DE19510530C2 - Winkel-Thermostat-Kopf für Heizkörperventile von Heizungsanlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Winkel-Thermostat-Kopf für Heiz­ körperventile von Heizungsanlagen mit einer Handradkappe, die drehbar mit einer Seite eines Winkelgehäuses verbunden ist, dessen andere Seite mit einem Ventilunterteil eines Heizkör­ perventiles verbunden ist, wobei das Winkelgehäuse einen Win­ kelhebel aufweist, der schwenkbar in dem Winkelgehäuse gela­ gert ist und der die Hubbewegung eines Betätigungsbolzens auf einen im Winkel dazu angeordnetes Druckstück überträgt.

Ein derartiger Winkel-Thermostat-Kopf ist aus der DE 27 11 412 A1 vorbekannt. Die Verwendung derartiger Winkel-Thermos­ tat-Köpfe ist insbesondere dort von Interesse, wo das Ventil­ unterteil, beispielsweise bei wandhängenden Heizkörpern, sich in Richtung parallel zur Wand erstreckt. Dies ist insbeson­ dere bei den sogenannten Kompaktheizkörpern mit integrierten Ventilgarnituren der Fall, bei denen das Ventilunterteil di­ rekt in die Stahlgarnitur des Kompakt- oder Plattenheizkör­ pers eingeschraubt ist.

Bei diesen Heizkörperbauformen bzw. bei dieser Anordnung der Ventilunterteile ergibt sich das Problem, daß ohne die Ver­ wendung eines Winkel-Thermostat-Kopfes die Handradkappe sich ebenfalls axial zur Wand des wandhängenden Heizkörpers er­ streckt, was insbesondere bei der Montierung des Heizkörpers in Wandnischen zu Problemen führen kann. Einerseits ist bei der Verwendung normaler Thermostat-Köpfe die Bedienung der Handradkappe wegen des geringen zur Verfügung stehenden Plat­ zes, der Nähe zu Wandteilen erschwert. Andererseits kann die Ablesung der aktuell eingestellten Solltemperatur, die sich aus der Drehstellung der Handradkappe ergibt, zu Schwierig­ keiten führen.

Um die Bedienung der Handradkappe bei solchen geometrischen und Einbauverhältnissen zu vereinfachen, schlägt die vorbe­ kannte Lösung einen Winkel-Thermostat-Kopf vor. Dieser vorbe­ kannte Winkel-Thermostat-Kopf weist einen Winkelhebel auf, der in dem Winkelgehäuse schwenkbar gelagert ist. Dieser Win­ kelhebel überträgt die Hubbewegung eines Betätigungsbolzens, der der Handradkappe und dem der Handradkappe zugeordneten Ausdehnungselement zugeordnet ist, auf ein im Winkel dazu angeordnetes Druckstück, das auf eine Ventilstange des Ven­ tilunterteiles wirkt. Der vorgegebene Winkel ist üblicher­ weise ein rechter Winkel.

Der Winkelhebel des vorbekannten Winkel-Thermostat-Kopfes weist dabei mit dem Betätigungsbolzen und dem Druckstück zu­ sammenwirkende Auflageflächen auf, die sich bei Fertigungs­ ungenauigkeiten bei der Fertigung von Betätigungsbolzen und Druckstück aus Kunststoff ergeben und die in Richtung senkrecht zur Schwenkachse als Kreissegmente ausgebildet sind, um auch bei Verschwenkung des Winkelhebels eine direkt proportionale Übertragung des Hubes des Betätigungsbolzens auf das Druckstück zu gewährleisten.

Diese vorbekannte Anordnung weist jedoch den Nachteil auf, daß die hierzu vorgesehenen Kreissegmente mit ihren Betäti­ gungsflächen auf den Stirnseiten des Betätigungsbolzens und des Druckstückes bei der Verschwenkung des Winkelhebels abgleiten müssen, was wegen der hierzu erforderlichen zu überwindenden Reibung zu erhöhtem Kraftaufwand bei der Ventilbetätigung führt. Dies verschlechtert das Regelver­ halten des vorbekannten Winkel-Thermostat-Kopfes gegenüber einem normalen Thermostat-Kopf erheblich, da die zu über­ windende zusätzliche Reibung zu Regelungsungenauigkeiten durch die sich zwangsläufig ergebende Hysterese führt.

Aus der DE 34 31 289 A1 ist ebenfalls ein Winkel-Thermostat-Kopf für Heizkörperventile von Heizungsanlagen bekannt, der ein dem Winkelhebel vergleichbares Übertragungsmittel aufweist. Auch bei diesem Übertragungsmittel sind keine konstruktiven Maßnahmen vorgesehen die die tatsächliche Gewährleistung einer Auflagekante zwischen Betätigungsbolzen und der Betätigungsfläche des Umlenkhebels bzw. dem Druckstück gewährleistet. Deshalb weist auch dieser Winkel- Thermostat-Kopf den Nachteil auf, daß die Betätigungskräfte aufgrund fertigungstechnisch sich ergebender Auflageflächen undefiniert sind.

Die Erfindung hat die Aufgabe, einen Winkel-Thermostat-Kopf für Heizkörperventile von Heizungsanlagen zu schaffen, der aufgrund seiner konstruktiven Auslegung eine mit geradlinigen Thermostat-Köpfen vergleichbare Regelgenauigkeit gewährlei­ stet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Winkelhebel mindestens eine parallel zur Schwenkachse ange­ ordnete Auflagekante aufweist, die mit mindestens einer pla­ nen Stirnseite des Betätigungsbolzens und/oder des Druck­ stückes zusammenwirkt und daß die Auflagekanten durch dach­ förmig zueinander stehende Flächen gebildet sind, deren Winkel zu der Verbindungslinie zwischen Schwenkachse und den Auflagekanten größer gleich dem halben Schwenkwinkel des Winkelhebels ist.

Durch die konstruktive Ausgestaltung der Auflagekanten wird erreicht, daß in jeder Schwenkstellung des Winkelhebels, die aufgrund der konkreten geometrischen Verhältnisse des Winkel- Thermostat-Kopfes möglich ist, nur die Auflagekante mit der jeweiligen Stirnseite des Betätigungsbolzens oder des Druck­ stückes zusammenwirkt.

Bei der beanspruchten erfindungsgemäßen Lösung liegen die Stirnseiten des Betätigungsbolzens bzw. des Druckstückes auf den beanspruchten Auflagekanten auf. Beim Verschwenken des Winkelhebels aufgrund einer Hubbewegung des Betätigungsbol­ zens kippt demzufolge die jeweilige Auflagekante auf der pla­ nen Stirnseite des Betätigungsbolzens bzw. des Druckstückes ab. Diese Verkippung bewirkt jedoch eine gegenüber dem vorbe­ kannten sehr stark verringerte Reibung, die von dem Ausdeh­ nungselement bzw. der Handradkappe des Winkel-Thermostat-Kopfes überwunden werden muß, so daß sich gegenüber dem vor­ bekannten eine wesentlich verringerte Krafthysterese bei Be­ tätigung des Winkel-Thermostat-Kopfes ergibt. Diese wesent­ lich verringerte Krafthysterese führt zu einer wesentlich besseren Einhaltung der voreingestellten Solltemperatur und damit zu einer wesentlicher Erhöhung der Regelgenauigkeit.

Darüber hinaus hat die erfindungsgemäße Lösung den Vorteil, daß aufgrund der Tatsache, daß gegenüber normalen Thermostat-Köpfen kaum höhere Betätigungskräfte aufgewendet werden müs­ sen, handelsübliche Thermostat-Kopf-Oberteile verwendet wer­ den können, was die Anwendung der Erfindung besonders einfach und kostengünstig macht.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfin­ dungsgemäßen Winkel-Thermostat-Kopfes gehen aus den Unteran­ sprüchen hervor.

Die Auflagekanten können besonders vorteilhaft in Einsenkun­ gen des Winkelhebels angeordnet sein, die die Stirnseiten von Druckstück und/oder Betätigungsbolzen umgeben. Mit dieser Maßnahme wird trotz der erfindungsgemäßen Abstützung des Druckstückes bzw. des Betätigungsbolzens auf einer Linie der Auflagekante am Winkelhebel ein Ausweichen von Druckstück oder Betätigungsbolzen bei unsachgemäßer Behandlung des Win­ kel-Thermostat-Kopfes und damit eine mögliche Beschädigung von Teilen des Winkel-Thermostat-Kopfes vermieden.

Für die Regelgenauigkeit des Winkel-Thermostat-Kopfes ist es von entscheidener Bedeutung, daß der Winkelhebel eine mög­ lichst große Steifigkeit aufweist. Zur Erhöhung dieser Stei­ figkeit kann besonders vorteilhaft der Winkelhebel zwischen seinen Hebelarmen eine senkrecht zur Schwenkachse angeordnete Versteifungsrippe aufweisen.

Der Winkelhebel kann weiterhin besonders vorteilhaft mittels einer Lagebohrung auf einer feststehenden Steckachse mit axialem Spiel schwenkbar gelagert sein, wobei die Steckachse in dem Winkelgehäuse befestigt ist. Dies führt zu einer ein­ fachen, aufbauenden Montage des Winkelgehäuses, wobei das aufgrund der Verwendung der Auflagekanten zulässige Axial­ spiel vergleichsweise groß gewählt werden kann, was die An­ forderungen an die Genauigkeit der Montage gering hält.

In diesem Zusammenhang kann das Winkelgehäuse aus Kunststoff mehrteilig ausgebildet sein, wobei dessen erstes Winkelgehäu­ seteil eine Übermaßbohrung und dessen zweites Winkelgehäuse­ teil eine Klemmbohrung jeweils zur Aufnahme der Steckachse aufweisen. Mit diesen Maßnahmen wird die eigentliche Befesti­ gung der Steckachse im Winkelgehäuse durch die Klemmbohrung im zweiten Winkelgehäuseteil bewirkt, wobei bei der Montage des Winkelgehäuses die Steckachse erst in die Klemmbohrung des zweiten Winkelgehäuseteiles hineingesteckt wird. Danach kann der Winkelhebel mit seiner Lagerbohrung auf die Steckachse aufgeschoben werden. Danach erfolgt die Verbindung der beiden Winkelgehäuseteile durch eine Reibschweißverbin­ dung, wobei die Ausführung der Bohrung am ersten Winkelgehäu­ seteil als Übermaßbohrung, die hierzu erforderliche radiale Bewegungsmöglichkeit der Winkelgehäuseteile zueinander ermög­ licht. Andererseits sorgt jedoch die vorhandene Übermaßboh­ rung dafür, daß der Winkelhebel nur das zulässige axiale Spiel aufweist.

In diesem Zusammenhang können die beiden Winkelgehäuseteile zur Fertigungsvereinfachung einstückig eingespritzte Dome zur Aufnahme der Bohrungen aufweisen. Weiterhin können in diesem Zusammenhang zwischen den Domen und den Wandungen der Winkel­ gehäuseteile in Richtung senkrecht zur Steckachse Verstei­ fungsstege einstückig angespritzt sein, die im wesentlichen sternförmig angeordnet sind und die die radiale Steifigkeit der Steckachse zur Gewährleistung der einwandfreien Funktion des Winkel-Thermostat-Kopfes herstellen.

Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Winkel-Ther­ mostat-Kopfes ist in den Zeichnungen dargestellt und wird folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 eine erste Ansicht eines Winkel-Thermostat-Kopfes ge­ mäß der Erfindung, teilweise geschnitten,

Fig. 2 einen Teil des Winkel-Thermostat-Kopfes gemäß Fig. 2 im Bereich des Winkelgehäuses, teilweise geschnitten,

Fig. 3 einen ersten radialen Schnitt durch den Winkelhebel des Winkel-Thermostat-Kopfes,

Fig. 4 einen weiteren Schnitt durch den Winkelhebel gemäß der Schnittlinie A-A in Fig. 3,

Fig. 5 einen Schnitt durch das Winkelgehäuse, im wesentli­ chen parallel zur Ebene des Druckstückes,

Fig. 6 eine Ansicht des zweiten Winkelgehäuseteiles mit Blick in dessen Inneres und

Fig. 7 eine Ansicht des ersten Winkelgehäuseteiles mit Blick in dessen Inneres.

In der Fig. 1 weist der Winkel-Thermostat-Kopf eine Handrad­ kappe (1) auf, die ein in den Figuren nicht näher dargestell­ tes wärmeempfindliches Ausdehnungselement umgibt und die drehbar mit einer Seite eines Winkelgehäuses (2) verbunden ist. Die andere Seite des Winkelgehäuses (2) weist eine Rän­ delmutter zur Verbindung mit einem in den Figuren nicht dar­ gestellten Ventilunterteil eines Heizkörperventiles einer Heizungsanlage auf. Die Betätigung des Ventilunterteiles er­ folgt durch ein Druckstück (4), das mit einer Ventilstange des Ventilunterteiles zusammenwirkt.

In der Fig. 2 sind gleiche oder gleichwirkende Einrichtungs­ teile wie in der Fig. 1 mit den selben Bezugszeichen verse­ hen. Wie aus der Fig. 2 ersichtlich, wird die Hubbewegung des Druckstückes (4) in der Fig. 2 senkrecht durch einen Winkel­ hebel (6) bewirkt, der auf einer im Winkelgehäuse (2) fest­ stehenden Steckachse (7) schwenkbar gelagert ist. Auf den an­ deren Hebelarm des Winkelhebels (6) wirkt ein Betätigungsbol­ zen (5) der, betätigt durch das wärmeempfindliche Ausdeh­ nungselement, den Betätigungsbolzen (5) zu Hubbewegungen ver­ anlaßt. Die Hubbewegung des Betätigungsbolzens (5), die in der Fig. 2 waagerecht erfolgt, wird also durch den Winkelhe­ bel (6) derart auf das Druckstück (4) übertragen, daß das Druckstück (4) eine zu der Hubbewegung des Betätigungsbolzens (5) senkrechte Hubbewegung, in der Fig. 2 senkrecht, durch­ führt.

Sowohl der Betätigungsbolzen (5) als auch das Druckstück (4) weisen plane Stirnseiten (21) auf, die mit dem Winkelhebel (6) zusammenwirken.

In der Fig. 3 weist der Winkelhebel (6) eine Lagerbohrung (8) zur schwenkbaren Lagerung auf der Steckachse (7) auf. Mit den planen Stirnseiten (21) des Druckstückes (4) und des Betäti­ gungsbolzens (5) in der Fig. 3 wirken Auflagekanten (9) des Winkelhebels (6) zusammen, die parallel zur Steckachse (7) bzw. zur Lagerbohrung (8) angeordnet sind. Diese Auflagekan­ ten (9) werden durch Dachflächen (10) gebildet, deren Winkel zur Verbindungslinie zwischen der Steckachse (7) bzw. Lager­ bohrung (8) und den Auflagekanten (9) im vorliegenden Ausfüh­ rungsbeispiel etwa 8 Winkelgrade beträgt und damit der Hälfte des gesamten maximalen Schwenkwinkels von im vorliegenden Ausführungsbeispiel 16° des Winkelhebels (6) entspricht.

Weiterhin sind an dem Winkelhebel (6) Einsenkungen (11) vor­ gesehen, in denen die Auflagekanten (9) und die die Auflage­ kanten (9) bildenden Dachflächen (10) angeordnet sind. Diese Einsenkungen (11) umgeben die planen Stirnseiten (21) von Druckstück (4) und Betätigungsbolzen (5) derart, daß ein Aus­ weichen der letztgenannten Teile aus den Einsenkungen (11) heraus und damit von den Auflagekanten (9) herunter vermieden wird, wodurch eine Fehlfunktion des erfindungsgemäßen Winkel- Thermostat-Kopfes nahezu ausgeschlossen wird.

Weiterhin weist der Winkelhebel (6), wie auch aus der Fig. 4 erkennbar, neben den Einsenkungen (11) und den Auflagekanten (9) eine Versteifungsrippe (12) auf, die in Richtung senk­ recht zur Schwenkachse bzw. Steckachse (7) des Winkelhebels (6) ausgebildet und ausgedehnt ist, um eine unerwünschte und die Regelgenauigkeit negativ beeinflussende Änderung des im vorliegenden Ausführungsbeispiel rechten Öffnungswinkels des Winkelhebels (6) zu vermeiden.

In der Fig. 5 sind gleiche oder gleichwirkende Einrichtungs­ teile wie in den Fig. 1 bis 4 mit den selben Bezugszeichen versehen. In dieser Fig. 5 wird deutlich, daß der Winkelhebel (6) auf der Steckachse (7) mit Axialspiel (20) gelagert ist. Darüber hinaus wird deutlich, daß das Winkelgehäuse (2) zu­ mindest zweiteilig ausgebildet ist, wobei ein erstes Winkel­ gehäuseteil (13) eine Übermaßbohrung (17) zur Aufnahme der Steckachse (7) aufweist. Das Übermaß der Übermaßbohrung (17) ist derart bemessen, daß eine radiale Verschiebung des ersten Winkelgehäuseteiles (13) zu einem zweiten Winkelgehäuseteil (14) zur Herstellung der Reibschweißverbindung (15) zwischen diesen beiden Winkelgehäuseteilen (13, 14) möglich ist.

Das zweite Winkelgehäuseteil (14) weist eine Klemmbohrung (16) auf, die in ihrem Durchmesser derart bemessen ist, daß die Steckachse (7) mit Kraftaufwand in diese Klemmbohrung (16) eingedrückt werden muß. Diese Klemmbohrung (16) dient also zur eigentlichen Befestigung der Steckachse (7) in dem Winkelgehäuse (2). Sowohl die Klemmbohrung (16) des zweiten Winkelgehäuseteiles (14) als auch die Übermaßbohrung (17) des ersten Winkelgehäuseteiles (13) sind in Domen (18) zur Auf­ nahme dieser Bohrungen (16, 17) angeordnet, die einstückig mit den übrigen Teilen der Winkelgehäuseteile (13, 14) aus Kunststoff gespritzt sind.

Die Montage des Winkelgehäuses (2) erfolgt also folgenderma­ ßen: Zuerst wird die Steckachse (7), wie in der Fig. 5 darge­ stellt, teilweise in die Klemmbohrung (16) des zweiten Win­ kelgehäuseteiles (14) eingesteckt. Anschließend wird der Win­ kelhebel (6) mit seiner Lagerbohrung (8) auf die Steckachse (7) aufgeschoben. Anschließend wird das erste Winkelgehäuse­ teil (13) mit seiner Übermaßbohrung (17) auf das zweite Win­ kelgehäuseteil (14) aufgestülpt und durch Radialbewegung der beiden Winkelgehäuseteile (13, 14) gegeneinander die Reib­ schweißverbindung (15) hergestellt.

Die Übermaßbohrung (17) bestimmt dabei gemeinsam mit der Klemmbohrung (16) das Axialspiel des Winkelhebels (6) auf der Steckachse (7). Zusätzlich wird durch das teilweise Hineinra­ gen der Steckachse (7) in die Übermaßbohrung (17) eine zu­ sätzliche Sicherheit zumindest gegen vollständiges Herausrei­ ßen der Steckachse (7) aus der Klemmbohrung (16) bei unsach­ gemäßer Behandlung des Winkel-Thermostat-Kopfes gewährlei­ stet.

In den Fig. 6 und 7 sind gleiche oder gleichwirkende Einrich­ tungsteile wie in den Fig. 1 bis 5 mit den selben Bezugszei­ chen versehen. Man erkennt in den Fig. 6 und 7, daß die aus Kunststoffmaterial bestehenden Winkelgehäuseteile (13, 14) zwischen den Domen (18) und den Wandungen der Winkelgehäuse­ teile (13, 14) Versteifungsstege (19) aufweisen, die ein­ stückig mit den Domen (18) und den übrigen Teilen der Winkel­ gehäuseteile (13, 14) aus Kunststoff gespritzt sind. Diese Versteifungsstege sind im wesentlichen sternförmig angeordnet und sichern durch diese Anordnung die radiale Lage der Dome (18) bzw. der darin angebrachten Bohrungen (16, 17) in radi­ aler Richtung derart, daß ein Ausweichen der Steckachse (7) in radialer Richtung vermieden und damit die erforderliche Stellgenauigkeit bei der Hubübertragung durch den Winkelhebel (6) gewährleistet wird.

Claims (7)

1. Winkel-Thermostat-Kopf für Heizkörperventile von Hei­ zungsanlagen mit einer Handradkappe (1), die drehbar mit einer Seite eines Winkelgehäuses (2) verbunden ist, des­ sen andere Seite mit einem Ventilunterteil eines Heizkör­ perventiles verbunden ist, wobei das Winkelgehäuse (2) einen Winkelhebel (6) aufweist, der schwenkbar in dem Winkelgehäuse (2) gelagert ist und der die Hubbewegung eines Betätigungsbolzens (5) auf einen im Winkel dazu an­ geordnetes Druckstück (4) überträgt, dadurch gekennzeich­ net, daß der Winkelhebel (6) mindestens eine parallel zur Schwenkachse angeordnete Auflagekante (9) aufweist, die mit mindestens einer planen Stirnseite (21) des Betäti­ gungsbolzens (5) und/oder des Druckstückes (4) zusammen­ wirkt, und daß die Auflagekanten (9) durch dachförmig zu­ einander stehende Flächen (10) gebildet sind, deren Win­ kel (α) zu der Verbindungslinie zwischen Schwenkachse und den Auflagekanten (9) größer gleich dem halben Schwenk­ winkel des Winkelhebels (6) ist.

2. Winkel-Thermostat-Kopf nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Auflagekanten (9) in Einsenkungen (11) des Winkelhebels (6) angeordnet sind, die die Stirnseiten (21) von Druckstück (4) und/oder Betätigungsbolzen (5) umgeben.

3. Winkel-Thermostat-Kopf nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Winkelhebel (6) zwischen seinen Hebel­ armen eine senkrecht zur Schwenkachse angeordnete Ver­ steifungsrippe (12) aufweist.

4. Winkel-Thermostat-Kopf nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Winkelhebel (6) mittels einer Lagerboh­ rung (8) auf einer feststehenden Steckachse (7) mit axia­ lem Spiel (20) schwenkbar gelagert ist, die in dem Win­ kelgehäuse (2) befestigt ist.

5. Winkel-Thermostat-Kopf nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Winkelgehäuse (2) aus Kunststoff mehr­ teilig ausgebildet ist, dessen erstes Winkelgehäuseteil (13) eine Übermaßbohrung (17) und dessen zweites Winkel­ gehäuseteil (14) eine Klemmbohrung (16) jeweils zur Auf­ nahme der Steckachse (7) aufweist und daß die beiden Win­ kelgehäuseteile (13, 14) durch eine Reibschweißverbindung (15) miteinander verbunden sind.

6. Winkel-Thermostat-Kopf nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die beiden Winkelgehäuseteile (13, 14) ein­ stückig angespritzte Dome (18) zur Aufnahme der Bohrungen (16, 17) aufweisen.

7. Winkel-Thermostat-Kopf nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen den Domen (18) und den Wandungen der Winkelgehäuseteile (13, 14) in Richtung senkrecht zur Steckachse (7) Versteifungsstege (19) einstückig ange­ spritzt sind, die im wesentlichen sternförmig angeordnet sind.