DE20109619U1

DE20109619U1 - Thermostatisch betätigtes Drosselventil für Warmwasser-Zirkulationssysteme

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Publication number: DE20109619U1
Application number: DE20109619U
Authority: DE
Original assignee: Rossweiner Armaturen und Messgerate GmbH
Current assignee: Rossweiner Armaturen und Messgerate GmbH
Priority date: 2001-06-08
Filing date: 2001-06-08
Publication date: 2001-09-27
Anticipated expiration: 2011-06-09

Description

HERRMANN-TRENTEPOHL fÄ^»fefÄ"p:™"I^ff «JROSSE · BOCKHORNI MÜNCHEN · BOCHUM ■ LEIPZIG ■ ALICANTE

& PARTNtR GbR DipWng. W. Henrncm-TrentepohL Bochum

Dipl.-Ing. Wolfgang Grosse, München
Dipl.-tng. Josef BoekhomL Bochum
Dlpl.-)ng. Martin Mtsselhom, RA München Dipl.-lng. Thilo RaIbIe. RA München
Dtpl.-mg. Johannes Dieteite. Leipzig
Ute Grosser, RAIa München

Rossweiner Armaturen E-mau: [email protected]

und Messgeräte GmbH
Wehrstraße 8

04741 Roßwein

Leipzig

7. Juni 2001

Unsere Akte:

B 58790 DE (DT-gß)

Thermostatisch betätigtes Drosselventil für Warmwasser-Zirkulationssysteme

Die Erfindung betrifft ein thermostatisch betätigtes Drosselventil für Warmwasser-Zirkulationssysteme, mit welchem die Durchflußmenge in jedem Strang wassertemperaturabhängig geregelt werden kann. Das Drosselventil dient dazu, den Volumenstrom des Warmwassers und dessen Temperatur gleichmäßig auf die einzelnen Zirkulationsstränge zu verteilen. Dies ist erforderlich, um zu gewährleisten, daß alle Warmwasserleitungen innerhalb des Systems gleichmäßig durchströmt werden, so daß an jeder Verbrauchsstelle ständig Warmwasser mit einer etwa gleichen zentral eingestellten Temperatur anliegt.

Die meisten bekannten gattungsgemäßen Drosselventile waren bisher nur in der Lage, diese Aufgabe bis zu einem Regelungsbereich von etwa 60 ⁰C zu erfüllen. Bei darüber hinausgehenden Temperaturen stellte sich bei diesen eine sehr starke Drosselung der Volumenströme ein. Somit war es nicht möglich, solche Drosselventile in Warmwasser-Zirkulationssystemen, in welchen eine regelmäßige thermische Desinfektion durch Hindurchleitung von Warmwasser von etwa 70 ⁰C durchgeführt werden muß, wie dies z. B. in Krankenhäusern, Altenpflegeheimen usw. vorgeschrieben ist, zu verwenden. Um diesen Mangel zu

Fooienrteder Allee 59 Massenbetostr. 19-21 Max-Beclcmann-Str. 23a Paseo Enptanada De Espana No.l .4-feda

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Bantareitolnduna: Patentanwalt J. DieteSe &iacgr; KtMonunnmer«929 S02tb9 jTot8b&nifG f J^ Leipzig. *(6tf 7«526Ct00L ;

beheben, wird in DE-29805921 Ul ein Regulierventil für Warmwasser-Zirkulationssysteme vorgeschlagen, bei welchem sich die Durchlaßfähigkeit bei Erreichen einer oberen Temperaturgrenze von z. B. 60 ⁰C wieder vergrößert, so daß bei den regelmäßig stattfindenden thermischen Desinfektionen das gesamte Zirkulationssystem mit heißem Wasser von 70 ⁰C durchspült werden kann. Dies wird erreicht, indem das Drosselelement, das sich mit seiner Stirnseite bei zunehmender Wassertemperatur der Drosselöffnung immer mehr nähert und dadurch die Durchlaßfähigkeit des Ventils bis zu einer Obergrenze von etwa 60⁰C zunehmend verkleinert, auf seiner Rückseite ein konisch verjüngtes Teilstück aufweist, so daß im Falle der thermischen Desinfektion bei 70 ⁰C, nachdem die Stirnseite des Drosselelementes die Drosselöffnung passiert hat, sich die Durchlaßfähigkeit des Ventils mit weiter zunehmender Temperatur wieder vergrößert.

Diese bekannte Lösung hat jedoch den Nachteil, daß sich die Durchlaßfähigkeit zwischen Drosselöffnung und Drosselelement bei noch weiter zunehmender Temperatur, d. h. bei Temperaturen über 70 ⁰C hinaus, noch weiter vergrößert, so daß die eigentliche Regelungsfunktion des Drosselventils zur Herstellung eines hydraulischen Gleichgewichts zwischen den einzelnen Zirkulationssträngen des Warmwasser-Zirkulationssystems bei Temperaturen, welche die 70 ⁰C-Grenze deutlich übersteigen, zum Erliegen kommt. Dadurch kann es zur mangelhaften Durchströmung einzelner Stränge und damit zum Temperaturabfall und zur mangelhaften Desinfektion in diesen Strängen kommen.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein thermostatisch betätigtes Drosselventil zur wassertemperaturabhängigen Regelung der Durchflußmenge in jedem Strang eines Warmwasser-Zirkulationssystems zu schaffen, welches auch bei Temperaturen von über 70 ⁰C das hydraulische Gleichgewicht zwischen den einzelnen Zirkulationssträngen aufrecht erhält und gewährleistet, daß der Volumenstrom und die Temperatur gleichmäßig auf die einzelnen Zirkulationsstränge des Warmwasser-Zirkulationssystems verteilt werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Schutzanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung bilden die kennzeichnenden Merkmale der Schutzansprüche 2 bis 9.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 3b näher erläutert werden.

Figur 1 zeigt eine Gesamt-Schnittansicht durch ein erfindungsgemäßes thermostatisch betätigtes Drosselventil für Warmwasser-Zirkulationssysteme;

Figur 2 zeigt eine der Fig. 1 ähnliche Schnittdarstellung, welche die Drosselöflhung und das Drosselelement in vergrößertem Maßstab zeigt, wobei das Drosselelement auf der rechten Seite der Zeichnung in normaler Regelungsstellung bei einer Wassertemperatur von etwa 50 bis 60 ⁰C und auf der Unken Seite der Zeichnung in Regelungsstellung während der thermischen Desinfektion bei etwa 70 ⁰C dargestellt ist;

die Figuren 3a und 3b zeigen Einzelheiten des erfindungsgemäßen Drosselelementes, wobei die Figur 3a das Drosselelement in einer Seitenansicht zeigt, welche halbseitig geschnitten ist; und Figur 3b zeigt das Drosselelement in einer Schnittansicht, wie sie sich entlang der Schnittlinie B-B in Figur 3a ergibt.

In Figur 1 ist ein erfindungsgemäßes thermostatisch betätigtes Drosselventil für Warmwasser-Zirkulationssysteme insgesamt im Schnitt dargestellt. Das Drosselventil 1 umfaßt einen Ventilkörper V mit einer Drosselöffnung 2, in deren Achse 3 ein Drosselelement 4 angeordnet ist. Das Drosselelement 4 ist in der Achse 3 auf die Drosselöffnung 2 zu und in diese hinein bewegbar. Das Drosselelement 4 wird von einem voreinstellbaren Thermostatelement 7 bewegt. Die Verbindung zwischen dem Drosselelement 4 und dem Thermostatelement 7 wird durch einen Stößel 8 hergestellt, wobei eine im zylindrischen Drosselelement 4 befindliche axiale Durchgangsbohrung mit Preßpassung auf einen am unteren Ende des Stößels 8 befindlichen Ansatz 12 aufgebracht ist. Bei zunehmender Erwärmung dehnt sich das Thermostatelement 7 nach unten hin aus und verschiebt den Stößel 8 mit dem an seinem unteren Ende angeordneten Drosselelement 4 gegen den Druck einer Zylinderfeder 13 auf die Drosselöffnung 2 zu und regelt dadurch die in diesem Strang des Warmwasser-Zirkulationssystems strömende Wassermenge. Da in jedem Strang des Warmwasser-Zirkulationssystems ein Drosselventil 1 mit gleicher Charakteristik und Voreinstellung angeordnet ist, wird der Durchfluß in stärker durchströmten Strängen (in welchen sich eine höhere Temperatur ergibt) mehr gedrosselt als in schwächer durchströmten Strängen (in welchen eine niedrigere Temperatur herrscht). Wenn anfänglich das Drossel-

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ventil in einem Strang die Durchflußmenge zu sehr verringert hat, fällt die Temperatur am Thermostatelement 7 ab, wodurch sich das Thermostatelement 7 zusammenzieht und der Stößel 8 durch die Wirkung der Zylinderdruckfeder 13 zurückgezogen wird. Dadurch wird die kreisscheibenförmige Stirnseite 5 in der sich kegelförmig erweiternden Drosselöffnung 2 zurückbewegt, wodurch die Durcbilußmenge wieder ansteigt. Die Regelung durch die Drosselventile in allen Strängen des Zirkulationssystems sorgt schließlich dafür, daß sich ein hydraulisches Gleichgewicht einstellt und alle Stränge mit Warmwasser von im wesentlichen gleicher Temperatur durchströmt werden.

Wenn im Falle der thermischen Desinfektion das im System zirkulierende Warmwasser auf mindestens 70 ⁰C erwärmt wird, dringen die kreisscheibenförmigen Stirnseiten 5 der Drosselelemente 4 bis zum Grund der kegelförmigen Drosselöffnung 2 und darüber hinaus vor, wie dies auf der Unken Seite des in den Figuren 1 und 2 dargestellten Drosselventils 1 erkennbar ist. Die Regelungsfunktion des Drosselventils 1, welche bei Erreichen des Grundes der kegelförmigen Drosselöffnung 2 durch die kreisscheibenförmige Stirnseite 5 des Drosselelementes 4 zunächst nahezu zum Erliegen kommt, tritt wieder ein, sobald die in den Zylinderkörper von seinem Außenmantel aus in bestimmtem gleichen axialen Abstand A von der Stirnseite 5 angeordneten Nuten 9 den Grund der kegelförmigen Drosselöffnung 2 erreichen. Die Nuten 9 sind bevorzugt radial gleich tief eingebracht und besitzen zur Stirnseite 5 planparallele kreissegmentformige Seitenflächen 10, 11. Auf dem Zylindermantel des Drosselelementes 4 sollte bevorzugt zwischen den seitlichen Enden E der Nuten 9 ein peripherer Abstand P verbleiben, damit sich das zylinderförmige Drosselelement 4 in der Drosselöffnung 2 problemlos bewegen kann. Durch die Nuten 9 kann nunmehr wieder mehr Wasser in den Strang des Zirkulationssystems strömen. Steigt die Temperatur durch die verstärkte Strömung weiter an, wird das zyhnderförmige Drosselelement 4 in der Drosselöffnung 2 noch weiter vorgeschoben, so daß zwischen der Kante 15 der Drosselöffnung 2 und den äußeren Oberkanten 17 der Nuten erneut ein Drosseleffekt einsetzt. Dadurch wird gewährleistet, daß bei den für die thermische Desinfektion notwendigen höheren Temperaturen auch ein Regelungseffekt zur Erreichung eines hydraulischen Gleichgewichtes vorhanden ist und ein gleichmäßiges Durchströmen der einzelnen Stränge mit Warmwasser in diesem hohen Temperaturbereich gewährleistet wird. Dies steht im Gegensatz zum Stand der Technik, bei welchem sich die Durchlaßfähigkeit der Drosselöffnung bei Überschreiten einer zur

thermischen Desinfektion geeigneten hohen Temperatur ebenfalls wieder vergrößert, bei einem weiteren Ansteigen der Temperatur jedoch keine Regelung zwischen den einzelnen Strängen mehr gewährleistet wird. Bei mit derartigen Drosselventilen ausgerüsteten Warmwasser-Zirkulationssystemen besteht deshalb die Gefahr, daß auf Grund der bei hohen Temperaturen fehlenden Regelungsfunktion das hydraulische Gleichgewicht im System verlorengeht und einzelne Stränge möglicherweise nur ungenügend durchströmt werden, so daß in diesen Strängen die für die Desinfektion erforderliche Temperatur nicht mehr erreicht wird.

Im Gegensatz dazu gewährleisten die erfindungsgemäßen Drosselventile auch bei den für die thermische Desinfektion erforderlichen hohen Temperaturen einen Regelungseffekt, indem sie bei weiterem Ansteigen der Temperatur die Durchflußmenge wieder verringern, so daß der Druck auf weniger durchströmte Stränge vergrößert und für einen für die thermische Desinfektion ausreichenden Durchfluß gesorgt wird.

Voraussetzung für eine ordnungsgemäße wassertemperaturabhängige Regelung der Durchflußmenge in den einzelnen Strängen eines Warmwasser-Zirkulationssystems ist eine einheitliche Justierung der mit den Drosselelementen 4 verbundenen Thermostatelemente 7 sowie eine vom Anwender bedienbare Voreinstellungsmöglichkeit. Beides wird durch einen Stellmechanismus 20 ermöglicht, welcher gegenüber dem Ventilgehäuse justierbar und voreinstellbar angeordnet ist. Der Stellmechanismus 20 umfaßt eine Stellschraube 21, welche an ihrer äußeren Peripherie ein Außengewinde besitzt, das in ein Innengewinde einer mit dem Ventilgehäuse verbundenen Stößelführung 30 eingeschraubt wird. Bei der Justierung wird das gesamte Ventil auf eine bestimmte Temperatur (z. B. auf 57 ⁰C) erwärmt und die Stellschraube 21 wird soweit in die Stößelführung 30 eingeschraubt, bis die obere Stirnfläche des Thermostatelementes 7 die innere Stirnfläche der Stellschraube 21 berührt. Oberhalb der oberen Stirnseite der Stößelfuhrung 30 wird ein Zeigerelement 22 angeordnet. Das Zeigerelement 22, welches in einer bevorzugten Ausführungsform aus Kunststoff besteht, paßt über das Außensechskant der Stößelführung 30. Beim Überstülpen des Zeigerelementes über die obere Stirnseite der Stößelfuhrung 30 wird eine im Inneren des Zeigerelementes 22 vorstehende Wulst 31 aufgeweitet und schnappt über eine nach einer Eindrehung an der Außenseite der Stößelführung 30 vorstehende Kante. Dadurch erhält das Zeigerelement 22 eine definierte Stellung. Gleichzeitig

dient das Zeigerelement 22 dazu, die Stellschraube 21 nach ihrem Einschrauben in die Stößelführung 30 gegen Herausfallen zu sichern.

Zuletzt wird eine Griffkappe 23 aufgesetzt. Sie steht über eine Feinverzahnung 24, welche sowohl im Inneren der Griffkappe 23 als auch an der Außenseite des mittleren Absatzes der Stellschraube 21 angeordnet ist, mit der Stellschraube 21 in verdrehsicherer Verbindung. Die Griffkappe 23 besteht in einer bevorzugten Ausführungsform ebenfalls aus Kunststoff, und die in der Stirnseite der Griffkappe angeordnete Mittelbohrung wird über einen an der Oberseite der Stellschraube vorstehenden Knopf 32 geschnappt. Dabei ist darauf zu achten, daß eine auf der Stirnseite der Griffkappe angeordnete Temperaturskala so angeordnet wird, daß die für die Justierung gewählte Temperatur dem Zeiger 27 des Zeigerelementes 22 gegenübersteht. Die Griffkappe besitzt an ihrer inneren Peripherie Rastungen 25, die mit einer am äußeren Umfang des Zeigerelementes 22 vorstehenden Nase zusammenwirken. Durch diese relativ feinstufigen Rastungen 25 wird einem versehentlichen Verdrehen der Griffkappe vorgebeugt. Durch Drehung an der Griffkappe kann gegenüber dem Zeiger 27 eine gewünschte Temperatur voreingestellt werden.

Das erfindungsgemäße thermostatisch betätigte Drosselventil zur wassertemperaturabhängigen Regelung der Durchflußmenge in jedem Strang eines Warmwasser-Zirkulationssystems hat gegenüber den bekannten gattungsgemäßen Drosselventilen den Vorteil, daß die Regelungsfunktion zur Einstellung eines hydraulischen Gleichgewichtes im Zirkulationssystem auch dann erhalten bleibt, wenn die Temperaturen zur thermischen Desinfektion des Systems die vorgeschriebene Desinfektionstemperatur von 70 ⁰C deutlich übersteigen. In diesem Fall wird infolge der besonderen Ausbildung des Drosselelementes mit vom Außenmantel des Zylinderkörpers radial nach innen eingebrachten Nuten bei weiter ansteigenden Temperaturen die im Strang zirkulierende Durchflußmenge wieder verringert und erhöhter Druck auf andere Stränge ausgeübt, welche diese höheren Temperaturen noch nicht erreicht haben, so daß sich auch bei 70 ⁰C übersteigenden Temperaturen ein hydraulisches Gleichgewicht zwischen allen Zirkulationssträngen des Systems einstellt.

Claims

1. Thermostatisch betätigtes Drosselventil (1) zur wassertemperaturabhängigen Regelung der Durchflußmenge in jedem Strang eines Warmwasser-Zirkulationssystems, welches eine kreisförmige Drosselöffnung (2) aufweist, in deren Achse (3) ein Drosselelement (4) mit seiner Stirnseite (5) auf die Drosselöffnung (2) zu und in diese hinein bewegbar angeordnet ist, wobei das Drosselelement (4) von einem voreinstellbaren Thermostatelement (7) über einen Stößel (8) bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselelement (4) als Zylinderkörper ausgebildet ist, und eine kreisscheibenförmige Stirnseite (5) aufweist, und in den Zylinderkörper von seinem Außenmantel aus in einem bestimmten gleichen axialen Abstand (A) von seiner Stirnseite (5) mehrere Nuten (9) eingebracht sind.

2. Thermostatisch betätigtes Drosselventil (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (9) radial gleich tief eingebracht sind und zur Stirnseite (5) planparallele kreissegmentförmige Seitenflächen (10, 11) aufweisen.

3. Thermostatisch betätigtes Drosselventil (1) nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Zylindermantel des Drosselelementes (4) zwischen den seitlichen Enden (E) der Nuten (9) ein peripherer Abstand (P) verbleibt.

4. Thermostatisch betätigtes Drosselventil nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Zylinderkörper drei Nuten (9) eingebracht sind.

5. Thermostatisch betätigtes Drosselventil nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Thermostatelement über einen Steilmechanismus (20) gegenüber dem Ventilgehäuse justierbar und voreinstellbar angeordnet ist.

6. Thermostatisch betätigtes Drosselventil nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellmechanismus (20) eine Stellschraube (21), ein Zeigerelement (22) und eine Griffkappe (23) umfaßt.

7. Thermostatisch betätigtes Drosselventil nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellschraube (21) über eine Feinverzahnung (24) mit der Griffkappe (23) verdrehsicher verbunden ist.

8. Thermostatisch betätigtes Drosselventil nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Grifikappe (23) an ihrer inneren Peripherie Rastungen (25) aufweist, die mit einer am äußeren Umfang des Zeigerelementes (22) vorstehenden Nase zusammenwirken.

9. Thermostatisch betätigtes Drosselventil nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Griffkappe (23) an ihrer äußeren Peripherie mit den Rastungen (25) übereinstimmende Vertikalrippen (26) zur Verbesserung der Griffigkeit und der Ablesbarkeit einer auf der Stirnseite (28) der Grifikappe (23) angeordneten Skala gegenüber einem am Zeigerelement (22) seitlich vorstehenden Zeiger (27) aufweist.