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Thermostatisch gesteuertes Ventil Die Erfindung bezieht sich auf ein
thermostatisch gesteuertes Ventil, dessen Verschlußstück von dem Arbeitselement
eines wenigstens teilweise dampf-oder gasgefüllten thermostatischen Systems gegen
die Kraft einer Schließfeder von seinem Sitz abhebbar ist, insbesondere auf ein
Sicherheitsventil dieser Art.
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Ein typisches Beispiel für die Anwendung eines solchen Sicherheitsventils
ist bei einer koksgefeuerten Kesselanlage mit Brauchwasserleitung gegeben. Hier
muß dafür gesorgt werden, daß die Temperatur des Kesselwassers 95° C nicht übersteigt
und zu kochen anfängt. Demzufolge erhält die Brauchwasserleitung auf der Warmwasserseite
einen Abzweig, in welchem ein thermostatisch gesteuertes Sicherheitsventil eingebaut
ist, dessen Fühler die Temperatur des Kesselwassers kontrolliert und beim überschreiten
des Grenzwertes das Sicherheitsventil öffnet. Alsdann strömt heißes Brauchwasser
über den Abfluß, und der Kessel wird durch das nachströmende kalte Brauchwasser
abgekühlt.
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Nachteilig ist es bei einem solchen Ventil, daß es geschlossen bleibt
und seine Sicherheitsfunktion nicht erfüllen kann, wenn das thermostatische System
seine Füllung verliert. Ein weiterer Nachteil bei derartigen Kesseln ist es, daß
zwar eine maximale Grenztemperatur überwacht wird, nicht dagegen eine minimale Grenztemperatur,
daß also eine Frostsicherung fehlt.
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Es sind bereits thermostatische Ventile bekannt, die bei Verlust der
Füllung des thermostatischen Systems in die Offenstellung gehen. Dies ist grundsätzlich
bei solchen thermostatischen Ventilen der Fall, die mit einer Öffnungsfeder versehen
sind und beim überschreiten eines Grenzwertes der Temperatur schließen sollen. Bekannt
ist auch ein thermostatisch gesteuertes Ventil mit einem Verschlußteil, der von
einer Feder betätigt wird, wenn der Druck im Thermostatsystem verlorengeht und ein
von diesem Druck beaufschlagter zweiter Thermostatbalg dann die Feder freigibt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein thermostatisches Ventil
anzugeben, das nicht nur beim überschreiten eines Temperaturgrenzwertes, sondern
auch beim Verlust der Füllung des thermostatischen Systems sowie gegebenenfalls
auch beim Unterschreiten eines Temperaturgrenzwertes öffnet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein zum Primärventil
parallelgeschaltetes Sekundärventil, dessen Verschlußstück von einem Arbeitselement
desselben thermostatischen Systems gegen , seinen Sitz gepreßt wird.
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Bei einem solchen Aufbau ist das Sekundärventil in allen normalen
Betriebszuständen und auch beim Ansprechen des Primärventils geschlossen, stört
also dessen Arbeitsweise nicht. Wenn dagegen die Füllung des thermostatischen Systems,
an dem beide Ventile angeschlossen sind, verlorengeht, öffnet das Sekundärventil,
während das Primärventil geschlossen bleibt. Infolge des Öffnungszustandes kann
keine überhitzung beispielsweise des überwachten Kessels auftreten. Außerdem zeigt
der Öffnungszustand, z. B. durch das abfließende Wasser, an, daß ein Fehler vorliegt.
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Das Sekundärventil öffnet sich nicht nur beim Verlust der Füllung,
sondern auch bei Unterschreiten eines vorgegebenen Grenzwerts der vom thermostatischen
System überwachten Temperatur. Ein solcher Grenzwert läßt sich beispielsweise mit
Hilfe einer das Verschlußstück des Sekundärventils beeinflussenden Öffnungsfeder
erreichen. Wenn diese Feder einstellbar ist, kann der untere Grenzwert auch variiert
werden. Beim Unterschreiten des Grenzwertes öffnet dann das Ventil, wodurch wiederum
ein Fehler, beispielsweise der Ausfall der Feuerung, angezeigt werden kann.
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Vorzugsweise wird die Öffnungsfeder so bemessen, daß das Sekundärventil
öffnet, wenn der Druck im thermostatischen System dem Dampfdruck bei Raumtemperatur
entspricht. Sobald daher der Kessel auf Raumtemperatur abgekühlt ist, wird das Fehlen
der Feuerung angezeigt.
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Selbstverständlich kann die Anzeige des Fehlers (überschreiten der
oberen Grenztemperatur, Verlieren der Füllung, Fehlen der Steuerung) auch fernübertragen
werden, sei es, daß die Fernübertragung direkt von der Betätigung des Ventils abgenommen
wird,
sei es, daß die durch das das Ventil durchströmende Wasser betätigt wird.
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Eine besonders raumsparende Bauform ergibt sich, wenn die Verschlußstücke
von Primär- und Sekundärventil mechanisch in Reihe liegen und von demselben Arbeitselement
beeinflußt sind. Insbesondere kann der Ventilsitz des Sekundärventils durch die
Stirnseite einer Bohrung im Verschlußstück des Primärventils gebildet sein.
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Bei einer anderen Ausführungsform werden Primärventil und Sekundärventil
mechansich unabhängig voneinander durch zwei an demselben thermostatischen System
angeschlossene Arbeitselemente betätigt. Bei dieser Bauform können zwei übliche
Ventile, nämlich ein Öffnungsventil und ein Schließventil, miteinander kombiniert
werden, um den angestrebten Zweck zu erreichen.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand zweier Ausführungsbeispiele
näher erläutert. Es zeigt F i g.1 in einem Schaltplan die Anordnung des erfindungsgemäßen
Ventils in einer Kesselanlage, F i g. 2 im Längsschnitt ein erfindungsgemäßes Ventil
mit einem Arbeitselement und F i g. 3 ein erfindungsgemäßes Ventil mit zwei Arbeitselementen.
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In F i g. 1 ist ein Kessel 1 veranschaulicht, der einen mit
Koks versorgten Feuerungsraum 2, einen Wassermantel 3 und eine Brauchwasser-Rohrleitung
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aufweist. An den Wassermantel sind der Vorlauf 5 und der Rücklauf 6 einer
Zentralheizungsanlage angeschlossen. An die Rohrleitung 4 ist die Kaltwasserzuleitung
7 und die Warmwasserableitung 8 angeschlossen. Diese Leitungen stehen unter dem
Druck des Wasserversorgungsnetzes. Beim Öffnen eines Ventils 9 kann der Verbraucher
warmes Wasser entnehmen. Von der Leitung 8 zweigt eine Ablaufleitung 10 ab, in welche
ein thermostatisch gesteuertes Ventil 11 eingeschaltet ist, das von einem
Fühler 12 im Wassermantel gesteuert ist.
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Wenn dieses Ventil 11 beispielsweise so eingestellt ist, daß es öffnet,
wenn die Fühlertemperatur 95° C überschreitet, fließt heißes Wasser über die Ablaufleitung
10 weg, und es strömt kaltes Wasser durch die Rohrleitung 4 nach, wodurch die Kesseltemperatur
wirksam herabgesetzt wird. Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit Ventilen, die
in der bekannten Schaltung an die Stelle des Ventils 11 treten können.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der F i g. 2 ist im Ventilgehäuse 13 ein
fester Ventilsitz 14 vorgesehen, der mit dem Verschlußstück 15 zusammenwirkt
und das Primärventil bildet. Auf dem Gehäuse 13 befin-.det sich oben ein Aufsatz
16, das Verschlußstück 15 steht einerseits unter dem Druck einer Schließfeder 17,
die in einem Aufsatz 17 untergebracht ist und deren Spannkraft mit Hilfe eines Federtellers
18 verstellt werden kann. Das Verschlußstück 15 steht andererseits unter dem Einfluß
eines Arbeitselements 19 eines thermostatischen Systems 20, das außerdem
ein Kapillarrohr 21 und einen Fühler 22 aufweist. Letzterer entspricht dem Fühler
12 in F i g.1. Das thermostatische System ist teilweise mit Flüssigkeit gefüllt
derart, daß sich ein Dampfraum im Fühler 22
bildet. Die bewegliche Druckplatte
23 des Arbeitselements 19 ist über einen Balg 24 mit dem feststehenden Teil verbunden.
An der Druckplatte stützt sich über Zwischenglieder ein Schaft 25 ab. Der bis hierher
beschriebene Ventilaufbau ist bekannt. Erfindungsgemäß ist der Schaft 25 nicht fest
mit dem Verschlußstück 15 verbunden, sondern greift nur kraftschlüssig an ihm an.
Das obere Ende des Schaftes 25 ist als Verschlußstück 26 eines Sekundärventils ausgebildet,
das mit einem am Verschlußstück 15 ausgebildeten Ventilsitz 27 zusammenwirkt. Der
Ventilsitz 27 befindet sich an der Stirnfläche einer Axialbohrung 28 im Verschlußstück
15, die über Querbohrungen 29 mit dem Eintrittsraum des Ventils in Verbindung stehen.
Eine Öffnungsfeder 30 hat die Tendenz, das Sekundärventil zu öffnen.
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Beim überschreiten einer eingestellten Grenztemperatur überwindet
die Kraft des Arbeitselements 19 die Kraft der Schließfeder 16, und das Primärventil
öffnet in üblicher Weise. Wenn die Flüssigkeitsfüllung aus dem thermostatischen
System 20 ausläuft, wirkt nur noch die Öffnungsfeder 30 und öffnet das Sekundärventil.
In gleicher Weise öffnet das Sekundärventil, wenn der Druck im thermostatischen
System 20 infolge Temperaturabsenkung so weit abnimmt, daß die Kraft der
Feder 30 überwiegt. In allen Fällen kann Flüssigkeit durch das Ventil abströmen,
was einerseits der Sicherheitsfunktion entspricht und andererseits einen Fehler
anzeigt.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der F i g. 3 sind in einem Ventilgehäuse
30 nebeneinander zwei Ventile angeordnet. Ein Primär- oder Öffnungsventil
31 besitzt einen festen Ventilsitz 32, ein Verschlußstück 33, eine Schließfeder
34 mit einstellbarer Federplatte 35 sowie einem Arbeitselement 36 mit Druckplatte
37 und einem Balg 38. Ein Sekundär- oder Schließventil 39 besitzt einen festen Ventilsitz
40, ein Verschlußstück 41, eine Öffnungsfeder 42 mit einstellbarem Federteller 43
und ein Arbeitselement 44 mit Druckplatte 45 und Balg 46. Die Eintrittsräume 47
und 48 der beiden Ventile sind über einen Kanal 49 miteinander verbunden, die Austrittsräume
50 und 51 der beiden Ventile über einen Kanal 52. Beide Arbeitselemente 36
und 44 sind über Kapillarrohre 53 an einen gemeinsamen Fühler 54 angeschlossen,
der dem Fühler 12 in F i g. 1 entspricht und der nur teilweise mit Flüssigkeit gefüllt
ist. Beide Arbeitselemente und der Fühler bilden ein gemeinsames thermostatisches
System 55. Die beiden Federn 34 und 42 sind durch einen gemeinsamen Aufsatz 56 abgedeckt.
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Wenn die Temperatur am Fühler 54 einen mit Hilfe der Federplatte
35 eingestellten Grenzwert überschreitet, öffnet das Primärventil 31 in bekannter
Weise. Wenn aus dem thermostatischen System 55 Flüssigkeit entweicht, öffnet das
Sekundärventil 39,
da nur noch die Kraft der Feder 42 wirkt. Wenn die Temperatur
am Fühler 54 einen mit Hilfe der Federplatte 43 einstellbaren Grenzwert unterschreitet,
überwiegt die Kraft der Feder 42 und öffnet das Sekundärventil 39. In allen drei
Fällen strömt Flüssigkeit durch das Ventil der F i g. 3, wodurch die Sicherheitsfunktion
erfüllt und eine Fehleranzeige gegeben wird.