WO2011006559A1 - Voreinstellbarer durchflussmengenregler für heizungsanlagen - Google Patents

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WO2011006559A1
WO2011006559A1 PCT/EP2010/003365 EP2010003365W WO2011006559A1 WO 2011006559 A1 WO2011006559 A1 WO 2011006559A1 EP 2010003365 W EP2010003365 W EP 2010003365W WO 2011006559 A1 WO2011006559 A1 WO 2011006559A1
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WO
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flow rate
cone
regulator according
presettable
pot
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PCT/EP2010/003365
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French (fr)
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Bernhard Henke
Jürgen Fuhrmann
Carina Schmidt
Original Assignee
Theodor Heimeier Metallwerk Gmbh
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Publication date
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D7/00—Control of flow
    • G05D7/01—Control of flow without auxiliary power
    • G05D7/0126—Control of flow without auxiliary power the sensing element being a piston or plunger associated with one or more springs
    • G05D7/0133—Control of flow without auxiliary power the sensing element being a piston or plunger associated with one or more springs within the flow-path
    • G05D7/014—Control of flow without auxiliary power the sensing element being a piston or plunger associated with one or more springs within the flow-path using sliding elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
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    • F24D19/10—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F24D19/1006—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems
    • F24D19/1009—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for central heating
    • F24D19/1015—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for central heating using a valve or valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D3/00—Hot-water central heating systems
    • F24D3/10—Feed-line arrangements, e.g. providing for heat-accumulator tanks, expansion tanks ; Hydraulic components of a central heating system
    • F24D3/1058—Feed-line arrangements, e.g. providing for heat-accumulator tanks, expansion tanks ; Hydraulic components of a central heating system disposition of pipes and pipe connections
    • F24D3/1066—Distributors for heating liquids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2220/00—Components of central heating installations excluding heat sources
    • F24D2220/02—Fluid distribution means
    • F24D2220/0264—Hydraulic balancing valves

Definitions

  • Presettable flow rate controller for heating systems Description:
  • the invention relates to a presettable flow regulator for heating systems according to the preamble of claim 1.
  • Such a flow regulator for heating systems is known from US 6688319 B2.
  • This known presettable flow regulator has a regulating insert, in which a throttle opening formed by a control sleeve and a regulating plug, controlled by the differential pressure, formed from the inlet pressure at the Schumediumzulaufstutzen and the output pressure, formed on Walkereschaustrittsstutzen, is adjusted.
  • the control of the throttle opening is carried out by a control sleeve, which is displaced axially differenz horrabkornigig in a pot.
  • the invention has the object to provide a presettable flow regulator for heating systems, which allows a sensitive and correspondingly accurate presetting of the desired flow rate.
  • the Mengenregulierein- set outlet side has a cone which cooperates with a hollow cone, which together form an annular space for the running heating medium, that the hollow cone is connected to the control sleeve and that the cone opening of the pot bottom penetrates.
  • annular space is formed, which causes only a slight change in the cross section of the annular space at comparatively large axial displacements of the hollow cone relative to the cone.
  • a comparison with the previously known significantly enlarged axial displacement can be provided to represent the desired default.
  • the adjustment can be quite several millimeters up to one centimeter, but the preset flow area in the annulus changes only by a few square millimeters.
  • the labyrinth seal consist of at least two sealing rings whose dimensions are just chosen so that there is a small gap between the sealing ring and sealing surface and thus the sealing rings just can not rest on the sealing surface and generate friction. It has proven particularly advantageous to construct the labyrinth seal from 3 sealing rings.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • a further reduction of the friction between the control sleeve and the pot can be achieved when using said labyrinth seal characterized in that the control sleeve and the pot made of stainless steel in particular consist of VA 1.4303.
  • this material has a particularly low surface roughness.
  • this material is very dimensionally stable and to press by conventional pressing method in relatively complicated shapes.
  • the control sleeve and / or the pot can be provided with a coating which increases the lubricity, in particular made of Teflon (tetrafluoroethylene).
  • Teflon tetrafluoroethylene
  • the hollow cone has a non-linear opening in the axial direction. This means as a result that a corresponding axial displacement of the hollow cone relative to the cone leads to a non-linear change of the flow cross-section of the annular space.
  • a very accurate presetting can be ensured, especially for very small flow rates to be preset.
  • the recesses of the Regulierstopfens may particularly advantageously have a parabolic opening in the axial direction. This linearizes the actual control characteristic of the presettable flow rate controller. Empirical adjustments of the contour of the recesses are also possible in order to be able to take into account peculiarities of the flow behavior in the presettable flow rate regulator.
  • the presettable flow regulator can be particularly advantageous part of a heating circuit manifold on the inlet side for underfloor heating.
  • the presetting of the flow rate of the regulating plug is attached to a spindle mounted in an upper part, whose axial position is variable by turning a hand wheel, which acts as a handle for presetting the flow rate. Together with the regulating plug while the hollow cone is displaced axially accordingly, so as to change the flow area of the annular space.
  • the cooperating with the hollow cone cone is stationary in the heating medium discharge nozzle arranged.
  • the housing may have a hand wheel cap rotary position indicator so that the preset flow rate value can be read at any time.
  • the handwheel cap can have an axially displaceable blocking ring.
  • the presettable flow regulator can also be part of a radiator valve whose valve body cooperates with a valve seat, which is designed as a bore of a carrier for the cone.
  • the Mengenregulierprin is quasi a downstream radiator valve in the flow direction downstream, which can be actuated for example by a thermostatic valve head.
  • the presetting of the flow rate can be carried out particularly advantageous by an actuating ring on the valve connection piece, which is also Voreinstellstutzen.
  • the actuating ring moves a threaded sleeve during its rotation a threaded control valve insert axially.
  • the control valve insert carries the valve seat together with the support for the cone.
  • the pot in which the control sleeve is arranged, is connected to the axially axially fixed to the threaded sleeve. That is, in this embodiment, the cone is axially displaced from the hollow cone for presetting the flow rate.
  • the result is again the flow cross section in Annular space between the cone and the hollow cone changed in the sense of the desired default.
  • the actuating ring can be configured as a handle for presetting the flow rate axially displaceable to block the rotation. Since the change in the presetting for the flow rate is not desired in particular when the thermostatic head is mounted on the valve connection piece, it is particularly advantageous if, in this context, the axial height of the actuating ring is dimensioned so that the actuating ring is blocked when mounted thermostatic head.
  • Embodiments of the presettable flow rate regulator for heating systems are shown in the drawings and are explained in more detail below with reference to the drawings.
  • FIG. 3 shows a detail of the presettable flow rate regulator according to FIG. 2,
  • FIG. 5 shows a detail of the presettable flow rate regulator according to FIG. 4.
  • FIG. 1 shows a Walker Vietnamese accent for underfloor heating is shown, which consists of a return-side Banknikverteiler for underfloor heating in Fig. 1 above and from a flow-side Banknikverteiler for underfloor heating (21) in Fig. 1 below.
  • This supply-side heating circuit manifold (21) for floor heating has a housing (1), which has a Walkermediumzulaufstutzen (2). Furthermore, the housing (1) heating medium discharge nozzle (3) for the various underfloor heating circuits and Voreinstellstutzen (4), carry the handles (6) for presetting the flow rate for each floor heating circuits.
  • FIG. 2 in which identical or functionally similar device parts as in FIG. 1 are identified by the same reference numerals, one of the presettable flow rate regulator according to FIG. 1 will now be shown in section and described in more detail.
  • a dilemmanreguliergan (5) is provided, a pot (7), with a pot bottom (8), with an opening (9) in the pot bottom (8 ) having.
  • a control sleeve (11) is arranged, which is spring-loaded by an axial spring (10) in the direction of the pot bottom (8).
  • the upper end of the control sleeve (11) in FIG. 2 cooperates with a regulating plug (12) into which the control sleeve (11) can dip and thus covers different sections (13) of the regulating plug (12) with parabolic cross sections in sections ,
  • a hollow cone (15) is fixed to the control sleeve (11) and with this control sleeve (11) together displaceable, in which a cone (14) is immersed.
  • the cone (14) is fixedly arranged in the heating medium discharge nozzle (3) of the presettable flow rate regulator. Between the cone (14) and the hollow cone
  • annular space (16) is formed, which determines depending on the axial position of the hollow cone (15) relative to the cone (14) has a flow cross-section for the heating medium.
  • the heating medium flows past a spindle (23), through the recesses (13) of the Regulierstopfens (12) in the control sleeve (11) into and through the annulus
  • the size of the flow cross section through the annular space (16) is on the one hand by determines the pressure inside the control sleeve (11), which moves the hollow cone (15) against the force of the axial spring (10) relative to the cone (14).
  • the size of the flow cross-section in the annular space (16) determined by the respective default, by axial displacement of the spindle (23) and thus of the pot (7) together with the control sleeve (11) and thus the hollow cone (15) relative to the Cone (14) yields.
  • the axial displacement of the spindle (23) is effected by a hand wheel (6), which acts as a handle for presetting the flow rate and by an upper part (22) with a thread between the upper part (22) and the spindle (23).
  • a rotary position indicator (24) which represents the rotational position of the handwheel cap (6) relative to the rotational position display.
  • the rotation of the handwheel cap (6) can be blocked by a blocking ring (25).
  • These labyrinth seals (17) are constructed as shown in FIG. 3 from three sealing rings (18) made of PTFE. These sealing rings (18) each have a circumferential projection (19) in the direction of the sealing surface. The sealing surface is in the illustrated detail, the control sleeve (11). The labyrinth seal (17) itself is arranged on the regulating plug (12).
  • the dimensioning of the individual sealing rings (18) of the labyrinth seal (17) is selected so that in each case a small gap between the sealing rings (18) and the sealing surface, here the control sleeve (11), so that the seal is almost frictionless.
  • This basically improves the response to flow rate change and thus pressure changes and reduces both the friction on the sealing surface and the breakaway torque for displacement of the control sleeve (11) relative to the pot (7).
  • identical or identically acting device parts as in FIG. 2 or FIG. 3 are provided with the same reference numerals. In this Fig. 4, the use of the presettable flow rate regulator in a radiator valve, which is shown in an axial section will now be described.
  • the radiator valve (26) has in a known manner to a valve body (27) which cooperates with a valve seat (28).
  • the valve seat (28) is designed as a bore (29) of a carrier (30) for the cone (14). D. h., The actual radiator valve is connected downstream of the presettable flow regulator in the flow direction.
  • the presetting of the flow rate is carried out in this arrangement, however, not by axial displacement of the pot (7) with the control sleeve (11) and thus the hollow cone (15) against a stationary cone (14), as shown in Fig. 2, but by displacement of the cone (14) in the axial direction relative to the hollow cone (15).
  • This axial displacement of the cone (14) relative to the pot (7) of the control sleeve (11) and the hollow cone (15) takes place by turning a threaded sleeve (31) by means of an actuating ring (6), which acts as a handle for presetting the flow rate.
  • This threaded sleeve (31) is connected via a thread (32) with a control valve insert (33), wherein the threaded sleeve (31) stationary, the control valve insert (33) is axially displaceable by rotation.
  • the actuating ring (6) is axially displaceable for locking the preset position.
  • the axial height (34) of the actuating ring (6) is chosen so that when screwed to the radiator valve (26), not shown in FIG. 4 thermostatic head, the adjustment of the preset flow rate is not possible.
  • the in 4 not shown thermostatic head is screwed in Fig. 4 on top of the radiator valve (26).
  • FIG. 5 the same or similar device parts as in FIGS. 2 to 4 are shown with the same reference numerals.
  • the labyrinth seal (17) explained in more detail.
  • the structure of the labyrinth seal (17) with three sealing rings (18) and the circumferential projections (19) corresponds to the structure of the labyrinth seal (17) according to FIG. 3.
  • the remaining features of the labyrinth seal (17) correspond to the solution shown in Fig. 3.

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Abstract

Bei einem voreinstellbaren Durchflussmengenregler für Heizungsanlagen mit einem Gehäuse, welches einen Heizmediumzulaufstutzen, einen Heizmediumablaufstutzen und einen Voreinstellstutzen aufweist und mit einem Mengenreguliereinsatz, welcher abhängig vom Druck im Mengenreguliereinsatz, den Durchflussquerschnitt für das Heizmedium verändert, weist der Mengenreguliereinsatz ablaufstutzenseitig einen Kegel auf, der mit einem Hohlkegel zusammen wirkt. Der Kegel und der Hohlkegel bilden gemeinsam einen Ringraum für das ablaufende Heizmedium. Der Hohlkegel ist mit der Regelhülse verbunden und der Kegel durchdringt die Öffnung eines Topfbodens.

Description

Voreinstellbarer Durchflussmenqenreqler für Heizunqsanlaqen Beschreibung:
Die Erfindung betrifft einen voreinstellbaren Durchflussmengenregler für Heizungsanlagen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein derartiger Durchflussmengenregler für Heizungsanlagen ist aus der US 6688319 B2 bekannt. Dieser bekannte voreinstellbare Durchflussmengenregler weist einen Reguliereinsatz auf, bei dem eine Drosselöffnung, gebildet aus einer Regelhülse und einem Regulierstopfen, gesteuert durch den Differenzdruck, gebildet aus dem Eingangsdruck am Heizmediumzulaufstutzen und dem Ausgangsdruck, gebildet am Heizmediumablaufstutzen, verstellt wird. Die Steuerung der Drosselöffnung erfolgt dabei durch eine Regelhülse, die differenzdruckabhänigig in einem Topf axial verlagert wird.
Durch die besondere Form von Ausnehmungen an dem Regulierstopfen und durch das Eintauchen der Regelhülse in den Regulierstopfen erfolgt eine strömungsgeschwindigkeitsabhängige Korrektur der Durchflussmengenregelung. Der hierbei ausgenutzte Bernoullieffekt wirkt dem Differenzdruckeffekt hierbei entgegen. Die Voreinstellung der Durchflussmenge erfolgt durch einen Voreinstellstopfen, der abhängig von seiner axialen Position den Durchflussquerschnitt durch eine Öffnung eines Topfbodens des Topfes verändert.
Diese Voreinstellung der Durchflussmenge ist jedoch vergleichsweise ungenau, weil bereits geringe axiale Verlagerungen des Voreinstellstopfens große Änderungen des Durchflussquerschnittes bewirken. Eine feinfühlige und damit entsprechend genaue Voreinstellung der Durchflussmenge ist mit dieser bekannten Lösung nicht möglich.
Darüber hinaus ist auch die eigentliche Durchflussmengenregelung bei voreingestellter Durchflussmenge ungenau, weil nur sehr geringe Druckunterschiede in dem Mengenreguliereinsatz zur Regelung der Durchflussmenge zur Verfügung stehen und weil die in dem vorbekannten Durchflussmengenregler verwendeten Dichtungen vergleichsweise viel Reibung zwischen der Regelhülse und dem Topf erzeugen. Da- durch ergeben sich einerseits hohe Losbrechmomente, um überhaupt eine Veränderung der axialen Lage der Regelhülse gegenüber dem Topf zu bewirken. Andererseits ist die Verschiebung der Regelhülse im Topf auch bei deren Bewegung relativ schwergängig.
Die Erfindung hat die Aufgabe einen voreinstellbaren Durchflussmengenregler für Heizungsanlagen zu schaffen, der eine feinfühlige und entsprechend genaue Voreinstellung der gewünschten Durchflussmenge ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Mengenregulierein- satz ablaufstutzenseitig einen Kegel aufweist, der mit einem Hohlkegel zusammen wirkt, welche gemeinsam einen Ringraum für das ablaufende Heizmedium bilden, dass der Hohlkegel mit der Regelhülse verbunden ist und dass der Kegel die Öffnung des Topfbodens durchdringt.
Durch den erfindungsgemäß vorgesehenen Kegel und Hohlkegel wird ein Ringraum gebildet, der bei vergleichsweise großen axialen Verlagerungen des Hohlkegels gegenüber dem Kegel nur eine geringfügige Veränderung des Querschnittes des Ringraumes bewirkt. So kann ein gegenüber dem Vorbekannten deutlich vergrößerter axialer Verstellweg vorgesehen werden, um die gewünschte Voreinstellung darzustellen. Der Verstellweg kann hierbei durchaus mehrere Millimeter bis hin zu einem Zentimeter betragen, wobei jedoch der voreingestellte Durchflussquerschnitt in dem Ringraum sich nur um wenige Quadratmillimeter verändert.
Mit diesen Maßnahmen wird also eine Art Übersetzung zwischen dem Verschiebeweg des Hohlkegels gegenüber dem Kegel und der Veränderung der wirksamen Fläche im Ringraum geschaffen, so dass große Hübe des Hohlkegels gegenüber dem Kegel nur zu geringen Änderungen des Durchflussquerschnittes im Ringraum führen. Dies ermöglicht eine gegenüber dem Vorbekannten deutlich feinfühligere und genauere Voreinstellung der gewünschten Durchflussmenge.
Durch die Verbindung des Hohlkegels mit der Regelhülse erfolgt dabei die eigentliche Regelung der Durchflussmenge: Die bei der vorbekannten Lösung gemäß der US 6688319 B2 detailliert beschriebene Funktionsweise ist bei der Lösung der vorliegenden Erfindung identisch.
Es wird also mit einfachen konstruktiven Maßnahmen eine gegenüber dem Stand der Technik deutlich bessere Voreinstellung des Durchflussmengenreglers erzielt. Der hierfür erforderliche Mehraufwand hält sich in engen Grenzen. Die erfindungsgemäße Lösung kann; wie auch die vorbekannte Lösung; mit einfachen und kostengünstigen Mitteln produziert werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und werden im Folgenden anhand der Unteransprüche näher beschrieben.
Zur Reduzierung der Reibung und des Losbrechmomentes zwischen der Regelhülse und dem Topf des Mengenreguliereinsatzes ist es besonders vorteilhaft, wenn zwischen dem Topf und der Regelhülse mindestens eine Labyrinthdichtung angeordnet ist. Die geringen Druckunterschiede in dem Reguliereinsatz, die in der Größenordnung von etwa 100 mbar liegen, erfordern die Verwendung einer Axialfeder mit gerade einmal 1 Newton Rückstellkraft. Dichtungsanordnungen, die, wie bei der vorbekannten Lösung dargestellt, führen letztlich zu Reibungen zwischen den sich gegeneinander bewegenden Teilen und verursachen nahezu unüberwindbare Schwierigkeiten. Um hier den Arbeitspunkt des voreinstellbaren Durchflussmengenreglers in Richtung hin zu kleineren Differenzdrücken und damit letztlich hin zu kleineren Durchflussmengenänderungen zu verschieben, ist es besonders vorteilhaft Labyrinthdichtungen vorzusehen.
Um ein Verkippen der Regelhülse gegenüber dem Topf zu vermeiden, ist es besonders vorteilhaft in diesem Zusammenhang zwei Labyrinthdichtungen vorzusehen, wobei eine Labyrinthdichtung am Außenumfang des Hohlkegels befestigt ist und die andere Labyrinthdichtung am Innenumfang des Regulierstopfens befestigt ist. Weiterhin besonders vorteilhaft kann die Labyrinthdichtung aus mindestens zwei Dichtringen bestehen, deren Dimensionierung gerade so gewählt ist, dass sich ein geringer Spalt zwischen Dichtring und Dichtfläche ergibt und damit die Dichtringe gerade nicht auf der Dichtfläche aufliegen und Reibung erzeugen können. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, die Labyrinthdichtung aus 3 Dichtringen aufzubauen. Bei der Materialwahl für die Dichtringe hat sich Polytetrafluorethylen (PTFE) als besonders geeignet herausgestellt. Zur weiteren Reduzierung evtl. Reibungseffekte hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Dichtringe dichtflächenseitig einen umlaufenden Vorsprung mit im Wesentlichen halbrundem Querschnitt aufweisen.
Eine weitere Reduzierung der Reibung zwischen der Regelhülse und dem Topf kann bei Verwendung der genannten Labyrinthdichtung dadurch erzielt werden, dass die Regelhülse und der Topf aus Edelstahl insbesondere aus VA 1.4303 bestehen. Dieses Material weist einerseits eine besonders geringe Oberflächenrauhigkeit auf. Andererseits ist dieses Material sehr formstabil und durch übliche Pressverfahren auch in vergleichsweise komplizierte Formgebungen zu pressen. Schließlich kann in diesem Zusammenhang zusätzlich die Regelhülse und/oder der Topf mit einer gleitfä- higkeitserhöhenden Beschichtung insbesondere aus Teflon (Tetrafluorethylen) versehen werden. Die Materialpaarung Teflon/PTFE weist hierbei besonders gute Gleiteigenschaften auf.
Zur Erzeugung einer nicht linearen Voreinstellkennlinie ist es besonders vorteilhaft, wenn der Hohlkegel in Axialrichtung eine nicht lineare Öffnung aufweist. Dies bedeutet im Ergebnis, dass eine entsprechend axiale Verlagerung des Hohlkegels gegenüber dem Kegel zu einer nicht linearen Veränderung des Durchflussquerschnittes des Ringraumes führt. Hiermit kann insbesondere bei sehr kleinen voreinzustellenden Durchflussmengen eine sehr genaue Voreinstellung gewährleistet werden.
Die Ausnehmungen des Regulierstopfens können besonders vorteilhaft in Axialrichtung eine parabelförmige Öffnung aufweisen. Hiermit wird die eigentliche Regelkennlinie des voreinstellbaren Durchflussmengenreglers linearisiert. Empirische Anpassungen der Kontur der Ausnehmungen sind darüber hinaus ebenfalls möglich, um Besonderheiten des Strömungsverhaltens im voreinstellbaren Durchflussmengenreg- ler berücksichtigen zu können. Der voreinstellbare Durchflussregler kann besonders vorteilhaft Teil eines vorlaufsei- tigen Heizkreisverteilers für Fußbodenheizungen sein. Dabei wird zur Voreinstellung der Durchflussmenge der Regulierstopfen an einer in einem Oberteil gelagerten Spindel befestigt, deren axiale Lage durch Verdrehen einer Handradkappe, die als Handhabe zur Voreinstellung der Durchflussmenge wirkt, veränderlich ist. Gemeinsam mit dem Regulierstopfen wird dabei auch der Hohlkegel entsprechend axial verlagert, um so den Durchflussquerschnitt des Ringraumes zu verändern. Der mit dem Hohlkegel zusammenwirkende Kegel ist dabei ortsfest im Heizmediumablaufstutzen angeordnet.
Bei Verwendung des voreinstellbaren Durchflussmengenreglers in einem vorlaufsei- tigen Heizkreisverteiler für Fußbodenheizungen kann das Gehäuse eine Drehstellungsanzeige für die Handradkappe aufweisen, so dass jeder Zeit der voreingestellte Durchflussmengenwert ablesbar ist. Um eine ungewollte Verstellung der voreingestellten Durchflussmenge zu vermeiden, kann die Handradkappe einen axial verschieblichen Blockierring aufweisen.
Besonders vorteilhaft kann der voreinstellbare Durchflussmengenregler auch Teil eines Heizkörperventiles sein, dessen Ventilkörper mit einem Ventilsitz zusammenwirkt, der als Bohrung eines Trägers für den Kegel ausgebildet ist. Mit diesen Maßnahmen ist dem Mengenreguliereinsatz quasi ein normales Heizkörperventil in Strömungsrichtung nachgeschaltet, das beispielsweise durch einen Thermostatventilkopf betätigbar ist.
In diesem Zusammenhang kann die Voreinstellung der Durchflussmenge besonders vorteilhaft durch einen Betätigungsring am Ventilanschlussstutzen erfolgen, der zugleich Voreinstellstutzen ist. Der Betätigungsring verschiebt über eine Gewindehülse bei dessen Verdrehung einen mit einem Gewinde versehenen Regelventileinsatz axial. Der Regelventileinsatz trägt dabei den Ventilsitz gemeinsam mit dem Träger für den Kegel. Der Topf, in dem die Regelhülse angeordnet ist, ist dem gegenüber axial ortsfest mit der Gewindehülse verbunden. D. h., bei dieser Ausführungsform wird der Kegel gegenüber dem Hohlkegel zur Voreinstellung der Durchflussmenge axial verlagert. Im Ergebnis wird damit wieder der Durchflussquerschnitt im Ringraum zwischen dem Kegel und dem Hohlkegel im Sinne der gewünschten Voreinstellung verändert.
Bei Verwendung des voreinstellbaren Durchflussmengenreglers als Teil eines Heiz- körperventiles kann der Betätigungsring als Handhabe zur Voreinstellung der Durchflussmenge axial verschieblich zur Blockierung der Drehung ausgebildet sein. Da die Veränderung der Voreinstellung für die Durchflussmenge insbesondere dann nicht gewünscht ist, wenn der Thermostatkopf auf dem Ventilanschlussstutzen montiert ist, ist es besonders vorteilhaft, wenn in diesem Zusammenhang die axiale Höhe des Betätigungsringes so bemessen ist, dass der Betätigungsring bei montiertem Thermostatkopf blockiert ist.
Ausführungsbeispiele des voreinstellbaren Durchflussmengenreglers für Heizungsanlagen sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 4 voreinstellbare Durchflussmengenregler als Teil eines vorlaufseitigen Heizkreisverteilers für Fußbodenheizungen in der grundsätzlichen Anordnung,
Fig. 2 einen der voreinstellbaren Durchflussmengenregler gemäß Fig. 1 in einem Axialschnitt,
Fig. 3 ein Detail des voreinstellbaren Durchflussmengenreglers gemäß 2,
Fig. 4 einen voreinstellbaren Durchflussmengenregler als Teil eines Heizkörperventi- les in einem Axialschnitt und
Fig. 5 ein Detail des voreinstellbaren Durchflussmengenreglers gemäß Fig. 4.
In der Fig. 1 ist eine Heizkreisverteileranordnung für Fußbodenheizungen dargestellt, die aus einem rücklaufseitigen Heizkreisverteiler für Fußbodenheizungen in der Fig. 1 oben und aus einem vorlaufseitigem Heizkreisverteiler für Fußbodenheizungen (21) in der Fig. 1 unten besteht. Dieser vorlaufseitige Heizkreisverteiler (21) für Fußbodenheizungen weist ein Gehäuse (1) auf, welches einen Heizmediumzulaufstutzen (2) aufweist. Weiterhin weist das Gehäuse (1) Heizmediumablaufstutzen (3) für die verschiedenen Fußbodenheizkreise und Voreinstellstutzen (4) auf, die Handhaben (6) zur Voreinstellung der Durchflussmenge für die einzelnen Fußbodenheizkreise tragen.
In der Fig. 2, in der identische oder funktionsähnliche Einrichtungsteile wie in der Fig. 1 mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet sind, wird nun einer der voreinstellbaren Durchflussmengenregler gemäß der Fig. 1 im Schnitt dargestellt und näher beschrieben. Aus der Fig. 2 wird ersichtlich, dass innerhalb der Gehäuses (1) des voreinstellbaren Durchflussmengenreglers ein Mengenreguliereinsatz (5) vorgesehen ist, der einen Topf (7), mit einem Topfboden (8), mit einer Öffnung (9) im Topfboden (8) aufweist. In diesem Topf (7) ist axial verschieblich eine Regelhülse (11) angeordnet, die durch eine Axialfeder (10) in Richtung auf den Topfboden (8) federbelastet ist. Das in der Fig. 2 obere Ende der Regelhülse (11) wirkt dabei mit einem Regulierstopfen (12) zusammen, in den die Regelhülse (11) eintauchen kann und damit verschiedene Ausnehmungen (13) des Regulierstopfens (12) mit parabelförmigen Querschnitt jeweils abschnittsweise überdeckt.
In der Fig. 2 unten ist an der Regelhülse (11) und mit dieser Regelhülse (11) gemeinsam verschieblich ein Hohlkegel (15) befestigt, in den ein Kegel (14) eintaucht. Der Kegel (14) ist dabei ortsfest im Heizmediumablaufstutzen (3) des voreinstellbaren Durchflussmengenreglers angeordnet. Zwischen dem Kegel (14) und dem Hohlkegel
(15) ist ein Ringraum (16) gebildet, der abhängig von der axialen Lage des Hohlkegels (15) gegenüber dem Kegel (14) einen Durchflussquerschnitt für das Heizmedium bestimmt.
Das Heizmedium fließt dabei an einer Spindel (23) vorbei, durch die Ausnehmungen (13) des Regulierstopfens (12) in die Regelhülse (11) hinein und durch den Ringraum
(16) zwischen dem Kegel (14) und dem Hohlkegel (15) hindurch durch den Heizmediumablaufstutzen (3) in den jeweiligen Heizkreis der Fußbodenheizung. Die Größe des Durchflussquerschnittes durch dem Ringraum (16) wird dabei einerseits durch den Druck im Inneren der Regelhülse (11) bestimmt, welche den Hohlkegel (15) gegen die Kraft der Axialfeder (10) gegenüber dem Kegel (14) verlagert.
Andererseits wird die Größe des Durchflussquerschnittes im Ringraum (16) durch die jeweilige Voreinstellung bestimmt, die sich durch axiale Verlagerung der Spindel (23) und damit des Topfes (7) gemeinsam mit der Regelhülse (11) und damit des Hohlkegels (15) gegenüber dem Kegel (14) ergibt. Die axiale Verlagerung der Spindel (23) erfolgt dabei durch eine Handradkappe (6), die als Handhabe zur Voreinstellung der Durchflussmenge wirkt und durch ein Oberteil (22) mit einem Gewinde zwischen dem Oberteil (22) und der Spindel (23). Zur Ablesung der voreingestellten Durchflussmenge dient eine Drehstellungsanzeige (24), die die Drehstellung der Handradkappe (6) gegenüber der Drehstellungsanzeige darstellt. Die Drehung der Handradkappe (6) kann durch einen Blockierring (25) blockiert werden.
In der Fig. 3 sind gleiche oder gleich wirkende Einrichtungsteile mit denselben Bezugszeichen wie in der Fig. 2 dargestellt. Hier wird an einem Detail der Aufbau zweier Labyrinthdichtungen (17) in der Fig. 2 näher erläutert. Diese Labyrinthdichtungen (17) in der Fig. 2 dienen letztlich zur Abdichtung der Regelhülse (11) gegenüber dem Topf (7).
Diese Labyrinthdichtungen (17) sind wie aus der Fig. 3 ersichtlich aus jeweils drei Dichtringen (18) aus PTFE aufgebaut. Diese Dichtringe (18) weisen jeweils in Richtung der Dichtfläche einen umlaufenden Vorsprung (19) auf. Die Dichtfläche ist bei dem dargestellten Detail die Regelhülse (11). Die Labyrinthdichtung (17) selbst ist an dem Regulierstopfen (12) angeordnet.
Wesentlich bei der vorliegenden Labyrinthdichtungsanordnung ist, dass die Dimensionierung der einzelnen Dichtringe (18) der Labyrinthdichtung (17) so gewählt ist, dass sich jeweils ein geringer Spalt zwischen den Dichtringen (18) und der Dichtfläche, hier der Regelhülse (11), ergibt, so dass die Dichtung nahezu reibungsfrei erfolgt. Dies verbessert grundlegend das Ansprechen auf Durchflussmengenänderung und damit Druckänderungen und reduziert sowohl die Reibung an der Dichtfläche als auch das Losbrechmoment zur Verlagerung der Regelhülse (11) gegenüber dem Topf (7). In der Fig. 4 sind gleiche oder gleich wirkende Einrichtungsteile wie in der Fig. 2 bzw. Fig. 3 mit denselben Bezugszeichen versehen. In dieser Fig. 4 wird nun die Verwendung des voreinstellbaren Durchflussmengenreglers in einem Heizkörperventil, das in einem Axialschnitt dargestellt ist beschrieben. Das Heizkörperventil (26) weist dabei in bekannter Art und Weise einen Ventilkörper (27) auf, der mit einem Ventilsitz (28) zusammen wirkt. Der Ventilsitz (28) ist dabei als Bohrung (29) eines Trägers (30) für den Kegel (14) ausgebildet. D. h., das eigentliche Heizkörperventil ist in Strömungsrichtung dem voreinstellbaren Durchflussmengenregler nachgeschaltet.
Die Voreinstellung der Durchflussmenge erfolgt bei dieser Anordnung jedoch nicht durch axiale Verlagerung des Topfes (7) mit der Regelhülse (11) und damit dem Hohlkegel (15) gegenüber einem ortsfesten Kegel (14), wie in der Fig. 2 dargestellt, sondern durch Verlagerung des Kegels (14) in axialer Richtung gegenüber dem Hohlkegel (15).
Diese axiale Verlagerung des Kegels (14) gegenüber dem Topf (7) der Regelhülse (11) und dem Hohlkegel (15) erfolgt dabei durch Verdrehen einer Gewindehülse (31) mittels eines Betätigungsringes (6), der als Handhabe zur Voreinstellung der Durchflussmenge wirkt. Diese Gewindehülse (31) ist über ein Gewinde (32) mit einem Regelventileinsatz (33) verbunden, wobei die Gewindehülse (31) ortsfest, der Regelventileinsatz (33) jedoch durch Verdrehung axial verschieblich ist.
Mit Axialverschiebung des Regelventileinsatzes (33), der auch den Ventilkörper (27) des Heizkörperventiles (26) trägt, wird auch der Träger (30) für den Kegel (14) und damit der Kegel (14) selbst axial verschoben. Durch diese axiale Verschiebung des Kegels (14) gegenüber dem Hohlkegel (15) erfolgt die Veränderung des Durchflussquerschnittes im Ringraum (16) zum zwecke der Voreinstellung der Durchflussmenge.
Der Betätigungsring (6) ist zur Arretierung der Voreinstellposition axial verschiebbar. Die axiale Höhe (34) des Betätigungsringes (6) ist dabei so gewählt, dass bei auf das Heizkörperventil (26) aufgeschraubtem, in der Fig. 4 nicht dargestellten Thermostatkopf die Verstellung der voreingestellten Durchflussmenge nicht möglich ist. Der in der Fig. 4 nicht dargestellte Thermostatkopf wird in der Fig. 4 oben auf das Heizkörperventil (26) aufgeschraubt.
In der Fig. 5 sind gleiche oder gleich wirkende Einrichtungsteile wie in den Fig. 2 bis 4 mit denselben Bezugszeichen dargestellt. Hier wird nun am Beispiel der Abdichtung des Hohlkegels (15) gegenüber dem Topf (7) die Labyrinthdichtung (17) näher erläutert. Der Aufbau der Labyrinthdichtung (17) mit drei Dichtringen (18) und den umlaufenden Vorsprüngen (19) entspricht dem Aufbau der Labyrinthdichtung (17) gemäß Fig. 3. Hier ist darüber hinaus einer der Dichtringe (18), nämlich der in der Fig. 5 obere Dichtring einstückig mit dem Hohlkegel (15) ausgebildet. Dies vereinfacht die Konstruktion und reduziert die Herstellkosten. Die übrigen Merkmale der Labyrinthdichtung (17) entsprechen der in Fig. 3 dargestellten Lösung.
Weiterhin ist in der Fig. 5 der Ringraum (16) zwischen dem Kegel (14) und dem Hohlkegel (15) sehr deutlich erkennbar. Es wird deutlich, dass der Hohlkegel (15) eine nicht lineare Öffnung (20) in axialer Richtung aufweist. Damit ändert sich auch der Durchflussquerschnitt des Ringraumes (16) bei axialer Verlagerung des Hohlkegels (15)gegenüber dem Kegel (14) nicht linear. Dies führt dazu, dass auch die Voreinstellung der gewünschten Durchflussmenge abhängig von der Axialposition des Hohlkegels (15) gegenüber dem Kegel (14) nicht linear erfolgen kann, so dass insbesondere bei geringen voreinstellbaren Durchflussmengen eine sehr gute Auflösung der Voreinstellung gewährleistet ist.

Claims

Voreinstellbarer Durchflussmengenreqler für Heizunqsanlaαen Patentansprüche:
1. Voreinstellbarer Durchflussmengenregler für Heizungsanlagen mit einem Gehäuse (1), welches einen Heizmediumzulaufstutzen (2), einen Heizmediumab- laufstutzen (3) und einen Voreinstellstutzen (4) aufweist, mit einem Mengen- reguliereinsatz (5), welcher abhängig vom Druck im Mengenreguliereinsatz (5) den Durchflussquerschnitt für das Heizmedium verändert, mit einer außen am Gehäuse angebrachten Handhabe (6) zur Voreinstellung der Durchflussmenge, welche eine Axialposition von Teilen des Mengenreguliereinsatzes (5) verändert, wobei der Mengenreguliereinsatz (5) einen Topf (7) mit einem Topfboden (8) und einer Öffnung (9) im Topfboden (8) aufweist, wobei im Topf (7) axial verschieblich und durch eine Axialfeder (10) federbelastet eine Regelhülse (11) angeordnet ist, welche zulaufstutzenseitig mit einem Regulierstopfen (12) im Sinne einer Veränderung des Durchflussquerschnittes zusammenwirkt, der Ausnehmungen (13) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Mengenreguliereinsatz (5) ablaufstutzenseitig einen Kegel (14) aufweist, der mit einem Hohlkegel (15) zusammenwirkt, welche gemeinsam einen Ringraum (16) für das ablaufende Heizmedium bilden, dass der Hohlkegel (15) mit der Regelhülse (11) verbunden ist und das der Kegel (14) die Öffnung des Topfbodens (8) durchdringt.
2. Voreinstellbarer Durchflussmengenregler nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Topf (7) und der Regelhülse (11) mindestens eine Labyrinthdichtung (17) angeordnet ist.
3. Voreinstellbarer Durchflussmengenregler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Topf (7) und der Regelhülse (11) zwei Labyrinthdichtungen (17) angeordnet sind, wobei eine Labyrinthdichtung (17) am Außenumfang des Hohlkegels (15) befestigt ist und die andere Labyrinthdichtung am Innenumfang des Regulierstopfens (12) befestigt ist.
4. Voreinstellbarer Durchflussmengenregler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Labyrinthdichtung (17) aus mindestens zwei Dichtringen (18) besteht, deren Dimensionierung so gewählt ist, dass sich jeweils ein geringer Spalt zwischen Dichtring (18) und Dichtfläche ergibt.
5. Voreinstellbarer Durchflussmengenregler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Labyrinthdichtung (17) aus drei Dichtringen (18) besteht.
6. Voreinstellbarer Durchflussmengenregler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtringe (18) aus Polytetrafluorethylen (PTFE) bestehen.
7. Voreinstellbarer Durchflussmengenregler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtringe (18) dichtflächenseitig einen umlaufenden Vorsprung (19) mit im wesentlichen halbrunden Querschnitt aufweisen.
8. Voreinstellbarer Durchflussmengenregler nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Regelhülse (11) und/oder der Topf (7) aus Edelstahl, insbesondere aus VA 1.4303 bestehen.
9. Voreinstellbarer Durchflussmengenregler nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Regelhülse (11) und/oder der Topf (7) eine gleitfähigkeits- erhöhende Beschichtung insbesondere aus Teflon (Tetrafluorethylen) aufweisen.
10. Voreinstellbarer Durchflussmengenregler nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkegel (15) in Axialrichtung eine nicht lineare Öffnung (20) aufweist, um eine nicht lineare Voreinstellkennlinie zu erzeugen.
11. Voreinstellbarer Durchflussmengenregler nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (13) des Regulierstopfens (12) in Axialrichtung eine parabelförmige Öffnung zur Linearisierung der Regelkennlinie aufweisen.
12. Voreinstellbarer Durchflussmengenregler nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Durchflussmengenregler Teil eines vorlaufseitigen Heizkreisverteilers (21) für Fußbodenheizungen ist, dass der Regulierstopfen (12) an einer in einem Oberteil (22) gelagerten Spindel (23) befestigt ist, deren axiale Lage durch Verdrehen einer Handradkappe (6) veränderlich ist und das der Kegel (14) ortsfest im Heizmediumablaufstutzen (3) angeordnet ist.
13. Voreinstellbarer Durchflussmengenregler nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) eine Drehstellungsanzeige (24) für die Handradkappe (6) aufweist.
14. Voreinstellbarer Durchflussmengenregler nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Handradkappe (6) einen axial verschieblichen Blockierring (25) aufweist.
15. Voreinstellbarer Durchflussmengenregler nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Durchflussmengenregler Teil eines Heizkörperventiles (26) ist, dessen Ventilkörper (27) mit einem Ventilsitz (28) zusammenwirkt, der als Bohrung (29) eines Trägers (30) für den Kegel (14) ausgebildet ist.
16. Voreinstellbarer Durchflussmengenregler nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Voreinstellung der Durchflussmenge durch einen Betätigungsring (6) am Ventilanschlussstutzen (4) erfolgt, welche über eine Gewindehülse (31) einen mit einem Gewinde (32) versehenen Regelventileinsatz (33) axial verschiebt, wobei der Regelventileinsatz (33) den Ventilsitz (28) gemeinsam mit dem Träger (30) für den Kegel (14) trägt und dass der Topf (7) axial ortsfest mit der Gewindehülse (31) verbunden ist.
17. Voreinstellbarer Durchflussmengenregler nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungsring (6) axial verschieblich zur Blockierung der Drehung ausgebildet ist.
18. Voreinstellbarer Durchflussmengenregler nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Höhe (34) des Betätigungsringes (6) so bemessen ist, das der Betätigungsring (6) bei montiertem Thermostatkopf blockiert ist.
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