DE3626116A1 - Thermostatische regeleinrichtung fuer heizungen bzw. heizaggregate - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine thermostatische Regeleinrichtung für Heizun­ gen bzw. Heizaggregate, mit einem Temperaturtaster, der wenigstens eine in Abhängigkeit von der ertasteten Temperatur veränderliche Abmessung auf­ weist und zwischen einem gerätfesten Sockelgehäuse und einem drehbaren Ein­ steller gehalten ist, mit wenigstens einem am drehbaren Einsteller ange­ brachten elektrischen Steuer-Heizelement zum Erwärmen des Temperaturtasters über seine Umgebungstemperatur hinaus, und mit einer über die Drehverbin­ dung zum Einsteller hinausgeführten Stromverbindung für das Steuer-Heiz­ element.

Eine thermostatische Regeleinrichtung dieser Art ist bekannt durch die deutsche Offenlegungsschrift 34 41 695. Dabei dienen ein oder mehrere Steuer- oder Heizelemente dazu, die einzuregelnde Temperatur nach Bedarf herabsetzen zu können oder die Regelung dadurch ganz einzustellen, daß der die Regelung steuernde bzw. durch seine Wärmeausdehnung beeinflussende Ta­ ster stets auf einer über der Raumtemperatur liegenden Tasttemperatur gehalten wird. Die hierfür benötigten Heizelemente sind so schwach, daß ihr Stromverbrauch auch über's Jahr gerechnet vernachlässigt werden kann. Die Steuerung kann von beliebigen Vorgängen abhängig gemacht werden, insbeson­ dere durch das Verstellen eines Öffnungsverschlusses wie eines Fensters oder einer Tür, das durch einen Tastschalter unmittelbar oder über gesonderte Schaltorgane die Einschaltung des Heizelementes bzw. der Heizelemente aus­ löst.

Da jedoch bei den meisten an einem Heizkörperventil oder dgl. angebrachten Regeleinrichtungen der das Ventil steuernde Temperaturtaster einen drehbaren Einsteller besitzt, ist es notwendig, auch die Heizelemente an diesem Einsteller anzubringen und die Drehverbindung durch eine geeignete Stromzuführung zu überbrücken.

Diesem Zweck dient nach der Vorveröffentlichung ein elektrisches Nieder­ spannungskabel, das von einer Versorgungseinheit durch ein undrehbar ge­ haltenes Sockelgehäuse mit lose gelegter Spiralenform über die Drehver­ bindung hinweg zu dem am drehbaren Einsteller angebrachten Steuer-Heiz­ element oder einem aus mehreren Heizelementen gebildeten Heizaggregat geführt wird.

Zwar können dort die Stromwegverbindungen grundsätzlich fest eingerichtet bzw. durch Lötstellen gebildet werden, aber das lose gelegte Spiralenkabel scheuert sich bei den üblichen Einstellvorgängen für die gewünschte Raum­ temperatur leicht an Kanten des undrehbaren Einrichtungsteiles ab, was leicht zu Kurzschlüssen führt und auch ein Abreißen der Anschlüsse zur Folge haben kann.

Die Erfindung geht aus von der eingangs definierten Regeleinrichtung und verfolgt die Aufgabe, die Betriebssicherheit derartiger Regeleinrichtungen dadurch zu verbessern, daß die Gefahrenquellen für Kurzschlüsse und Abreißen von Anschlüssen im Bereich der Drehverbindung vermieden werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden erfindungsgemäß zentrisch zur Drehver­ bindung eine Schleifringanordnung mit wenigstens zwei elektrisch getrennten, am Sockelgehäuse festliegenden Schleifringflächen und am dreh­ baren Einsteller zwei nachgiebig an den Schleifringflächen anliegende Schleifkontakte vorgesehen.

Auf diese Weise sind flexible stromführende Kabel im Prinzip nur am Armaturengehäuse erforderlich, also der Gefahr einer Beschädigung durch Schleifvorgänge nicht ausgesetzt, und am drehbaren Teil kann ein zuver­ lässiger Anschluß der Schleifkontakte für das oder die Heizelemente leicht sichergestellt werden. Man kann den in der Regel auf das Sockelgehäuse aufgeschraubten Einsteller nach Bedarf mit den Schleifkontakten abnehmen, ohne irgendetwas manipulieren zu müssen. Dabei kann das Sockelgehäuse ein fest am Heizungsventil angebrachtes Armaturengehäuse, aber auch ein irgend­ wie und -wo im Raum angeordnetes Trägerteil sein, von dem aus sich eine Mehrzahl von Heizungsanlagen in unter Umständen allen Räumen eines Hauses oder gar eines Häuserkomplexes steuern bzw. beeinflussen lassen.

Die Schleifringanordnung kann eine am Aufnahmegehäuse angebrachte Ring­ scheibe aus isolierendem Kunststoff aufweisen, die auf der Tastseite zwei spannungsführende Ring- bzw. Segmentflächen aus elektrisch gut leitendem, verschleiß- und korrosionsbeständigem Werkstoff aufweist. Diese Schleif­ ring-Kontaktflächen können grundsätzlich in axialer Richtung freiliegen, lassen sich zweckmäßigerweise aber in Radialrichtung abschirmen. Sie können nahezu beliebig dünn sein und können auf die Trägerscheibe durch Aufsprü­ hen, Aufdampfen oder dgl. eines Kontaktwerkstoffs gebildet sein.

Bevorzugt wird derzeit die Ausbildung der Schleifkontakte als federnd nach­ giebige Teleskopstäbe, zwischen welchen ein oder mehrere Steuer-Heizelemente ggf. direkt eingeschaltet sind. Solche Teleskopstäbe können jeweils durch zwei elektrisch leitfähige und zweckmäßigerweise an ihren Außenenden ge­ schlossene oder wenigstens verengte Rohre gebildet sein, die eine zwischen ihren beiden Außenenden wirkende Schraubendruckfeder umschließen. Eines der beiden Rohre dient dann zur Halterung im drehbaren Einsteller und das andere wird durch die umschlossene Schraubendruckfeder gegen die Schleif­ ringbahn gedrückt. Auf diese Weise läßt sich auch beim Einsatz eines beson­ ders groben Gewindes zwischen Sockelgehäuse und Einsteller der dadurch ver­ größerte Feder-Nachstellweg erreichen. Da auch dabei große Führungslängen verbleiben, ist stets die Kontaktanlage zwischen beiden Rohren gewährleistet und zudem die mechanische Beanspruchung herabgesetzt.

Die kontaktgebenden Flächen beider Teleskopteile sind zweckmäßigerweise mit einer Schicht aus elektrisch leitfähigem und gegen Korrosion widerstands­ fähigem Werkstoff überzogen. Für die Überzugswerkstoffe empfiehlt sich die Verwendung unterschiedlicher Edelmetalle, insbesondere Gold und Silber. Bei den kleinen in Betracht kommenden Oberflächen und der dünnen Überzugs­ schichten kommt den spezifischen Kosten dieser Werkstoffe keine sonderliche Bedeutung zu. Es wird aber gewährleistet, daß bei den herrschenden Nieder­ spannung = 6 V auch unter widrigen Umgebungseinflüssen die Funktions­ sicherheit erhalten bleibt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind in den Unteransprüchen festgehalten und ergeben sich aus der folgenden Erläuterung der Erfindung anhand der Zeichnung. Es zeigt

Fig. 1 in räumlich auseinandergezogener Darstellung eine für den un­ mittelbaren Anschluß an ein Heizkörperventil bestimmte Regel­ einrichtung,

Fig. 2 einen Teilschnitt durch diese Regeleinrichtung in Umfangs­ richtung gesehen nach der Linie II-II in Fig. 1 und

Fig. 3 eine Ansicht des Dreheinstellers nach Abnehmen der Kappe in Richtung des Pfeiles III in Fig. 1 gesehen.

Die in der Zeichnung dargestellte Regeleinrichtung ist zum unmittelbaren Anbringen an einem Heizkörperventil vorgesehen und gliedert sich in ein Sockelgehäuse (1) mit einem in dieses einschraubbaren Dreheinsteller (2) und eine den Einsteller überdeckende Kappe (3), eine Steuer-Heizeinrichtung (4) am Dreheinsteller (2) und eine Schleifringanordnung (5) zwischen den Teilen (1) und (2).

Das Sockelgehäuse (1) läßt sich mit einer drehbar an ihm gelagerten Ring­ mutter (11) auf das Ventilgehäuse eines Heizkörperventils aufspannen. An seinem oberen Ende weist es ein grobes Muttergewinde (12) mit einer Stei­ gung von ca. 4 mm auf, in das ein unten am Einsteller (2) vorgesehener, in der Regel durch mehrere Segmente gebildeter Gewindestutzen (13) ein­ greift. Dieser Gewindestutzen umschließt einen hier nicht dargestellten, mit der Druckfeder versehenen etwa zylindrischen Übertragungskörper, der die Verbindung des durch axialen Druck zu schließenden Heizkörperventils mit dem in Fig. 1 nur schematisch angedeuteten Temperaturtaster (14) her­ stellt. Auch dieser Temperaturtaster ist im wesentlichen als zylindrischer Körper ausgebildet, dessen Volumen sich bei erhöhter Temperatur vergrößert und in absinkender Temperatur verringert. Zur Steuerung des Heizkörper­ ventiles wird dabei nur die axiale Länge des Temperaturtasters ausgenutzt. Steigt die ertastete Temperatur, so wird das Ventil immer stärker werdend gedrosselt und letztendlich geschlossen. Sinkt die ertastete Temperatur, so wird das Ventil wieder geöffnet.

Um eine Bezugstemperatur einstellen zu können, wird der Abstand zwischen dem in axialer Richtung im Dreheinsteller (2) abgestützten Temperaturtaster (14) und dem Sockelgehäuse (1) dadurch verändert, daß man den Einsteller mehr oder weniger weit in das Muttergewinde (12) einschraubt. Entsprechende Temperaturstufen sind in der Regel an der Kappe (3) angezeigt. Ihre Stel­ lung läßt sich jedoch durch Umstecken dieser Kappe auf der Verzahnung (16) am unteren Flansch (17) des Dreheinstellers (2) ändern.

Um nun bei unveränderter Position des Dreheinstellers (2) die Temperatur des beheizten Raumes ändern zu können, sind an der Umfangsfläche des Dreh­ einstellers (2) drei etwa zylindrische Widerstands-Heizelemente (18) durch einen Ringgurt (19) so fest verspannt, daß die von diesen Heizelementen er­ zeugte Wärme unmittelbar auf den Temperaturtaster (14) übertragen wird. Dieser Taster kann also mit sehr geringer Leistung in der Größenordnung unter 5 Watt schnell auf eine Temperatur von etwa 40 Grad aufgeheizt werden und schließt dann das angeschlossene Heizkörperventil vollständig. Er läßt sich aber auch durch geringere Spannung nur geringfügig erwärmen, so daß lediglich die Steuertemperatur gegenüber der Raumtemperatur in der Größen­ ordnung von wenigen Graden angehoben wird. Dies kann zweckmäßig sein, wenn man auf Nachttemperatur absenken oder eine Frostschutzsicherung vorsehen will. Eine Stromquelle wie eine Batterie am Temperaturtaster selbst nutzt wenig, weil dann eben eine Handeinstellung im Bereich dieses Temperatur­ tasters erforderlich wäre und zudem eine Batterie kaum die nötige Span­ nungskonstanz bringt. Um jedoch die Heizeinrichtung (4) fernsteuern zu können, muß Niederspannung von außen zugeführt werden, und hierzu wird ein Kabel (20) durch eine Aussparung (21) in das Sockelgehäuse ein- und bis zur Schleifringanordnung (5) durchgeführt.

Diese Schleifringanordnung weist, wie am besten aus Fig. 2 zu ersehen, eine auf dem oberen Rand des Innenteiles (23) befestigte ringförmige Kunststoff­ scheibe (24) auf, die oben zwei konzentrische Schleifkontaktbahnen (25, 26), und unten vergleichbar große gegenüberliegende Anschlußbahnen (27, 28) auf­ weisen. An diesen letzteren sind die Enden der elektrischen Leiter (29, 30) des Kabels (20) angelötet.

Im Außenbereich der Anschlußbahn (27) ist in die Kunststoffscheibe (24) eine Winkelnut (37) eingeformt, mit der diese Scheibe auf dem oberen Ende der Innenwand (38) des Sockelgehäuses (1) aufgeklebt ist, ohne daß dadurch der Einschraubvorgang des Gewindestutzens (13) in das an der Innenwand (38) angeformte Muttergewinde (39) behindert wird.

Die oben liegenden Schleifkontaktbahnen (25, 26) sind ebenso wie die untenliegenden Anschlußbahnen (27, 28) durch Ringschichten gebildet, die aufgesprüht oder aufgedampft sind. Die inneren Ringschichten sind ebenso wie die äußeren Ringschichten mittels durch die Kunststoffscheibe (24) hindurchgeführte Niete (31, 32) leitfähig verbunden.

Zudem weisen die inneren Ringschichten (25, 27) jeweils einen radialen Na­ senvorsprung (33) auf, der seitlich abisoliert in einer Unterbrechung (34) der äußeren Ringschichten (26, 28) vorragt. Auf diese Weise kann der Kon­ taktanschluß für die inneren Ringschichten zur Erleichterung des Lötan­ schlusses nach außen gelegt werden. Auf der Umfangsfläche ggf. auch auf der Innenfläche der Kunststoffscheibe (24) werden jedoch zweckmäßigerweise iso­ lierende Kunststoffschichten (35, 36) angebracht, um ein unbeabsichtigtes Ableiten der Spannung nach außen zu verhindern.

An den durch die Ringschichten (25) und (26) gebildeten Schleifringflächen liegen als Teleskopstäbe (41, 42) ausgebildete Stromabnehmer mit einem Außenrohr (43), einem Innenrohr (44) und einer von beiden Rohren um­ schlossene Schraubendruckfeder (45) an. Die Außenrohre (43) sitzen dabei fest in Bohrungen (46) des Flansches (17), so daß das abgerundete Ende (47) des jeweiligen Innenrohres (44) den eigentlichen Schleifkontakt bildet. Die Kontaktflächen, praktisch alle Oberflächenteile der Außenrohre (43) sind mit einer dünnen Goldschicht überzogen, die der Innenrohre (44) mit einer dün­ nen Silberschicht.

Zudem ist der äußere Teleskopstab (42) dem Nasenvorsprung (33) so zuge­ ordnet, daß er in seiner Endstellung noch etwas Abstand von diesem Vor­ sprung erhält, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Dabei ist der ganze Schwenk­ winkel eines Stellbereichs um soviel kleiner als 360 Grad gewählt, daß der Nasenvorsprung (33) auch am anderen Ende der Einstellbahn nicht erreicht wird.

Die oberen Enden der Außenrohre (43) sind verengt, so daß sich dort die Schraubendruckfeder (45) abstützen kann. Unter diesen Enden ist jeweils eines der beiden Enden (51, 52) eines Ringleitungszuges (50) angeschlossen, in die alle drei Heizelemente (18) hintereinander eingelötet sind.

Damit werden alle eine Steuer-Heizeinrichtung (4) bildenden Heizelemente (18) gleichzeitig eingeschaltet, sobald an das Kabel (20) eine Spannung gelegt wird, was durch einen Türschalter, Fensterschalter, einer Schaltuhr oder dgl. erfolgen kann. Der Stromfluß ist mit großer Zuverlässigkeit ge­ sichert, zumal Korrosionsgefahr weitgehend ebenso ausgeschaltet ist wie Verschmutzungsgefahr und Kurzschluß durch Beschädigung der Kabelhülle.

Abweichend von der dargestellten Ausführung kann es sich empfehlen, die Steuer-Heizeinrichtung (4) mit einem band- oder gürtelförmigen Heizelement auszustatten, das sich auch auf seiner freiliegenden Außenseite noch mit einer wärmeisolierenden Schicht, ggf. in Verbindung mit einer Wärmerefle­ xionsschicht versehen läßt. Auf diese Weise wird die geringe aufzubringende elektrische Leistung noch weiter herabgesetzt.

Claims (11)

1. Thermostatische Regeleinrichtung für Heizungen bzw. Heizaggregate, mit einem Temperaturtaster (14), der wenigstens eine in Abhängigkeit von der ertasteten Temperatur veränderliche Abmessung aufweist und zwischen einem gerätfesten Sockelgehäuse (1) und einem drehbaren Einsteller (2) gehalten ist, mit wenigstens einem am drehbaren Einstellteil angebrachten elektri­ schen Steuer-Heizelement (18) zum Erwärmen des Temperaturtasters (14) über seine Umgebungstemperatur hinaus und mit einer über die Drehverbindung zum Einsteller (2) hinausgeführten Stromverbindung für das Steuer-Heizelement (18), dadurch gekennzeichnet, daß zentrisch zur Drehverbindung eine Schleif­ ringanordnung (5) mit wenigstens zwei elektrisch getrennten, am Armaturen­ gehäuse festliegenden Schleifringflächen (25, 26) und am drehbaren Einstel­ ler (2) nachgiebig an den Schleifringflächen (25, 26) anliegende Schleif­ kontakte (41, 42) vorgesehen ist.

2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifringanordnung (5) eine am Aufnahmegehäuse angebrachte Trägerscheibe (24) aus isolierendem Kunststoff aufweist, die auf der Tastseite zwei span­ nungsführende Ring- bzw. Segmentflächen (25, 26) aus elektrisch gut leiten­ dem verschleiß- und korrosionsbeständigem Werkstoff aufweist.

3. Regeleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifringflächen (25, 26) an auf die Trägerscheibe (24) durch Aufsprühen, Aufdampfen oder dergleichen aufgebrachte Schichten aus Kontaktwerkstoff ge­ bildet sind.

4. Regeleinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer der Tastseite gegenüberliegenden Anschlußseite zu den Schleifringflä­ chen (25, 26) gleichliegend angeordnete und ggf. ausgebildete Anschluß- Ringschichtkörper (27, 28) aus elektrischem Anschlußwerkstoff angebracht und jeweils mit dem zugeordneten Schleifringflächenkörper (25, 26) elektrisch leitend verbunden sind.

5. Regeleinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Ringschichtkörper (26, 28) mittels einer durch die Trägerscheibe hindurch­ geführten nietartigen Verbindung (31, 32) elektrisch zusammengeschlossen sind.

6. Regeleinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Ringschichtkörper (25, 27) gleichliegende radiale Vorsprünge (33) aufweisen, die in einer Unterbrechung (34) der äußeren Ringschichtkörper (26, 28) bis zum Außenrand der Trägerscheibe (24) vorragen und dort verbunden sind.

7. Regeleinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ein­ stell-Drehwinkel des drehbaren Einstellers (2) kleiner ausgebildet ist als der Segmentwinkel der segmentförmigen Schleifringbahn (26).

8. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Schleifkontakte durch federnd nachgiebige Teleskopstäbe (41, 42) gebildet sind, zwischen welchen ein oder mehrere Steuer-Heizelemente (18) eingeschaltet sind.

9. Regeleinrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch die Ausbildung der Teleskopstäbe (41, 42) als zwei elektrisch leitfähige und zweckmäßigerweise als an ihren Außenenden geschlossene oder wenigstens abgesetzte Rohre (43, 44), die eine zwischen ihren beiden Außenenden wirkende Schraubendruckfeder (45) umschließen.

10. Regeleinrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die kontaktgebenden Flächen beider Teleskopteile (43, 44) mit einer Schicht aus elektrisch leitfähigem und gegen Korrosion widerstandsfähigem Werkstoff überzogen sind.

11. Regeleinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Über­ zugswerkstoffe an beiden gegeneinander verstellbaren Teleskopteilen (43, 44) durch unterschiedliche Edelmetalle, insbesondere Gold und Silber, gebildet sind.