DE4124304C2 - Thermostatisch betätigbares Dreiwege-Heizkörperventil für Einrohrheizungsanlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein thermostatisch betätigbares Dreiwege- Heizkörperventil für Einrohrheizungsanlagen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige thermostatisch betätigbare Dreiwege-Heizkörperventile können in den senkrechten Einrohrheizungsanlagen der neuen deutschen Bundesländer verwendet werden. Derartige senkrechte Einrohrheizungsanlagen zeichnen sich dadurch aus, daß die Heizkörper eines Stranges senkrecht übereinander im Gebäude angeordnet sind. Die dort verwendete Vorlauftemperatur beträgt vorzugsweise 110°C, bei Geschoßzahlen über 11 auch 105°C. Die max. Gesamt-Rücklauftemperatur in diesen senk­ rechten Einrohrheizungsanlagen ist mit 70°C vorgegeben. In nicht so häufig anzutreffenden Fällen wurden auch Anlagen mit waagerecht hintereinandergeschalteten Heizkörpern gebaut.

Die Konstruktion von thermostatisch betätigbaren Dreiwege-Heiz­ körperventilen für Einrohrheizungsanlagen wird im wesentlichen durch folgende systembedingte Nachteile derartiger Ein­ rohrheizungsanlagen bestimmt: Die Reihenschaltung der Heiz­ körper eines Stranges bedingt eine Beeinflussung der Wärme­ leistung nachgeschalteter Heizkörper. Bedingt durch ge­ schoßabhängig oder raumabhängig unterschiedliche Übertempera­ turen der Heizflächen ist bei einer Vorlauftemperaturregelung keine angepaßte Leistungsreduzierung für alle Heizkörper er­ reichbar. D. h. es findet je nach Auslegung der Anlage eine Unter- oder Überversorgung einzelner Etagen oder Räumen statt. Massenstrom- und Vorlauftemperaturfehler im Strang wirken sich bedingt durch die Reihenschaltung der Heizkörper stärker als bei der Zweirohrheizung aus.

Die bekannten Einrohrheizungsanlagen sind üblicherweise für den größten Lastfall dimensioniert. Dadurch kommt es im Teil­ lastbereich auf Grund der nicht linearen Abhängigkeit der Wärmeabgabe der Heizkörper von der Übertemperatur der Heiz­ fläche zu differenzierten geschoßabhängigen Leistungsabgaben, die nicht der realen Belastungsgradänderung folgen. Im übrigen ist es üblich gewesen, die Stränge für unterschiedliche Temperaturspreizungen auszulegen, wodurch die Ungleichmäßig­ keit der Wärmeversorgung innerhalb eines Gebäudes noch ver­ stärkt wird. Die Massenströme oder Wärmeträgerdurchflüsse durch die Heizkörper können bis zum 8fachen des Nennmassen­ stromes ansteigen. Dadurch können gestörte Durchströmungen und eine stark ungleichmäßige Wärmeverteilung der Heizflächen resultieren.

Auf Grund dieser systembedingten Nachteile von senkrechten Einrohrheizungsanlagen sind besondere Forderungen an die Kon­ struktion von Dreiwege-Thermostatventilen zu stellen: Eine Vor­ einstellvorrichtung, die eine bedarfsgerechte Anpassung des Heizkörpermassenstromes zur Erzielung der gewünschten Raum­ temperatur ermöglicht. Eine Durchflußcharakteristik, die der Forderung Rechnung trägt, den Strangdruckverlust auch bei verschiedenen Regelstellungen der Thermostatventile nicht we­ sentlich zu verändern. Eine Vorrichtung, die falsches Nutzer­ verhalten weitestgehend ausschließt bzw. Raumtemperaturen über dem vorgesehenen Niveau durch Einstellung eines höheren Sollwertes nicht zuläßt.

Aus dem DE-GM 19 12 748 ist ein derartiges Dreiwege-Heizkörper­ ventil für Einrohrheizungsanlagen bekannt, das von außen be­ tätigbare Voreinstellmittel für gleichzeitige Voreinstellung des Wärmeträgerdurchflusses in Heizkörper- und in Bypassrichtung aufweist. Dieses vorbekannte Dreiwege-Heizkörperventil ist jedoch allein für Handbetätigung ausgelegt. Die Handbetäti­ gung erfolgt dabei durch drehen der dortigen Handradkappe. Eine thermostatische Betätigung des vorbekannten Dreiwege-Heiz­ körperventiles mittels eines Thermostat-Kopfes ist dort nicht vorgesehen.

Die DE-OS 18 16 019 zeigt und beschreibt ein Ventil für Heizkörper bei Einrohrheizungsanlagen, das so ausgebildet ist, daß die strömungstechnischen Verhältnisse günstiger sind, insbesondere im Bezug auf den Übertritt des Wassers in den Heizkörperzulauf. Hierzu ist ein Hilfsventilglied vorgesehen, das die Bewegungen des eigentlichen Ventilgliedes mitmacht und dabei entgegengesetzt vergrößert oder verkleinert wird.

Das DE-GM 19 32 453 zeigt ein Dreiwege-Heizkörperventil für Einrohrheizungsanlagen mit einem Versorgungsleitungsanschluß, mit einem Heizkörperanschluß und mit einem Bypassanschluß, mit einem heizkörperseitigen Ventilsitz, mit einem senkrecht zur Ebene des Ventilsitzes bewegbaren Ventilverschlußglied und mit Voreinstellmitteln zur Voreinstellung des Wärmeträgerflusses in Heizkörperrichtung. Das Ventilverschlußglied ist jedoch kugelförmig am unteren Ende der Ventilspindel ausgebildet. Das Ventilgehäuse weist eine entsprechend angepaßte gewölbte Form auf. Zwischen dem Zulaufstutzen und dem gegenüberliegenden Heizkörperanschluß ist ein um die Ventilspindel herum führender Verbindungskanal vorgesehen, in welchem ein Voreinstellmittel zur Voreinstellung des Wärmeträgerdurchflusses angeordnet ist.

Aus der DD 226 340 ist ein Dreiwege-Ventil mit thermotatischer Betätigung für Einrohrheizungsanlagen vorbekannt, das jedoch keinerlei Voreinstellmittel aufweist. Als Rückstelleinrichtung ist eine Feder vorgesehen.

Die DE 31 25 459 A1 zeigt und beschreibt ein Verteilventil, das als Dreiwege-Ventil ausgebildet und thermotatisch betätigbar ist. Dieses Ventil soll jedoch nicht als Heizkörperventil für Einrohrheizungsanlagen verwendet werden. Dieses Ventil weist zur thermostatischen Betätigung zwar eine Rückstelleinrichtung auf. Eine während des Betriebes des Ventiles im eingebauten Zustand veränderbare Voreinstellung ist auch bei diesem Ventil nicht vorgesehen.

Die Erfindung hat die Aufgabe ein thermostatisch betätigbares Dreiwege-Heizkörperventil zu schaffen, dessen thermostatische Betätigung mit einer Voreinstellung auf sichere und kostengünstige Weise kombiniert ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Kennzeichenmerkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Durch diese erfindungsgemäßen Maßnahmen ist es möglich, durch Verdrehen der Voreinstellhülse gegenüber dem Ventileinsatz die Voreinstellhülse und damit den Voreinstellkörper gegenüber den Ventilsitzen zu verschieben und die Hubbegrenzung zur erfindungsgemäßen Voreinstellung auf sehr einfache und kostengünstige Weise zu erzielen. Hierzu ist allein die erfindungsgemäß ausgebildete Voreinstellhülse mit der erfindungsgemäßen Dreh- und axialen Verschiebbarkeit in dem Ventileinsatz erforderlich. Diese Vorteile werden auf sehr einfache, kostengünstige und platzsparende Art und Weise mit der Erfindung erzielt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen thermostatisch betätigbaren Dreiwege-Heizkörperventiles gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Mit den Merkmalen des Anspruchs 2 kann einfach eine Störung der Strömungsverhältnisse im erfindungsgemäßen Dreiwege-Heizkörperventil vermieden werden. Zur Verringerung des Bauraumes des erfindungsgemäßen Dreiwege-Heizkörperventiles ist es vorteilhaft, wenn die Maßnahmen des Anspruchs 3 angewandt werden. Zudem ist aus Gründen der Vereinfachung, der Kostenvergünstigung und um ein vollständig in Heizkörperrichtung abdichtendes Ventil zu schaffen, die Verwendung eines Ventilkörpers aus gummielastischem Material möglich.

Das Voreinstellwerkzeug zur Voreinstellung des Dreiwege-Heizkörperventils von außen kann vorteilhaft gemäß Anspruch 5 ausgebildet sein. Zur einfachen Realisierung der axialen Verschiebung der Voreinstellhülse gegenüber dem Ventileinsatz sind die Maßnahmen des Anspruchs 6 vorteilhaft anwendbar.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 eine senkrechte Einrohrheizungsanlage schematisch mit Verwen­ dung der erfindungsgemäßen Dreiwege-Heizkörperventile,

Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Dreiwege-Heizkörperventil in einem Schnitt durch eine Mittelachse,

Fig. 3 einen Ventileinsatz in einem Schnitt durch eine Mittelachse und

Fig. 4 ein Voreinstellwerkzeug teilweise durch die Mittelachse ge­ schnitten.

In der Fig. 1 wird das Wärmeträgermedium, das üblicherweise Heizungswasser ist, in einem Heizkessel (K) erwärmt und mittels einer Pumpe (P) in einer Versorgungsleitung (VL) umgewälzt. Die Versorgungsleitung (VL) führt von der Pumpe (P) zu dem in der senkrechten Einrohrheizungsanlage am höchsten im Gebäude angeordneten Heizkörper (H) und zwischen den Heizkörpern (H) zurück zum Heizkessel (K).

Zwischen den Versorgungsleitungen (VL) und den Heizkörperleitungen (HL) der Heizkörper (H) sind die erfindungsgemäßen Dreiwege-Heizkörperventile (V) angeordnet, die zusätzlich über eine Bypassleitung (B) an den Heizkörpern (H) vorbei mit der jeweils nächsten Versorgungsleitung (VL) verbunden sind.

Es ergibt sich so das typische Installationsbild einer senkrechten Ein­ rohrheizungsanlage, die dadurch gekennzeichnet ist, daß möglichst unabhän­ gig vom Öffnungszustand des dort verwendeten Dreiwege-Heizkörperventiles der Massendurchfluß des Wärmeträgermediums entweder durch den Heizkörper (H) hindurch oder über die Bypassleitung (B) zum jeweils nächsten Heizkörper konstant gehalten werden soll, um die hydraulischen Verhältnisse der Ein­ rohrheizungsanlage möglichst nicht zu beeinflussen und der erforderliche Massendurchfluß zum Heizkörper und somit auch die Raumtemperatur begrenz­ bar ist.

In der Fig. 2 sind gleiche oder gleichwirkende Einrichtungsteile wie in der Fig. 1 mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Das Dreiwege-Heizkörperventil (V) weist einen Versorgungsleitungsanschluß (VL) einen Heizkörper­ anschluß (HL) und einen Bypassanschluß (B) auf, die als Teil eines Ventil­ gehäuses (VG) ausgebildet sind. In das Ventilgehäuse (VG) ist ein Venti­ leinsatz (1) eingeschraubt, der einen heizkörperseitigen Ventilkörper (8) trägt und mit einem heizkörperseitigen Ventilsitz (HV) zusammenwirkt. Wei­ terhin ist ein Voreinstellkörper (9) gemäß Fig. 3 vorgesehen, der gemäß Fig. 2 ein heizkörperseitiges Voreinstellteil (19) und ein bypasseitiges Voreinstellteil (18) aufweist. Der heizkörperseitige Voreinstellteil (19) korrespondiert dabei mit dem heizkörperseitigen Ventilsitz (HV). Der by­ passeitige Voreinstellteil (18) korrespondiert mit einem erfindungsgemäß vorgesehenen bypasseitigen Ventilsitz (BV).

In der Fig. 2 erkennt man, daß die Ventilsitze (HV) und (BV) voneinander abgewandt angeordnet sind und das die Voreinstellkörperteile (19 und 18) einander zugewandt angeordnet sind. Dadurch wird erfindungsgemäß erreicht, daß unabhängig von der Stellung des Ventilkörpers (8) bzw. des Vorein­ stellkörpers (9) der Massendurchfluß durch das gesamte Ventil nahezu kon­ stant gehalten wird und sich nur abhängig von der Ventilstellung unter­ schiedlich auf die Heizkörperleitung (HL) oder die Bypassleitung (B) auf­ teilt.

In der Fig. 3 sind gleiche oder gleichwirkende Einrichtungsteile wie in den Fig. 1 und 2 mit den gleichen Bezugszeichen dargestellt. Man erkennt hier, daß eine Voreinstellhülse (2) vorgesehen ist, die mittels eines Ge­ windes (20) mit dem Ventileinsatz (1) verbunden ist. Durch Verdrehen der Voreinstellhülse (2) gegenüber dem Ventileinsatz (1) kann so die Lage der beiden Teile zueinander axial verschoben werden und somit die gewünschte Voreinstellung bewirkt werden. Zur Abdichtung der beiden letztgenannten Teile gegeneinander sind erste O-Ringe (3) vorgesehen. Im Inneren der Vor­ einstellhülse (2) ist eine Rückstelleinrichtung (4) vorgesehen und mittels einer Schraubbuchse (6) in der Voreinstellhülse (2) fixiert. Zur Abdich­ tung eines axial verschiebbaren Fühlerstiftes (11) gegen die Voreinstell­ hülse (2) und die Schraubbuchse (6) sind zweite O-Ringe (5) vorgesehen.

Der Fühlerstift (11) weist eine Halteplatte (7) auf. Zwischen der Halte­ platte (7) und dem Voreinstellkörper (9) aus im wesentlichen unelastischen Material, z. B. Metall, ist der Ventilkörper (8) aus gummielastischem Ma­ terial eingepreßt. Zur Sicherung der dargestellten Anordnung ist eine Be­ festigungsmutter (10) vorgesehen.

Aus der Fig. 3 ist deutlich erkennbar, daß der Voreinstellkörper (9) ge­ meinsam mit dem Ventilkörper (8) axial verschieblich auf dem Fühlerstift (11) befestigt ist, so daß abhängig von dem Druck, der in der Fig. 3 oben durch einen nicht dargestellten Thermostat-Kopf auf den Fühlerstift (11) ausgeübt wird, der Ventilkörper (8) und der Voreinstellkörper (9) gemein­ sam verschoben werden. Diese Konstruktion ist einfach und kostengünstig und beansprucht wenig Bauraum in dem erfindungsgemäßen Dreiwege-Heizkörperventil.

In der Fig. 4 ist ein Voreinstellwerkzeug (W) dargestellt, das eine Hülse (12) aufweist. Die Hülse (12) ist mit einem Innensechskant (13) versehen, der mit dem Außensechskant (14) des Ventileinsatzes (1) in Fig. 2 korre­ spondiert, so daß die Hülse lagerichtig mit dem Ventileinsatz (1) verbun­ den werden kann. Zudem weist die Hülse (12) einen verdrehbaren Skalenring (15) auf, der die Verstellung des Skalenringes auf den Voreinstellwert 0 des Wärmeträgerdurchflusses in Heizkörperrichtung ermöglicht. Ausgehend von diesem Voreinstellwert kann dann die Voreinstellung mittels eines Vor­ einstellgliedes (16) durchgeführt werden, das in der Hülse (12) drehbar gelagert ist und das eine Zahnung (17) aufweist, die mit entsprechenden Vertiefungen an der vom Ventilgehäuse (VG) abgewandten Stirnseite der Vor­ einstellhülse (2) korrespondiert.

Durch Verdrehen des Voreinstellgliedes (16) wird auch die Voreinstellhülse (2) gegenüber dem Ventileinsatz (1) verdreht, was auf Grund des Gewindes (20) zwischen der Voreinstellhülse (2) und dem Ventileinsatz (1) dazu führt, daß der Ventileinsatz (1) gegenüber der Voreinstellhülse (2) ver­ schoben wird. Durch diese Verschiebung wird die Lage des Voreinstellkör­ pers (9) gegenüber den ortsfesten Ventilsitzen (HV) und (BV) derart geän­ dert, daß der maximale Wärmeträgerdurchfluß in Heizkörperrichtung sich verändert, z. B. vergrößert. Dadurch wird jedoch durch die besondere geo­ metrische Ausbildung des Voreinstellkörpers (9) und der Ventilsitze (HV) und (BV) entsprechend der minimale Wärmeträgerdurchfluß in Bypassrichtung geändert, im vorliegenden Fall verringert. Durch die gewählte erfindungs­ gemäße geometrische Anordnung des thermostatisch betätigbaren Dreiwege-Heizkörperventil ist jedoch gewährleistet, daß die Stimme der Wärmeträger­ durchflüsse nahezu unabhängig von der Stellung des Fühlerstiftes (11) re­ lativ zum Ventilgehäuse (VG) wird, so daß die Summe der Wärmeträgerdurch­ flüsse nahezu konstant ist, unabhängig von der Stellung des Fühlerstiftes (11) und unabhängig von der gewählten Voreinstellung des Wärmeträgerdurch­ flusses in Heizkörperrichtung. Diese erfindungsgemäßen Maßnahmen stellen sicher, daß die hydraulischen Verhältnisse in der jeweiligen Einrohrhei­ zungsanlage durch das erfindungsgemäße Dreiwege-Heizkörperventil nahezu un­ beeinflußt bleiben und die gewünschten Kenndaten nicht verändert werden.

Claims (6)

1. Thermostatisch betätigbares Dreiwege-Heizkörperventil für Einrohrheizungsanlagen mit einem Versorgungsleitungsanschluß, mit einem Heizkörperanschluß, mit einem Bypassanschluß, mit einem heizkörperseitigen Ventilsitz, mit einem senkrecht zur Ebene des Ventilsitzes bewegbaren Ventilkörper und mit Voreinstellmitteln zur Voreinstellung des Wärmeträgerdurchflusses in Heizkörper- und in Bypassrichtung, wobei ein bypasseitiger Ventilsitz vorgesehen ist, der parallel zu und in einem vorgegebenen Abstand vom heizkörperseitigen Ventilsitz angeordnet und von diesem abgewandt ist, wobei ein Voreinstellkörper vorgesehen ist, der einander zugewandte bypasseitige Voreinstellteile und heizkörperseitige Voreinstellteile aufweist, wobei der maximale Hub des Voreinstellkörpers gegenüber dem heizkörperseitigen Ventilsitz begrenzbar ist, wobei die Voreinstellmittel von außen betätigbar sind, wobei der Ventilkörper dem heizkörperseitigen Voreinstellteil benachbart ist, wobei der Ventilkörper und das heizkörperseitige Voreinstellteil mit dem heizkörperseitigen Ventilsitz zusammenwirken und wobei der Ventilkörper und der Voreinstellkörper gemeinsam auf einem Fühlerstift angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühlerstift (11) in Öffnungsrichtung des Ventils mittels einer Rückstelleinrichtung (4) federbelastet ist, daß die Rückstelleinrichtung (4) im Inneren einer Voreinstellhülse (2) angeordnet und mittels einer Schraubbuchse (6) fixiert ist und daß die Voreinstellhülse (2) dreh- und axial verschiebbar in einem Ventileinsatz (1) gelagert ist, der in einem Ventilgehäuse (VG) befestigt ist.

2. Thermostatisch betätigbares Dreiwege-Heizkörperventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Voreinstellkörper (9) zwischen dem bypasseitigen Voreinstellteil (18) und dem heizkörperseitigen Voreinstellteil (19) verjüngt ist.

3. Thermostatisch betätigbares Dreiwege-Heizkörperventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (8) aus gummielastischem Material zwischen dem Voreinstellkörper (9) und einer Halteplatte (7) aus im wesentlichen unelastischem Material eingepreßt ist.

4. Thermostatisch betätigbares Dreiwege-Heizkörperventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Voreinstellhülse (2) auf der vom Ventilgehäuse (VG) abgewandten Seite Vertiefungen aufweist, die mit der Zahnung (17) eines Voreinstellwerkzeuges (W) korrespondieren.

5. Thermostatisch betätigbares Dreiwege-Heizkörperventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Voreinstellwerkzeug (W) eine Hülse (12) aufweist, die einen mit dem Außensechskant (14) des Ventileinsatzes (1) korrespondierenden Innensechskant (13) und einen verdrehbaren Skalenring (15) trägt und daß die Zahnung (17) an einem Voreinstellglied (16) angeordnet ist, das drehbar in der Hülse (12) gelagert ist.

6. Thermostatisch betätigbares Dreiwege-Heizkörperventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Voreinstellhülse (2) mittels eines Gewindes (20) mit dem Ventileinsatz (1) verbunden ist.