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Die Erfindung betrifft eine überlastsicherung für thermostatgesteuerte
Heizkörperventile. Es ist bekannt, als überlastsicherung eine Feder zu verwenden,
die erst nach Erreichen des größtmöglichen Thermostathubes nachgibt, um so ein Überdrücken
bei Auftreten von Übertemperaturen zu verhindern. Diese Pufferfedern arbeiten mit
Faltenbälgen zusammen, welche die Ausdehnungskräfte der Medien im Thermostatkörper
auf das Ventil übertragen. Abgesehen von der bekannten Störanfälligkeit derartiger
Faltenbälge und ihrer Nachgiebigkeit, die keine lineare Regelung zuläßt, ist in
allen Fällen der wirksame Querschnitt zur Ausübung der normalen Arbeitsbewegung
des Thermostaten und der Bewegung bei Übertemperaturen praktisch gleich groß. Das
bedeutet, daß in beiden Fällen je Grad Temperatur der gleiche Hubweg eintritt. Da
der normale Regelbereich eines Heizkörperthermostaten mit etwa 20° C auskommt, aus
Sicherheitsgründen aber ein Übertemperaturbereich von zuzüglich 40° C berücksichtigt
werden muß, folgt daraus, daß entweder die Pufferfeder oder der den Hub übertragende
Faltenbalg oder beide Teile insgesamt eine dreimal größere Länge aufweisen müssen,
was zu langen und damit aufwendigen Bauteilen führt.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, diese Nachteile zu vermeiden
und eine überlastsicherung zu schaffen, die ohne Faltenbälge auskommt und dazu durch
Einschalten einer Übersetzung zwischen der normalen Hubbewegung des Thermostaten
und der durch Übertemperaturen verursachten Bewegung zu einer gedrungenen, wenig
aufwendigen Bauart führt.-Zur Lösung der Aufgabe wird ausgegangen von einer bekannten
Ventilbauart, bei der ein mit Quecksilber gefüllter Wärmefühler eingebaut ist, der
bei seiner Ausdehnung einen Kolben treibt, der mit zunehmender Volumenvergrößerung
auf Schließen des Heizkörperventils wirkt.
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Erfindungsgemäß ist der den Kolben bewegende Thermostat in an sich
bekannter Weise außerhalb des Ventilkörpers angeordnet, und der Kolben ist in einem
konzentrischen Kolben geführt, der seinerseits nach beiden Seiten hin mit unterschiedlich
starken Federn belastet in einem Zylindergehäuse gleitet, das an dem oberen Rand
des Thermostaten befestigt ist.
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Durch diese Anordnung von zwei konzentrischen Kolben ergibt sich am
Innenkolben bei der normalen Arbeitsbewegung mit zunehmender Volumenvergrößerung
des Ausdehnungsmediums im Thermostat je Grad Temperaturanstieg ein regeltechnisch
notwendiger relativ großer Hub. Muß nach Erreichen des größtmöglichen Hubes des
Innenkolbens übertemperatur aufgenommen werden, dann tritt der im Durchmesser und
in der Fläche wesentlich größere Außen-: kolben nur mit relativ kleinen Hubbewegungen
in Tätigkeit. Diese Übersetzung zwischen dem großen Hub bei der normalen Arbeitsbewegung
und dem kleinen Hub bei der übertemperaturbewegung erlaubt eine gedrungene kurze
Bauart des Führungsgehäuses beider Kolben, wobei diese Hubbewegungen zudem linear
mit den Volumenänderungen des Ausdehnungsmediums im Thermostat erfolgen.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung sind an dem in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiel erläutert, welches den Querschnitt zeigt.
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Zunächst sei kurz die Stellmechanik des Ventils erläutert, obwohl
diese nicht zur Erfindung gehört. Das Übertragungssystem für die Stellbewegungen
der Ventilspindel besteht aus einem Kurvenstück 1, auf dessen Kurvenfläche in Form
einer Wendelbahn ein um seinen Festpunkt drehbarer Nocken 2 mit seinem einen Finger
aufliegt, während sein zweiter Finger am einen Ende des den Ventilteller 6 tragenden
Ventilstiftes 3 anliegt. Der Ventilteller wird durch eine Rückholfeder 4 gegen einen
festen Anschlag 5 in den Ventilkörper zurückgezogen. Der Ventilteller 6 steht unter
der Einwirkung der Schließfeder 7, die sich gegen einen Anschlag 5 des Ventilstiftes
3 abstützt. Nach dem Schließen des Ventiltellers 6 kann der Ventilstift gegen die
Kraft der Schließfeder 7 durch den Ventilteller als Überlastsicherung hindurchgedrückt
werden. Der Nocken 2, der drehbar um seine Befestigungsachse gelagert ist, überträgt
die vom Kurvenstück 1 ausgehende, senkrechte Bewegung in einem bestimmten Übersetzungsverhältnis
in eine waagerechte Bewegung auf den Ventilstift und damit auf das Ventil.
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Das Vorwahlsystem des Ventils ist wie folgt aufgebaut. Gegenüber dem
Ventilstift ist der Ventilkörper durch.ein Lager 8 abgeschlossen, in welchem ein
Kegelrad 9 gelagert ist, das seinerseits auf gleicher Achse mit dem Einstellkopf
10 drehsicher befestigt ist. Das durch den Einstellkopf verdrehbare Kegelrad greift
in ein um 9U° versetztes zweites Kegelrad 11, welches das vom Einstellkopf eingeleitete
Drehmoment drehgesichert auf die im Kegelrad 11 verschiebbar gelagerte Achsel
a auf das Kurvenstück 1 überträgt, wodurch ein Heben oder Senken des dem Nocken
2 fest zugeordneten Kurvenpunktes erfolgt. Das auf der Achse 1 a des Kurvenstückes
1 sitzende Kegelrad 11 ist in einer innen ausgebohrten Sechskantschraube gelagert,
die den Abschluß des Ventilkörpers nach oben hin bildet. Durch eine Feder 12 wird
das Kegelradpaar ständig in einem elastischen Eingriff gehalten. Der im Ventilkörper
befindliche Sehschlitz 13 sorgt für eine genaue Einstellung bzw. Zuordnung des Fühlerstiftes
14 zum Kurvenstück 1.
Die Schraube 16 ist dazu bestimmt, das thermostatgesteuerte
Heizkörperventil auch mit einem Handeinstellbereich betreiben zu können.
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Die erfindungsgemäße überlastsicherung ist wie folgt ausgebildet.
Zunächst ist der Thermostat 15 außerhalb des Ventilgehäuses angeordnet. Das im Thermostat
befindliche Ausdehnungsmedium wird am oberen Ende durch zwei Kolben 17 und 18 abgeschlossen.
Dabei ist der kleinere Innenkolben 17 konzentrisch im Außenkolben 18 geführt und
letzterer wieder im Gehäuse 22, gegen welches sich der Kolben 18 mit unterschiedlich
starken Federn 20 und 21 nach beiden Seiten hin abstützt. Das Gehäuse 21 mit den
beiden Kolben 17 und 18 sitzt am oberen Ende des Thermostaten und wird am anderen
Ende in einen entsprechenden Anschlußstutzen am Ventilkörper eingeschraubt. Die
Kolben sind untereinander und gegenüber dem Gehäuse - wie angedeutet -mit O-Ringen
abgedichtet, die in entsprechende Ringnuten eingelegt sind.
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Das Ausführungsbeispiel arbeitet wir folgt. Mit dem Temperatureinstellkopf
10 wird die gewünschte Raumtemperatur eingestellt. Das vom Verstellen des Einstellkopfes
10 eingeleitete Drehmoment wird durch das Kegelradpaar 9 und 11 auf die im
Kegelrad 11 verschiebbare Achse 1 a des Kurvenstücks 1 übertragen, wodurch der dem
Nocken 2 auf der Kurvenbahn 13 a des Kurvenstückes fest zugeordnete
Kurvenpunkt
entsprechend dem Drehsinn des Einstellkopfes 10 nach oben oder unten wandert. Diese
Bewegung wird vom Nocken selbst wiederum in einem bestimmten übersetzungsverhältnis
auf den Ventilstift 3 übertragen, der an seinem anderen Ende den Ventilteller trägt,
der das Ventil und somit den Zulauf des Heizmediums drosselt. Kühlt sich die Raumluft
und zugleich damit der Thermostat 15 ab, zieht sich das Ausdehnungsmedium zusammen.
Dadurch wird der Kolben 17 entsprechend der Volumenverringerung nach unten gezogen.
Dieser Bewegung folgen das Kurvenstück 1, der Nocken 2 und der Ventilkolben 3 mit
dem Ventilteller unter der Wirkung der Rückholfeder 4 nach. Das Ventil öffnet sich
wieder, der Umlauf des Heizmediums beginnt, die Raumtemperatur erhöht sich. Zugleich
erwärmt sich auch das Ausdehnungsmedium im Thermostat 15, und das Ventil beginnt
durch die Expansion des Ausdehnungsmediums sich in umgekehrter Reihenfolge wieder
zu schließen.
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Der Kolben 18 dient im Zusammenwirken mit dem Kolben 17 als überlastsicherung.
Zunächst bewegt sich bei der Expansion des Ausdehnungsmediums im Thermostat 15 der
kleine Kolben 17 mit relativ großem Hubweg je Temperaturgrad und damit der Fühlerstift
14 nach oben. Sobald diese Bewegung nicht weiter möglich ist, aber der Expansionsdruck
z. B. durch Übertemperatur weiter steigt, schiebt sich der im Querschnitt größere
Außenkolben 18 jedoch mit kleinerem Hub je Temperaturgrad nach oben. Dabei spannt
sich die Feder 20 und bremst schließlich die Aufwärtsbewegung, bis nach einer
eintretenden Abkühlung sich das Ausdehnungsmedium im Thermostat 15 zusammenzieht
und damit der Kolben 17 mit dem Fühlerstift 14 zurückgeht. Am Außenkolben 18 stellt
sich dann eine Gleichgewichtslage ein, die aus den von beiden Seiten her einwirkenden
Federkräften resultiert.
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Falls es gewünscht oder z. B. aus Raumgründen erforderlich ist, den
Thermostat getrennt vom Ventil anzuordnen, so ist dieser aus dem Ventilkörper herauszuschrauben
und an dessen Stelle das entsprechende Anschlußstück mit Kapillarrohr anzuschrauben.