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Ventil für einen Heizkörper einer Einrohranlage
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Die Erfindung betrifft ein Ventil für einen Heizkörper einer Einrohranlage
mit einem Ventilgehäuse, mit einem Zulauf- und einem Rücklaufanschluß, mit einem
federbelasteten und durch einen Stößel verschiebbaren Kolben, der die Verteilung
des Heizmediums regelt, und mit einer Bypass-Leitung zwischen dem Rücklauf- und
dem Zulaufanschluß.
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Solche Ventile können als Dreiwege- oder als Vierwegeventile ausgebildet
sein. Beim Dreiwegeventil ist der Anschluß für die zum Heizkörper führende Warmwasserleitung
oben am Ventilgehäuse vorgesehen, beim Vierwegeventil wird er seitlich in der Ventilachse
aus dem Gehäuse herausgeführt.
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Bekannte Ventile der vorgenannten Art - sogenannte 50 Ventile - sind
so konstruiert, daß das Heizmedium, im allgemeinen Wasser, teils durch den Heizkörper,
teils durch den eingebauten Bypass fließt. Dabei geht stets eine feste Grundmenge
über den Bypass. Dies ist deshalb notwendig, weil bei abgesperrtem Ventil sonst
kein Heizwasser mehr in der Hauptleitung fließen würde. Im allgemeinen sind dabei
diese Ventile bisher so ausgebildet gewesen, daß z. B. 50 % der Wassermenge über
den Heizkörper ging und der Rest ungehindert über den Bypass weiter zum nächsten
Körper geflossen ist. Dies hat jedoch den nach teil, daß die Heizkörper verhältnismäßig
groß ausgebildet werden müssen, damit sie die gewünschte Wärme erzeugen.
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Andere bekannte Ventile, die sogenannten 100 7o - Ventile, sind aufwendiger
in der Herstellung oder haben andere nachteile. Weiterhin ist bei den bekannten
Ventilen nachteilig, daß bei Betätigung des Stößels in Richtung Absperrung das Wasser
stärker über den Bypass fließt. Der Strömungswiderstand über den Bypass ist wesentlich
geringer als der Widerstand zu einem Einlauf in den Heizkörper. Darunter leidet
in starkem Maße die Regelgenauigkeit. Dies wirkt sich besonders nachteilig bei geringen
Wassermengen, wie sie z. B. bei einer Fernheizung auftreten können, wenn hohe Temperaturdifferenzen
zwischen Vorlauf und Rücklauf und kleine Kreise gegeben sind, aus. Bei iernheizungen
fließen so geringe Wassermengen, daß aufgrund des erhöhten Widerstandes für einen
Einlauf in den Heizkörper
bei einer Verstellung des Ventiles das
Heizmedium sehr schnell und volständig nur noch über den Bypass fließt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ventil
der eingangs erwähnten Art zu schaffen, mit dem die Verteilung des Heizmediums sehr
genau geregelt werden es kann, wobei/wartungsfreundlich und einfach im Aufbau ist
und im Bedarfsfalle nachträglich im eingebauten Zustand, ohne Entleerung des Heizwassers,
auch mit einem Thermostaten, einem i'ernbedienungselement, einem Handrad usw.
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versehen werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil
des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.
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Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Ringspalte auf der Zulauf-
und auf der Rücklaufseite erhält man große Querschnitte mit einem geringen Durchflußwiaerstand.
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Weiterhin sind aufgrund der großen Querschnitte zum Verstellen und
Absperren nur geringe Wege erforderlich.
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Aus diesem Grunde kann dieses Ventil auf einfache Weise mit einem
Thermostaten versehen werden, da hierfür Voraussetzung kurze Wege sind.
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Erfindungsgemäß ist ferner vorgesehen, daß die beiden Ringspalte auf
der Vorlauf- und auf der Rücklaufseite so zueinander angeordnet sind, daß sie bei
Betätigung des Kolbens gleichzeitig absperrbar sind.
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Diese Maßnahme bringt eine große Reparatur- und Wartungserleichterung.
So kann man z. B. nach dem Schließen des Ventiles den dazugehörigen Heizkörper abnehmen,
ohne daß der Warmwasserstrang geleert werden muß oder leer läuft.
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Weiterhin lassen sich auch das Ventil oder Teile des Ventiles problemlos
reparieren.
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Von Vorteil ist es, wenn zur Abdichtung der Ringspalte auf der Zulauf-
und auf der Rücklaufseite Dichtringe auf dem Kolben oder im Ventilgehäuse angeordnet
sind. Bei einer solchen Bauweise ist das Ventil bei Betätigung bis in die Schließstellung
so abgesperrt, daß der Heizkörper abgenommen werden kann. Bei bekannten vergleichbaren
Ventilen ist hierfür meistens noch eine zusätzliche Absperrung vorzunehmen. Für
eine gute Abdichtung verwendet man im allgemeinen sogenannte 0-Ringe.
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In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Kolben mit
Öffnungen auf beiden Stirnseiten versehen ist, wobei die dem Heizkörper zugewandte
Stirnseite mit dem Tauchrohr und die andere Stirnseite mit dem Ringspalt der Rücklaufseite
in Verbindung steht.
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Durch diese Maßnahme erfolgt der Rücklauf auf einfache Weise durch
den Kolben. Selbstverständlich ist im Rahmen der Erfindung auch eine umgekehrte
Strömungsrichtung möglich.
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Ein weiteres, sehr wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin,
daß sich der Ringspalt der BypassLeitung in Richtung zum Rücklaufanschluß hin erweitert.
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Durch diese Maßnahme läßt sich das Ventil sehr fein regeln und weiterhin
wird erreicht, daß der Widerstand über den Bypass größer wird als über den Heizkörper.
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Eine erfindungsgemäße Ausführungsform für die Erweiterung besteht
darin, daß sie kegelförmig oder konisch ausgebildet ist.
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Erfindungsgemäß kann ferner vorgesehen sein, daß das Tauchrohr in
das Innere des Kolbens ragt und sich die Eolbenfeder auf der Kolbenführung an der
dem Tauchrohr abgewandten Seite abstützt.
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Diese Maßnahme stellt eine einfache konstruktive Lösung dar.
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Ein weiteres, wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, daß
der Stößel auf der dem Kolben zugewandten Stirnseite mit einer Klaue versehen ist,
in der ein an dem Kolben angeordneter Steg eingreift. Mitunter besteht die Gefahr,
daß ein Ventil klemmt, insbesondere nach einer Heizperiode. Bisher hat man versucht,
z. B. durch Schläge mit einem Gummihammer das Ventil wieder gängig zu machen.
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In hartnäckigen Fällen muß jedoch sogar das gesamte
Ventil
oder Teile hiervon ausgebaut werden, wobei auch die gesamte Heizung geleert werden
muß.
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Durch den Stößel mit der erfindungsgemäßen Klaue kann nun der Kolben
bei einer Verklemmung entsprechend verdreht werden, so daß er sich wieder löst.
Auf diese Weise kann einfach und ohne die Gefahr von Beschädigungen ein verklemmten
Ventil wieder gängig gemacht werden.
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Erfindungsgemäß kann hierzu vorgesehen sein, daß der Stößel am äußeren
Ende eine Innensechskantbohrung aufweist.
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Durch diese Maßnahme braucht man lediglich einen Sechskant-Innenschlüssel
in den Stößel zu stecken und kann so die Verklemmung des Ventiles lösen.
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In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß auf das Ventilgehäuse
ein Thermostat, eine Fernbetätigungseinrichtung oder ein Handrad zur Betätigung
des Stößels von Hand aufsteckbar ist.
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Wie erwähnt, sind aufgrund der erfindungsgemäßen Konstruktion des
Ventil es nur kurze Hubwege erforderlich. Aus diesem Grunde kann auf einfache Weise
ein Thermostat auf das Ventilgehäuse aufgesteckt werden.
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Nachfolgend ist anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
prinzipmäßig dargestellt.
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Es zeigt: Fig. 1 das Schema einer Einrohr-Heizungsanlage, Fig. 2 einen
Längsschnitt durch das erfindungsgemäße Ventil in größerem Maßstab.
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Von einem Heizkessel 1 aus wird die Einrohr-Anlage über eine Umwälzpumpe
2 aus mit Warmwasser versorgt. Die Ringleitung 3, 6 ist dabei im allgemeinen verdeckt,
z. B.
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im estrich oder in einer Wand angeordnet. An jedem Heizkörper 4 führt
die Vorlaufleitung 3 aus dem Estr-ich heraus und in ein Heizkörperventil 5 hinein,
über das die gesamte Warmwassermenge fließt. Das Wasser fließt dabei - je nach Ventilstellung
- entweder vollständig oder teilweise durch den Heizkörper oder - bei abgesperrtem
Ventil vollständig über eine Bypass-Leitung zum nächsten Heizkörperventil. Auf diese
Weise werden alle Heizkörper von Warmwasser durchflossen, bevor dieses über eine
Rücklaufleitung 6 wieder in den Heizkessel 1 gelangt.
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In der Fig. 2 ist das erfindungsgemäße Heizkörperventil 5 im Schnitt
näher dargestellt. Es besteht aus einem Ventilgehäuse 7 mit einem Vorlauf- oder
Zulaufanschluß 8 und einem Rücklaufanschluß 9. Im Inneren des Ventilgehäuses 7 ist
ein Kolben 10 angeordnet, in den an der dem Heizkörper zugewandten Stirnseite ein
Tauchrohr 11 hineinragt. Die 11 an der dem TauchrohrSabgewandten Seite vorgesehene
Solbenführung
30 dient gleichzeitig als Abstützung fur eine Kolbenfeder
12.
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Die Umfangswand des Kolbens 10 ist so ausgebildet, daß sich zwischen
dem Kolben und dem Gehäuse 7 jeweils ein Ringspalt 13 auf der Zulaufseite und ein
Ringspalt 14 auf der Rücklaufseite bildet. Zur besseren Abdichtung ist auf dem Kolben
10 für den Ringspalt 13 ein O-Xing 15 angeordnet. Zur Abdichtung für den Ringspalt
14 auf der Rücklaufseite dient ein O-Ring 16, der im Gehäuse 7 liegt.
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Weiterhin ist der Kolben 10 mit einen Umfangsring 17 versehen, der
im Bereich einer Bypass-Leitung 18 liegt.
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Der Dichtring 16 dient hierbei einerseits dazu, die Verbindung zwischen
Gehäuse und Deckel abzudichten, andererseits dichtet er den dem Rücklaufanschluß
zugeordneten Rücklauf-Ringspalt 14 ab.
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Ein Stößel 19 dient zur axialen Verschiebung des Kolbens 10. Auf der
dem Kolben 10 zugewandten Stirnseite ist der Stößel 19 mit einer Klaue 20 versehen,
in die ein Steg 21 ragt, der sich an der hinteren Stirnseite des Kolbens 10 befindet.
Am freien Ende ist der Stößel 19 mit einem Innensechskant 22 versehen.
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Wenn der Kolben 10 verklemmt ist, ist es lediglich erforderlich, in
den Innensechskant 22 einen entsprechenden Schlüssel zu stecken und den Kolben über
die Klaue 20 und den Steg 21 zu verdrehen.
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Zur besseren Zugänglichkeit zu den Innenteilen (im eingebauten Zustand)
ist das Ventilgehäuse 7 am hinteren Ende mit einem Deckel 23 versehen, in dem der
Stößel 22 gelagert und der über Dichtringe 24 nach außen abgedichtet ist.
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Aus Fig. 2 ist zu erkennen, daß der Zulauf- und der Xücklaufanschluß
8, 9 in Ringkanäle 13a, 28 übergehen, die um den Kolben 10 herumlaufen und in axialer
Richtung gesehen miteinander und mit dem Raum 14a in Verbindung stehen.
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Diese Ringkanäle 13, 28 stehen jeweils über einen ovalen Durchtritt
13b, 28b mit dem der Kontur nach kreisrunden Zulauf- und Rücklaufanschluß 8, 9 in
Verbindung, wobei der im Querschnitt kreisrunde Zulauf- und Rücklauf anschluß einen
gleich großen Durchlaßquerschnitt wie der entsprechende Ringkanal hat, der im Querschnitt
elliptisch ist, wobei dessen Abmessung in axialer Richtung oder in Längsrichtung
kleiner als die Abmessungen quer hierzu ist. Die Ringkanäle 13a, 28 liegen eng beieinander,
vgl. Fig. 2, und sind mit dem Zulauf- und dem Rücklaufanschluß über schräg aufeinander
zu verlaufende Zwischenkanäle 8a, 9a verbunden, so daß alle Kanäle und Räume eng
zusammenrücken können und ein Ventil mit sehr kleiner axialer Länge erreicht wird.
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Das Ventil ist in voll geöffneter Stellung gezeichnet.
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Das Wasser strömt also über den Zulaufanschluß 8 an dem O-Ring 15
vorbei durch einen Ringkanal 25 in den - strichliert dargestellten - Heizkörper
26. Am Ende des Ventilgehäuses 7
steigt das warme Wasser nach oben
in den Innenheizkörper.
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Dabei verteilt es sich automatisch über den gesamten Heizkörper bis
zum Ende, wonach es durch die Abkühlung wieder nach unten strömt. Uber ein auf das
Tauchrohr 11 aulgeschobenes Verlängerungsrohr 27 fließt das abgekühlte Wasser zurück.
In der Fig. 2 sind im Bereich des Tauchrohres 11 zwei Ventilgrößen dargestellt.
In der unteren Hälfte der Mittelachse ist eine 3/4" - Ausführung und über der Achse
eine 1/2" -Ausführung dargestellt. Das Ventil ist nämlich für beliebige Rohrweiten
verwendbar. Der Rücklauf' des abgekühlten Wassers erfolgt durch das Tauchrohr 11
und das Innere des Kolbens 10. Der Kolben 10 ist auf der hinteren Stirnseite offen,
so daß das Rücklaufwasser über den Ringspalt 14 und den Ringkanal 28 zu dem Rücklaufanschluß
9 gelangt.
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Wird nun der Stößel 5 in Richtung 'tSchließen" bewegt (in der Fig.
2 nach rechts), dann wird auch der Kolben 10 entsprechend gegen die Kraft der Feder
12 verschoben.
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Durch diese Bewegung werden die Querschnitte an den Ringspalten 13
und 14 kleiner. Gleichzeitig öffnet sich die Sgpass-Leitung 18 zwischen dem Zulaufanschluß
8 und dem Rücklaufanschluß 9. Da sich der Umfangsring 17 des Kolbens 10 in Richtung
zum Rücklaufanschluß 9 hin im Durchmesser zunehmend verringert, entsteht eine kegelförmige
Dichtfläche in der Bypass-Leitung 18. Auf diese Weise kann 1. sehr fein dosiert
werden und
2. wird damit erreicht, daß der Strömungswiderstand
über die Bypass-Leitung 18 größer ist als über die Ringspalte 13 und 14. Dadurch
ist gewährleistet, daß auch bei geringer Wassermenge und nur leicht geöffnetem Ventil
noch Heizwasser durch den Heizkörper 26 strömt.
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Die kegelförmige Dichtfläche ist dabei so gewählt, daß der Strömungswiderstand
in der offenen Bypass-Leitung bei geschlossenem Ventil größer ist als bei geöffnetem
Ventil über die Ringspalte 13 und 14 zum Heizkörper.
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Die beiden Ringspalte 13 und 14 sind so zueinander angeordnet, daß
sie den Zulauf und den Rücklauf gleichzeitig über die beiden O-Ringe 15 und 16 absperren.
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Im Bedarfsfalle läßt sich leicht auf den Deckel 23 des Ventilgehäuses
7 ein Thermostat usw. (nicht dargestellt) aufstecken. Dabei rasten in üblicher Weise
Nocken von Klauen in einer Rille 29 des Deckels 23 ein. Dadurch kann man einen Thermostaten
fest auf dem Ventil befestigen.
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Ein Umbau eines zunäc-hst mit einem einfachen Handrad oder Schutzkappe
versehenen Ventils für die Betätigung durch Thermostaten ist, wie ersichtlich, ohne
Werkzeug möglich. Der Thermostat sitzt dabei weit außerhalb der Wärmeabstrahlung,
so daß der Fuhler im Thermostat nahezu nicht beeinflußt wird.
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Wie weiterhin aus der Fig. 2 ersichtlich, können Reparaturen ohne
Ventilausbau vorgenommen werden. Hierzu ist es lediglich erforderlich, den Deckel
23 nach Entleeren der Anlage heraus zuschrauben. Anschließend können dann die gesamten
Innenteile, wie Kolben, Feder, Dichtring u. dgl. herausgenommen werden, ohne daß
das Ventil vom Heizkörper abmontiert werden muß.