DE1291585B - Thermostatisch gesteuertes Ventil - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein thermostatisch einem Voreinstellkolben 17 axial verschiebbar gegesteuertes Ventil mit einem mit Flüssigkeit gefüllten lagert, welcher in das Ventilgehäuse geschraubt und Fühler, der als Handrad zum Einstellen der Tem- diesem gegenüber durch einen O-Ring 18 abgedichtet peratur ausgebildet ist. Die Flüssigkeit im Fühler wirkt ist. Der Voreinstellkolben 17 bestimmt die maximal über eine Membran auf den Ventilstößel und regelt 5 offene Lage des Ventiltellers und läßt sich zur axialen damit den Durchfluß entsprechend der Temperatur Verschiebung und sich daraus ergebenden Änderung in der Umgebung des Ventils. Solche thermostatisch dieser Lage schrauben. Zwischen dem Ventilteller 14 gesteuerten Ventile werden unter anderem in Zentral- und dem Voreinstellkolben 17 ist um die Ventilspinheizungsanlagen mit umlaufendem Warmwasser zur del 15 eine Gegenpackung 19 angeordnet, individuellen Temperaturregelung in den mittels der io Ein als langgestreckte Hülse ausgebildeter Wärme-Zentralheizungsanlage erwärmten Räumen verwen- isolator 20 ist mittels einer Kupplungsmutter 21 am det, wobei die thermostatisch gesteuerten Ventile statt einen Ende koaxial zur Ventilspindel 15 am Ventilder sonst üblichen Absperr- und Regelventile an den gehäuse befestigt, während auf das andere Ende des Radiatoren angebracht sind. Isolators eine hülsenförmige Befestigung 22 für den

Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, 15 Thermostat geschraubt ist. Der Hauptteil des Thermodie Empfindlichkeit des Thermostaten bei einem ge- stats besteht aus einem zylindrischen Handrad 23, der gebenen Volumen des Wärmefühlers zu erhöhen und mit einem ein Gewinde aufweisenden Nabenteil 23 a die Temperatureinstellung zu erleichtern. Zu diesem in die Befestigung 22 eingreift und von ihr getragen Zweck ist gemäß der Erfindung ein mit seinem einen wird. Das Handrad ist als zylindrischer Behälter mit Ende an der aus elastischem Material bestehenden 20 einer inneren Kammer 24 für den Fühler des Thermo-Membran anliegender, am anderen Ende sich am stats ausgebildet. Der Fühler ist in an sich bekannter Ventilgehäuse abstützender hülsenförmiger Kolben Weise eine Flüssigkeit, beispielsweise Spindelöl. Die vorgesehen, durch den hindurch sich das an der Mem- Begrenzungswand dieser Kammer ist zum Teil aus bran anliegende Betätigungsglied erstreckt, wobei einer hauptsächlich kegelstumpfförmigen Gummidurch Drehung des Handrades die Membran vom 25 membran 25 gebildet, die an ihrem großen Ende mit-Kolben mehr oder weniger weit in das Innere des tels einer Mutter 25 und einem dazwischenliegenden Wärmefühlers gedrückt wird. Teller 27 im Nabenteil 23 a des Handrades befestigt

Die erfindungsgemäße Anordnung bringt eine grö- ist und in die Kammer 24 hineinragt. Ein Einstellßere Empfindlichkeit des Ventils mit sich, da eine kolben 28 ist mit einem konischen Endteil in den Volumenänderung der Flüssigkeit, z. B. infolge Tem- 30 kegelstumpfförmigen Hohlraum der Gummimembran peraturänderung, eine wesentlich größere Verschiebe- 25 eingeführt und wird mit einer Packung 29 zwibewegung des Ventilstößels erzeugt als bei bekannten sehen Einstellkolben 28 und Wärmeisolator 20 gegen Ventilen der eingangs genannten Art. Ebenso ergibt den letzteren angesetzt gehalten. Durch Schrauben eine gewisse axiale Verschiebung des zur Einstellung des Handrades 23 auf der Befestigung 22 und somit des Solltemperaturwertes dienenden Handrades eine 35 bewirktes Axialverschieben desselben kann die Membeträchtlich größere Verschiebung des Ventilbetäti- bran 25 mittels des Einstellkolbens 28 ein größeres gungsgliedes, so daß man mit weniger als einer Um- oder kleineres Stück in die Kammer 24 hineingedrückt drehung des Handrades auskommen kann und eine werden, um das für die Flüssigkeit in der Kammer 24 klare Temperaturgradierung möglich ist. Aus alledem zur Verfügung stehende Volumen zu ändern, ergibt sich die Möglichkeit einer genaueren Regulie- 40 Ein Betätigungskolben 30 ist auf einer Kolbenrung und Einstellung gegenüber den bekannten An- stange 31 aus einem Material mit niedrigem Wärmeordnungen vergleichbarer Art beim Erfindungsgegen- ausdehnungskoeffizienten und geringem Wärmeleitstand, vermögen, beispielsweise Kanthai, angebracht. Der Die Einzelheiten der nachfolgend gezeigten Aus- Betätigungskolben 30 ist im Einstellkolben verschiebführungsbeispiele sind, auch soweit Unteransprüche 45 bar geführt und soll mit seinem Kolbenstangenende darauf gerichtet sind, nur im Rahmen der Erfindung gegen die Ventilspindel 15 anliegen und diese betätinach dem Hauptanspruch geschützt. Es zeigt gen. Die Kolbenstange 31 erstreckt sich durch den Fig. 1 einen axialen Schnitt eines erfindungs- Wärmeisolator 20, wobei der Spielraum zwischen gemäßen, thermostatisch gesteuerten Ventils, Kolbenstange und Isolator mit Silikonfett ausgefüllt Fig. 2 eine Draufsicht des in Fig. 1 dargestellten 50 ist. Ein kraftschlüssiger Zusammenhang (Anlage) Ventils, wird zwischen Kolbenstange und Ventilspindel durch F i g. 3 eine Stirnansicht eines auf dem Ventil an- die Kraft aufrechterhalten, die von der Feder 16 und gebrachten Kalibrier- und Anschlagringes, der Elastizität der Gummimembran 25 auf diese Teile F i g. 4 einen axialen Schnitt einer abgeänderten ausgeübt wird. Der Betätigungskolben ist im Hohl-Ausführungsform des Thermostats und 55 raum der Membran, und zwar am kleinen Ende des-F i g. 5 einen der F i g. 4 ähnlichen Schnitt einer selben, aufgenommen.

weiteren abgeänderten Ausführungsform des Ther- Die Lage des Ventilkörpers 14 ist von der Tem-

mostats. peratur der Flüssigkeit in der Kammer 24 abhängig,

Das in Fig. 1 bis 3 der Zeichnung dargestellte indem die Flüssigkeit, wenn ihre Temperatur steigt, thermostatisch gesteuerte Ventil umfaßt ein Ventil- 60 an Volumen zunimmt und die Membran 25 aus der gehäuse 10 mit Stutzen 11 und 12 zum Einschalten Kammer 24 in einem vom Temperaturanstieg abhändes Ventils in eine Rohrleitung, in welcher die Durch- gigen Grad hinauspreßt, so daß der Betätigungsflußmenge des strömenden Mittels vom thermostatisch kolben 30 nach links in F i g. 1 verschoben wird und gesteuerten Ventil geregelt werden soll. Das Ventil- über seine Kolbenstange 31 den Ventilteller 14 begehäuse bildet einen Ventilsitz 13, mit dem ein Ventil- 65 tätigt, welcher zum Drosseln der durch das Ventil teller 14 zusammenwirkt, welcher auf einer Ventil- stattfindenden Strömung gegen seinen Sitz 13 geschospindel 15 sitzt und von einer Schraubenfeder 16 in ben und gegebenenfalls ganz geschlossen wird. Falls offener Lage belastet ist. Die Ventilspindel 15 ist in die Temperatur der Flüssigkeit statt dessen sinkt,

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nimmt die Flüssigkeit an Volumen ab, so daß die zugänglich sind. Dank dem Umstand aber, daß der Feder 16 die Membran 25 über die Kolbenstange 31 Ring 34 nach Lockerung der Schraube 35 axial von und den Kolben 30 weiter in die Kammer 24 hinein- der Befestigung abziehbar ist, kann man leicht zu der zudrücken vermag, wodurch der Ventilteller 14 vom dem Handrad zugekehrten Stirnfläche des Ringes geSitz 13 weggeführt und die Strömung durch das Ven- 5 langen, um die darin befestigten Stifte 37 umzuverteitil erhöht wird. Die Temperatur der Flüssigkeit folgt len, wenn man das Einstellgebiet des thermostatisch der der Umgebung sehr nahe, indem die Begrenzungs- gesteuerten Ventils zu ändern wünscht,
wände der die Flüssigkeit aufnehmenden Kammer 24 Damit das als Flüssigkeitsbehälter dienende Handfür die Umgebungsluft größtenteils frei zugänglich rad 23 nicht dauernd deformiert wird, falls die Temsind; die Mantelwand und die Stirnwand des Hand- io peratur der Flüssigkeit außerordentlich hoch ansteirades 23 sind nämlich ganz freigelegt. Das durch das gen sollte, ist die Stirnwand des Handrades ähnlich Ventil strömende Mittel hat auf die Temperatur der wie eine Tellerfeder ausgebildet, so daß sie bei außer-Flüssigkeit einen äußerst geringen und praktisch über- ordentlich hoher Temperatur unter dem Druck der haupt keinen Einfluß, da der Thermostat in wärme- Flüssigkeit hinausfedern kann, nachdem der Ventilisolierender Verbindung mit dem Ventil steht. 15 teller 14 in geschlossene Lage gegen den Sitz 13 ge-

Die Einstellung der Temperatur, bei welcher der bracht worden ist, und danach bei mehr normaler Thermostat das Ventil ganz schließt, erfolgt durch Temperatur in ihre ursprüngliche Lage zurückkehren Drehung des Handrades 23. Zur Erleichterung der kann. Diese Möglichkeit einer Deformation der Wand Temperatureinstellung ist das Handrad auf seiner der Kammer 24 darf im normalen Betrieb des Ventils Mantelfläche mit einer gradierten Skala 32 versehen, 30 jedoch nicht vorkommen, und die Stirnwand ist desdie gegen einen Index 33 abgelesen wird. Dieser Index halb einer gewissen Vorspannung unterworfen, die ist auf einem Ring 34 angeordnet, der auf der Befesti- mit Hilfe einer Vorspannschraube 38 erzielt wird, gung 22 drehbar gelagert, jedoch in eingestellter Lage welche in den Nabenteil 23 α eingeschraubt ist und mittels einer Schraube 35 feststellbar ist, so daß man gegen die Stirnwand des Handrades 23 anliegt. Die zur Kalibrierung des thermostatisch gesteuerten Ven- 25 Vorspannung der Stirnwand wird dadurch geregelt, tils den Index 33 derjenigen Temperatur gegenüber in daß die Schraube 38 mehr oder weniger fest gegen Stellung bringen kann, bei welcher das Ventil schließt, die Innenseite der Stirnwand angesetzt wird. Die Vor- und den Index darauf in dieser Stellung fixieren kann. spannschraube ist durchbrochen, damit die Kammer

Der Kalibrierring 34 besteht zweckmäßigerweise 24 nicht in voneinander getrennte Teilkammern auf-

aus einem wärmeisolierenden Material, wie Polyäthy- 30 geteilt wird.

len, Polytetrafluoräthylen oder Nylon, damit er die Die Bewegungen der Membran bei Temperatur-Übertragung von Strahlungswärme vom Ventil- Schwankungen infolge der Ausdehnung oder Zusamgehäuse auf den Fühler hemmt. Der Ring läßt sich menziehung der Flüssigkeit im Behälter können in genach Lockerung der Schraube 35 in axialem Sinn von wissem Grad dadurch gehemmt werden, daß sich die der Befestigung 22 nach links in F i g. 1 abziehen. 35 Membran bei Ausübung einer Kraft auf dieselbe gegen Das Einwärtsschieben des Ringes über die Befesti- den Betätigungskolben oder andere Teile des Ventils gung 22 ist von einem auf dem Ring ausgebildeten, hinauswölbt, so daß die Bewegungen der Membran radial nach innen gerichteten, rundherum laufenden einer großen Reibung ausgesetzt sind. Infolgedessen Flansch 39 begrenzt. In ganz aufgeschobener Lage ist wird die vom Ventil bewirkte Regelung nicht genau, der Ring 34 teilweise von einem Kragen 23' auf dem 40 Zur Beseitigung dieses Nachteils werden die in F i g. 4 Handrad 23 überlappt. und 5 gezeigten Abänderungen vorgeschlagen.

In seiner dem Handrad 23 zugekehrten Stirnfläche Gemäß F i g. 4 hat die Gummimembran einen zen-(in F i g. 3 gezeigt) hat der Ring 34 eine Anzahl von tralen haubenförmigen Teil 41' und einen peripherigleichmäßig verteilten axialen Sacklöchern 40, in sehen scheibenförmigen Teil 41, mit welch letzterem denen ein oder mehrere Anschlagstifte 37 lösbar be- 45 Teil die Membran im Handrad 23 mittels der darin festigt werden können, die mit einem Anschlagstift 36 eingeschraubten Mutter 26 befestigt ist. Die den auf dem Handrad 23 das Einstellgebiet des Hand- Wärmeisolator 20 axial durchlaufende Kolbenstange rades bestimmen, damit man durch Drehung des 31, welche aus einer Anzahl von untereinander dreh-Handrades Umdrehung nach Umdrehung nicht die baren Teilen bestehen kann, ist in diesem hauben-Gummimembran 25 beschädigen kann, indem der 50 förmigen Teil 41' aufgenommen. An ihrem gegen den Einstellkolben 28 allzuweit in die Membran hinein- Boden des haubenförmigen Teils 41' anliegenden gedrückt wird. Falls nur ein einziger Stift eingesetzt Ende hat die Kolbenstange 31 einen zylindrischen ist, umfaßt das Einstellgebiet annähernd 360°. Zwei Kopf 42. Zwischen diesem Kopf und einem als EinStifte lassen sich jedoch zur Begrenzung des Einstell- Stellkolben angeordneten Widerlager 43 ist eine gebiets auf einen bedeutend geringeren Teil einer 55 Schraubenfeder 44 eingespannt, die im Inneren des Umdrehung einsetzen, was manchmal erwünscht ist, haubenförmigen Teils 41' ein Futter bildet. Diese besonders in Schulen, Krankenhäusern und öffent- Schraubenfeder erlaubt die durch die Ausdehnung liehen Gebäuden, wo sich viele Leute aufhalten und und Zusammenziehung der Flüssigkeit bedingten Bees vorkommen kann, daß ein Unbefugter das Hand- wegungen der Membran in der Axialrichtung der rad umstellt, sowie in Räumen, wo es wesentlich ist, 60 Kolbenstange 31, verhindert dagegen, daß der haudaß eine Änderung der Temperatur nur innerhalb benförmige Teil unter der Einwirkung von dabei wirkenger Grenzen erfolgen kann. Falls zwei Anschlag- samen radial gerichteten Verformungskräften gegen stifte in je einem Loch auf beiden Seiten eines ein- die Kolbenstange andrückt und gegen diese eine zigen dazwischenliegenden Loches angebracht wer- hemmende Reibungskraft ausübt. Das Widerlager 43 den, gegenüber welch letzterem der Anschlagstift 36 65 kann im Isolator 20 fest angeordnet sein, jedoch auch, angebracht ist, so ist das Handrad in eingestellter wie in F i g. 4 gezeigt, als Kolben ausgeführt sein, der Lage fixiert. Die Anschlagstifte 36 und 37 liegen vom in der Mutter 26 und einem auf dem Isolator 20 fest Kragen 23' verborgen, so daß sie nicht ohne weiteres angeordneten Stützglied 45 axial verschiebbar ist. Das

Stützglied 45 bildet ein Widerlager für ein aus konischen Tellerfedern gebildetes Federpaket 46, das in einem ringförmigen Hohlraum im Widerlager 43 aufgenommen und zwischen ihm und dem Stützglied 45 eingespannt ist. Dieses Federpaket besitzt eine große Steifheit, die beträchtlich größer ist als die der Feder 44, so daß das Widerlager 43 normalerweise als festes Widerlager funktioniert, unter außergewöhnlichen Umständen jedoch axial nachgeben kann, falls der von der Flüssigkeit in der Kammer 24 über die Mem- ίο bran 41, 41' auf das Widerlager ausgeübte Druck zu groß wird, z.B. weil das thermostatisch gesteuerte Ventil durch eine von Hand vorgenommene Drehung des Handrades 23 auf eine beträchtlich niedrigere Temperatur eingestellt wird, als was die Umgebung augenblicklich hat. Das Federpaket 46 und das bewegliche Widerlager 43 bilden somit ähnlich wie die federnde Stirnwand des Handrades 43 eine Sicherheitsvorrichtung zum Verhindern, daß die Bestandteile des thermostatisch gesteuerten Ventils durch unsachgemäße Handeinstellung des Ventils zerstört oder beschädigt werden.

Die in F i g. 5 gezeigte Ausbildung ist von demselben Typ wie die in F i g. 4, unterscheidet sich aber von der letzteren dadurch, daß die Membran in anderer Weise ausgebildet ist. Somit ist der haubenförmige Teil 41' in entgegengesetztem Sinn gekehrt, so daß er ähnlich wie ein Zapfen gegen die Kolbenstange 31 vorragt. Dieser Zapfen 41' wird von einer Schraubenfeder 44' umschlossen, die einen auswendigen Mantel auf dem Zapfen bildet und dazu dient, den Zapfen unter niedriger Reibung in einer Bohrung des als Einstellkolben vorgesehenen Widerlagers 43' zu führen, das im Isolator 20 fest angebracht ist und an seinem der Membran zugekehrten Ende mit einem inwendigen Absatz 47 ausgebildet ist. Die Schraubenfeder 44' ist zwischen diesem Absatz und einem Teller 48 eingespannt, welcher als Druckplatte zwischen dem Ende des Zapfens 41' und dem ihm zugekehrten Ende der Kolbenstange 31 untergebracht ist, und verhindert, daß sich der Zapfen 4Γ, wenn ein axialer Druck auf ihn ausgeübt wird, radial erweitert und dabei gegen die Innenseite des Widerlagers 43' zur Anlage kommt.

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Claims (10)

Patentansprüche:

1. Thermostatisch gesteuertes Ventil mit einem mit Flüssigkeit gefüllten Fühler, der als Handrad zum Einstellen der Temperatur ausgebildet ist, wobei die Dehnungsflüssigkeit über eine Membran aus elastischem Werkstoff auf den Ventilstößel wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit seinem einen Ende an der aus elastischem Material bestehenden Membran anliegender hülsenförmiger, am anderen Ende sich am Gehäuse abstützender Kolben (28, 43, 43') vorgesehen ist, durch den hindurch sich das an der Membran anliegende Stößelglied (31) erstreckt, wobei durch Drehung des Handrades (23) die Membran vom Kolben mehr oder weniger weit in das Innere des Wärmefühlers gedrückt wird.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (43) gegen die Membran (41) mittels eines entgegen Federwirkung nachgiebigen Stützgliedes (45, 46) anpreßbar ist, dessen Federbelastung so bemessen ist, daß das Stützglied nur bei außergewöhnlicher Belastung des Kolbens nachgibt.

3. Ventil nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine von der Membran (41) gebildete, mit dem Betätigungsglied (31) hauptsächlich koaxiale, zylindrische Mantelfläche von einer auf oder in der Membran angebrachten Schraubenfeder (44, 44') begrenzt ist, welche durch den Druck des Fühlers auf das Betätigungsglied hervorgerufene, hauptsächlich radiale Verformungskräfte in der Membran aufnimmt, wobei die Feder die Bewegungen des Fühlers und des Betätigungsgliedes in der Axialrichtung des letzteren zuläßt.

4. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenfeder (44) als Futter in einem das Betätigungsglied (31) aufnehmenden Hohlraum in der Membran (41) angeordnet ist.

5. Ventil nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenfeder (44) zwischen einem Widerlager und einem Kopf des Betätigungsgliedes (31) eingespannt ist.

6. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenfeder (44') als Mantel auf einem von der Membran (41) gebildeten axialen Zapfen angeordnet ist.

7. Ventil nach Anspruch 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenfeder (44') zwischen einem Widerlager (47) und einem am Ende des Zapfens angeordneten Teller (48) eingespannt ist, gegen welchen das Betätigungsglied (31) anliegt.

8. Ventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenfeder (44') in einer den Zapfen (41') aufnehmenden Bohrung verschiebbar geführt ist.

9. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Handrad (23) als zylindrischer Behälter mit einer als Tellerfeder ausgebildeten Stirnwand ausgeführt ist, deren Vorspannung mittels einer gegen die Wand ansetzbaren Schraube (38) einstellbar ist.

10. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Thermostat vom Ventilgehäuse (14) unter Vermittlung eines Wärmeisolators (20) getragen wird.

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