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Thermostatisch betätigtes Ventil Die Erfindung betrifft ein thermostatisch
betätigtes Ventil, bei dem ein unter Dampfdruck stehendes, am festen Gehäuse abgestütztes
Arbeitselement, eine diesem entgegenwirkende einstellbare Sollwertfeder und ein
axial verstellbares Gegenlager für die Sollwertfeder koaxial zueinander an einem
Ende des Stößels angeordnet sind und das Gehäuse im Bereich des Gegenlagers Durchbrüche
aufweist. Gegenüber einer Konstruktion, bei der das Arbeitselement und die Sollwertfeder
an verschiedenen Enden der Ventilspindel angreifen, führt die geschilderte Anordnung
zu einer starken Verminderung der Ventilhöhe. Auch bietet sich die Möglichkeit,
die für die Regelung benötigten Elemente in einer gemeinsamen Baueinheit unterzubringen,
die beispielsweise einfach auf das Ventilgehäuse aufgesetzt wird.
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Da das Gegenlager und die Sollwertfeder zwangläufig im Innern des
das Arbeitselement abstützenden Gehäuses angeordnet sein müssen, bereitete es bisher
erhebliche Schwierigkeiten, das Gegenlager für die Sollwertfeder axial zu verstellen.
Bei einer bekannten Konstruktion ist das Gegenlager direkt im Gehäuse veischraubbar
gehalten. Zum Verstellen des Sollwerts muß man mit den Fingern durch die Durchbrüche
im Gehäuse greifen und das Gegenlager so weit verdrehen, bis die gewünschte axiale
Verstellung erreicht ist. Dies ist sehr mühsam. Außerdem werden Torsionskräfte auf
die Feder und damit auf das Arbeitselement übertragen.
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Hinzu kommt, daß das im Innern des Gehäuses angeordnete Schraubgewinde
für das Gegenlager einen relativ kleinen Durchmesser besitzt. Da die Steigung des
Gewindes eine bestimmte Größe nicht überschreiten darf, da sonst die Selbstsperrung
verlorengeht, kann man pro Umdrehung des Gegenlagers nur eine recht kurze axiale
Verstellung erzielen. Nun ist man aber bestrebt, zur Erzielung einer kleinen Temperaturdifferenz
zwischen Auf- und Zu-Stellung des Ventils eine möglichst weiche Sollwertfeder, also
eine relativ lange Zylinderfeder, zu verwenden, bei der dann aber die bei der Einstellung
zu ändernde Federlänge recht groß, z. B. 10 mm, ist. Eine solche axiale Verstellung
läßt sich bei der bekannten Konstruktion daher nur durch mehrere Umdrehungen des
Gegenlagers erzielen. Damit zusammen hängt auch die Notwendigkeit einer axialen
Skala, deren Werte sehr dicht übereinanderstehen und die daher nur eine ungenaue
Ablesung ermöglicht.
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Nach einem weiteren Vorschlag sitzt das Gegenlager auf dem Außengewinde
einer Hohlspindel und ist gegen Drehung gesichert. Die Hohlspindel wird über ein
Kegelradgetriebe von einem außerhalb des Gehäuses befindlichen Handrad, dessen Achse
durch einen Gehäusedurchbruch greift, in Drehung versetzt. Diese Konstruktion vermeidet
zwar eine Torsionsbeanspruchung der Sollwertfeder, benötigt aber eine Vielzahl von
Einzelteilen, um die Handhabung der Gegenlagerverstellung zu vereinfachen. Außerdem
ist auch hierbei der Durchmesser des die Axialverschiebung bewirkenden Gewindes
klein, so daß, insbesondere in Verbindung mit der Kegelraduntersetzung, zum Durchmessen
des Verstellbereichs eine Vielzahl von Drehungen des Handrades erforderlich und
daher wiederum eine axiale Skala mit zusammengedrängten Werten notwendig ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Ventil der eingangs
beschriebenen Art eine bequeme Handhabung der Gegenlagerverstellung auf möglichst
einfache Weise zu erreichen und gleichzeitig die für den Verstellweg benötigte Zahl
der Umdrehungen des Betätigungsorgans herabzusetzen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Gegenlager
selbst durch die Durchbrüche nach außen greift und an seinem Umfang ein Außengewinde
trägt und daß eine in Axialrichtung festgehaltene Hülse mit Innengewinde auf das
Außengewinde geschraubt ist.
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Bei dieser Konstruktion benötigt man nur ein einziges zusätzliches
Teil, nämlich den einfach zu bedienenden Drehknopf. Dieser Drehknopf ist auch das
einzige drehbare Element bei dem erfindungsgemäßen
Ventil. Eine
Torsionsbeanspruchung der Sollwertfeder tritt nicht auf. Das für die Axialverschiebung
des Gegenlagers verantwortliche Gewinde hat einen beträchtlich größeren Durchmesser
als die bisherigen Konstruktionen. Es läßt sich ohne weiteres einrichten, daß das
Gegenlager seinen gesamten Einstellbereich bei nur einer Umdrehung des Drehknopfes
durchläuft und trotzdem das Gewinde selbstsperrend ist. Daher kann man die Einstellskala
und die zugehörige Markierung direkt am Umfang von Drehknopf und gehäusefestem Teil
anbringen. Die Skala erstreckt sich daher über einen größeren Bereich als bei der
axialen Skala und ist daher genauer abzulesen. Letzteres wird noch dadurch unterstützt,
daß Skala und Markierung immer die gleiche Axiallage relativ zueinander behalten.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung zweier
Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit der Zeichnung. Es zeigt F i g. 1
einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung und F i
g. 2 einen Längsschnitt durch den Regelaufsatz eines zweiten Ausführungsbeispiels.
der Erfindung.
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In F i g. 1 ist die erfindungsgemäße Regelanordnung als Aufsatz
auf ein Ventil mit Ventilgehäuse 1,
Ventilkörper 2 und Ventilschaft
3 ausgebildet. Das Aufsatzgehäuse 4 ist mit Schrauben 5 an dem Ventilgehäuse
1 festgeschraubt. Es trägt über axial verlaufende Stützen 6 das Arbeitselement
7, dessen beweglicher Teil 8 über die Stützplatte 9 und die
daran festgenietete Stange 10 mit der Kupplung 11 am verdickten Ende
12 auf die Ventilspindel 3 einwirkt.
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Auf die Platte 9 wirkt außerdem die Sollwertfeder
13, deren unteres Ende auf dem Gegenlager 14 abgestützt ist. Das Gegenlager
trägt außerhalb der Stützen 6 einen Kranz 15 mit Außengewinde; es
ist scheibenförmig ausgebildet und besitzt Durchbrüche für die Stützen
6. Ein hohlzylindrischer Drehknopf 16 mit Innengewinde ist auf den
Kranz 15 geschraubt. Er wird durch die Kraft der Sollwertfeder
13 mit seinem unteren Ende 17 gegen den Gehäusekranz 18 gepreßt.
Ein überwurfglied 20, das mit Schrauben 21 am Gehäuse befestigt ist, hält mit seinem
Innenflansch 22, der über den Kragen 23
greift, den Drehknopf 1.6 unabhängig
von der Sollwertfeder 13 in der vorgegebenen Axialstellung. Die Stirnfläche
24 des Drehknopfes 16 liegt an dem Boden 25 der das Arbeitselement
7 begrenzenden topfförinigen Hülle 26 an. Im Bereich des freien Randes
dieses Topfes 26 ist ein Rahmen 27 angebracht, mit dem das Arbeitselement
7 auf den Stützen 6 des Gehäuses lediglich aufliegt. Der Rahmen
27 besitzt dem Stützenquerschnitt angepaßte Vertiefungen, so daß das Arbeitselement
gegen Drehung gesichert ist. Eine Axialverschiebung ist wegen der Arretierung durch
den Drehknopf unmöglich. Durchbrüche 28 am oberen Ende des Drehknopfes ermöglichen
den freien Luftzutritt zum Arbeitselement 7.
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Die Skala ist auf einem Spannband 29 aufgedruckt, das mit Hilfe
der Spannbacken 30 an beliebiger Stelle des Umfangs des Drehknopfes
16 fixiert werden kann. Die Spannbacken 30 wirken gleichzeitig als
Drehbegrenzungsanschlag und wirken hierfür mit dem Gegenanschlag 31 an dem
feststehenden überwurf 20 zusammen.
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Das Aufsatzgehäuse 4 mit allen Einbauteilen kann unabhängig vom Ventil
1 zusammengefügt werden. Das Gewinde am Kranz 15 und Drehknopf
16 ist mit Bezug auf den einzustellenden Temperaturbereich und die Daten
der Sollwertfeder 13 so ausgelegt, daß eine einzige Umdrehung des Knopfes
16 zum Bestreichen des gesamten Verstellbereichs genügt. Nach dem Zusammenbau
des Aufsatzes mit dem Ventil wird eine Justierung vorgenommen, zu welchem Zweck
das Spannband 29 gelöst und in einer der Justierung entsprechenden Lage wieder
festgeklemmt wird. Bei der Ablesung kann beispielsweise der Anschlag 31 als
Markierung dienen.
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Im Betrieb wird die Ventilspindel 3 durch das Arbeitselement
7 gegen die Kraft der Sollwertfeder 13 verstellt. Durch Drehen des
Knopfes 16 und entsprechende Veränderung der Sollwertfeder 13 kann
die einzuregelnde Temperatur geändert werden. Auch wenn die Sollwertfeder
13 bricht oder das Arbeitselement 7 entzweigeht, ist das Ventil noch
so funktionstüchtig, daß auf jeden Fall die zu regelnde Rohrleitung abgesperrt werden
kann. Wenn die Sollwert-, feder 13 bricht, überwiegt die Kraft des Arbeitselements
7, und das Ventil schließt; der Drehknopf 16 bleibt an Ort und Stelle,
da er durch das überwurfglied 19 zusätzlich gehalten ist. Wenn das Arbeitselement
7 undicht wird, überwiegt die Kraft der Feder 13. Durch das Drehen
des Knopfes 16,
gegebenenfalls nach Lösen des Spannbandes 29, kann
man aber mit Hilfe des auf die Verdickung 12 wirkenden Mittelteils 32 des
Gegenlagers 14 eine Spindelverstellung in die Verschlußlage gegen die Kraft der
Feder 13 bewirken.
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Die Konstruktion dieses Ausführungsbeispiels ist im übrigen derart
getroffen, daß ein großer Teil der einzelnen Elemente aus Kunststoff hergestellt
sein kann. Dies gilt insbesondere für das Gegenlager 14 und den Drehknopf
16, bei denen die Kraft der Sollwertfeder 13 mühelos von dem Gewinde
aufgenommen werden kann, da es wegen des großen Durchmessers eine relativ große
Fläche besitzt.
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In F i g. 2 ist ein Regelaufsatz gezeigt, dessen Gehäuse
33 mit Hilfe des Gewindes 34 in das zugehörige Ventil eingeschraubt wird.
Wiederum ist das Arbeitselement 35 über die Gehäusewand 36 abgestützt
und wirkt mit seiner beweglichen Fläche 37
auf den Ventilstößel
38. Die Sollwertfeder 39 wirkt dem Arbeitselement 35 entgegen
und ist an ihrem unteren Ende auf dem Gegenlager 40 abgestützt. Dieses greift mit
den Radialarmen 41 durch Schlitze in der Gehäusewand 36. An den freien Enden
42 der Radialanne sind Abschnitte eines Außengewindes angebracht. über dieses Gewinde
greift die Drehhülse 43 mit seinem Innengewinde. Die topfförmige Hülle 44 des Arbeitselements
35 besitzt einen Flansch 45, über den der Kranz 46 der Drehhülse 43 greift.
Der Kranz 46 wird durch die Kraft der Feder 39 an den Flansch 45 gedrückt,
so daß die Axiallage der Drehhülse 43 festgelegt ist. In diesem Fall ist das Arbeitselement
35 mit der Gehäusewand 36 fest verbunden.
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Für die Betriebsweise der geschilderten Regelanordnungen ist es unerheblich,
ob das Arbeitselement die zu regelnde Temperatur direkt mit seiner Außenfläche mißt
oder ob, wie es in F i g. 1 angedeutet ist, ein Kapillarrohr 19 zu
irgendeinem Temperaturfühler führt. In diesem Fall bereitet es keine Schwierigkeiten,
in dem Gegenlager 14 den Durchbruch derart zu vergrößern, daß das Kapillarrohr noch
neben der Gehäusestütze 6 Platz findet oder eine entsprechende öffnung in
der Gehäusewand 36
vorzusehen. Man kann dann dieses Kapillarrobi
unterhalb des Drehknopfes aus dem Aufsatzgehäuse herausführen.