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Die
Erfindung betrifft einen Thermostatventilaufsatz.
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Ein
Thermostatventilaufsatz mit einem Thermostatelement, das einen Druckraum
aufweist, dessen Volumen sich temperaturabhängig verändert, mit einem Betätigungselement,
das mit einer Dehnzone des Thermostatelements in Wirkverbindung
steht, und mit einer Sicherheitsanordnung ist beispielsweise aus
DE 199 17 781 A1 bekannt.
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Aus
DE 19 46 555 U ist
ein Thermostatelement bekannt, das einen Druckraum umgrenzt, dessen
Volumen sich temperaturabhängig
verändert. Das
Thermostatelement ist dampf- oder gasdruckbetätigt. Ein Betätigungselement
ist vorgesehen, das mit einer Dehnzone des Thermostatelements in
Wirkverbindung steht. Schließlich
gibt es eine Sicherheitsanordnung, die gebildet ist aus einer Überdruckdehnzone
außerhalb
der Dehnzone. Eine Über druckfeder
ist mittig am Thermostatelement angeordnet. Sie ist in eine becherförmige Ausnehmung
am Boden des Thermostatelements eingesetzt und stützt sich an
einer Gewindemutter ab, die im Gestell befestigt ist. Die Überdruckfeder
muß also
entweder eine Relativdrehung zwischen dem Thermostatelement und dem
Gestell zulassen oder das Thermostatelement kann nicht mit dem Drehgriff
gedreht werden.
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EP 0 552 157 B1 zeigt
ein flüssigkeitsgefülltes thermostatisches
System zur Steuerung von Heizungsventilen. Dieses System weist zwei
Hauptkomponenten auf, nämlich
eine Arbeitseinrichtung und eine Betätigungsvorrichtung, die über ein
Kapillarrohr miteinander verbunden sind. In der Betätigungseinrichtung
ist eine Überdrucksicherung
angeordnet. Die Überdrucksicherung
weist ein Wellrohr auf, in dem eine Feder mittig angeordnet ist.
Die Feder ist zwischen dem Wellrohrboden und dem Gehäuseboden
unter Vorspannung eingebaut. Wenn sich bei einer Übertemperatur
das Volumen des Thermostatelements vergrößert, dann wird die Feder zusammengedrückt.
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DE 696 08 753 T2 zeigt
einen Heizkörperthermostaten
mit einem Thermostatelement, das einen Druckraum umschließt. Der
Druckraum ist auf seiner Innenseite durch ein Wellrohr begrenzt,
in dem ein Stößel angeordnet
ist. Im Innern des Stößels ist eine Überdruckfeder
angeordnet, die sich am Boden des Stößels einerseits und an einem
Stift, der im Gehäuse
festgelegt ist, andererseits abstützt. Bei Auftreten einer Übertemperatur
kann die Volumenvergrößerung des
Druckraums dadurch aufgefangen werden, daß der Stößel über eine gewisse Strecke aus
dem Druckraum heraus verdrängt
wird.
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DE 81 19 401 U1 zeigt
eine Absperrarmatur für
Einrohr-Gaszähler mit
einem Ventilkörper,
der mit einem topfartigen Ansatz eine buchsenartige Verlängerung übergreift,
die an einem Führungsrahmen
angeordnet ist. In dem dadurch gebildeten Hohlraum befindet sich
ein Dehnstoff, der sich bei Temperaturerhöhung ausdehnt und den Ventilkörper in
Richtung auf einen Ventilsitz verlagert.
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Heizkörperventile
sind vielfach mit Thermostatventilaufsätzen versehen, die den Durchfluß eines
Wärmeträgermediums,
beispielsweise heißes Wasser,
durch den Heizkörper
in Abhängigkeit
von der Raumtemperatur regeln. Hierzu ist das Heizkörperventil
in Öffnungsrichtung
vorgespannt. Das Betätigungselement
des Thermostatventilaufsatzes drückt
auf einen Stift im Heizkör perventil
in Schließrichtung.
Wenn sich das Volumen des Druckraumes bei einer höheren Temperatur
vergrößert, dann
wird das Betätigungselement
aus dem Thermostatelement herausgedrückt, das Betätigungselement drückt dann
auf den Stift und das Heizkörperventil wird
geschlossen. Umgekehrt, wenn sich das Volumen des Druckraumes bei
abnehmender Temperatur verkleinert, dann läßt der Druck auf das Betätigungselement
nach und das Heizkörperventil
kann sich wieder öffnen.
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Gelegentlich
treten Fälle
auf, bei denen das Heizkörperventil
bereits vollständig
geschlossen ist, eine höhere
Temperatur das Volumen des Druckraumes aber weiter vergrößern will.
Da das Betätigungselement
nicht weiter in Richtung auf das Heizkörperventil bewegt werden kann,
ist eine Sicherheitsanordnung vorgesehen. Die Sicherheitsanordnung schafft
eine Ausweichmöglichkeit,
in die sich das Thermostatelement hin ausdehnen kann, ohne daß es oder
andere Teile beschädigt
wird. Auch hierbei nützt
man die Verformbarkeit der Dehnzone aus, wobei allerdings nicht
mehr das Betätigungselement weggeschoben
wird, sondern sich das Thermostatelement selbst verschiebt. Dies
gilt vor allem bei Thermostatelementen mit einer Flüssigkeitsfüllung. Bei einer
Dampffüllung
kann das Thermostatelement normalerweise so dimensioniert werden,
daß es
den höheren
Druck aufnehmen kann, der bei einer Übertemperatur entsteht, ohne
beschädigt
zu werden. Beispielsweise treten 5 bar im Normalfall auf und 10 bar
bei einer Übertemperatur.
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Bei
Thermostatventilaufsätzen,
insbesondere Heizkörper-Thermostatventilaufsätzen bemüht man sich
u.a. darum, die Baugröße klein
zu halten. Dies hat einerseits opti sche Gründe, andererseits soll der
Aufsatz vom Heizkörper
nicht zu weit in den Raum vorstehen.
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Die
Forderung nach einer kleinen Baugröße kollidiert allerdings mit
der technischen Notwendigkeit, einen Ausweichraum für das Thermostatelement
bei Übertemperaturen
bereitzustellen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Raumbedarf klein zu halten.
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Diese
Aufgabe wird bei einem Heizkörper-Thermostatventilaufsatz
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Mit
dieser Ausgestaltung ist man nicht mehr darauf angewiesen, die Volumenvergrößerung des Thermostatelements
bei einer Übertemperatur
durch eine Verformung der Dehnzone zu bewirken. Die Dehnzone hat
normalerweise einen relativ kleinen Durchmesser, so daß für eine Volumenvergrößerung eine
entsprechend große
Hublänge
erforderlich ist. Wenn man die Volumenvergrößerung des Thermostatelements
durch Verformung an einer anderen Stelle vornimmt, wozu das Thermostatelement
die Überdruckdehnzone
aufweist, dann kann man beispielsweise einen größeren Durchmesser verformen
und kommt dann bei gleicher Volumenänderung mit einer wesentlich
kleineren Hubhöhe
aus. Damit wird die Baulänge
des Thermostatventilaufsatzes erheblich vermindert. Der größere Durchmesser
steht normalerweise problemlos zur Verfügung. Der Thermostatventilaufsatz
ist insbesondere zur Verwendung an Heizkörpern vorgesehen. Er ist aber
auch bei anderen Temperiereinrichtungen, beispielsweise Klimaanlagen,
verwendbar. Der Drehgriff dient dazu, den Sollwert, der durch das
Thermostatelement geregelt werden soll, einzustellen. In der Regel
erfolgt dies durch eine Positionsänderung des Thermostatelementes
gegenüber
dem Heizkörperventil.
Wenn nun die Überdruckfeder
in dem Drehgriff abgestützt
ist, dann wird sie gemeinsam mit dem Drehgriff und dem Thermostatelement
gedreht. Relativbewegungen zwischen dem Thermostatelement und dem
Drehgriff bzw. der Feder sind also nicht zu befürchten.
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Vorzugsweise
ist das Betätigungselement
in einer Einstülpung
des Thermostatelements, die durch eine innere Wand umgrenzt ist,
eingesetzt und die Überdruckzone
ist an einer Wand angeordnet, die das Thermostatelement außen begrenzt.
Das Thermostatelement weist also eine becherförmige Einstülpung auf, deren Wand, die
sogenannte "innere Wand", vielfach durch
einen Balgen gebildet ist. Würde
man die Volumenvergrößerung ausschließlich dort
vornehmen, könnte
man für
die Volumenvergrößerung immer
nur den relativ kleinen Durchmesser der Einstülpung verwenden. Verwendet
man hingegen für
die Volumenvergrößerung einen
anderen Teil der Wand des Thermostatelements, ist man bei der Dimensionierung
wesentlich freier. Die Volumenvergrößerung läßt sich mit einer wesentlich
geringeren Hubhöhe
realisieren.
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Dies
gilt besonders dann, wenn die Überdruckdehnzone
an einer Umfangswand des Thermostatelements ausgebildet ist. Dort
herrscht der größte Durchmesser,
d.h. wenn man die Umfangswand des Thermostatelements um eine kleine
Strecke vergrößert, dann
ergibt sich eine we sentlich größere Volumenzunahme
als durch eine entsprechende Verkürzung der inneren Wand, die
die Einstülpung
umgrenzt.
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Vorzugsweise
ist die Überdruckdehnzone durch
eine Wellung der Umfangswand des Thermostatelements gebildet. Dies
ist eine relativ einfache Möglichkeit,
um eine Längenänderung
an der Umfangswand des Thermostatelements zuzulassen. Darüber hinaus
hat diese Wellung ei nen weiteren Vorteil: durch die Wellung steht
eine größere wirksame
Fläche
zur Verfügung, über die
ein Wärmeaustausch
des Druckraums mit der Umgebung erfolgen kann. Das Thermostatelement
kann daher Änderungen
in der Umgebungstemperatur schneller folgen. Für den Fall, daß die Vorlauftemperatur
des Heizmediums über
Wärmeleitungen
im Heizkörperventil
Einfluß auf
die Temperatur der Füllung
des Thermostatelements nimmt, kann man die Wellung als "Kühlrippen" betrachten, über die eine verbesserte Wärmeabfuhr
zur Umgebung erfolgen kann.
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Vorzugsweise
weist die Wellung an der Umfangswand eine geringere Anzahl von Wellen
als eine Wellung in der Dehnzone auf. Das Thermostatelement ist
also durch eine Kapsel gebildet, bei der zwei Wände, nämlich die äußere Umfangswand und die innere
Wand, balgenförmig
ausgebildet sind. Da die Umfangswand kleinere Längenänderungen ausführen muß als die
innere Wand, können
hier auch weniger Verformungsbereiche vorgesehen sein. Die weniger
Wellen reichen aus. Dies vereinfacht die Herstellung eines derartigen
Thermostatelements.
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Vorzugsweise
wirkt eine Überdruckfeder
im Bereich eines Größtdurchmessers
auf das Thermostatelement. Diese Ausbildung hat mehrere Vorteile. Zum
einen wird die Überdruckfeder
vom Betätigungselement
ferngehalten. Die Überdruckfeder
ist in der Regel aus einem Metall gebildet, weist also eine relativ
gute Wärmeleitfähigkeit
auf. Wenn diese Wärme
in den äußeren Bereich
des Thermostatelementes geleitet wird, kann sie vom Thermostatelement
relativ schnell abgeführt
werden. Es besteht keine Gefahr, daß diese Wärme über das Betätigungselement in das Innere
des Thermostatelements eingetragen wird. Darüber hinaus hat die Abstützung im
Bereich des Größtdurchmessers
den Vorteil, daß die
Kraft der Überdruckfeder
im Bereich der Umfangswand des Thermostatelements wirkt, wo die
Kräfte
am besten aufgenommen werden können. Man
kann daher den "Boden" des Thermostatelementes
relativ schwach dimensionieren, was die Herstellung weiter verbilligt.
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Vorzugsweise
wirkt die Überdruckfeder
mit einer Längenbegrenzungseinrichtung
zusammen. Die Längenbegrenzungseinrichtung
definiert sozusagen die "Nullstellung" des Thermostatelementes, also
die Position, die das Thermostatelement ohne Auftreten einer Übertemperatur
einnimmt. Von dieser Position aus kann die Temperaturregelung über das Heizkörperventil
problemlos erfolgen.
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Vorzugsweise
ist die Längenbegrenzungseinrichtung
durch einen Anschlag im Drehgriff gebildet. Dies ist eine relativ
einfache Ausgestaltung. Der Drehgriff definiert dann die "Nullstellung" des Thermostatelements.
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In
einer alternativen Ausgestaltung kann die Längenbegrenzungseinrichtung
durch einen Anschlag im Innern des Thermostatelements gebildet sein.
Dies ist vor allem dann von Vorteil, wenn das Thermostatelement
nur mit einer Stirnseite im Drehgriff befestigt ist, im übrigen aber
frei im Drehgriff beweglich ist.
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Bevorzugterweise
liegt die Überdruckfeder von
radial innen am Drehgriff an. Die Überdruckfeder wird dann radial
nach außen
vom Drehgriff abgestützt.
Dies erlaubt es, eine Feder zu verwenden, die eine relativ geringe
Eigenstabilität
aufweist und im übrigen
lediglich auf die Kräfte
hin dimensioniert ist, die sie einem durch eine Übertemperatur verursachten Überdruck
entgegensetzen muß.
Die Überdruckfeder
kann sich nicht radial nach außen "ausbeulen". Eine Verformung
nach innen ist ohnehin praktisch nicht zu befürchten.
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Vorzugsweise
weist die Dehnzone und/oder die Überdruckdehnzone
eine Gleitdichtzone mit zwei gegeneinander verschiebbaren Teilen
des Thermostatelements auf. Vielfach wird die Dehnzone und die Überdruckdehnzone
durch einen Balgen gebildet, wie dies oben ausgeführt worden
ist. Eine Alternative dazu besteht darin, zwei Teile der Kapsel,
die das Thermostatelement bilden, gegeneinander zu verschieben und
diese beiden Teile dabei gegeneinander abzudichten.
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Hierbei
ist besonders bevorzugt, daß in
der Gleitdichtzone ein verformbarer Wandabschnitt eines Teils, der
vom Druck im Druckraum beaufschlagt ist, gegen eine Unterstützungswand
des anderen Teils anliegt. Dies ist eine relativ einfache Ausgestaltung, um
trotz der Ver schiebung der beiden Teile relativ zueinander eine
hervorragende Dichtigkeit zu erzielen. Je höher der Druck im Druckraum
ist, desto stärker wird
der verformbare Wandabschnitt gegen die Unterstützungswand angepreßt.
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Zusätzlich oder
alternativ dazu kann das Thermostatelement einen verformbaren Boden
aufweisen. Auch ein verformbarer Boden erlaubt eine Volumenvergrößerung des
Druckraums des Thermostatelements, ohne dabei die Dehnungszone zu
beaufschlagen.
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Hierbei
ist bevorzugt, daß der
Boden als Membrane ausgebildet ist. Unter Membrane sollen alle Bauelemente
verstanden werden, die sich verformen können und bei Nachlassen des
Drucks wieder in ihre ursprüngliche
Position zurückkehren.
Im Grunde kann dafür
fast jedes flexible Material verwendet werden, vorzugsweise aber
ein elastomerer Kunststoff.
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In
einer alternativen Ausgestaltung kann vorgesehen sein, daß der Boden
eine Randzone aufweist, in der er balgenförmig ausgebildet ist. Hier
wird die Verformung des Bodens im wesentlichen auf die Randzone
beschränkt.
Durch die balgenförmige
Ausgestaltung der Randzone ist die Verformbarkeit hier aber gegeben.
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Vorzugsweise
ist die Randzone bei einem Druckanstieg im Druckraum zusammendrückbar. Damit
erreicht man hier die gleiche Art der Volumenvergrößerung wie
bei der Dehnzone. Allerdings erfolgt die Volumenvergrößerung hier
durch eine Längenänderung
bei einem größeren Durchmesser,
so daß eine
wesentlich geringere Längenänderung,
also ein wesentlich geringerer Hub, für die gleiche Vo lumenvergrößerung ausreicht
als im Falle der Volumenvergrößerung durch
eine Verformung der Dehnzone.
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Bevorzugterweise
ist das Betätigungselement
aus einem schlecht wärmeleitfähigen Material, insbesondere
Kunststoff, Glas oder Keramik, gebildet. Man vermeidet hierdurch
eine direkte Wärmeleitung
vom Heizkörperventil
in den Druckraum, weil diese Wärmeleitung
das Regelungsverhalten des Thermostatventilaufsatzes negativ beeinflussen könnte.
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Bevorzugterweise
weist das Betätigungselement
ein Betätigungsende
auf und zwischen dem Betätigungsende
und dem Thermostatelement ist ein wärmeisolierendes und/oder wärmereflektierendes Schutzschild
angeordnet. Das Betätigungsende
ist das Ende, mit dem der Thermostatventilaufsatz auf das Heizkörperventil,
genauer gesagt dessen Stößel, einwirkt.
Wenn man nun ein Schutzschild zwischen diesem Ende und dem Thermostatelement
anordnet, dann vermeidet man eine thermische Beeinflussung durch
Wärmeleitung
oder Wärmestrahlung
durch den Raum zwischen dem Heizkörperventil und dem Thermostatelement
hindurch.
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In
einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, daß der Druckraum
auf zwei unterschiedliche, räumlich
einen Abstand zueinander aufweisende und durch eine Leitung miteinander
verbundene Teildruckräume
aufgeteilt ist, wobei der eine Teildruckraum die Dehnzone und der
andere Teildruckraum die Überdruckdehnzone
aufweist. Diese Ausgestaltung ist besonders in Verbindung mit einem Fernfühler von
Vorteil, bei dem die eigentliche Temperaturermittlung für den Heizkörper an
einer vom Heizkörper
entfernten Position erfolgt. Das Thermostatelement gibt über die
Leitung die Druckverhältnisse
an der Meßstelle
an das Heizkörperventil
weiter. Die Überdruckdehnzone
kann dann im Fernfühlelement
selbst untergebracht sein.
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Die
Erfindung wird nun im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen
in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Hierin zeigen:
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1 eine schematische Schnittansicht durch
einen Heizkörper-Thermostatventilaufsatz,
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2 eine schematische Darstellung
zur Erläuterung
der Wirkungsweise,
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3 eine Schnittansicht einer
zweiten Ausführungsform
eines Thermostatventilaufsatzes,
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4 eine dritte Ausgestaltung
eines Thermostatventilaufsatzes,
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5 eine vierte Ausgestaltung
eines Thermostatventilaufsatzes,
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6 eine fünfte Ausgestaltung eines Thermostatventilaufsatzes,
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7 eine sechste Ausgestaltung
eines Thermostatventilaufsatzes,
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8 eine siebte Ausgestaltung
eines Thermostatventilaufsatzes und
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9 eine schematische Darstellung
eines Thermostatventilaufsatzes mit Fernfühlelement.
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Ein
Thermostatventilaufsatz 1 für ein Heizkörperventil weist ein Gehäuse 2 mit
einer Anschlußgeometrie 3 zur
Verbindung mit einem nicht näher dargestellten
Heizkörperventil
auf. Eine Überwurfmutter 4 ist
vorgesehen, um den Aufsatz 1 am Heizkörperventil zu befestigen.
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Der
Thermostatventilaufsatz 1 weist einen Drehgriff 5 auf,
der mit Hilfe eines Gewindes 6 gegenüber dem Gehäuse 2 verdreht und
dabei in seiner Position verändert
werden kann.
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Im
Drehgriff 5 ist ein Thermostatelement 7 angeordnet.
Das Thermostatelement 7 weist einen Druckraum 8 mit
einer nicht näher
dargestellten Flüssigkeitsfüllung auf.
Die Flüssigkeit
ist so ausgebildet, daß sich
ihr Volumen bei einer Temperaturerhöhung vergrößert und bei einer Temperaturabsenkung
verkleinert.
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Das
Thermostatelement 7 weist eine Stirnseite 9 auf,
die an einer Stirnseite 10 des Drehgriffs 5 anliegt.
Das Thermostatelement 7 weist ferner einen Boden 11 auf,
der über
eine Umfangswand 12 mit der Stirnseite 9 verbunden
ist. Die Umfangswand 12 ist hierbei balgenförmig ausgebildet,
d.h. sie weist eine Wellung mit einer Mehrzahl von Wellen 13 auf,
so daß die
Umfangswand 12 in gewissen Grenzen längenveränderbar ist.
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Das
Thermostatelement 7 weist ferner eine becherartige Einstülpung 14 auf,
die von einer inneren Wand 15 begrenzt ist. Auch die innere
Wand 15 ist balgenförmig ausgebildet.
Ihre Wellung weist eine Vielzahl von Wellen 16 auf, wobei
die Anzahl der Wellen 16 hier wesentlich größer ist
als die Anzahl der Wellen 13. Allerdings kann die Anzahl
der Wellen 13 kleiner gehalten werden, als dies bisher
der Fall war, weil sich das Betätigungselement 17 im
Fehlerfall weniger stark bewegen muß.
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In
der Einstülpung 14 ist
ein Betätigungselement 17 angeordnet,
das im Betrieb mit dem gestrichelt dargestellten Stößel 18 des
ansonsten nicht näher
dargestellten Heizkörperventils
zusammenwirkt.
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Am
in 1 unteren Ende weist
das Betätigungselement 17 ein
Betätigungsende 19 auf.
Dieses Betätigungsende 19 kann
eine vorbestimmte Ausformung haben, um besser mit dem Stößel 18 zusammenwirken
zu können.
Zwischen dem Betätigungsende 19 und
dem Thermostatelement 7 ist ein Schutzschild 20 angeordnet,
das wärmeisolierend und/oder
wärmereflektierend
ausgebildet ist. Das Betätigungselement
ist aus einem schlecht wärmeleitfähigen Material,
beispielsweise einem Kunststoff, Glas oder Keramik, ausgebildet.
Dadurch wird vermieden, daß eine
Wärmeleitung
vom Stößel 18 über das
Betätigungselement 17 in
das Innere des Thermostatelementes 7 erfolgt. Eine Wärmestrahlung
wird durch das Schutzschild 20 unterbrochen.
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Das
Thermostatelement 7 wird durch eine Überdruckfeder 21 im
Drehgriff 5 gehalten. Die Überdruckfeder 21 ist
hierbei zwischen einem umlaufenden Vorsprung 22 im Drehgriff
und dem Thermostatelement 7, das an einer Stufe 23 in
der Wand des Drehgriffs anliegt, einge spannt. Die Stufe 23 bildet eine
Längenbegrenzungseinrichtung
für die Überdruckfeder 21.
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Im "Normalbetrieb" befindet sich das
Thermostatelement 7 in der dargestellten Position. Die Überdruckfeder 21 hat
sich auf ihre größte Länge vergrößert. Dementsprechend
liegt der Boden 11 des Thermostatelements 7 bzw.
ein radial vorstehender Teil 24 der Umfangswand 12 an
der Stufe 23 an.
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Von
dieser Lage ausgehend führt
eine Temperaturerhöhung
im Thermostatelement 7 zu einer Vergrößerung des Druckraumes 8.
Diese Vergrößerung wird
dadurch bewirkt, daß sich
die Einstülpung 14 verkleinert.
Dabei wird das Betätigungselement 17 in
Richtung auf das Heizkörperventil
aus dem Thermostatelement 7 herausgedrückt. Das Heizkörperventil
wird geschlossen.
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Es
kann nun vorkommen, daß bei
einem geschlossenen Heizkörperventil
dennoch ein weiterer Anstieg der Raumtemperatur erfolgt, beispielsweise durch
eine intensive Sonneneinstrahlung oder durch die Körperwärme von
mehreren Menschen, die sich in dem Raum aushalten. Diese höhere Temperatur, die
als Übertemperatur
bezeichnet wird, führt
zu einer weiteren Druckerhöhung
im Druckraum 8, die ohne zusätzliche Maßnahmen die Gefahr einer Beschädigung des
Thermostatelements 7 oder anderer Teile bedeutet. Um eine
derartige Beschädigung
zu vermeiden, läßt man eine
weitere Volumenvergrößerung des
Druckraums 8 dadurch zu, daß unter Verlängerung
der Umfangswand 12 sich der Boden 11 des Thermostatelements 7 auf
das Heizkörperventil zu
bewegt und zwar gegen die Kraft der Überdruckfeder 21.
Für diese
Bewegung des Bo dens 21 reicht ein relativ kleiner Hub aus,
wie im Zusammenhang mit 2 erläutert werden
soll.
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2a zeigt die Volumenvergrößerung im herkömmlichen
Fall, die sich praktisch ausschließlich auf die Volumenvergrößerung des
Druckraums 8 durch Verkleinerung des Volumens der Einstülpung 14 beschränkte. Bei
einem gegebenen Durchmesser der Einstülpung 14 ist hier
beispielsweise eine Hubhöhe
a erforderlich.
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Wird
nun die Volumenvergrößerung bei
dem größeren Durchmesser
bewirkt, nämlich
an der Umfangswand 12, ist lediglich eine Hubhöhe b erforderlich.
Diese Hubhöhe
b verhält
sich zur Hubhöhe
a wie das Verhältnis
der Grundflächen
der Einstülpung 14 zur
Grundfläche,
die durch die Umfangswand 12 begrenzt ist. Das Verhältnis kann
hier durchaus den Faktor 3 oder mehr, insbesondere den Faktor 5
oder mehr, betragen. Wenn beispielsweise bei einem gegebenen Thermostatventilelement 7 eine
Hubhöhe von
9,2 mm erforderlich ist, wenn sich die Sicherungsanordnung ausschließlich mit
dem Herausdrücken
des Betätigungselements 17 aus
dem Thermostatelement 7 befaßt, dann beschränkt sich
die Hubhöhe
b auf eine Länge
von 1,6 mm, wenn man die Umfangswand 12 verformbar macht.
Dadurch, daß die Überdruckfeder 21 im
Bereich des größten Durchmessers
des Thermostatelements 7 angeordnet ist, ergeben sich vor
allem zwei Vorteile: Zum einen wird vermieden, daß über die Überdruckfeder 21 eine
Wärmeleitung
zum Betätigungselement 17 erfolgt.
Eine Wärme,
die über
die Überdruckfeder 21 dem
Thermostatelement 7 zugeführt wird, kann vielmehr schnell
nach außen
abgeführt
werden. Zum anderen wirkt die Überdruckfeder 21 im
Bereich der Umfangswand 12, die Umfangswand 12 kann
also die Kräfte
unmittelbar von der Überdruckfeder 21 aufnehmen.
Wenn die Temperatur wieder absinkt, dann wird sich das Thermostatelement 7 wieder
in seine in 1 dargestellte
Ausgangslage zurück
bewegen. Hierzu muß natürlich die Überdruckfeder 21 auf
die entsprechende Rückstellfeder
des Heizkörperventils entsprechend
abgestimmt sein.
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Die 3 bis 8 zeigen weitere Ausgestaltungen von
Thermostatventilaufsätzen,
die prinzipiell der in 1 dargestellten
Ausgestaltung entsprechen. Es wird daher lediglich auf Abänderungen
und Abweichungen Bezug genommen.
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Bei
dem Thermostatventilaufsatz, der in 3 dargestellt
ist, erfolgt die Volumenänderung des
Druckraums 8 des Thermostatelements 7 dadurch,
daß das
Thermostatelement 7 aus zwei Teilen besteht, nämlich einem
Bodenteil 25 und einem Kopfteil 26, die über eine
Gleitdichtzone 27 miteinander in Kontakt stehen. In der
Gleitdichtzone ist ein O-Ring 28 oder eine andere Dichtung
angeordnet, der es zuläßt, daß das Bodenteil 25 gegenüber dem
Kopfteil 26 gegen die Kraft der Überdruckfeder 21 verschoben
werden kann, wenn der Druck im Druckraum 8 über ein
bestimmtes Maß hinaus
ansteigt und eine weitere Bewegung des Betätigungselements 17 nicht mehr
möglich
ist. Eine derartige Gleitdichtzone 27 ist prinzipiell möglich, weil
die Bewegungen, die das Bodenteil 25 gegenüber dem
Kopfteil 26 durchführen muß, relativ
klein sind. Wie oben angedeutet, beschränken sie sich auf den Bereich
von 1 bis 2 mm oder liegen sogar noch darunter.
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In 4 ist ebenfalls eine Gleitdichtzone 27 vorgesehen.
Die Gleitdichtzone 27 weist hier eine etwas andere Ausbildung
auf. Das Kopfteil 26 weist einen verformbaren Wandabschnitt 29 auf,
der beispielsweise aus einem elastomeren Material gebildet ist.
Dieser Wandabschnitt 29 liegt gegen eine Unterstützungswand 30 des
Bodenteils 25 an. Er wird vom Druck im Druckraum 8 beaufschlagt.
Je größer der Druck
im Druckraum 8 ist, desto stärker wird der verformbare Wandabschnitt 29 gegen
die Unterstützungswand 30 des
Bodenteils 25 angepreßt.
Damit steigt die Dichtungswirkung mit dem Druck im Druckraum 8.
Auch hier sind lediglich kleine Verschiebungsbewegungen zwischen
dem Bodenteil 25 und dem Kopfteil 26 erforderlich,
so daß die
Dichtigkeit hier in praktisch allen Betriebssituationen gegeben ist.
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Bei
der Ausgestaltung der 5 wird
die Vergrößerung des
Druckraums 8 dadurch möglich, daß der Boden
des Thermostatelements 7 durch eine Membrane 31 gebildet
ist, d.h. durch eine verformbare Scheibe aus einem elastomeren Material.
Wenn die Eigenfestigkeit der Membran 31 für die zu
erwartenden Drücke
nicht ausreicht, dann kann eine Unterstützungsplatte 32 vorgesehen
sein, auf der die Membran 31 im ungestörten Fall, d.h. ohne Übertemperatur,
anliegt. Die Unterstützungsplatte 32 wird durch
die Überdruckfeder 21 in
ihrer Position gehalten. Wenn der Überdruck im Druckraum 8 auftritt, dann
wird die Unterstützungsplatte 32 durch
die Membran 31 nach unten, d.h. auf das Heizkörperventil
hin, gedrückt.
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Bei
der Ausgestaltung nach 6 ist
ebenfalls nur der Boden verformbar. Das Thermostatelement 7 weist
eine Bodenplatte 33 auf, die von der Überdruckfeder 21 in ihre
Normalstellung gedrückt wird.
Die Bodenplatte 33 steht über einen doppelten Balgen 34 mit
der Umfangswand 12 in Verbindung. Wenn die Temperatur im
Druckraum 8 ansteigt und deswegen eine Volumenvergrößerung erforderlich ist,
dann wird der Balg 34 zusammengedrückt, wenn sich die Bodenplatte 33 nach
unten bewegt.
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7 ist eine Ausgestaltung,
die im wesentlichen der Ausgestaltung nach 1 entspricht, wobei das Thermostatelement 7 "über Kopf" angeordnet ist. Dementsprechend ist
die Bodenplatte 11 hier an der Stirnseite 10 des
Drehgriffs 5 angeordnet und die Stirnseite 10 weist
eine Öffnung 35 auf,
durch die das Betätigungselement 17 geführt ist.
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Da
die Stirnplatte 10 einen geringeren Durchmesser aufweist
als die Bodenplatte 11, ist die Überdruckfeder 21 konisch
ausgebildet. Ein Anschlag 36, der die größte Auslenkung
der Überdruckfeder 21 und
damit die maximale Hubhöhe
der Stirnseite 10 begrenzt, ist im Innern des Thermostatelements 7 angeordnet.
Er ist im vorliegenden Fall als Hohlzylinder ausgebildet.
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8 zeigt eine Ausgestaltung ähnlich zu der
der 6. Auch hier ist
die Bodenplatte 33 über einen
Balgen 34 mit der Umfangswand 12 des Thermostatelements 7 verbunden.
Allerdings befindet sich die Bodenplatte 33 hier vollständig im
Innern des Thermostatelements 7.
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9 zeigt einen Thermostatventilaufsatz 1 mit
einem Fernfühler 40.
Das Thermostatelement 7 ist hierbei im Fernfühler 40 angeordnet
und weist die Umfangswand 12 mit Wellung auf, so daß sich der Boden 11 gegen
die Kraft der Überdruckfeder 21 unter
Vergrößerung des
Volumens eines Teildruckraums 8a bewegen, wenn die Temperatur
in den Teildruckraum 8a über einen vorbestimmten Wert
hinaus ansteigt. Dieser Wert ist erreicht, sobald das betätigte Ventil
geschlossen ist. Der Teildruckraum 8a ist über eine
Leitung 41 mit einem Teildruckraum 8b verbunden,
der im eigentlichen Thermostatventilaufsatz angeordnet ist. Der
Druck im Teildruckraum 8b wirkt über ein Betätigungselement 17', das im Innern
des Teildruckraums 8b angeordnet ist, genauer gesagt innerhalb
eines Balgens 42, der funktionsgleich mit der inneren Wand 15 nach 1 ist, auf den Boden des
Balgens 42. Das Betätigungselement 17' könnte auch
entfallen. Es dient im vorliegenden Fall dazu, das freie Volumen
des Teildruckraumes 8b klein zu halten.
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Allen
Ausgestaltungen ist gemeinsam, daß sie, wie herkömmliche
Thermostatelemente auch, eine Dehnzone aufweisen, durch deren Verformung das
Betätigungselement 17 in
Richtung auf das Heizkörperventil
aus dem Thermostatelement 7 herausgeschoben werden kann,
und daß sie
darüber
hinaus eine Überdruckdehnzone
aufweisen, die eine Volumenänderung
des Druckraumes 8 außerhalb
einer Veränderung
der Dehnzone zulassen. Die Überdruckdehnzone
kann durch eine gewellte Wand gebildet sein, durch verschiebbare
Wandabschnitte oder einen verformbaren Boden. Änderungen, die auf vergleichbare
Weise erfolgen können,
sind natürlich
vom Grundgedanken der Erfindung ebenfalls umschlossen.
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In
allen Fällen
hat man zusätzlich
den Vorteil, daß man
bei einem Thermostatelement 7 mit einer flexiblen, großen, balgenförmigen Umfangswand 12 die
Wahl hat, den Druckraum 8 mehr oder weniger zu füllen, verglichen
mit einem herkömmlichen
Thermostatelement, und dadurch die Verstärkung des Thermostatelements 7 zu
verändern.
Die Verstärkung
ist das Verhältnis
der Bewegung des Betätigungselements 17 zur
Temperaturveränderung.