną postać urządzenia korygującego. Jeśli urządzenie korygujące zostanie przykładowo poprzez temperaturowe rozszerzenie elementu termostatycznego obciążone siłą, wtedy komora ciśnieniowa o większej skutecznej powierzchni przekroju poprzecznego (zwana dalej „większą komorą ciśnieniową”) zmniejszy się wypierając znajdujący się w niej płyn do komory ciśnieniowej o mniejszej skutecznej powierzchni przekroju poprzecznego (zwanej dalej „mniejszą komorą ciśnieniową”). Wyparcie płynu prowadzi do wydłużenia urządzenia korygującego, ponieważ dzięki różnym skutecznym powierzchniom przekroi poprzecznych obu komór ciśnieniowych powstaje pewien rodzaj przełącznika ciśnienia. Wyrównanie to nie może być jednak nagłe. Ze względu na występowanie pomiędzy obiema komorami ciśnieniowymi dławika, przepuszczającego tylko określoną ilość płynu w czasie, wyrównanie ciśnień nie następuje gwałtownie i wymaga odpowiednio dłuższego czasu. Stosownie do tego zachowana jest szybka reakcja elementu termostatycznego, a jednocześ nie wolna reakcja urzą dzenia korygują cego.

PL 205 991 B1

Korzystnie większa komora ciśnieniowa jest obciążona sprężyną opierającą się o ogranicznik większej komory ciśnieniowej. Sprężyna działa na większą komorę ciśnieniową siłą skierowaną w kierunku zmniejszania obję toś ci wię kszej komory ciś nieniowej co w prosty sposób pozwala na powrót urządzenia korygującego do stanu wyjściowego.

Korzystnie co najmniej jedna komora ciśnieniowa ograniczona jest elementem mieszkowym. Mieszki są powszechnie stosowane w elementach termostatycznych. Umożliwiają one otoczenie danej przestrzeni ścianką, która jest elastyczna a jednocześnie ma zmienną długość.

Szczególnie korzystnie dławik opóźnia wyrównanie ciśnienia pomiędzy obiema komorami ciśnieniowymi o okres od 2 do 25 godzin. Dzięki temu zmiana długości nie ma bezpośredniego, czyli natychmiastowego wpływu na regulację temperatury za pomocą elementu termostatycznego. Z drugiej strony opóźnienie czasowe jest tak dobrane, aby dawało pożądane długoterminowe wyrównanie temperatury.

Szczególnie korzystnie obie komory ciśnieniowe przylegają do siebie. Takie rozwiązanie jest korzystne pod względem konstrukcyjnym ze względu na utrzymanie małych wymiarów nasadki termostatycznej w kierunku uruchamiania. Również i uszczelnienie pomiędzy jedną komorą ciśnieniową a drugą posiada prostą konstrukcję, ponieważ nie ma potrzeby wyprowadzania dodatkowych przewodów na zewnątrz.

Korzystnie obie komory ciśnieniowe są w sobie połączone. Dodatkowa długość konstrukcyjna konieczna dla wprowadzenia urządzenia korygującego jest dzięki temu znacznie mniejsza.

Korzystnie jedna z komór ciśnieniowych jest utworzona we wnętrzu elementu termostatycznego. Również i to zmniejsza dodatkowo zapotrzebowanie na długość konstrukcyjną dla urządzenia korygującego.

W tym przypadku szczególnie korzystne jest to, ż e większa komora ciś nieniowa utworzona jest przez element termostatyczny. Jako większej komory ciśnieniowej użyto przestrzeni i tak obecnej we wnętrzu elementu termostatycznego, którą wypełniono rozszerzalną termicznie cieczą.

Korzystnie element termostatyczny ma wewnętrzny mieszek otaczający trzpień uruchamiający i opierający się o obudowę , przy czym element termostatyczny jest przesuwalny w obudowie w kierunku uruchamiania. Element termostatyczny jest więc obrócony w stosunku do zwykłych nasadek termostatycznych tak, że trzpień uruchamiający nie wystaje w kierunku zaworu. W rezultacie zawór jest obciążony przez ruchomy element termostatyczny, przy czym pomiędzy elementem termostatycznym a zaworem możliwe jest zastosowanie urządzenia korygującego lub jego części.

Korzystnie obie komory ciśnieniowe połączone są ze sobą za pośrednictwem rurki kapilarnej. Dla opóźnienia wyrównania ciśnienia pomiędzy obiema komorami ciśnieniowymi w dłuższym okresie czasu, dławik pomiędzy obiema komorami ciśnieniowymi winien cechować się stosunkowo dużym oporem przepływu. Opór przepływu można przykładowo zwiększyć poprzez zwiększenie długości odcinka dławiącego. Taki zabieg możliwy jest w prosty sposób dzięki zastosowaniu rurki kapilarnej.

Alternatywnie pomiędzy obiema komorami ciśnieniowymi znajduje się membrana, która jest dyfuzyjnie przepuszczalna dla płynu. Membrana przepuszcza wprawdzie płyn z jednej komory ciśnieniowej do drugiej, jednakże przechodzenie odbywa się powoli, wskutek dyfuzji, a nie przepływu.

Istnieje również możliwość umieszczenia pomiędzy komorami ciśnieniowymi co najmniej jednej płyty rozdzielającej, mającej kanał łączący, którego długość jest wielokrotnością grubości płyty rozdzielającej. Kanał może być przykładowo utworzony przez spiralny rowek przykryty ścianką lub płytą, na powierzchni płyty rozdzielającej, która jest przeciwna do mniejszej komory i połączony tylko jednym otworem z większą komorą ciśnieniową. Dzięki temu również osiąga się stosunkowo duże dławienie.

Korzystnie komora ciśnieniowa o mniejszej skutecznej powierzchni przekroju poprzecznego jest ograniczona płynoszczelną membraną. Ponieważ w mniejszej komorze ciśnieniowej nie są wymagane większe zmiany długości, a jedynie dodatkowe wydłużenie w zakresie od nieco powyżej 0 do około 5 mm, a zwłaszcza od 0.5 do 2.5 mm, wychylenie, które membrana moż e osiągnąć przy obciążeniu ciśnieniem jest wystarczające.

W tym przypadku korzystne jest, gdy płynoszczelną membrana ogranicza od strony czołowej cylinder, w którym znajduje się wypust tłokowy, przy czym płynoszczelną membrana przylega do wypustu tłokowego. Dzięki temu naprężenie membrany jest utrzymywane na małym poziomie.

Wynalazek opisano bliżej na podstawie korzystnego przykładu wykonania w połączeniu z rysunkiem, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie pierwszy przykład wykonania nasadki termostatycznej, fig. 2 przedstawia schematycznie zasadę działania urządzenia korygującego, fig. 3 przedstawia drugi przykład wykonania nasadki termostatycznej,

PL 205 991 B1 fig. 4 przedstawia trzeci przykład wykonania nasadki termostatycznej, fig. 5 przedstawia czwarty przykład wykonania nasadki termostatycznej wraz z powiększonym szczegółem jej konstrukcji, fig. 6 przedstawia piąty przykład wykonania nasadki termostatycznej, a fig. 7 przedstawia szósty przykład wykonania nasadki termostatycznej wraz z powiększonymi szczegółami jej konstrukcji.

Nasadka termostatyczna 1 posiada obudowę 2, w której znajduje się element termostatyczny 3. Element termostatyczny 3 opiera się o ściankę czołową 4 obudowy 2, którą utworzono we wkładce 5. Wkładka 5 może być za pomocą pokrętła obrotowego 6 przemieszczana w kierunku osiowym dla wprowadzenia zadanej wartości temperatury.

Element termostatyczny 3 posiada komorę wewnętrzną 7, wypełnioną cieczą termorozszerzalną (lub gazem), zmieniającą swoją objętość pod wpływem temperatury. Komora wewnętrzna 7 ograniczona jest od wewnątrz mieszkiem falistym 8. W mieszku 8 znajduje się trzpień uruchamiający 9, który współpracuje z wkładką 10. We wnętrzu trzpienia uruchamiającego 9 znajduje się ściskana sprężyna 11.

Do tego momentu budowa takiej nasadki termostatycznej 1 odpowiada budowie znanej nasadki. Gdy temperatura w pomieszczeniu wzrasta i wpływa na element termostatyczny 3, wypełnienie w komorze wewnętrznej 7 rozszerza się i wypiera trzpień uruchamiający 9 w dół, w odniesieniu do rysunku fig. 1. Trzpień uruchamiający 9 oddziałuje wtedy wraz z wkładką 10 na popychacz 13 nieprzedstawionego bliżej zaworu, powodując jego dławienie. Zmniejsza to doprowadzanie cieczy grzewczej a temperatura obniża się. Co za tym idzie wypełnienie komory wewnętrznej 7 zmniejsza swoją objętość, a trzpień uruchamiający 9 jest wciskany w element termostatyczny 3, ponieważ nieprzedstawiony bliżej popychacz zaworowy jest z reguły obciążany przez sprężynę działającą w kierunku otwierania zaworu. Dopływ cieczy grzewczej zostaje z kolei zwiększony. Proces ten powtarza się, dopóki nie zostanie osiągnięty stan stabilny. Element termostatyczny 3 powoduje więc regulacje proporcjonalną (tzw. regulacje typu P).

Można zaobserwować, że przy niezmienionym ustawieniu zadanej wartości nasadki termostatycznej 1 temperatura w ciągu roku zmienia się o 1 do 2°C. W cieplejszych miesiącach letnich zawór sterowany przez nasadkę termostatyczną 1 bardziej dławi przepływ. Jednak zdławiony strumień objętości może prowadzić na przykład do temperatury większej o 1°C lub 2°C.

W celu zmniejszenia dł ugoterminowych wahań temperatury lub nawet ich całkowitego wyeliminowania, wkładka 10 nie oddziałuje bezpośrednio na popychacz zaworu. Ponadto, pomiędzy nasadką termostatyczną 3 i wkładką 10 a elementem uruchamiającym 12, który działa na przedstawiony schematycznie popychacz 13 zaworu, znajduje się urządzenie korygujące 14. Urządzenie korygujące 14 można wykonać jako dodatkowy element wkładany pomiędzy nasadkę termostatyczną 3 a zawór, co pozwala na modyfikacje istniejących zaworów. Urządzenie korygujące 14 może być także oczywiście elementem mocowanym na stałe.

Urządzenie korygujące 14 posiada pierwszą komorę ciśnieniową 15, ograniczoną obwodowo pierwszym mieszkiem falistym 16 i drugą komorę ciśnieniową 17, ograniczoną obwodowo drugim mieszkiem falistym 18. Obie komory ciśnieniowe 15 i 17 oddzielone są od siebie przegrodą 19. W przegrodzie 19 znajduje się dławik 20.

Sprężyna ściskana 21 oddziałuje poprzez mocowanie 22 na przegrodę 19, w kierunku zmniejszania objętości pierwszej komory ciśnieniowej 15. Ponadto na element uruchamiający 12 działa popychacz 13 z siłą skierowaną w kierunku zmniejszania objętości drugiej komory ciśnieniowej 17. Zwykle popychacz 13 obciążany jest przez nieprzedstawioną bliżej sprężynę zaworową w kierunku otwierania zaworu. Sprężyna 21 jest przy tym zwymiarowana tak, aby jej siła była większa niż siła sprężyny zaworowej, przykładowo stanowiąc jej wielokrotność. Jeśli zatem urządzenie korygujące 14 będzie przemieszczane w dół (względem rysunku fig. 1), sprężyna 21 winna wywierać siłę większą niż sprężyna zaworowa, tak aby ciśnienie w komorze 15 było większe niż ciśnienie w komorze 17.

Pierwsza komora ciśnieniowa 15 ma większy skuteczny przekrój poprzeczny niż druga komora ciśnieniowa 17. Z tego względu pierwsza komora ciśnieniowa 15 określana jest jako „większa komora ciśnieniowa”, podczas gdy druga komora ciśnieniowa 17 określana jest jako „mniejsza komora ciśnieniowa”. W rzeczywistości jednak objętości obu komór ciśnieniowych 15 i 17 mogą być jednakowe. Różnica powierzchni przekrojów poprzecznych powoduje, że przy przepływie cieczy z jednej komory ciśnieniowej 15 do drugiej komory ciśnieniowej 17 wydłużenie drugiej komory ciśnieniowej 17 jest większe, niż spowodowane tym przepływem skrócenie pierwszej komory ciśnieniowej 15.

PL 205 991 B1

Zostanie to wyjaśnione bliżej w oparciu o rysunek fig. 2. Na rysunku fig. 2 pokazano schematycznie urządzenie korygujące 14 w różnych stanach przestawienia. Odsyłacze numeryczne elementów z rysunku fig. 1 są takie same. W odróżnieniu do rysunku fig. 1 obie komory ciśnieniowe 15 i 17 nie są jednak ograniczone mieszkami falistymi 16 i 18, lecz tłokami 16a i 18a.

Większa komora ciśnieniowa 15 ma powierzchnię przekrój poprzeczny A, która jest przykładowo 2.5 razy większa od powierzchni przekroju poprzecznego B drugiej komory ciśnieniowej 17.

W obu komorach ciśnieniowych 15 i 17 może znajdować się jakieś medium nieściś liwe, na przykład ciecz, taka jak woda, olej lub temu podobne.

Na rysunku fig. 2a pokazano punkt wyjściowy. Aby można było porównać tę sytuację z późniejszymi stanami przestawienia, na rysunku zaznaczono też górną linię 23 oraz dolną linię 24, znajdujące się w odległości C od siebie. Górna linia 23 wskazuje położenie górnego końca tłoka 16a, podczas gdy dolna linia 24 wskazuje położenie dolnego końca tłoka 18a.

Jeśli, przykładowo, temperatura wzrasta, trzpień uruchamiający 9 zostaje wyparty z elementu termostatycznego 3 (fig. 1) i pcha górny tłok 16a w dół. Z uwagi na to, że dławik 20 blokuje przepływ płynu z pierwszej komory ciśnieniowej 15 do drugiej komory ciśnieniowej 17, całe mocowanie 22 jest wciskane w dół przeciwnie do siły sprężyny 21. Stosownie do tego przemieszcza się również dolny tłok 18a, a popychacz 13 (fig. 1) zaworu jest wciskany, tak, aby dławić zawór w większym stopniu. Gdy temperatura zmniejsza się, całe mocowanie 22 unoszone jest przez sprężynę 21, co prowadzi ponownie do stanu przedstawionego na rysunku fig. 2a. Całe przedstawione na rysunku fig. 2a oraz fig. 2b urządzenie korygujące 14 zachowuje się zatem w krótkim okresie czasu jak masywny blok, którego długość jest niezmienna w kierunku przemieszczania (kierunku działania trzpienia uruchamiającego 9).

Jeśli jednak podwyższona temperatura utrzymuje się dłużej i stosownie do tego trzpień uruchamiający 9 dłużej oddziałuje na tłok 16a, wtedy płyn z pierwszej komory ciśnieniowej 15 wypierany jest do drugiej komory ciśnieniowej 17. Wypieranie to odbywa się powoli, ponieważ dławione jest przez dławik 20. Druga komora ciśnieniowa 17 wydłuża się przy tym w kierunku przemieszczania o stosunek powierzchni przekrojów poprzecznych obu komór ciś nieniowych 15 i 17 bardziej, niż zmniejsza się osiowe wydłużenie pierwszej komory ciśnieniowej 15. Jeśli zatem podwyższona temperatura utrzymuje się przez dłuższy okres czasu, urządzenie korygujące 14 ma większą długość D. Całe urządzenie korygujące 14 może zostać przy tym ponownie przesunięte nieco w górę, aż do osiągnięcia stanu równowagi pomiędzy siłami wywieranymi przez element termostatyczny na górny tłok 16a, siłami wywieranymi przez ciśnienie w pierwszej komorze ciśnieniowej 15 na tłok 16a, siłami wywieranymi przez ciśnienie w drugiej komorze ciśnieniowej 17 na drugi tłok 18a i siłą sprężyny 21.

A zatem przy trwale podwyższonej średniej temperaturze urządzenie korygujące 14 będzie miało większą długość w kierunku przemieszczania. Charakterystyka nasadki termostatycznej 1 zostaje przesunięta w taki sposób, że już przy niższej temperaturze zawór będzie bardziej dławiony. Jest to widoczne przy porównaniu rysunku fig. 2a oraz fig. 2c. Na obu rysunkach przemieszczenie elementu termostatycznego 3 jest jednakowe, czyli panuje taka sama temperatura, jednakże na rysunku fig. 2c zawór jest bardziej dławiony.

Wyposażona w urządzenie korygujące 14 nasadka termostatyczna 1 tworzy nie tylko regulator proporcjonalny (regulator P), ale także regulator proporcjonalno-sumujący (regulator PI), przy czym udział proporcjonalny jest zasadniczo powodowany przez element termostatyczny 3, podczas gdy na udział sumujący zasadniczy wpływ ma urządzenie korygujące 14.

Udział sumujący regulatora występuje bez dostarczania zewnętrznej energii pomocniczej takiej jak energia elektryczna lub zewnętrzne przestawianie popychacza za pomocą silnika. Ponadto udział sumujący tworzony jest od wewnątrz poprzez obie komory ciśnieniowe 15 i 17 i ich połączenie za pośrednictwem dławika 20.

Ponadto możliwe jest, aby mieszek falisty 18 swoją stroną czołową oddziaływał bezpośrednio na popychacz 13. W tym przypadku element uruchamiający 12 wbudowany jest w mieszek falisty 18 i staje się zbędny jako osobny podzespół.

Zastosowanie przedstawionego na rysunku fig. 1 i fig. 2 urządzenia korygującego 14 ma jednak pewną niedogodność związaną ze zwiększeniem rozmiaru nasadki termostatycznej 1.

Na rysunku fig. 3 pokazano odmienny przykład wykonania nasadki. Odsyłacze numeryczne tych samych elementów pozostają takie jak na rysunku fig. 1.

W odróżnieniu od rysunku fig. 1 urządzenie korygujące 14 jest teraz utworzone przez dwa elementy mieszkowe, które są w sobie połączone. Mieszek 16 obejmuje pierwszą komorę ciśnieniową 15, w której znajduje się przegroda 19 z dławikiem 20. Przegroda 19 ma w tym przypadku kształt kielichowaty,

PL 205 991 B1 przy czym jej otwór skierowany jest w dół. Wewnątrz przegrody 19 umieszczono drugi mieszek falisty 18, przy czym druga komora ciśnieniowa 17 znajduje się pomiędzy przegrodą 19 a mieszkiem falistym 18. Dno drugiego mieszka falistego 18 oddziałuje wówczas na element uruchamiający 12.

Również i w tym przypadku możliwa jest regulacja zadanej wartości temperatury poprzez przekręcenie pokrętła obrotowego 6.

Na rysunku fig. 4 pokazano jeszcze jeden przykład wykonania nasadki. Odsyłacze numeryczne tych samych elementów pozostają w dalszym ciągu takie jak na rysunku fig. 1 i fig. 3.

Pierwszą komorę ciśnieniową 15 tworzy w tym przykładzie wykonania komora wewnętrzna 7 elementu termostatycznego 3. W obu komorach ciśnieniowych 15 i 17 zastosowano medium wrażliwe na ciepło, którego objętość zmienia się wraz z temperaturą. Element termostatyczny 3 wstawiony jest do obudowy 2 w kierunku przeciwnym tak, że otoczone mieszkiem falistym 8 wydrążenie otwiera się w górę , czyli do ś cianki czoł owej 4 obudowy 2. W mieszku falistym 8 wstawiony jest drążek 25, który opiera się o ściankę czołową 4. Element termostatyczny 3 ułożyskowany jest w obudowie 2 osiowo w kierunku przemieszczania, przy czym podparty jest on przez sprężynę 21 przeciwnie do kierunku przemieszczania.

Przy zamkniętej stronie czołowej elementu termostatycznego 3, czyli po stronie przeciwnej do mieszka falistego 8, umieszczono drugą komorę ciśnieniową 17, otoczoną mieszkiem 18. Pierwsza komora ciśnieniowa 15 i druga komora ciśnieniowa 17 połączone są ze sobą dławikiem 20.

Drugi mieszek falisty 18 działa za pośrednictwem koszyka łożyskowego 26 na element uruchamiający 12.

Działanie nasadki zaworowej z tego przykładu wykonania jest podobne jak w przypadku rysunku fig. 1 do fig. 3. Jednak wydłużenie urządzenia korygującego 14 odbywa się tu wraz ze wzrostem temperatury na drodze bezpośredniej.

Jeśli temperatura ulegnie zwiększeniu, wtedy w krótkim okresie czasu drążek 25 zostanie wypchnięty z elementu termostatycznego 3. Element termostatyczny 3 dociskany będzie w dół (wszystkie informacje o kierunkach odnoszą się do rysunku fig. 4) i element uruchamiający 12 dociskany będzie też w dół celem przemieszczenia popychacza 13 (nieprzedstawionego na rysunku fig. 4) i większego zdławienia zaworu. Również i w tym przypadku mały mieszek falisty 18 może bezpośrednio obciążyć wrzeciono zaworowe (nieprzedstawione na rysunku). Mały mieszek falisty 18 może również tworzyć jego pofałdowanie na stronie czołowej. Dzięki temu konstrukcja nasadki będzie jest jeszcze bardziej zwarta.

Ze wzrostem temperatury związane jest również zwiększenie ciśnienia w pierwszej komorze ciśnieniowej 15, to znaczy w komorze wewnętrznej 7 elementu termostatycznego 3. Zwiększenie ciśnienia powoduje, że ciecz lub gaz przemieszcza się z komory wewnętrznej 7 poprzez dławik 20 do drugiej komory ciśnieniowej 17. Ponieważ druga komora ciśnieniowa 17 ma znacznie mniejszą skuteczną powierzchnię przekroju poprzecznego niż pierwsza komora ciśnieniowa 15, drugi mieszek falisty 18 jest bardziej wydłużany niż skracany jest mieszek falisty 8 elementu termostatycznego 3. A zatem w ogólnym przypadku wzrost temperatury powoduje większe wydłużenie elementu termostatycznego 3 i mieszka falistego 18, które tworzą urządzenie korygujące 14. Wydłużenie to jest większe niż samo odpowiednie wydłużenie mieszka falistego 18.

W konstrukcji takiej jak na rysunku fig. 4 w praktyce możliwe jest zastosowanie zwykłej nasadki termostatycznej z typowymi elementami. Jedynym elementem dodatkowym jest mieszek falisty. Mieszki faliste mogą być wykonane z metalu lub tworzywa sztucznego albo z połączenia tych materiałów. W tym ostatnim przypadku tworzywo sztuczne (guma uważana jest tu również za tworzywo sztuczne) zapewnia funkcję elastyczną, a metal szczelność.

Jako element termostatyczny 3 można teoretycznie zastosować również element wykonany z wosku.

Aby krótkoterminowe nasadki termostatycznej różniło wystarczająco się od jej zachowania długoterminowego, dławik 20 winien być zwymiarowany w taki sposób, aby do wyrównania ciśnienia pomiędzy obiema komorami 15 i 17 potrzebny był rzeczywiście dłuższy okres czasu. Okres ten powinien wynosić co najmniej jedną godzinę. Może on być jednak znacznie dłuższy, przykładowo 8 godzin lub 25 godzin, a nawet wynosić cały tydzień lub dłużej.

Długoterminowe wpływy temperatury otoczenia, czyli przejście od zimy poprzez wiosnę do lata i od lata poprzez jesień do zimy moż na lepiej uwzglę dnić zwł aszcza w przypadku czasu opóź nienia, wynoszącego w przybliżeniu jeden dzień kalendarzowy.

Aby dławik 20 mógł wywoływać odpowiednie opóźnienie czasowe, musi być on stosunkowo dokładnie zwymiarowany. Wymaga to znacznego nakładu pracy podczas produkcji zaworu. Aby go

PL 205 991 B1 zmniejszyć na rysunku fig. 5 przedstawiono odmienny przykład wykonania. Zasadniczo przykład ten odpowiada przykładowi z rysunku fig. 4. Takie same elementy oznaczono odpowiednio za pomocą tych samych odsyłaczy numerycznych.

Druga komora ciśnieniowa 17 nie jest tu ograniczona przez mieszek falisty, lecz przez elastyczną membranę 27, połączoną z cylindryczną obudową 28, która przyspawana jest do obudowy elementu termostatycznego 3, za pośrednictwem przedstawionego schematycznie połączenia spawanego 29. Obudowa cylindryczna 28 może być także przyklejona do obudowy 30 elementu termostatycznego 3. W każ dym przypadku połączenie to musi być szczelne dla pł ynu w komorze wewnę trznej 7 elementu termostatycznego 3. Ponieważ membrana 27 musi być także szczelna dla tego płynu, dalej jest ona określana jako „membrana płynoszczelna” 27.

Koszyk łożyskowy 26 ma wypust tłokowy 31, który wchodzi w otwór cylindryczny 32 obudowy cylindrycznej 28. Płynoszczelna membrana 27 działa na wypust tłokowy 31. Kiedy zatem zwiększy się ciśnienie w drugiej komorze ciśnieniowej 17, wypust tłokowy 31 wypierany będzie z obudowy cylindrycznej 28, a tym samym koszyk łoż yskowy 26 przesunie się w dół wraz z elementem uruchamiającym 12.

Obudowa 30 ma po stronie czołowej otwór 33, przez który płyn z pierwszej komory ciśnieniowej może trafiać do komory pośredniej 34. Komora pośrednia 34 oddzielona jest od drugiej komory ciśnieniowej 17 sztywną membraną 35. Membrana 35 jest na tyle sztywna, że pod ciśnieniem płynu nieznacznie się wygina. Jest ona jednak przepuszczalna dla płynu. Przepuszczalność ta jest jednak bardzo ograniczona, opierając się na przykład o zjawisko dyfuzji. Alternatywnie w sztywnej membranie można wykonać na przykład poprzez wytrawianie mikrootwory. Dopiero z biegiem czasu pomiędzy komorą pośrednią 34 a drugą komorą ciśnieniową 17, dzięki membranie 35 dochodzi do wyrównania ciśnienia, przy czym wyższe lub niższe ciśnienie w drugiej komorze ciśnieniowej 17 prowadzi do większego bądź mniejszego wypierania wypustu tłokowego 31 z obudowy cylindrycznej 28.

Stałą czasową członu sumującego regulatora określa zatem przepuszczalność membrany 35.

Obie komory ciśnieniowe 15 i 17 można oddzielić od siebie również za pomocą elastycznej ścianki tak, aby można je było napełnić różnymi mediami. Tego rodzaju ścianka może mieć na przykład formę kopuły, otaczającej otwór 33. Gdy nieprzedstawiona na rysunku kopuła będzie ściskana wskutek zwiększenia ciśnienia w pierwszej komorze ciśnieniowej, po drugiej stronie ścianki wypierane będzie odpowiednie medium.

Na rysunku fig. 6 pokazano kolejny przykład wykonania zaworu grzejnikowego, w którym elementy takie same i spełniające te same funkcje mają takie same odsyłacze numeryczne.

W tym przypadku obie komory ciśnieniowe 15 i 17 połączone są ze sobą za pomocą rurki kapilarnej 36. Rurka kapilarna 36 może mieć dużą liczbę zwojów 37, toteż może mieć ona odpowiednią długość. Długość ta umożliwia uzyskanie wymaganego dławienia płynu przy przepływie pomiędzy obiema komorami ciśnieniowymi 15 i 17. Dodatkowo rurka kapilarna 36 może mieć nieprzedstawione szczegółowo na rysunku przewężenie. W każdym przypadku rurka kapilarna 36 ma co najmniej jeden zwój 37, celem kompensacji zmian długości wynikających z przemieszczania się komory ciśnieniowej 17, względnie obejmującej ją obudowy.

Komora ciśnieniowa 17 ograniczona jest z kolei membraną 27, która działa na wypust tłokowy 31. Konstrukcja ta jest podobna do tej z rysunku fig. 5. Membrana może być wykonana z różnych materiałów, np. metalu, gumy, tworzyw sztucznych i tym podobnych. Aby zapobiec dyfuzji przez membranę 27 może być ona również zaopatrzona w powłokę, wykonaną na przykład z metalu. Na membranie można również zastosować powłokę z materiału zmniejszającego tarcie.

Na rysunku fig. 7 przedstawiono kolejną konstrukcję nasadki termostatycznej, która zasadniczo odpowiada nasadce przedstawionej na rysunku fig. 5. Również i tu takie same elementy oznaczono takimi samymi odsyłaczami.

Pomiędzy membraną 27 a obudową 30 znajduje się płyta rozdzielająca 38, która po stronie obudowy 30 posiada spiralny rowek 39, zakończony otworem 40, który przebija płytę rozdzielającą 38. Otwór 40 umożliwia przepływ płynu z pierwszej komory ciśnieniowej 15, to znaczy z wnętrza elementu termostatycznego 3, do komory ciśnieniowej 17 (nieprzedstawionej na rysunku fig. 7b). Zanim jednak ciecz będzie mogła przepłynąć przez otwór 40, musi wcześniej przepłynąć przez kanał utworzony przez rowek 39 i obudowę 30. Również i przez to można uzyskać wystarczające opóźnienie czasowe przy wyrównywaniu ciśnienia pomiędzy obiema komorami ciśnieniowymi 15 i 17.

Płytę rozdzielającą 38 przyklejono w odpowiedni sposób do obudowy 30, toteż nie może ona się ona od niej oderwać. Dzięki temu zapobiega się „zwarciu” pomiędzy sąsiednimi odcinkami rowka spiralnego 39.

PL 205 991 B1

Jeżeli konieczny jest kanał o większym dławieniu, dłuższy kanał można utworzyć z zastosowaniem wielu płyt rozdzielających. Można także zastosować wiele rowków spiralnych 39, aby uzyskać odmienne dławienie kanału.

Zasadniczo regulacje oporu można uzyskać przy samym przepływie cieczy medium z jednej komory ciśnieniowej do drugiej. Bez żadnych trudności jest to możliwe w na przykład przy zastosowaniu dławika 20.

Wynalazek opisano na przykładzie nasadki zaworu grzejnika. Jednakże w podobny sposób można zastosować go w przypadku zaworu urządzenia chłodzącego dla stropów chłodzących lub wymienników ciepła. W tym przypadku zwykle pomiędzy nasadką termostatyczną 3 a elementem uruchamiającym 12 znajduje się jeszcze, nieprzedstawione na rysunku urządzenie nawrotne.

Claims (15)

1. Nasadka termostatyczna zaworu grzewczego bądź chłodzącego mająca obudowę , element termostatyczny, którego skuteczna długość zależy od temperatury, element uruchamiający mający możliwość przesuwu w kierunku otwierania zaworu, gdzie element termostatyczny umieszczony jest w ciągu uruchomieniowym pomiędzy obudową a elementem uruchamiającym, znamienna tym, że w ciągu uruchomieniowym znajduje się urzą dzenie korygujące (14), którego skuteczna długość zmienia się z prędkością mniejszą niż prędkość zmian skutecznej długości elementu termostatycznego (3).

2. Nasadka według zastrz. 1, znamienna tym, że urządzenie korygujące (14) ma dwie komory ciśnieniowe (15, 17) o zmiennej długości i zmiennej skutecznej powierzchni przekroju poprzecznego połączone ze sobą za pomocą dławika (20) i wypełnione cieczą

3. Nasadka według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, ż e wię ksza komora ciś nieniowa (15) jest obciążona sprężyną (21) opierającą się o ogranicznik (19, 30) większej komory ciśnieniowej (15).

4. Nasadka wedł ug zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienna tym, ż e co najmniej jedna komora ciśnieniowa (15) jest ograniczona elementem mieszkowym (8, 16, 18).

5. Nasadka według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, znamienna tym, że dławik (20) opóźnia wyrównanie ciśnienia pomiędzy obiema komorami ciśnieniowymi (15, 17) o okres od 2 do 25 godzin.

6. Nasadka według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, znamienna tym, ż e obie komory ciśnieniowe (15, 17) przylegają do siebie.

7. Nasadka według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, albo 6, znamienna tym, że obie komory ciśnieniowe (15, 17) są w sobie połączone.

8. Nasadka wedł ug zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, albo 6, albo 7, znamienna tym, ż e jedna z komór ciśnieniowych jest utworzona we wnętrzu elementu termostatycznego (3).

9. Nasadka według zastrz. 8, znamienna tym, że większa komora ciśnieniowa (15) jest utworzona przez element termostatyczny (3).

10. Nasadka według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, albo 6, albo 7, albo 8, albo 9, znamienna tym, że element termostatyczny (3) ma wewnętrzny mieszek (8) otaczający trzpień uruchamiający (25) i opierający się o obudowę (2, 4), przy czym element termostatyczny (3) jest przesuwalny w obudowie (2, 4) w kierunku uruchamiania.

11. Nasadka według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, albo 6, albo 7, albo 8, albo 9, albo 10, znamienna tym, że obie komory ciśnieniowe (15, 17) połączone są ze sobą za pośrednictwem rurki kapilarnej (36).

12. Nasadka według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, albo 6, albo 7, albo 8, albo 9, albo 10, znamienna tym, że pomiędzy obiema komorami ciśnieniowymi (15, 17) znajduje się membrana (35), która jest dyfuzyjnie przepuszczalna dla płynu.

13. Nasadka według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, albo 6, albo 7, albo 8, albo 9, albo 10, znamienna tym, że pomiędzy komorami ciśnieniowymi (15, 17) znajduje się co najmniej jedna płyta rozdzielająca (38), mającą kanał łączący (39), którego długość jest wielokrotnością grubości płyty rozdzielającej (38).

14. Nasadka według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, albo 6, albo 7, albo 8, albo 9, albo 10, albo 11, albo 12, albo 13, znamienna tym, że komora ciśnieniowa (17) o mniejszej skutecznej powierzchni przekroju poprzecznego jest ograniczona płynoszczelną membraną (27).

15. Nasadka według zastrz. 14, znamienna tym, że płynoszczelną membrana (27) ogranicza od strony czołowej cylinder (32), w którym znajduje się wypust tłokowy (31), przy czym płynoszczelna membrana (27) przylega do wypustu tłokowego (31).