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Thermostatisch betätigtes Ventil Thermostatisch betätigte Ventile
werden im großen Umfang benutzt, um den Zu- oder Abfluß eines Wärmeträgers in Abhängigkeit
von der Temperatur des durch den Wärmeträger zu beeinflussenden Raumes zu regeln.
Ein typisches Beispiel hierfür sind thermostatisch betätigte Heizkörperventile,
die in Abhängigkeit von der Raumtemperatur geregelt werden. Bei einem Fehler im
oder am thermostatischen System oder auch unter besonders ungünstigen, unvorhergesehenen
Umständen, z. B. wenn der Fühler bei geöffnetem Fenster von kalter Zugluft getroffen
wird, kann es vorkommen, daß das Ventil öffnet und den Wärmeträger ungehindert durch
den Heizkörper treten läßt, obgleich die Raumtemperatur eine solche Heizleistung
nicht erfordert. Das Heizmedium wird dann wenig gekühlt und ist beim Austritt unnötig
heiß.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß diesem Mangel begegnet
werden kann, wenn es gelingt, ein zweites thermostatisches System vorzusehen, das
in Abhängigkeit von der Temperatur des das Ventil durchströmenden Mediums betätigt
wird und bei Erreichen einer bestimmten Grenztemperatur dieses Mediums (Sicherheitstemperatur)
das Ventil schließt, aber im normalen Betrieb die Wirkungsweise des ersten Systems
nicht beeinflußt, sondern lediglich bei der Grenztemperatur wirksam wird.
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Es ist bereits bekannt, ein Ventil in Abhängigkeit von zwei Temperaturen
zu steuern. So ist es beispielsweise üblich, an das einzige Betätigungselement eines
Thermostatventils zwei Fühler anzuschließen. Hierbei überlagern sich die Einflüsse
der beiden Fühler, und das Ventil bewegt sich in Abhängigkeit von der Summe beider
Einflüsse. Umgekehrt ist es bei Ventilen mit Kompensationssystem, bei denen der
Einfluß des Wärmeträgers auf das Dehnmedium durch ein in entgegengesetzter Richtung
arbeitendes, ebenfalls vom Wärmeträger beeinflußtes System ausgeglichen wird. Hierbei
unterliegt das Ventil also der Differenz der Einflüsse beider Temperaturen. Beide
Reglungsarten eignen sich nicht für den vorliegenden Anwendungszweck, weil auch
im normalen Regelbereich beide Temperaturen wirksam sind.
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Des weiteren sind Kondensatableitventile bekannt, die in Abhängigkeit
von der Raumtemperatur regeln und außerdem beim Auftreten von Dampf sofort schließen.
In den meisten Fällen sind die beiden Betätigungssysteme parallel geschaltet, so
daß jeweils der Einfluß des stärkeren Systems überweigt. Dies erfordert zumindest
zwei Angriffsstellen an der Ventilspindel. Grundsätzlich handelt es sich aber um
Sonderkonstruktionen, bei denen das Doppelbetätigungssystem nicht einfach als Ersatz
für ein Einzelbetätigungssystem eingebaut werden kann.
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Schließlich ist auch ein thermostatisch gesteuertes Ventil mit zwei
konzentrischen Faltenbälgen bekannt, die derartig angeordnet sind, daß im Falle
des Versagens des thermostatischen Systems, insbesondere wenn einer der Faltenbälge
undicht wird, das Ventil schließt. Dadurch soll der Nachteil bekannter thermostatisch
gesteuerter Ventile vermieden werden, im Falle eines Versagens in der vollgeöffneten
Stellung stehenzubleiben, was besonders bei Ventilen für die Zufuhr von Brennstoff
zu einer Feuerung zu großen Schäden führen kann.
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Es ist auch ein Verdampferthermostat bekannt, bei dem ein erstes Wehrohr
von der Verdampfertemperatur und ein zweites, koaxiales Wellrohr vom Verdampferdruck
beeinflußt wird. Beide Wehrohre arbeiten gegeneinander und sind durch einen Spindelteil
voneinander getrennt. Daher kann der Verdampferthermostat nicht zur Lösung der eingangs
geschilderten Aufgaben beitragen.
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Die eingangs gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem thermostatisch
betätigten Ventil, das über zwei thermostatische Systeme von einer ersten Temperatur
und von der Temperatur des das Ventil durchströmenden Mediums gesteuert wird, gelöst
durch zwei koaxiale, in an sich bekannter Weise an einer gemeinsamen Verstellplatte
angreifende Wehrohre unterschiedlichen Durchmessers, von denen der Innenraum des
einen Wellrohres das Arbeitselement des einen Systems und der von beiden Wehrohren
begrenzte Raum das Arbeitselement des anderen Systems bildet, wobei sich in dem
zweiten
System ein Dehnmedium befindet, das bei Erreichen einer
vorgegebenen Grenztemperatur das Ventil zum Schließen bringt, aber im normalen Betrieb
die Wirkungsweise des ersten Systems nicht beeinflußt.
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Damit entsteht ein sehr kleines Doppelsystem, das ohne weiteres an
die Stelle des bisher üblichen Einfachsystems gebracht werden kann. Durch Wahl der
Füllmedien für die beiden Systeme und der den einzelnen Arbeitselementen zugeordneten
Flächenabschnitte der Verstellplatte wird erreicht, daß das Ventil im Normalfall
ungehindert in Abhängigkeit von der Fühltemperatur arbeitet, der der Fühler des
ersten Systems ausgesetzt ist, bei Erreichen der Grenztemperatur des das Ventil
durchströmenden Mediums aber schließt.
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Das zweite System kann teilweise mit einer Flüssigkeit gefüllt sein,
deren Kochpunkt der Grenztemperatur entspricht. In ähnlicher Weise arbeitet das
zweite System auch, wenn es vollständig mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, deren
Volumen-Temperatur-Kurve bei der Grenztemperatur einen Sprung aufweist. Während
im Normalbetrieb die Flüssigkeit den Einfluß des ersten Systems kaum stört, entsteht
bei der Grenztemperatur ziemlich plötzlich ein solcher Druck im zweiten System,
daß das Ventil unabhängig vom ersten System geschlossen wird.
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Die Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang
mit der Zeichnung an Hand einer Ausführungsform erläutert.
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Das Ventil hat bis auf das thermostatische Betätigungssystem einen
üblichen Aufbau. In dem Gehäuse 1 ist der Ventilsitz 2 ausgebildet. Die Ventilspindel
3 mit dem Ventilkörper 4 ist in den beiden Einsätzen 5 und 6 abgedichtet geführt.
Auf das obere Ende 7 der Spindel 3 wirkt die Sollwertfeder 8, deren Spannung mit
Hilfe des Drehgriffes 9 eingestellt werden kann. Der Drehgriff ist auf dem Einsatz
10 verschraubbar, der in das obere Ende des Ventilgehäuses 1 eingesetzt ist;
er wirkt über das Zwischenstück 11 auf die Sollwertfeder B.
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Auf das untere Ende 12 der Ventilspindel 3 wirkt die Verstellplatte
13, an die ein erstes Wellrohr 14
kleineren Durchmessers und in entgegengesetzter
Richtung ein zweites Wellrohr 15 größeren Durchmessers angeschlossen ist. Beide
Wellrohre sind direkt oder indirekt an dem unten in das Ventil einschraubbaren Gehäuse
16 befestigt. Der Innenraum 17 des Wehrohres 14, das Kapillarrohr 18 und der Fühler
19 bilden das erste System und sind mit einer Flüssigkeits-Dampf-Füllung versehen.
Der durch die beiden Wellrohre 14 und 15 sowie das Gehäuse
16 begrenzte Raum 20 bildet das zweite System und ist ebenfalls mit einer
Flüssigkeits-Dampf-Füllung versehen.
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Die Flüssigkeit des zweiten Systems hat einen Kochpunkt, welcher der
Grenz- oder Sicherheitstemperatur des Systems entspricht. Unterhalb dieser Grenztemperatur
ist das zweite System relativ unwirksam, d. h., das Ventil wird allein in Abhängigkeit
von dem Dampfdruck im Arbeitselement 17 bzw. der Temperatur im Fühler 19 gesteuert.
Es bedarf keiner näheren Erwähnung, daß die Flüssigkeit im ersten System einen Kochpunkt
unterhalb der Betriebstemperatur besitzt. Sobald jedoch das das Ventil durchströmende
Medium die Grenztemperatur erreicht, macht sich dieser Temperatureinfluß über die
wärmeleitende Brücke vom Ventilgehäuse 1 über das Einsatzgehäuse 16 auf die Flüssigkeit
des zweiten Systems bemerkbar. Es entsteht im Raum 20 ein starker Dampfdruck,
der den Einfluß des ersten Systems, unabhängig von dessen Stellung, überwindet und
das Ventil schließt.
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Die Vorteile des erfindungsgemäßen Doppelsystems sind deutlich. Man
benötigt gegenüber einem Einfachsystem lediglich das zusätzliche Wellrohr 14 und
die Flüssigkeitsschaltung für das zweite System. Der Einsatz 16 kann genauso wie
bei einem üblichen Einfachsystem in das Ventilgehäuse eingeführt werden. Der konstruktive
Aufbau läßt eine doppelte Sicherheit zu. Einerseits ist beim Auslaufen des ersten
Systems das zweite System nach wie vor wirksam, um das Ventil zu schließen. Andererseits
geht die Füllung des ersten Systems nicht vollständig verloren, wenn dieses System
an der empfindlichsten Stelle, nämlich am Wellrohr 14 entzweigeht. Letzteres ist
insbesondere dann von Wichtigkeit, wenn das erste System nicht von einem Fühler
19 betrieben, sondern direkt an einer Anlage angeschlossen wird, z. B. an den Kondensator
einer Kälteanlage, bei der die gesamte Füllung an Kältemittel aus einer Leckstelle
herauslaufen könnte. Des weiteren ist der Einfluß der Ventiltemperatur auf das erste
System gering, auch wenn dieses vollständig mit Flüssigkeit gefüllt ist, weil das
Wellrohr 14 außen durch die Füllung des zweiten Systems gegenüber dem Ventil
geschützt ist.
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Das veranschaulichte Ausführungsbeispiel kann in vielerlei Hinsicht
abgewandelt werden, ohne vom Grundgedanken der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise
können die beiden Wellrohre 14 und 15 koaxial zueinander auf der gleichen Seite
der Verstellplatte 13 angeordnet sein, um die Bauhöhe des Einsatzgehäuses 16 noch
zu verringern.