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Die
Erfindung betrifft eine Heizungs-Ventilanordnung mit einem Gehäuse, das
einen Einlaß und einen
Auslaß aufweist,
einer ersten Ventileinrichtung, die einen Ventilsitz und ein Ventilelement
aufweist, und einer zweiten Ventileinrichtung, die eine konstante
Druckdifferenz über
der ersten Ventileinrichtung einstellt, wobei das Gehäuse einen
ersten Teil und einen zweiten Teil aufweist, die miteinander verbunden sind,
und die erste Ventileinrichtung ausschließlich in dem ersten Teil des
Gehäuses
angeordnet ist.
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Eine
vergleichbare Ventilanordnung ist aus WO 01/13017 A2 bekannt. In
einer derartigen Ventilanordnung sorgt die zweite Ventileinrichtung
dafür, daß immer
eine konstante Druckdifferenz über
der ersten Ventileinrichtung anliegt und zwar unabhängig von
den Drücken
am Einlaß und
am Auslaß.
Damit ist es möglich,
eine Mengenregelung durchzuführen, d.h.
die durch die zweite Ventileinrichtung durchgelassene Menge der
Flüssigkeit
ist abhängig
von der Öffnungsweite
der Ventileinrichtung, vereinfacht ausgedrückt, dem Abstand zwischen dem
Ventilsitz und dem Ventilelement.
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Eine
derartige Ventilanordnung, bei der man mit Hilfe der zweiten Ventileinrichtung
dafür sorgt, daß die Druckdifferenz über die
erste Ventileinrichtung konstant bleibt, ist insbesondere in Zentralheizungsanlagen
von Vorteil, weil hier ansonsten die Gefahr besteht, daß der Verbrauch
an Wärmeträgerflüssigkeit
durch andere Heizkörper
den Druck über das
Heizungsventil eines Heizkörpers
negativ beeinflußt.
Durch die zweite Ventileinrichtung wird dieses Problem weitgehend
eliminiert.
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Dieser
Vorteil wurde aber bislang mit einem Nachteil erkauft, der darin
besteht, daß die
Ventilanordnung eine relativ große Baugröße besitzt.
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Aus
DE 198 24 630 A1 ist
eine weitere Ventilanordnung bekannt mit einer Drossel und einem Regelventil.
Die Anordnung dieser drei Ventile, dem Membranregler, der Drossel
und dem Regelventil, ist sowohl für eine Volumenstrom- als auch
Differenzdruckregelung geschaffen. Die Ventile sind gemeinsam in
einem kompakten Ventilgehäuse
eingebaut. Dieses Ventilgehäuse
weist einen ersten und einen zweiten Teil auf, die miteinander verbunden
sind. Im ersten Teil des Gehäuses
ist die Drossel und das Regelventil angeordnet. Der Membranregler
ist axial bezüglich
einer Eintrittsöffnung
und einer Austrittsöffnung
angeordnet und befindet sich sowohl im ersten als auch im zweiten
Teil des Ventilgehäuses.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Aufbau der Ventilanordnung
zu vereinfachen.
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Diese
Aufgabe wird bei einer Heizungs-Ventilanordnung der eingangs genannten
Art dadurch gelöst,
daß die
zweite Ventileinrichtung ausschließlich in dem zweiten Teil des
Gehäuses
angeordnet ist.
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Mit
dieser Ausgestaltung erreicht man einen sehr kompakten Aufbau der
Ventilanordnung, d.h. die Ventilanordnung benötigt nur einen relativ kleinen Bauraum.
Darüber
hinaus kommt man mit einer relativ kleinen Anzahl von Komponenten
aus. Die Fertigung wird vereinfacht, weil man die beiden Teile des Gehäuses mit
ihren jeweiligen Ventileinrichtungen getrennt vorfertigen und gegebenenfalls
auch auf Funktionsfähigkeit
hin testen kann. Die Bevorratung wird vereinfacht. Dies gilt sowohl
für die
Fertigung als auch für
die Ersatzteilbeschaffung. Man ist relativ flexibel bei der Kombination
von unterschiedlichen ersten Ventileinrichtungen mit unterschiedlichen
zweiten Ventileinrichtungen. Die einzige Voraussetzung, die hier
erfüllt
werden muß,
ist, daß die
beiden Teile des Gehäuses
miteinander verbunden werden können. Die
Trennfläche
zwischen den beiden Teilen des Gehäuses bildet damit sozusagen
die eigentliche Schnittstelle.
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Vorzugsweise
weist die zweite Ventileinrichtung eine Membran auf, die ein Druckregel-Ventilelement
betätigt,
wobei die Membran zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil
des Gehäuses
eingespannt ist. Die Membran übernimmt
dabei zwei Funktionen. Zum einen dient sie, wie erwähnt, zur
Betätigung
des Druckregel-Ventilelements, also des Ventilelements der zweiten
Ventileinrichtung. Zum anderen dichtet sie die Verbindung zwischen
dem ersten und dem zweiten Teil des Gehäuses ab. Dies erleichtert die
Fertigung.
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Hierbei
ist bevorzugt, daß ein
Druckübergangskanal
vom Ausgang zu der der ersten Ventileinrichtung abgewandten Seite
der Membran eine Trennfläche
zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil des Gehäuses durchsetzt.
Dies vereinfacht den konstruktiven Aufbau. Es sind keine getrennten Kanäle mehr
erforderlich, die außen
um das Gehäuse
herumgeführt
werden müssen.
Trotz der Trennung des Gehäuses
in zwei (oder mehr) Teile ist es möglich, den Druckübertragungskanal
so zu führen,
wie dies von herkömmlichen
Differenzdruck-Regelventilen her bekannt ist.
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Bevorzugterweise
ist der Druckübertragungskanal
außerhalb
der Membran angeordnet. Man muß die
Membran also nicht mit einer Öffnung versehen,
um Druck durch den Druckübertragungskanal übertragen
zu können.
Dadurch bleibt die Membran in ihrer ursprünglich vorgesehenen Form erhalten.
Das Risiko von Beschädigungen
bleibt gering. Die Lebensdauer der Ventilanordnung steigt.
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Hierbei
ist bevorzugt, daß die
Membran punktsymmetrisch ausgebildet ist. Trotz des Vorhandenseins
des Druckübertragungskanals
lassen sich die Belastungen auf die Membran symmetrisch halten.
Die Membran kann beispielsweise eine Kreisfläche aufweisen. Auch dies hält die Gefahr
von Spannungen, die in ungewünschten
Richtungen entstehen können,
klein, so daß die
Membran eine relativ große Lebensdauer
hat.
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Bevorzugterweise
ist das Druckregel-Ventilelement der zweiten Ventileinrichtung als
Hohlzylinder ausgebildet. Die Heizungsflüssigkeit, die in den Heizkörper strömen soll,
strömt
also durch das Druckregel-Ventilelement. Hier steht also ein relativ großer Strömungsquerschnitt
zur Verfügung.
Dies hat den Vorteil, daß außer an der
durch die zweite Ventileinrichtung bewußt gebildeten Drosselstelle
nur geringe Druckabfälle
auftreten. Darüber
hinaus wird das Risiko einer Geräuschbildung
klein gehalten.
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Vorzugsweise
ist das Druckregel-Ventilelement in einem Einsatz geführt, der
im zweiten Teil des Gehäuses
befe stigt ist. Dies vereinfacht die Fertigung. Man kann den zweiten
Teil des Gehäuses
mit relativ großen
Toleranzen fertigen und dennoch eine relativ genaue Führung des
Druckregel-Ventilelements dadurch erreichen, daß man den besagten Einsatz
verwendet. Zwischen dem Druckregel-Ventilelement und dem Einsatz
kann natürlich
eine Dichtung vorgesehen sein, genau wie der Einsatz unter Zwischenlage
einer Dichtung im zweiten Teil des Gehäuses befestigt ist. Die Dichtungen
können
durch O-Ringe oder andere Dichtringe gebildet sein.
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Hierbei
ist bevorzugt, daß der
Einsatz in den zweiten Teil des Gehäuses eingeschraubt ist. Das
Risiko, daß Belastungen
auf den Einsatz wirken, die ihn drehen, ist sehr gering. Das Einschrauben
ist also eine relativ einfache Möglichkeit,
um den Einsatz zuverlässig
auch längerfristig
im Gehäuse
in einer gewünschten
Position festzuhalten.
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Bevorzugterweise
weist die zweite Ventileinrichtung ein Ventilsitzelement auf, das
auf einem Vorsprung im zweiten Teil des Gehäuses befestigt ist. Auch dies
vereinfacht den Aufbau des zweiten Teils des Gehäuses. Auch im Bereich des Ventilsitzes
muß das
Gehäuse
nicht mit einer übermäßig großen Genauigkeit
gefertigt werden. Die Zuordnung von Ventilsitz und Ventilelement
kann durch das Ventilsitzelement mit einer ausreichend großen Genauigkeit
hergestellt werden.
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Hierbei
ist bevorzugt, daß das
Ventilsitzelement einen Korpus aufweist, durch den ein Befestigungselement
geführt
ist und der eine Beschichtung trägt.
Die Beschichtung kann dann an das Strömungsverhalten der Flüssigkeit
angepaßt
sein und beispielsweise darauf ausgelegt werden, Geräusche der
durchströmenden
Flüssigkeit
möglichst
klein zu halten. Der Korpus kann hingegen eine Festigkeit aufweisen,
die ausreicht, um das Ventilsitzelement mit der notwendigen Zuverlässigkeit
im Gehäuse festzuhalten.
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Vorzugsweise
weisen der erste Teil und der zweite Teil des Gehäuses übereinstimmende
Bolzenöffnungen
auf, durch die Spannbolzen geführt
sind. Die Verbindung zwischen den beiden Teilen des Gehäuses erfolgt
also einfach dadurch, daß man
Bolzen durch die Bolzenöffnungen
führt und
sie entweder in einem der beiden Teile des Gehäuses verschraubt oder mit Muttern
sichert.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Hierin zeigen:
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1 einen schematischen Längsschnitt durch
eine Heizungs-Ventilanordnung und
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2 eine Draufsicht auf die
Ventilanordnung.
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Eine
Heizungs-Ventilanordnung 1 weist ein in zwei Teile A, B
unterteiltes Gehäuse
auf, das einen Einlaß 2 und
einen Auslaß 3 aufweist.
Am Einlaß 2 ist ein
Rohr 4 angeschlossen, mit dem Wärmeträgerflüssigkeit, beispielsweise heißes Wasser,
von einem gebäudefesten
Leitungswasser zugeführt
wird. Am Auslaß 3 ist
ein Heizkörper 5 angeschlossen,
von dem ebenfalls nur ein Anschlußstutzen zu erkennen ist.
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Zur
Steuerung der Wärmeträgerflüssigkeit vom
Einlaß 2 zum
Auslaß 3 ist
eine erste Ventileinrichtung 6 vorgesehen, die ein Ventilelement 7 aufweist,
das gegenüber
einem Ventilsitz 8 bewegbar ist. Das Ventilelement 7 ist
in Öffnungsrichtung
vom Ventilsitz 8 vorgespannt. In Schließrichtung kann es über einen
Stift 9 beaufschlagt werden, der nach außen geführt ist.
An diesem Stift 9 kann ein nicht näher dargestellter, aber an
sich bekannter Thermostatventilaufsatz angreifen. Die erste Ventileinrichtung
ist im ersten Teil A des Gehäuses
angeordnet.
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Wenn
eine derartige Ventileinrichtung 6 an einem Leitungssystem 4 angeschlossen
ist, das eine Vielzahl von Heizkörpern
versorgt, dann ist der Druck, der am Einlaß 2 ansteht, u.a.
abhängig
von dem Öffnungsgrad
der übrigen
an das Leitungssystem 4 angeschlossenen Heizkörper. Dieser
Druck hat aber Einfluß auf
die Menge des zwischen dem Ventilelement 7 und dem Ventilsitz 8 hindurchströmenden Wärmeträgermediums.
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Um
diese Einflüsse
auszuschalten, weist die Ventilanordnung 1 eine zweite
Ventileinrichtung 10 auf, die eine Druckdifferenz über die
erste Ventileinrichtung 6 konstant hält. Die zweite Ventileinrichtung 10 ist
also ein Druckregelventil. Sie ist im zweiten Teil B des Gehäuses angeordnet.
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Die
zweite Ventileinrichtung 10 weist ein Druckregel-Ventilelement 11 auf,
das mit einem Ventilsitz 12 zusammenwirkt. Das Druckregel-Ventilelement 11 ist
als Hohlzylinder ausgebildet. Flüssigkeit, die
durch einen Spalt 13 zwischen dem Druckregel-Ventilelement 11 und dem
Ventilsitz 12 tritt, durchströmt also das Druckregel-Ventilelement 11 und
gelangt dann in eine Kammer 14, die auf der Eingangsseite
der ersten Ventileinrichtung 6 angeordnet ist.
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Der
Ventilsitz 12 ist an einem Ventilsitzelement 15 angeordnet,
das an einem Vorsprung 16 im zweiten Teil B des Gehäuses befestigt
ist und zwar mit Hilfe einer Schraube 17, die als Befestigungselement
wirkt. Das Ventilsitzelement 15 weist einen Korpus 18 auf,
durch den die Schraube 17 geführt ist, und eine Beschichtung 19.
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Die
beiden Teile A, B liegen entlang einer Trennfläche C aneinander an und sind
miteinander verbunden.
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Das
Druckregel-Ventilelement 11 ist in einem Einsatz 20 geführt, der
in den zweiten Teil B des Gehäuses
eingeschraubt ist. Zwischen dem Einsatz 20 und dem zweiten
Teil des Gehäuses
B ist eine Dichtung 21, beispielsweise in Form eine O-Rings,
angeordnet. Auch zwischen dem Druckregel-Ventilelement 11 und
dem Einsatz 20 ist eine Dichtung 22 vorgesehen.
Das Druckregel-Ventilelement 11 wird durch eine Druckfeder 23 vom
Ventilsitzelement 15 weg belastet.
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Das
Druckregel-Ventilelement 11 ist verbunden mit einer Membran 24 und
durchsetzt die Membran 24, die mit einem Teil ihrer Erstreckung
auf einer Stützplatte 25 aufliegt.
Auch die Stützplatte 25 ist
mit dem Druckregel-Ventilelement 11 verbunden.
Die Membran 24 weist eine umlaufende Sicke 26 auf
und ist mit ihrem äußeren Rand 27 zwischen
dem ersten Teil A und dem zweiten Teil B des Gehäuses eingespannt. Die Membran 24 hat
damit zwei Aufgaben. Zum einen dient sie dazu, das Druckregel-Ventilelement 11 gegen
die Kraft der Druckfeder 23 zu bewegen, wenn der Druck
in der Kammer 14 die Kraft der Druckfeder 23 übersteigt.
Zum anderen dient sie dazu, eine Abdichtung der Druckkammer 14 nach
außen
zu bewirken und die Verbindung zwischen dem ersten Teil A und dem
zweiten Teil B des Gehäuses zu
bewirken.
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Die
Membran 24 ist im wesentlichen punktsymmetrisch um eine
nicht näher
dargestellte Mittelachse des Druckregel-Ventilelements angeordnet,
so daß bei
einer Druckbelastung im Grunde keine Querspannungen entstehen können.
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Ein
Druckübertragungskanal 28 erstreckt sich
vom Auslaß 3 zu
einer Kammer 29 auf der der Kammer 14 gegenüberliegenden
Seite der Membran 24. Der Druckübertragungskanal 28 durchsetzt
dabei die Trennfläche
C. Die Kammer 29 ist im übrigen durch die Membran 24,
das Druckregel-Ventilelement 11,
den Einsatz 20 und den Teil B des Gehäuses begrenzt.
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Die
zweite Ventileinrichtung 10 hat im Grunde eine reine Druckregelfunktion
für die
erste Ventileinrichtung 6. Das Druckregel-Ventilelement 11 nimmt
aufgrund der Verbindung mit der Membran 24 eine Position
ein, in der der Druck in der Kammer 14, also auf der Oberseite
der Membran 24, der Summe vom Druck in der Kammer 29,
also unter der Membran 24, und der Federkraft der Druckfeder 23 entspricht.
Der Druck in der Kammer 14 ist der Druck vor der ersten
Ventileinrichtung 6 und der Druck in der Kammer 29 ist
der Druck am Auslaß 3,
also hinter der ersten Ventileinrichtung 6. Das Druckregel-Ventilelement
wird somit eine Druckdifferenz über
der ersten Ventileinrichtung 6 aufrechterhalten, die der
Kraft der Druckfeder 23 entspricht, unabhängig vom
Druck am Einlaß 2 und
am Auslaß 3.
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Die
erste Ventileinrichtung 6 ist dann im Grunde das Regelventil,
das den Strom der Heizungsflüssigkeit
regelt, wobei ein größerer oder
ein kleinerer Öffnungsgrad
der Ventileinrichtung 6 einen größeren oder kleineren Durchfluß von Flüssigkeit ergeben
wird. Die Druckregelung durch die zweite Ventileinrichtung 10 führt zu einem
festen Zusammenhang zwischen dem Öffnungsgrad und dem Flüssigkeitsdurchsatz,
da die Druckdifferenz konstant gehalten wird.
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Wie
aus 1 zu erkennen ist,
ist die erste Ventileinrichtung 6 ausschließlich im
ersten Teil A des Gehäuses
und die zweite Ventileinrichtung 10 ausschließlich im
zweiten Teil B des Gehäuses
angeordnet. Erst durch eine Verbindung der beiden Teile A, B des
Gehäuses
entsteht die gewünschte
Ventilanordnung. Wenn die beiden Teile A, B entlang der Trennfläche C verbunden
worden sind, können
sie durch nicht näher
dargestellte Bolzen, die durch Bolzenöffnungen 30 geführt werden,
miteinander verbunden werden.
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Dadurch,
daß die
beiden Teile A, B des Gehäuses
an der Trennfläche
C offen sind, wenn die beiden Teile voneinander getrennt sind, ist
eine Montage der beiden Gehäuseteile
mit den jeweils eingesetzten Ventileinrichtungen 6, 10 relativ
einfach. Die Montageorte sind frei zugänglich und es besteht eine gute
Zugänglichkeit
zum Inneren der beiden Teile A, B des Gehäuses. Dadurch, daß die Membran 24 zwischen
den beiden Teilen A, B des Gehäuses
eingespannt ist, benötigt
man nicht einmal eine zusätzliche Dichtung.