SE412809B - Termostatventil - Google Patents

Description

/ vaoeszo-3 w detta blir att den aktuella radiatorn mycket snabbt uppvärms till en alltför hög temperatur och att dessutom den på detta sätt vidöppna termoetatventilen "kortsluter" den slinga, där den aktuella radiatorn är anordnad. Resultatet av detta blir att de radiatorer som i slingan är anordnade nerutroms om den vid- öppna ventilen över huvud taget icke får någon tillförsel av värmebärande medium.

Tidigare har vissa försök gjorts att eliminera det ovan nümda problemet genom att begränsa ventilkäglans lyfthöjd i förhållande till ventilsätet. Dessa Försök har emellertid varit mindre framgångsrika dels på grund av den försmutsningsrisk som råder vid en på detta sätt begränsad lyfthöjd, dels på grund av att därigenom skulle ställas så höga krav på de i termostatventilen ingående komponenternas dimensionstoleranser att varje ventil med nödvändighet skulle behöva en indivi- duell injustering till önskat maximalt öppningsvarde. Orsaken härtill är den att tflleransen på ventilkäglans lyfthöjd i förhållande till ventílsätet är sam~ mansatt av ett flertal (5-8 st) deltoleranser, vilka var och en ligger i stor- leksordningen 0,05-0,1 mm, varför lyfthöjdens lotaltolerans kommer att uppgå till samma storlek som det önskade maximala värdet.

Vidare är det vid tidigare kända termostatventiler över huvud taget icke möjligt att anpassa ventilens strömningsegenskaper på ett zâdant sätt att varje ventil i en slinga arbetar vid sin dimensioneringspunkt oberoende av vilka tryckfall som existerar i slingan mellan de olika radiatflrerna.

Föreliggande uppfinning har därför till ändamål att åstadkomma en termostatventil av inledningsvis nämnt slag, vilken är utformad på ett sådant sätt att de ovan nämnda nackdelarna undvikes. Detta ändamål uppnås enligt uppfinningen om termo- statventilen av inledningsvis nämnt slag kännetecknas av en i ventilens strömnings- väg anordnad, inställbar strypning för anpassning av det vid ventilen rådande aktuella matningstrycket till ett förutbestämt tryuk vid ventilens ventilsäte *och av ett i samverkan med ventilsätet och ventilkäglan anordnat stryporgan, vilket är anordnat att till ett förutbestämt värde begränsa ventilens öppnings- area oberoende av öppningsarean mellan ventilsätet och venlilkäqlan.

I ett praktiskt utförande av uppfinningsföremålot är ventilkñqlan rörlig i axiell riktning relativt ventilsätet och i denna utformning av termostatventilen uppnås en speciellt kompakt och praktisk utformning om det galler att den in- ställbara strypningen omfattar en omkring ventilsätet anordnad, i dennas axiella riktning rörlig skärmvägg, vilken har tätande samverkan med en i ventilens hus anordnad, motsvarande yta och vilken i området För ytans kant har minst ett ur- 78-09620-3 tag och att stryporganet är anordnat på ventilkaglan och sträckande sig in i ventilsätet.

Enligt uppfinningen gäller vidare lämpligen att stryporganet har formen av en väsentligen cylindrisk, från ventilkäglan in i ventilsätet utskjutande tapp, varvid ventilsätet har en tappen omgivande, väsentligen cylindrisk yta med större diameter än tappen och att tappens axiella utsträckning är större än ventilkäglans maximala slaglängd.

Uppfinningen skall nu beskrivas närmare under hänvisning till bifogade ritningar.

På dessa visar fig. 1 i tvärsnitt uppfinningstöremålet, varvid ventilkäglan be- finner sig på kort avstånd från ventilsätet och ventilens inställbara strypning har liten öppningsarea. I Fig. 2 visas uppfinningsïöremålet i ett tillstånd när ventilkäglan befinner sig på stort avstånd från ventilsätet samtidigt som ventil- ens inställbara strypning har liten öppningsarea. I Fig. 3 visas uppfinningsföre- målet i ett tillstånd motsvarande det enligt Fig. 1, varvid dock den inställbara strypningen har givits en ökad genomströmníngsarea. Fig. 4 visar uppfinninge- Föremålet i ett tillstånd motsvarande det i Fig. 2, varvid dock den inställbara strypningen har givits en ökad qenomstrñmningsarea, Fiq. 5 visar i tvärsnitt den den inställbara_strypningen åstadkommande skärmväqqen. Fig. A visar ventilens stömningskarakteristikor vid varierande lyfthöjd hos ventilkänlan och vid olika inställning av den inställbara strypningen.

Såsom framgår av fig. 1 omfattar termostatventilen enligt uppfinningen ett hus 1, vilket har en inloppsstuds 2 och en utloppsatuds 3. Mellan inloppsstudsen 2 och utloppsstudsen 3 har ventilen en strömningspassage, som utgörs av en kanal 4, vilken mynnar i en borrning 5 omkring vilkens ena ände ventilens ventilsâte 8 är anordnat. Utsidan av ventilsätet 8 begränsar tillsammans med en skärmvägg 9 en inre kammare 6, vilken har strömningsförbindelse med en yttre kammare 7 på skärmväggens 9 utsida via en eller Flera öppningar 10 i skarmväqgens undre kant.

Den yttre kammaren 7 har slutligen via öppningen strömningsförbindelse med ventilens utloppsstuds 3.

För manövrering av ventilens, med ventilsätet 8 samverkande ventilkägla 11 om- fattar termostatventilen en på ritningen icke visad termostatkropp, som via en danöverstång 12 är anordnad att vid uppvärmning till ventilkäglan 11 överföra en stängande, ventilkäglan mot ventilsätet B pressande kraFt. I öppningsriktningen, dvs i den motsatta riktningen, är ventilkàglan 11 påverkad av en mellan ventil- huset 1 och ventilkäglan anordnad tryckfjäder, vilken på ritningen antyds vid hänvisningsbeteckningen 13. g vaoeszo-z Såsom nämts ovan är det mellan ventilens inre och yttre kammare 6 resp. 7 anordnat en skärmvägg 9, vilken är rörformad och vilken med sin från tormostatkroppen vända ände tätande är upptagen i ett motsvarande urtag anordnat koaxiellt omkring ventil- sätet 8 i huset 1. Således är den enda strömningspassage som står till förfogande den som åstadkommes och begränsas av öppningen eller öppningarna 10 i skärmväggens 9 undre kant och den övre kanten 16 av urtaget 15. Såsom framgår av fig. 5 kan lämpligen urtaget 10 i skärmväggens 9 kant vara V-format, varvid urtaget har sin största bredd vid skärmväggens 9 fria kant. Vidare är såsom framgår av fig- 5 skärmväggens 9 övre ände försedd med ett förtjockat parti, i vilket det är anordnat spår 17 för upptagning av en tätningsring, vilken har till ändamål att åstadkomma tätning mot huset 1. Vidare har skärmväggen 9 i sin övre ände att radiellt riktat väggparti, vilket i centrum har en genomgående öppning för upp- tagning av ventilkäglans 11 skaft. Omkring denna öppning är det anordnat ett säte 1B för upptagning av en tätningsring, vilken är avsedd för tätning mot ventilkäglans baksida när ventilkäglan av Fjädern 13 är förskjuten till sitt längst från ventilsätet 8 belägna läge. I detta tillstånd är ventilens inre helt avtätat frånomgivningen även om den egentliga tätningsboxen 19 i ventilen är av- lägsnad för att medge åtkomst av skärmväggens 9 inställningsdel 20. Inställninge- delen 20 är såsom framgår av fig. 5 rörformad och gängad på utsidan samt upptagen i en motsvarande gängning i en i ventilens hus inskruvad del. Vidare har inställ- ningsdelen 20 i sin från ventilsätet vända ände en skära för upptagning av exem- pelvis en skruvmejsel.

Genom denna utformning av skärmväggen 9 är det enkelt genom demontering av termo- statkroppen och tätningsboxen 19 möjligt att genom vridning av inställningsdelen 20 åstadkomma en axíell förskjutning av skärmväggen 9 och därigenom en mycket noggrann inställning av den genomströmningsarea som bestäms av öppningen eller öpppningarna 10 och den övre kanten 16 av urtaget 15.

Genom den ovan beskrivna axiella inställningen av skärmväggen 9 är det möjligt att införa ett strömningsmotstånd med sådan storlek i en termostatventil i bör- jan av en slinga att detta strömningsmotstånd motsvarar de tryckfall, som För- orsakas av själva rörledningen, rörkrökar eller andra komponenter i denna till de i slingan efterföljande radiatorerna. Härigenom kommer ventilsätena och ventil- käglorna i termostatventilerna på de olika i slingan inkopplade radiatorerna att arbeta vid likartade tryckförhållanden, varigenomdet åstadkommas att en och samma öppningsarea hos ventilerna resulterar i väsentligen samma volymflöde genom de olika radiatorena. Naturligtvis är det också möjligt att inställa skärmväggarna i de olika termostatventilerna i en slinga på ett sådant sätt att icke tryck- förhållandena blir exakt desamma i samtliga termostatventíler utan det dessutom '7809620-3 åstadkommas en anpassning till de olika värmebehov som olika stora radiatorer kan ha och/eller en kompensation för den lägre temperaturnivå som det värmebär- ande mediet kan ha i slutänden av en slinga. Sammanfattningsvis erbjuder alltså skärmväggen 9 möjlighet till anpassning av värmeutvecklingen i de olika i en slinga ingående radiatorerna till avsedda värden oberoende av tryckfall, tempera- turdifferenser hos det värmebärande mediet och olika radiatorstorlek inom slingan.

Såsom nämdes inledningsvis är även uppfinningsföremålet utformat för att förhindra sk kortslutning av en slinga, vilket skulle åstadkommas om exempelvis någon av de i slingan först anordnade radiatorena fick sina termostatventiler öppnade till fullt öppna lägen, dvs lägen som motsvarar strömningsareor avsevärt större än termostatventilernas nominella strömningsareor. Enligt uppfinningen åstadkcmmes säkerhet mot sådan kortslutning genom att den maximala öppningsarean vid ventil- sätet B är begränsad till ett maximalt värde oberoende av vilken lyfthöjd ventil- käglan 11 får från ventilsätet. Konstruktivt åstadkommas detta genom att det på ventilkäglans 11 mot ventilsätet 8 vända sida är anordnat en utskjutande tapp 21, vilken lämpligen kan ha cylindrisk form och vilken är omgiven av en cylindrisk, ringformig väggyta invändigt i ventilsätet 8. Enligt uppfinningen kommer den maximala öppningsarean 1 ventilen icke att bestämmas avdet axiella avståndet mellan ventilkäglan 11 och ventilsätet 8 utan av diameterskillnaden mellan den cylindriska tappen 21 och den ringformade, cylindriska ytan 22 invändigt i ventil- sätet 8. Vid öppningen från stängt läge av ventilkäglan kommer Först ventilens genomströmningsarea att växa linjärt med ventilkäglans lyfthöjd, varefter vid ett visst värde hos lyfthöjden genomströmningsarean sammanfaller med arean hos den ringformiga spalt som bildas mellan den cylindriska tappen och den ringformade ytan 22. Vid lyfthöjder större än denna nominella lyfthöjd kommer genomströmnings- arean icke att öka ytterligare utan kommer att få ett konstant värde. Såsom fram- går av ritningarna kan om så önskas övergångsområdet mellan tappen 21 och ventil- käglans plana tätningsyta ges en viss profil, varigenom den direkt linjära ventilkarakteristiken kan ges en annorlunda och i vissa sammanhang lämpligare utformning. Vidare är enligt uppfinningen tvärsnittsytan hos spalten mellan tappen 21 och den ringformiga ytan 22 vald på ett sådant sätt att den motsvarar öppnings- arean mellan ventilsätet 8 och ventilkäglan 11 i ventilens dimensioneringspunkt, vilken ofta är vald vid 0,45 mm lyfthöjd.

I fig. 2 visas termostatventilen i ett läge när temperaturens ärvärde kraftigt understiger det inställda börvärdet, vilket får till följd att ventilkäglan 11 är lyft till en avsevärd lyfthöjd från ventilsätet 8. Vidare framgår av fig. 2 att skärmväggen 9 är nedskruvad mot botten av husets 1 urtag 15, vilket får till följd att öppningen eller öpningarna 10 endast är små. Denna inställning av ven- 7809620 - 3 tilen skulle motsvara inställningen hos en ventil nära början av en slinga i ett värmeledningssystem, exempelvis när ett fönster är öppet för vädring så att termo- statventilens känselkropp är kraftigt nedkyld. I fig. 6, där den horisontella axeln representerar ventilkäglans lyfthöjd från ventilsätet, medan den vertikala axeln representerar ventilens Kv-faktor, dvs ett mått på det volymflöde som passerar genom ventilen, skulle ventilens inställning enligt fig. 2 motsvaras av punkten Il på den understa kurvan. Den inställning av ventilen, som framgår av fig. 1, skulle i fig. 6 motsvaras av punkten I på den understa kurvan. Vidare framgår av fig. 6 att den understa kurvan motsvarar två öppningsvarv hos skärm- väggen 9, och att termostatventilens nominella lyfthöjd är vald till 0,45 mm, vilket representeras av den streckade linjen A. En ändring av temperaturens ärvärde från vad som förutsätts gälla vid ventilinställningen enligt fig. 1 får till följd en ändring av ventilkäglons lyfthöjd, vilket direkt resulterar i en ändring av Kv-värdet såsom beskrivs vid en vandring av punkten I längs den understa kurvans sneda parti. Om däremot temperaturens ärvärde exempelvis vid vädring skulle sjunka till ett så lågt värde som motsvaras av inställningen en~ ligt fig. 2 kommer ingen ändring av Kv-värdet att orsakas eftersom ventilens reglerpunkt Il befinner sig på kurvans horisontella parti.

I fig. 3 visas termostatventilen inställd på ett sådant sätt att skärmväggen 9 är uppskruvad från botten av husets1 urtag 15. Härigenom kommer öppningarna 10 att få avsevärt mycket större area än vad som är fallet enligt fig. 1 och 2.

En ventil i tillstånd enligt fig. 3 kan exempelvis hittas i närheten av slut- änden hos en slinga vid en tidpunkt då temperaturens ärvärde sammanfaller med eller något överstiger det inställda börvärdet. I fig. 6 kan exempelvis ventilena enligt fig. 3 tillstånd representeras av punkten III på den näst översta kurvan i diagrammet.

Om ventilen enligt fig. 3 exempelvis utsätts för en snabb nedkylning kommer ventilkäglans 11 lyfthöjd från ventilsätet 8 att öka till en storlek som illu- streras i fig. 4. En termostatventil i detta tillstånd kan exempelvis befinna sig i slutänden av en slinga då termostatventilens känselkropp exempelvis genom vädring är kraftigt nedkyld. I fig. 6 motsvaras ventilens enligt fig. 4 till- stånd av punkten IV.

Inverkan av den cylindriska tappen 21 på strömningskarakteristiken framgår ock- så av fig. 6. Således representerar de streckade fortsättningarna av kurvornas sneda partier de reglerkarakteristikor som skulle erhållits om den cylindriska tappen var slopad. Det Framgår härvid tydligt att mycket stora volymflöden skul- '7809620-3 le erhållits genom termostatventilerna i tillstånden enligt fiq. 2 och 4, varvid dels risken hade varit strömningskollaps i de nedströms om den aktuella termo- statventilen placerade radiaturerna och dels stora energiförluster från de radia- torer genom vilka dessa stora volymflöden hade strömmat. Slutligen framgår också av fig. 6 betydelsen hos inställningsläget av skärmväggen 9, varvid den understa kurvan exempelvis kan representera två varvs uppskruvníng av skärmväggen från stängt läge, den näst understa kurvan 2,5 varvs öppning, den näst översta kurvan 3 varvs öppning och den översta kurvan exempelvis 3,5 varvs öppning.

Uppfinningen.kan modifieras inom ramen för följande patentkrav. Således är det naturligtvis möjligt att enligt uppfinningen använda en omkring ventilsätet 8 anordnad rörformad Förlängning, vilken omfattar ventilkäglan och vilken mellan sig och ventilkäglan definierar en ringformad spalt, som motsvarar den ringforma- de spalten mellan den cylindríska tappen 21 och den ringformade ytan 22. I detta utföringsexempel gäller också att den axiella utsträckningen av denna ringformade förlängning skall överstiga den axiella slaglängden hos ventilkäglan. Naturligtvis kan också en rörformad bildning vara anordnad på ventilkäglan och sträcka sig ner omkring ventilsätet så att det däremellan bildas en ringformad spalt med den förutbestämda tvärsnittsytan.

Vidare är det enligt uppfinningen också möjligt att låta en från ventilsätet uppåt utskjutande ringformad förlängning vara upptagen i ett axiellt riktat, ringformat spår i ventilkëglan 11 under förutsättning att det axiella djupet på detta ringfbrmade spår är sådant att ventilkäglans 11 rörlighet icke på- verkas och dessutom det mellan endera väggen av det ringformade spåret och den rörformade förlängningen bildas en spalt motsvarande spalten mellan tappen 21 och den cylindriska ytan 22.

Enligt uppfinningen är det också möjligt att låta skärmväggen 9 ha tätande sam- verkan med ett rörformigt utskott anordnat på huset koaxiellt med ventilsätet, varvid skärmväggen 9 omfattar detta rörformade utskott i stället för såsom är fallet i den ovan beskrivna utföringsformen är upptaget invändigt i en motsvar- ande bildning.

Claims (4)

7 809620 - 3 P A T E N T K R A V

1. Termostatventil För åstadkommande av ett Förutbestämt, maximalt värme- flöde vid olika matningsparametrar hos det ventilen tillförda mediet och vid godtyckligt stora avvikelser mellan temperaturens ärvärde och börvärde, varvid ventilen har ett ventilsäte (8) och en med detta samverkande, i be- roende av temperaturen rörlig ventilkägla (11) k ä n n e t e c k n a d av en i ventilens strömningsväg (4,5,6,7) anordnad, inställbar strypning (9,10) för anpassning av det vid ventilen rådande matningstrycket till ett Förut- bestëmt tryck vid ventilsätet (8) och ett i samverkan med ventilsätet och ventilkäglan (11) anordnat stryporgan (21), vilket är anordnat att till ett förutbestämt maximalvärde begränsa ventilens öppningsarea oberoende av öppnings- arean mellan ventilsätet och ventilkäglan.

2. Termostatventil enligt kravet 1 och i vilken ventilkäqlan (11) är rörlig i axiell riktning relativt ventilsätet (8) k ä n n e t e c k n a d därav, att den inställbara strypningen omfattar en omkring ventilsätet (8) anordnad, i dennas axiella riktning rörlig skärmvägg (9), vilken har tätande samverkan med en i ventilens hus (1) anordnad motsvarande yta (15) och vilken i området för ytans kant (16) har minst ett urtag (10) och att stryporganet '21) är anordnat på ventilkäglan (11) och sträckande sig in i ventilsätet.

3. Termostatventil enligt kravet 2 k ä n n e t e c k n a d därav, att stryporganet (21) har formen av en väsentligen cylindrisk, från ventilkäglan (11) in i ventilsätet (8) utskjutande tapp, varvid ventilsätet har en tappen omgivande, väsentligen cylindrisk yta (22) med större diameter än tappen och att tappens axiella utsträckning är större än ventilkäglans maximala slaglängd.

4. Termostatventil enligt kravet 2 eller 3 k ä n n e t e c k n a d därav, att skärmväggen (9) är förbunden med ett gängat parti (20), vilket är upptaget i en motsvarande gängad öppning i huset (1) eller i en med huset förbunden del.