CN1804448A - 用于加热阀或冷凝阀的恒温器附件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于加热阀或冷凝阀的恒温器附件(1)，其具有一壳体(2，4)、一恒温器元件(3)以及一个可以在操作方向上运动的操作元件(12)，所述恒温器元件(3)的有效长度随着温度而改变，其中恒温器元件(13)在一操作链中设置在壳体(2，4)和操作元件(12)之间。人们希望减小长期的温度波动。为此规定，在操作链中设置一个修正装置(14)，其有效长度可以以一变化速度而改变，该变化速度小于恒温器元件(3)的变化速度。

Description

用于加热阀或冷凝阀的恒温器附件

技术领域

本发明涉及一种用于加热阀或冷凝阀的恒温器附件，其具有一壳体、一恒温器元件以及一个可以在操作方向上运动的操作元件，所述恒温器元件的有效长度随着温度而改变，其中恒温器元件在一操作链中设置在壳体和操作元件之间。

背景技术

这种类型的恒温器附件例如由DE 101 62 608 A1已知。恒温器元件在此以其一端支承在壳体的内端面上。恒温器元件具有一个位于内部的波纹管结构的膨胀区域。这个波纹管围成一开口，在其中***一个操作元件。这个操作元件在安装状态下支承在一个阀推杆上。当腔内温度升高时，恒温器元件受到作用，那么操作元件就由恒温器元件中挤出并且由此压在阀推杆上，从而阀被进一步节流。当温度下降时，恒温器元件的容积下降，从而在开口方向上受载的阀推杆将操作元件进一步压入恒温器元件中。

由于能量节约规定，如今绝大多数的加热体都配备了恒温控制的阀，其中这种阀大多具有一相应的恒温器附件。许多这种类型的恒温器附件也具有一额定值调节装置。例如可以通过转动一旋转手柄对恒温器元件在壳体中的位置进行改变。

具有一这种类型的恒温器附件的腔内温度调节装置通常是令人满意地运行的，即，被使用者调节的或以其它方式预先设定的额定温度事实上以足够的精度获得。

然而人们可以发现，在额定值设定没有变化时，腔内温度在大约一年的时间内波动了大约1℃到2℃。这种波动经常不被觉察，因为在许多腔内额定值调节是逐年变化的。同样，这样的波动是不利的。

发明内容

本发明的任务是减小这种长期的温度波动。

这个任务通过开头所述类型的恒温器附件这样解决，即，在操作链中设置一个修正装置，其有效长度可以以一变化速度而改变，其小于恒温器元件的变化速度。

恒温器元件以一预先设定的速度对温度变化做出反应，并且改变其有效长度。而后这种长度变化通过操作链和操作元件转换成对加热体阀的一推杆或一其它驱动元件的相应加载。恒温器附件的这些已知特性会被保持，即恒温器附件整体上实际中同样快速地对温度变化做出反应，如同传统的恒温器附件一样。但是增加了修正装置的反应。修正装置同样改变其有效长度，例如依赖于外力的出现或根据温度，特别是调节的温度。然而这种温度变化相对很慢。在温度变化时它的表达方式不是直接的，而是长期的。通过长期的长度变化使得在较长时间上可按期望消除温度差异。

优选修正装置具有两个通过一节气门相互连接的、长度可变化的压力腔，其填充一种液体，该液体可以通过一节气门转移，其中两个压力腔的有效横截面不同。借助于这种构造提供了一种特别有效形式的修正装置。当修正装置例如由于恒温器元件的热致膨胀被施加一力时，那么具有较大有效横截面积的压力腔(下面称为“较大的压力腔”)就会缩小，并将位于其中的液体挤入具有较小有效横截面积的压力腔(下面称为“较小的压力腔”)。这种挤压导致修正装置的伸长，因为通过这两个压力腔的不同的有效横截面产生一种类型的压力转换器。然而这种平衡不能一下子实现，因为在两个压力腔之间设置了一个节气门，在单位时间内仅仅有一定量的液体流量通过它。为了实现平衡，就需要相应的较长时间。相应地可以保持很快的恒温器元件反应，但同时实现了修正装置的较慢反应。

优选一弹簧以一在较大的压力腔的缩小方向上的力作用在较大的压力腔的一边界上。这可以简单地实现将修正装置重新复位。

优选至少一个压力腔通过一个波纹管元件限定。波纹管经常使用在恒温器元件内。它可以围成一个具有柔性的和因此长度可变的壁的腔。

优选节气门将两个压力腔之间的压力平衡滞后一个2到25小时范围内的时间段。因此一方面确保了长度变化对于借助于恒温器元件进行的温度调节没有直接的也即立刻的影响。另一方面时间延迟这样选择，使得如愿实现长期的温度平衡。

优选两个压力腔靠在一起，这具有结构优点。恒温器附件可以在操作方向上保持得较小。从一个压力腔向另外一个压力腔过渡的密封也可以在结构上简单地实现，因为没有必要向外引出管道。

也有利的是，当两个压力腔相互套在一起时。这使得修正装置对附加结构长度的要求降低。

优选一个压力腔在恒温器元件的内部形成。这进一步降低了对结构长度的要求。

在此特别优选的是，所述较大的压力腔由恒温器元件构成。人们将在恒温器元件内部业已存在的、填充有可热膨胀的液体的腔用作较大的压力腔。

优选恒温器元件具有一内部的波纹管，在其中***一个操作销，其支承在壳体上，其中恒温器元件在壳体内在操作方向上运动。恒温器元件也可以相对于传统的恒温器附件翻转，即操作销不再朝阀方向伸出。事实上阀的加载是通过运动的恒温器元件实现的，其中在恒温器元件和阀之间可以设置修正装置或其一部分。

优选两个压力腔通过一个毛细管相互连通。为了在较长时间内延迟两个压力腔之间的压力平衡，两个压力腔之间的节气门必须具有相对较大的通流阻力。例如可以通过节气路径的较大长度来提高通流阻力。这种类型的长度可以在一毛细管中轻松实现。

在另外一个结构方案中规定成，在两个压力腔之间设置一个膜片，其用于液体扩散地穿过。虽然膜片允许液体穿过它从一个压力腔进入另外一个压力腔。但是这种通流是缓慢的，即以一种扩散的形式，而不是以流动的形式。

也可能的是，在压力腔之间设置至少一个隔离板，在其中形成至少一个连接通道，其长度是隔离板厚度的几倍。所述通道例如可以构造成一个螺旋形的、位于隔离板表面上的被一壁或板覆盖的槽，所述隔离板表面背离较小的压力腔并且在一处与较大的压力腔连通。由此也获得了相对较大的节流效果。

优选具有较小横截面的压力腔通过一个液体密封的膜片限定。因为对于较小的压力腔不需要较大的长度变化，而是一个附加的在大约0到5mm范围的伸长，特别是0.5到2.5mm，所以膜片在受到压力时提供的摆幅就足够了。

在此优选的是，所述液体密封的膜片在端面限定一个圆柱，一活塞设置在其中，其中液体密封的膜片对活塞作用。由此膜片应力保持得较小。

附图说明

下面借助于附图中的优选实施例对本发明进行阐述。其中：

图1恒温器附件的第一实施方式的示意图；

图2修正装置的工作原理示意图；

图3恒温器附件的第二实施方式；

图4恒温器附件的第三实施方式；

图5恒温器附件的第四实施方式，具有以放大图示出的细部；

图6恒温器附件的第五实施方式；

图7恒温器附件的第六实施方式，具有以放大图示出的细部。

具体实施方式

恒温器附件1具有一壳体2，在里面设置一恒温器元件3。恒温器元件3支承在壳体2的一顶壁4上。顶壁构成在一嵌件5上，其借助于一旋转把手6可以在轴向方向上移动，以便预先给定一温度额定值。

恒温器元件3具有一内腔7，其灌有一种可进行热膨胀的液体(或气体)，其体积随着温度变化。该内腔7在其内侧通过一波纹管8限定。在波纹管8内设置一操作销9，其与一突起10共同作用。在操作销9内部设置一个高压弹簧11。

到目前为止，恒温器附件1的构造与传统的恒温器阀附件的构造相对应。当腔内温度上升以及影响恒温器元件3时，内腔7内的填充物膨胀并且将操作销9向下挤，参见附图1。而后操作销9与突出10一起作用在一未详细示出的阀的一推杆13上，由此该阀被节流。由此减小了载热液体的输送。温度降低了。由此内腔7的填充物的体积减小。操作销9可以进一步被压入恒温器元件3中，因为未详细示出的阀推杆通常通过一个开启弹簧在开口方向加载。载热液体的输送被加大了。这个过程重复进行，直至达到一个稳定的状态。恒温器元件3实施了一个所谓的P调节(比例调节)。

可以观察到，在没有对恒温器附件1的额定值进行改变调节时温度在一年内也会变化1℃到2℃。在热的夏季通过恒温器附件1控制的阀然而会更强地节流。被节流的体积流会导致例如1℃或2℃的升温。

为了减小或甚至完全避免这种长期的温度波动，突起10现在不直接作用在阀推杆上。而是在恒温器附件3和其突起10以及一操作元件12之间设置一个修正装置14，所述操作元件作用在示意示出的阀推杆13上。这个修正装置14可以构成为配件，其应用在恒温器元件3和阀之间并且因此可以改装。修正装置14当然可以构成为一固定安装的构件，来替代这种类型的松动部件。

这种修正装置14具有一第一压力腔15，其被一第一波纹管16在圆周方向限定；以及一第二压力腔17，其被一第二波纹管18在圆周方向限定。这两个压力腔15，17通过一个分隔壁19彼此分离。在分隔壁19中设置一个节气门20。

一压力弹簧21经由一夹具22作用在分隔壁19上，也就是沿着第一压力腔15被减小的方向。推杆13同样在操作元件12上作用一力，其这样定向，即该力将第二压力腔17减小。推杆13通常被一个未详细示出的节气门弹簧在开启方向加载。弹簧21这样确定尺寸，使得它的力大于阀弹簧的力，例如是其好几倍。当修正装置14向下运动时(见图1)，弹簧21必须作用一个比阀弹簧大的力，从而在腔15内的力大于在腔17内的力。

第一压力腔15具有一个比第二压力腔17大的有效横截面。第一压力腔15由此被称为“大压力腔”，而第二压力腔17被称为“小压力腔”。事实上两个压力腔15，17的容积可以一样大。横截面差使得在液体从一压力腔15转移到另一压力腔17过程中在压力腔17中产生一伸长，其大于由转移所引发的第一压力腔15的缩短。

这可以借助于图2详细阐述。图2中示意示出了修正装置14在一移位过程中的不同阶段。相同的构件采用了如图1中的附图标记。与图1不同的是，两个压力腔15，17不再由波纹管16，18限定，而是由活塞16a，18a限定。

较大的压力腔15在此具有一横截面A，其例如是第二压力腔17的横截面B的2.5倍。

在两个压力腔15，17中可以设置任何一种不可压缩的介质，即一种流体，例如水、油或类似物。

图2a示出了出发点。为了将这个状态与后面的状态作比较，标出了一个上线23和一个下线24，它们之间具有一距离C。上线23给出活塞16a的上端部的位置，而下线24给出活塞18a的下端部的位置。

当例如温度上升时，那么操作销9便由恒温器元件3(图1)中挤出，并且将上活塞16a向下压。因为由于节气门20，第一压力腔15中的液体不会漏到第二压力腔17中，所以整个夹具22便克服弹簧21的力被往下压。下面的活塞18a也相应地移位，从而阀推杆13(图1)被挤压，以便进一步使阀节流。当温度降低时，整个夹具22便通过弹簧21的力被重新抬起，从而图2a中的状态重新出现了。整个在图2a和2b中示出的修正装置14在短时间内表现得像一个笨重的块，其长度在操作方向上(操作销9的作用方向)没有改变。

然而当升高的温度长久地保持时以及操作销9相应地常时间作用在活塞16a上时，液体便由第一压力腔15挤入第二压力腔17中。液体的逾越进行地很慢，因为液体通过隔板20被节流了。由此第二压力腔17在操作方向上按照两个压力腔15，17的横截面的比例膨胀很大，大于第一压力腔15的轴向延伸的缩小。当上升的温度持续很长时间时，修正装置14就获得一个较大的长度D。整个修正装置14可以例如重新被向上推，并且直到由恒温器元件作用在上面的活塞16a上的力、由第一压力腔15中的压力作用在活塞16a上的力、由第二压力腔17中的压力作用在第二活塞18a上的力和弹簧21的力之间达成一种力平衡为止。

在平均温度持续升高时，修正装置14在操作方向上就具有一较大的长度。恒温器附件1的特征曲线被移动，从而阀在一较低的温度时已经强烈节流。这可以对图2a和图2c进行对比时看出。这可以由图2a和图2c的对比看出。在两个附图中通过恒温器元件3的操作是相同的，存在着相同的温度。然而节气门在图2c中强烈节流。

设有一修正装置14的恒温器附件1在此不仅构成了一P调节器，而且构成了一PI调节器，其中P部分基本上是由恒温器元件3引起的，而I部分基本上受修正装置14影响。

调节器的I部分在没有额外的辅助能量例如输入的电能的情况下或没有借助于马达从外部对推杆的调节的情况下起作用的。I部分实际上是在内部通过两个压力腔15，17和它们的通过节气门20的连通产生的。

也可能的是，波纹管18以其端面直接作用在推杆13上。在这种情况下操作元件12被集成在波纹管18中，并且可以作为单独构件被移除。

使用在图1和2中示出的修正装置14然而具有缺点，即，恒温器附件1的构造尺寸被显著扩大了。

图3因此示出了一个已经修改的第二实施方式，其中相同的构件用图1中的相同的附图标记表示。

与图1不同的是，修正装置14现在通过两个相互套在一起的波纹管元件构成。波纹管16围成第一压力腔15。在第一压力腔15内设置具有节气门20的分隔壁19。分隔壁19在这种情况下构成为酒杯状，其中它的开口指向下。在分隔壁19内部设置第二波纹管18，其中第二压力腔17位于分隔壁19和波纹管18之间。第二波纹管18的底部作用在操作元件12上。

在此也可以通过转动旋转手柄6来调节额定值。

图4示出了另外一种进一步修改的实施方式，其中相同的构件用图1和3中的相同的附图标记表示。

第一压力腔15在这个实施方式中通过恒温器元件3的内腔7构成。在两个压力腔15，17中的介质在此构成为温度敏感的介质，其体积随着温度而变化。恒温器元件3在此从头部***壳体2，即被波纹管8包围的缝隙向上开启，即朝着壳体2的顶壁4的方向。在波纹管8中***一个杆25，其支承在顶壁4上。恒温器元件3在轴向上，即在操作方向上，可以运动地支承在壳体2中，其中它通过一个与操作方向相反的弹簧21支承。

在恒温器元件3的封闭的端面上，即在与波纹管8相反的一侧上设置第二压力腔17，其由波纹管18围成。第一压力腔15和第二压力腔17通过节气门20相互连通。

第二波纹管18经由一隔离罩26作用在操作元件12上。

这个实施方式与图1-3中的功能相似。但是在此修正装置14的伸长是直接通过温度的升高实现的。

当温度升高时，杆25在短时间内从恒温器元件3中被压出。恒温器元件3被向下压(所有的方向示意参见图4)，并且操作元件12被相应地向下压，以便对推杆13(在图4中未示出)进行操作并且将阀强烈节流。在此小的波纹管18也可以直接作用在阀推杆(未示出)上。小的波纹管18也可以这样构成，即波纹部分(Wellung)设置在端面上。这使得结构更加紧凑。

在第一压力腔15中即在恒温器元件3的内腔7中的压力升高与温度升高联系在一起。这种压力升高使得液体或气体通过节气门20从内腔7中转移到第二压力腔17中。因为第二压力腔17具有比第一压力腔15小的多的有效横截面面积，所以第二波纹管18的伸长比恒温器元件3的波纹管8的缩短要大的多。当温度上升时，由恒温器元件3和波纹管18组合而成的修正装置14整体上显著伸长。这个伸长大于波纹管3的单独的相应伸长。

在按照图4的构造中，实际上可以使用一种具有标准元件的传统的恒温器阀附件。只需要添加附加的波纹管。波纹管可以由金属或塑料或它们的组合制成。在后一种情况下塑料(橡胶在这种情况下同样也看成塑料)确保了弹性功能，金属确保了密封性。

理论上也可以使用一种腊元件作为恒温器元件3。

为了使得恒温器附件的短时间特性与长时间特性充分区分开来，节气门20必须这样确定尺寸，使得为了在两个压力腔15，17之间到达一压力平衡实际上需要一个较长的时间段。这个时间段应当至少是一个小时。它当然也可以明显更长，例如8小时或甚至25小时或甚至一周或更长。

特别是在大约一日的滞后时间时，人们可以更好地注意到环境温度的长期影响，即从冬天经由春天过渡到夏天和从夏天经由秋天过渡到冬天。

为了使得节气门20可以对相应的时间滞后进行作用，它必须相对精确地设计尺寸。这需要局部高的制造费用。为了减小这种费用，在图5中设置一个已经修改的实施方式。这种实施方式基本对应于图4中的实施方式。相同的构件相应地用相同的附图标记表示。

第二压力腔17在这个实施方式中不是被一波纹管限定，而是被一弹性的膜片27限定，其与一个焊接在恒温器元件3的外壳上的圆柱形壳体28连接。示意示出了一焊接连接29。当然也可以将圆柱形壳体28粘结在恒温器元件3的外壳30上。在任何情况下这种连接必须都能对恒温器元件3的内腔7内的液体密封。膜片27当然同样必须相对于液体密封。由此它也称为“液体密封的膜片”27。

隔离罩26具有一活塞突起31，其嵌入圆柱形壳体28的一圆柱形孔32中。液体密封的膜片27作用在活塞突起31上。当第二压力腔17中的压力提高时，活塞突起31便由圆柱形壳体28中挤出，并且因此隔离罩26与操作元件12一起向下移动。

壳体30在其端部具有一开口33，通过它液体可以从第一压力腔到达一中间腔34。中间腔34与第二压力腔17通过一个刚性的膜片35隔开。膜片35是如此刚性，使得它在液体压力作用下几乎不弯曲。但是它可以渗过液体。然而这种通流性是很有限的。它例如与扩散有关。另一种方案中所述刚性膜片也可以设置微孔，其例如可以通过蚀刻形成。首先随着时间的流逝，在中间腔34和第二压力腔17之间通过膜片35形成一压力平衡，其中在第二压力腔17中产生的较高的压力或较低的压力会导致，活塞突起31或多或少地由圆柱形壳体28中进一步挤出。

调节器I环节的时间常数也通过膜片35的通流性确定。

图6示出了另外一种实施方式，其中相同的构件相应地用相同的附图标记表示。

也可以通过一个柔性的壁将两个压力腔15，17彼此隔开，从而可以填充不同的介质。这种类型的壁可以例如构成为拱顶，其覆盖开口33。当所述拱顶(没有示出)由于第一压力腔内的压力升高而被压缩时，一相应的介质会被挤压到壁的另外一侧。

两个压力腔15，17在此通过一个毛细管36相互连接。毛细管36可以具有多个圈37，从而人们可以构造一个具有相当长度的毛细管36。当液体在两个压力腔15，17之间转移时，所述长度就会对液体起所希望的节流作用。此外毛细管36可以具有一未详细示出的窄处。毛细管36在任何情况下具有至少一个圈37，以便可以改变长度，这是通过压力腔17的运动或将其包围的壳体的运动产生的。

压力腔17再次被一膜片27封闭，其作用在活塞突起31上。与此相关的是，其构造与图5中类似。膜片可以由不同的材料制成，例如金属、橡胶和塑料等等。膜片27可以设置一个例如由金属制成的镀层，以便通过膜片27阻止扩散。在膜片上的层也可以由一种减小摩擦的材料制成。

图7示出了恒温器附件的另外一个结构方案，其基本对应于图5中的实施方式。相同的构件相应地用相同的附图标记表示。

在膜片27和外壳30之间设置了一个隔离板38，其在其面对壳体30的一侧具有一螺旋形构成的槽39，其终止于一开口40，其穿透隔离板38。液体通过开口40可以由第一压力腔15，即由恒温器元件3的内部进入到压力腔17中(在图7中未示出)。在液体穿过开口40之前，它必须穿过由槽39和壳体30构成的通道。由此在两个压力腔15，17之间压力平衡时可以产生足够的时间滞后。

隔离板38符合目的地与外壳30粘结，从而它不会与外壳30脱离。这也阻止了螺旋槽39的邻近部段之间的短路。

当人们期望一个更强节流的通道时，也可以将其构造得更长一些并且由此使用多个隔离板。人们也可以使用多个螺旋槽39，换种方式对通道进行节流。

原则上也可以的是，从外部对在从一个压力腔过渡到另外一个压力腔时产生的阻力进行调节。这例如可以在一节气门20上轻易地实现。

本发明示例性地对一加热体阀附件进行描述。它当然也可以以类似的方式应用在用于冷凝盖或类似的热交换器的冷凝阀中。在这种情况下通常在恒温器附件3和操作元件12之间还有一个功能反向装置(未示出)。

Claims (15)

1.用于加热阀或冷凝阀的恒温器附件，具有一壳体、一恒温器元件以及一个可以在操作方向上运动的操作元件，所述恒温器元件的有效长度随着温度而改变，其中恒温器元件在一操作链中设置在壳体和操作元件之间，其特征在于，在操作链中设置一个修正装置(14)，其有效长度可以以一变化速度而改变，其小于恒温器元件(3)的变化速度。

2.如权利要求1所述的恒温器附件，其特征在于，修正装置(14)具有两个通过一节气门(20)相互连接的、长度可变化的压力腔(15，17)，其填充一种液体，该液体可以通过所述节气门转移，其中两个压力腔(15，17)的有效横截面不同。

3.如权利要求1或2所述的恒温器附件，其特征在于，一弹簧(21)以一在较大的压力腔(15)的缩小方向上的力作用在较大的压力腔(15)的一边界(19，20)上。

4.如权利要求1至3之一所述的恒温器附件，其特征在于，至少一个压力腔(15)通过一个波纹管元件(8，16，18)限定。

5.如权利要求1至4之一所述的恒温器附件，其特征在于，节气门(20)将两个压力腔(15，17)之间的压力平衡滞后一个2到25小时范围内的时间段。

6.如权利要求1至5之一所述的恒温器附件，其特征在于，两个压力腔(15，17)靠在一起。

7.如权利要求1至6之一所述的恒温器附件，其特征在于，两个压力腔(15，17)相互套在一起。

8.如权利要求1至7之一所述的恒温器附件，其特征在于，压力腔中的一个构造在恒温器元件(3)的内部。

9.如权利要求8所述的恒温器附件，其特征在于，较大的压力腔(15)由恒温器元件(3)构成。

10.如权利要求1至9之一所述的恒温器附件，其特征在于，恒温器元件(3)具有一内部的波纹管(8)，在其中***一个操作销(25)，其支承在壳体(2，4)上，其中恒温器元件(3)在壳体(2，4)内在操作方向上运动。

11.如权利要求1至10之一所述的恒温器附件，其特征在于，两个压力腔(15，17)通过一个毛细管(36)相互连通。

12.如权利要求1至10之一所述的恒温器附件，其特征在于，在两个压力腔(15，17)之间设置一个膜片(35)，其用于液体扩散地穿过。

13.如权利要求1至10之一所述的恒温器附件，其特征在于，在压力腔(15，17)之间设置至少一个隔离板(38)，在其中构造一个连接通道(39)，其长度是隔离板(38)厚度的几倍。

14.如权利要求1至13之一所述的恒温器附件，其特征在于，具有较小有效横截面的压力腔(17)通过一个液体密封的膜片(27)限定。

15.如权利要求14所述的恒温器附件，其特征在于，所述液体密封的膜片(27)在端面限定一个圆柱(32)，一活塞(31)设置在其中，其中不透液体的膜片(27)对活塞(31)作用。

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