DE10050207C1 - Kombiventil für Heizungsanlagen - Google Patents

Abstract

Kombiventil für Heizungsanlagen, mit einem Ventilglied (26), das durch eine Rückstellfeder (56) in die Öffnungsstellung vorgespannt ist, und mit einem Stellmechanismus (12) zum Betätigen des Ventilgliedes (26) in Abhängigkeit von sowohl der Raumtemperatur als auch der Temperatur des Heizmediums, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied (26) einen durch den Stellmechanismus (12) und die Rückstellfeder (56) beaufschlagten Schaft (40) und einen axialbeweglich auf dem Schaft geführten Ventilteller (42) aufweist, der sich über eine Schließfeder (58) an dem Schaft abstützt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kombiventil für Heizungsanlagen, mit einem Ventil­ glied, das durch eine Rückstellfeder in die Öffnungsstellung vorgespannt ist, und mit einem Steilmechanismus zum Betätigen des Ventilgliedes in Abhängig­ keit von sowohl der Raumtemperatur als auch der Temperatur des Heizmedi­ ums.

Ein solches Kombiventil ist insbesondere für den Einbau in den Rücklauf einer Fußbodenheizung vorgesehen und hat u. a. die Funktion, die Rücklauftempera­ tur des Heizmediums auf einen für die Fußbodenheizung zulässigen Wert zu be­ grenzen.

Eine derartige Rücklauftemperaturbegrenzung ist vor allem dann bedeutsam, wenn die Fußbodenheizung in den Heizkreislauf einer Radiator-Heizanlage inte­ griert ist, in der eine verhältnismäßig hohe Vorlauftemperatur herrscht. Solange die Rücklauftemperatur unterhalb des zulässigen Grenzwertes liegt, kann über das Ventilglied und den zugehörigen Betätigungsmechanismus, beispielsweise mit Hilfe eines Raumthermostatkopfes oder eines Fernverstellers, die Raumtem­ peratur geregelt werden.

In DE 298 05 473 U1 wird ein Kombiventil dieser Art beschrieben, bei dem ein Stößel des Raumthermostatventils, ein auf die Temperatur des Heizmediums reagierender Dehnstoffkörper und das Ventilglied in dieser Reihenfolge axial hin­ tereinander angeordnet sind. Wenn die Raumtemperatur unterhalb des einge­ stellten Sollwertes liegt, ist der Stößel des Raumthermostatventils unwirksam, und der Dehnstoffkörper stützt sich an einem Widerlager ab. Die Axialposition dieses Widerlagers wird so eingestellt, daß der Dehnstoffkörper das Ventilglied in die Schließstellung bringt, sobald die Temperatur des Heizmediums den zu­ lässigen Grenzwert erreicht.

Wenn dann zusätzlich der Stößel des Raumthermostatkopfes ausgefahren wird, muß das Ventilglied weiter in Schließrichtung nachgeben können. Aus diesem Grund ist das Ventilglied bei dem bekannten Kombiventil als Kolben ausgebil­ det, der in diesem Fall tiefer in die zugehörige Bohrung des Ventilsitzes eintau­ chen kann. Die Abdichtung erfolgt durch einen Dichtring am Umfang des Kolbens.

Diese Konstruktion hat den Nachteil, daß es zu relativ hoher Reibung und zu Verschleiß am Dichtring kommen kann. Außerdem kann die Funktion des Ven­ tils durch Schmutzablagerungen beeinträchtigt werden. Diese Probleme werden noch gravierender, wenn der Durchmesser der Ventilöffnung vergrößert werden soll, um einen höheren Durchfluß zu ermöglichen.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Kombiventil der eingangs genannten Art zu schaffen, das eine hohe Durchflußmenge ermöglicht und dennoch eine hohe Funktionssicherheit aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Ventilglied einen durch den Stellmechanismus und die Rückstellfeder beaufschlagten Schaft und einen axialbeweglich auf dem Schaft geführten Ventilteller aufweist, der sich über eine Schließfeder an dem Schaft abstützt.

Durch die Ausbildung des Ventils als Tellerventil wird die Verschleiß- und Schmutzanfälligkeit deutlich herabgesetzt, und beim Öffnen des Ventils ist auch dann kein Reibungswiderstand zu überwinden, wenn die Ventilöffnung und der Ventilteller einen großen Durchmesser aufweisen. Wenn sich die Effekte einer hohen Raumtemperatur und einer hohen Temperatur des Heizmediums kumu­ lieren, kann der überschüssige Verstellweg des Stellmechanismus dadurch aus­ geglichen werden, daß die Schließfeder nachgibt. Auf diese Weise wird trotz grö­ ßeren Durchmessers der Ventilöffnung und damit größerer Durchflußmenge eine hohe Funktionssicherheit des Kombiventils erreicht.

Der Steilmechanismus kann wie bisher durch einen Stößel eines Raumthermo­ statkopfes oder eines Fernverstellers gebildet werden, der über einen auf die Temperatur des Heizmediums ansprechenden Dehnstoffkörper auf den Schaft des Ventilgliedes wirkt. Damit läßt sich auch die Temperatur des Rücklauftem­ peraturbegrenzers in einfacher Weise mit Hilfe der Position des Widerlagers für den Dehnstoffkörper einstellen. Da die auf die Ventildichtung wirkende Schließ­ kraft in jedem Fall durch die Federkraft der Schließfeder begrenzt wird, lassen sich die Stellbereiche für den Rücklauftemperaturbegrenzer und den Raumther­ mostaten nach Bedarf wählen, ohne daß mechanische Überbeanspruchungen im System zu befürchten sind. So ist es möglich, als Raumthermostatkopf einen kostengünstigen Thermostatkopf ohne Überlastsicherung zu benutzen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprü­ chen.

Bevorzugt ist das Kombiventil so ausgebildet, daß der Ventilteller gegen die Fließrichtung des Mediums schließt. In diesem Fall hat der Vordruck des Medi­ ums die Tendenz, den Ventilteller entgegen der Kraft der Schließfeder vom Ven­ tilsitz abzuheben, und die Schließfeder muß so stark dimensioniert sein, daß sie den Ventilteller gegen diesen Druck in der Schließstellung halten kann. Der Vor­ teil dieser Ausführungsform besteht darin, daß beim Öffnen des Ventils keine Schläge auftreten.

Eine besonders kompakte Bauweise des Kombiventils läßt sich dadurch errei­ chen, daß der Schaft des Ventilgliedes in einer Durchgangsbohrung des Ventil­ tellers aufgenommen ist, so daß er bei großen Stellwegen des Stellmechanismus in die Öffnung des Ventilsitzes eintauchen kann. Auf diese Weise wird die Bau­ länge des Ventils deutlich reduziert. Zwar sollte dann der Schaft in der Durch­ gangsbohrung des Ventilsitzes abgedichtet sein, doch läßt sich der Durchmesser dieser Bohrung so klein wählen, daß an den Dichtflächen keine großen Rei­ bungskräfte auftreten. Da diese Dichtflächen auch nicht dem Medium ausge­ setzt sind, ist die Verschmutzungsneigung und damit auch die Gefahr von Funktionsstörungen äußerst gering.

Die Schließfeder und die Rückstellfeder sind vorzugsweise koaxial zueinander angeordnet, wobei die Rückstellfeder vorzugsweise konisch gestaltet ist, so daß sie sich mit ihrem erweiterten Ende außerhalb des Ventiltellers auf dem Ventil­ sitz abstützen kann.

Der Ventilteller ist vorzugsweise durch eine Sicherungsscheibe auf dem Schaft des Ventilgliedes gehalten und wird bei geöffnetem Ventil durch die Kraft der Schließfeder in Anlage an der Sicherungsscheibe gehalten.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeich­ nung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen axialen Schnitt durch ein Kombiventil in geöffneter Stellung; und

Fig. 2 und 3 das Kombiventil nach Fig. 1 in zwei unterschiedlichen Schließstellungen.

Das in Fig. 1 gezeigte Kombiventil umfaßt ein Ventilgehäuse 10 und einen au­ ßerhalb dieses Ventilghäuses liegenden Stellmechanismus 12, der in der Zeich­ nung nur strichpunktiert angedeutet ist. Der Stellmechanismus 12 wird im ge­ zeigten Beispiel durch einen Raumthermostatkopf 14 gebildet, dessen Stößel 16 über ein tellerförmiges Druckglied auf einen Stößel 22 eines Dehnstoffkörpers 18 wirkt und den Stößel 22 in dem in Fig. 1 gezeigten Zustand von einem Wi­ derlager 20 abhebt. Der Dehnstoffkörper 18 drückt seinerseits auf das aus dem Ventilgehäuse 10 herausragende Ende 24 eines Ventilglieds 26.

Das Ventilgehäuse 10 bildet einen Ventilsitz 28 mit einer Ventilöffnung 30, die mit einem Einlaß 32 für das Heizmedium in Verbindung steht. Das Ventilglied 26 ist in einer Ventilkammer 34 aufgenommen, die an ihrem dem Stellmecha­ nismus 12 zugewandten Ende durch einen Stopfen 36 verschlossen ist und von der ein in der Mantelfläche des Ventilgehäuses ausgebildeter Auslaß 38 abgeht.

Das Ventilglied 26 ist mehrteilig ausgebildet. Seine Hauptbestandteile sind ein Schaft 40, der mit seinem Ende 24 aus dem Ventilgehäuse herausragt, ein ver­ schiebbar auf dem entgegengesetzten, im Durchmesser reduzierten Ende des Schaftes 40 angeordneter Ventilteller 42 und eine als Schraubendruckfeder aus­ gebildete Schließfeder 44, die sich mit einem Ende an dem Ventilteller 42 und mit dem anderen Ende an einem abgestuften Bund 46 des Schaftes 40 abstützt. Das im Durchmesser reduzierte Ende des Schaftes 40 durchsetzt eine Durch­ gangsbohrung 48 des Ventiltellers und ist dort mit einem Dichtring 50 abgedich­ tet. Der Ventilteller 42 ist auf der dem Ventilsitz 28 zugewandten Seite durch eine Sicherungsscheibe 52 auf dem Schaft 40 gehalten und weist einen in einer Ringnut aufgenommenen Dichtring 54 auf, der außerhalb der Ventilöffnung 30 am Ventilsitz 28 abdichtet.

An einer äußeren Schulter des Bundes 46 stützt sich eine Rückstellfeder 56 ab, die sich in Richtung auf den Ventilsitz 28 konisch erweitert und sich außerhalb des Ventiltellers 42 am Ventilsitz abstützt.

Im beschriebenen Beispiel soll angenommen werden, daß der Einlaß 32 des Ventilgehäuses 10 mit einer nicht gezeigten Fußbodenheizung verbunden ist, während der Auslaß 38 an den Rücklauf der Heizungsanlage angeschlossen ist. Der Dehnstoffkörper 18 steht durch Wärmeleitung mit dem Heizmedium in der Ventilkammer 34 in thermischem Kontakt und spricht somit auf die Rücklauf­ temperatur des Heizmediums an. In dem in Fig. 1 gezeigten Zustand ist die Temperatur des Heizmediums relativ niedrig und der Stößel 22 des Dehnstoff­ körpers 18 ist eingefahren. Da in dem in Fig. 1 gezeigten Zustand auch die vom Raumthermostatkopf 14 erfaßte Raumtemperatur unterhalb des an diesem Kopf eingestellten Sollwertes liegt, ist auch der Stößel 16 des Raumthermostat­ kopfes relativ weit eingefahren. Das Ventilglied 26 wird daher durch die Rück­ stellfeder 56 in einer Öffnungsstellung gehalten, in der der Ventilteller 42 vom Ventilsitz 28 abgehoben ist. Der Ventilteller 42 wird dabei durch die Schließfe­ der 44 unter Spannung an dem Sicherungsring 52 gehalten. Aufgrund des rela­ tiv großen Durchmessers der Ventilöffnung 30 kann das Heizmedium mit relativ hohem Durchsatz aus der Fußbodenheizung zum Rücklauf der Heizungsanlage zurückströmen.

Fig. 2 illustriert den Fall, daß die Raumtemperatur weit unterhalb des Sollwer­ tes liegt und demgemäß der Stößel 16 des Raumthermostatkopfes noch weiter zurückgezogen ist, so daß sich der Dehnstoffkörper 18 mit seinem Stößel 22 an dem Widerlager 20 abstützt. Andererseits liegt jedoch in diesem Fall die Rück­ lauftemperatur des Heizmediums oberhalb der zugelassenen Grenztemperatur. Deshalb ist der Stößel 22 des Dehnstoffkörpers 18 ausgefahren, so daß er das Ventilglied 26 entgegen der Kraft der Rückstellfeder 56 in das Ventilghäuse 10 zurückdrückt. Der Ventilteller 42 ist daher am Ventilsitz 28 zur Anläge gekom­ men und wird nun durch die Schließfeder 58 mit solcher Kraft gegen den Ventil­ sitz gespannt, daß das Ventil geschlossen gehalten wird und sich folglich das Heizmedium in der Fußbodenheizung abkühlen kann. Die Temperatur, bei der diese Rücklauftemperaturbegrenzung wirksam wird, läßt sich dadurch einstel­ len, daß die Axialposition des Widerlagers 20 variiert wird.

Wenn nun ausgehend von dem in Fig. 2 gezeigten Zustand der Raumthermo­ statkopf 14 auf eine niedrigere Solltemperatur eingestellt wird, so wird der Stößel 16 weiter ausgefahren, was normalerweise zu einem Schließen des Ventils führen würde. Im vorliegenden Fall ist aber das Ventil bereits geschlossen, und der Ventilteller 42 kann sich nicht weiter in Schließrichtung bewegen. Wenn der Stößel 16 am Stößel 22 anstößt, wird deshalb nur der Schaft 40 des Ventilglieds 26 weiter in Schließrichtung verschoben, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Dabei wird nun nicht nur die Rückstellfeder 56, sondern auch die Schließfeder 58 kompri­ miert, und das Ende des Schaftes 40, das den Ventilteller 42 durchsetzt, taucht frei in die Ventilöffnung 30 ein. Der Ventilteller bleibt indessen unverändert in der Schließstellung. Dadurch, daß der Schaft 40 in die Ventilöffnung 30 eintau­ chen kann, wird eine mechanische Überbeanspruchung des Dehnstoffkörpers 18 und/oder des Raumthermostatkopfes 14 vermieden.

Wenn sich das Heizmedium abkühlt, schrumpft der Dehnstoffkörper 18, und der Stößel 22 fährt zurück. Der Schaft 40 wird dann durch die Schließfeder 58 zurückgedrückt, die gleichzeitig den Ventilteller 42 weiterhin in der Schließstel­ lung hält. Bei der Bewegung des Schaftes 40 relativ zum Ventilteller 42 braucht nur der Reibungswiderstand des Dichtrings 50 überwunden zu werden, der aber wegen des relativ geringen Durchmessers dieses Dichtrings nur klein ist. Somit bleibt das Ventil so lange geschlossen, bis auch die Raumtemperatur abgenom­ men hat und der Stößel 16 zurückgezogen wird, so daß sich das Ventilglied 26 dann als Ganzes weiter in Öffnungsrichtung bewegt.

Claims (8)

1. Kombiventil für Heizungsanlagen, mit einem Ventilglied (26), das durch eine Rückstellfeder (56) in die Öffnungsstellung vorgespannt ist, und mit einem Stell­ mechanismus (12) zum Betätigen des Ventilgliedes (26) in Abhängigkeit von so­ wohl der Raumtemperatur als auch der Temperatur des Heizmediums, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied (26) einen durch den Stellmechanismus (12) und die Rückstellfeder (56) beaufschlagten Schaft (40) und einen axialbe­ weglich auf dem Schaft geführten Ventilteller (42) aufweist, der sich über eine Schließfeder (58) an dem Schaft abstützt.

2. Kombiventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steilme­ chanismus (12) einen auf die Temperatur des Heizmediums ansprechenden Dehnstoffkörper (18) aufweist, der zwischen dem Schaft (40) des Ventilglieds (26) und einem Widerlager (20) angeordnet ist und durch einen Stößel (16) eines auf die Raumtemperatur ansprechenden Thermostatkopfes (14) von dem Wider­ lager (20) abhebbar ist.

3. Kombiventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilteller (42) durch die Schließfeder (58) entgegen der Fließrichtung des Heiz­ mediums gegen einen Ventilsitz (28) vorgespannt ist.

4. Kombiventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließfe­ der (58) den Ventilteller (42) mit einer Kraft, die größer ist als die dem Druck des Heizmediums entsprechende Kraft, gegen einen in bezug auf den Schaft (40) fe­ sten Anschlag (52) vorspannt.

5. Kombiventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schaft (40) eine Durchgangsbohrung (48) des Ventiltellers (42) durchsetzt, so daß er frei in eine im Ventilsitz (28) ausgebildete Ventilöffnung (30) eintauchen kann.

6. Kombiventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (40) in der Durchgangsbohrung (48) des Ventiltellers (42) durch einen Dichtring (50) abgedichtet ist, der gegen unmittelbare Einwirkung des Heizmediums geschützt ist.

7. Kombiventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Rückstellfeder (56) sich am Ventilsitz (28) abstützt und den Ventilteller (42) und die Schließfeder (58) koaxial umgibt.

8. Kombiventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstell­ feder (56) zu dem dem Steilmechanismus (12) zugewandten Ende hin konisch verjüngt ist und daß die Rückstellfeder (56) und die Schließfeder (58) sich an ei­ nem gemeinsamen Bund (46) des Schaftes (40) abstützen.