PL195661B1 - Nasadka termostatyczna zaworu grzejnika - Google Patents

Abstract

1. Nasadka termostatyczna zaworu grzejni- ka posiadajaca obudowe, element termosta- tyczny polaczony poprzez element laczacy z elementem uruchamiajacym oraz nastawnik, zmieniajacy zaleznosc dzialania pomiedzy ele- mentem termostatycznym a elementem uru- chamiajacym, znamienna tym, ze element laczacy posiada sprezyne (5), której cisnienie wywiera nacisk na element uruchamiajacy (7), a nastawnik (11, 12) dziala na podpore (6) sprezyny (5). PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest nasadka termostatyczna zaworu grzejnika posiadająca obudowę, element termostatyczny połączony poprzez element łączący z elementem uruchamiającym popychacz zaworu grzejnika oraz nastawnik zmieniający zależność działania pomiędzy elementem termostatycznym a elementem uruchamiającym.

Zadaniem nasadki termostatycznej zaworu grzejnika jest regulacja żądanej temperatury w pomieszczeniu lub na powierzchni ogrzewanej. Na element termostatyczny składa się zwykle mieszek z wypełniaczem, którego objętość zmienia się wraz z temperaturą. Stąd też element termostatyczny działa poprzez element łączący na element uruchamiający, który z kolei działa na popychacz zaworu grzejnika. Zawór zamyka się tym mocniej im dalej wysunięty jest popychacz.

Tego rodzaju nasadki termostatyczne są znane od dawna i działają zadowalająco. Można jednak dokonać zmiany niektórych rozwiązań. Na przykład poprzez zmianę zależności działania pomiędzy elementem termostatycznym a elementem uruchamiającym można dzięki nasadce termostatycznej zaworu grzejnika osiągnąć spadek temperatury w pomieszczeniu w godzinach nocnych. Zwykle wystarczy, gdy temperatura zostanie obniżona o 4°C, ponieważ w dobrze uszczelnionym budynku utrata ciepła w nocy wynosi zaledwie od 2°C do 3°C.

Nasadka termostatyczna tego typu znana jest z opisu patentowego DE 31 53654 C2. W rozwiązaniu tym pomiędzy popychaczem nasadki termostatycznej a popychaczem zaworu grzejnika znajduje się krzywka o niejednakowych średnicach, ułożona na kołowrocie napędzanym silniczkiem elektrycznym. Przy założeniu jednakowej temperatury otoczenia im większa będzie średnica krzywki pomiędzy popychaczem nasadki a popychaczem zaworu, tym wcześniej zamknie się zawór grzejnika.

Taka konstrukcja zajmuje jednak dużo miejsca. Zawór grzejnika jest niepotrzebnie wydłużony osiowo, co go nie tylko optycznie powiększa, ale z powodu przedłużonego ramienia dźwigni grozi jego nieumyślnym uszkodzeniem lub nawet zerwaniem.

Celem wynalazku jest uproszczenie konstrukcji nasadki termostatycznej zaworu grzejnika.

Cel ten osiągnięto tak, że w nasadce termostatycznej zaworu grzejnika według wynalazku element łączący posiada sprężynę, której ciśnienie wywiera nacisk na element uruchamiający, a nastawnik działa na podporę sprężyny.

Dzięki temu nie jest wymagana dodatkowa przestrzeń dla ruchu osiowego wzdłuż osi nastawnika. Do budowy nasadki termostatycznej według wynalazku można użyć wiele części z konstrukcji dotychczas znanych nasadek. Podparcie sprężyny jest także dość proste. Sprężyna tego rodzaju funkcjonuje już w wielu nasadkach jako sprężyna nadciśnieniowa. Dlatego też opierając się na doświadczeniach z nasadkami termostatycznymi będącymi już w użytku można lepiej przewidzieć funkcjonowanie nasadki termostatycznej zaworu grzejnika.

Dużą zaletą nasadki termostatycznej zaworu grzejnika według wynalazku jest fakt, że podpora sprężyny znajduje się w trzpieniu, przylegającym do pierwszej śruby nastawnika, zazębiającej się z drugą śrubą nastawnika, przy czym osie środkowe gwintu pierwszej śruby nastawnika i gwintu drugiej śruby nastawnika mają ten sam kierunek co kierunek nacisku sprężyny.

Przesuw osiowy podpory sprężyny następuje dzięki przemieszczeniu pierwszej i drugiej śruby nastawnika względem siebie, co umożliwia bardzo silne przełożenie, tak że nastawnik może funkcjonować przy dość niskim momencie obrotowym. Gwinty pierwszej i drugiej śruby nastawnika mogą otaczać trzpień. W otoczeniu trzpienia pozostaje jeszcze dosyć miejsca, które dotychczas nie było wykorzystywane. Pod naciskiem sprężyny trzpień przylega swym wygiętym kołnierzem do pierwszej śruby nastawnika. Dzięki temu sprężyna pełni też funkcję zabezpieczającą. W razie usterki, na przykład gdy temperatura w pomieszczeniu za bardzo wzrośnie, trzpień odsunie się od pierwszej śruby nastawnika ściskając sprężynę, tak że nie dojdzie do uszkodzenia innych części zaworu lub nasadki zaworu grzejnika.

Korzystne jest, aby w nasadce termostatycznej zaworu grzejnika według wynalazku gwint pierwszej śruby nastawnika i gwint drugiej śruby nastawnika były gwintami trapezowymi.

Korzystne jest również, kiedy w nasadce termostatycznej zaworu grzejnika według wynalazku pomiędzy pierwszą śrubą nastawnika a trzpieniem występuje niski współczynnik tarcia.

Można to osiągnąć przez właściwy dobór materiałów, na przykład poprzez wykonanie trzpienia oraz gwintu pierwszej śruby nastawnika z tworzywa sztucznego. Warto również zastosować pomiędzy trzpieniem a gwintem pierwszej śruby nastawnika teflonowy (politetrafluoroetylenowy) element pośredniczący.

PL 195 661 B1

Zaletą nasadki termostatycznej zaworu grzejnika według wynalazku jest fakt, że druga śruba nastawnika jest sztywno połączona osiowo z elementem uruchamiającym.

Ponieważ element uruchamiający stanowi równocześnie podporę dla sprężyny, powstaje w ten sposób jednoznaczna zależność pomiędzy ruchem trzpienia, sprężyny i elementu uruchamiającego. Ścisłe połączenie osiowe drugiej śruby nastawnika z elementem uruchamiającym nie wyklucza możliwości wzajemnego przemieszczenia obu elementów w celu regulacji nasadki zaworu grzejnika. Można to osiągnąć na przykład poprzez połączenie gwintowe, które podczas normalnej pracy nie ulega zmianie.

Korzystne jest także, aby w nasadce termostatycznej zaworu grzejnika według wynalazku nastawnik posiadał przekładnię zębatą, której ostatnie koło zębate wraz z pierwszą śrubą nastawnika stanowią jeden element.

Przekładnia zębata umożliwia przekazywanie ruchu silniczka elektrycznego na gwint pierwszej śruby nastawnika. Ponadto gdy ostatnie koło zębate przekładni zębatej wraz z pierwszą śrubą nastawnika stanowią jeden element, ułatwiony jest nie tylko montaż lecz zwiększona jest również niezawodność eksploatacji.

Inną zaletą nasadki termostatycznej zaworu grzejnika według wynalazku jest fakt, że osie wszystkich kół zębatych przekładni są równoległe.

Przeniesienie momentu obrotowego pomiędzy silniczkiem napędowym a pierwszą śrubą nastawnika następuje wtedy wyłącznie poprzez powierzchnie nośne kół zębatych przekładni. W ten sposób straty energii w przekładni zębatej są niewielkie.

Zaletą nasadki termostatycznej zaworu grzejnika według wynalazku jest również to, że przekładnia zębata posiada wystające z obudowy wejściowe koło zębate.

Pozwala to na uruchomienie przekładni zębatej z zewnątrz obudowy, a wystarczająco duża średnica wejściowego koła zębatego przekładni zębatej umożliwia osiągnięcie dużego przełożenia pomiędzy silniczkiem a pierwszą śrubą nastawnika.

Przy tym szczególnie korzystne jest, aby w nasadce termostatycznej zaworu grzejnika według wynalazku wejściowe koło zębate przekładni umieszczone w obudowie było wyposażone w czopy walcowe osadzone w obudowie przy niskim współczynniku tarcia.

Dzięki temu straty na skutek tarcia są tak nikłe, że można zastosować silniczek elektryczny o niewielkim poborze mocy.

Korzystne jest, aby w nasadce termostatycznej zaworu grzejnika według wynalazku wejściowe koło zębate przekładni zębatej oraz obudowa wykonane były z tworzywa sztucznego.

Pozwala to z jednej strony na zredukowanie siły tarcia, a z drugiej wpływa na obniżenie kosztów wykonania nasadki termostatycznej zaworu grzejnika.

Zaletą nasadki termostatycznej zaworu grzejnika według wynalazku jest również fakt, że nastawnik posiada silniczek elektryczny znajdujący się w obudowie napędu, która może znajdować się na zewnątrz obudowy nasadki termostatycznej zaworu grzejnika.

Silniczek elektryczny napędza wejściowe koło zębate przekładni. W obudowie napędu można również umieścić zapasowe baterie dla silniczka. Poza tym w obudowie napędu mogą znajdować się części i elementy niezbędne do regulacji, jak na przykład odbiornik sygnałów wysyłanych przez centralne urządzenie regulujące lub przełącznik z regulatorem czasowym.

Zaletą nasadki termostatycznej zaworu grzejnika według wynalazku jest to, że obudowa napędu posiada szczelinę dla połączenia wejściowego koła zębatego przekładni.

Zwykle obudowa jest zamknięta co zapobiega wniknięciu brudu do wnętrza obudowy napędu.

Zaletą nasadki termostatycznej zaworu grzejnika według wynalazku jest również to, że przekładnia zębata posiada zębnik zazębiający się z ostatnim kołem zębatym, przy czym ostatnie koło zębate oraz zębnik zazębiają się na odcinku osiowym, którego długość jest równa co najmniej długości ruchu działania trzpienia.

Umożliwia to regulację żądanej temperatury, a zatem określenie zależności działania pomiędzy elementem termostatycznym a elementem uruchamiającym w całym obszarze pracy nasadki termostatycznej zaworu grzejnika. Trzpień może poruszać się w obrębie obszaru działania na skutek dwóch oddziaływań. Z jednej strony trzpień przesuwa się w górę, gdy górna podpora sprężyny przesuwa się, aby zmienić bieżącą odległość pomiędzy elementem termostatycznym a elementem uruchamiającym. Z drugiej strony przesuwa się w dół naciskając na element uruchamiający, w celu zamknięcia zaworu grzejnika. W obu tych sytuacjach możliwa jest regulacja położenia trzpienia, ponieważ ostatnie koło zębate przekładni zębatej oraz zębnik mogą zostać przesunięte względem siebie wzdłuż osi, zacho4

PL 195 661 B1 wując wzajemne zazębienie. Kiedy jednak pod wpływem nadciśnienia w elemencie termostatycznym trzpień zostanie wciśnięty, wtedy opuszcza swój obszar możliwej regulacji. Jednak wzajemne zazębienie pomiędzy zębnikiem a ostatnim kołem zębatym utrzymują się nadal, ponieważ trzpień odsunięty jest jedynie od pierwszej śruby nastawnika. Również przy tym położeniu trzpienia możliwa jest jego regulacja, przy czym może ona przebiegać sprawniej, ponieważ trzpień odstając od gwintu powoduje redukcję sił tarcia.

Korzystne jest aby w nasadce termostatycznej zaworu grzejnika według wynalazku trzpień posiadał wspornik.

Pozwala to na uniknięcie obrotów trzpienia względem elementu termostatycznego, a co za tym idzie polepsza regulację nasadki termostatycznej zaworu grzejnika, ponieważ bez wspornika mogłaby obracać się całość, co nie byłoby korzystne.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony bliżej w korzystnym przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematyczny przekrój poprzeczny nasadki termostatycznej zaworu grzejnika, fig.2 przedstawia widok wycinka zmodyfikowanego przykładu w powiększeniu, a fig.3 przedstawia przekrój wzdłuż linii III-III pokazanej na rysunku fig.1 w widoku z góry.

Na rysunku fig.1 przedstawiono nasadkę termostatyczną zaworu grzejnika 1z elementem termostatycznym 2, posiadającym mieszek 3, w którym mieści się trzpień 4. Element termostatyczny 2 zawiera wypełniacz, który zmienia swoją objętość w zależności od temperatury, tak że jej wzrost powoduje zwiększenie objętości wypełniacza, natomiast spadek prowadzi do jej zmniejszenia. Odpowiednio też wzrost temperatury powoduje ściśnięcie się mieszka 3 oraz przesunięcie trzpienia 4 w kierunku dolnym, zgodnie z rysunkiem fig. 1.

W trzpieniu 4 znajduje się sprężyna 5 wspierająca się swym górnym końcem na górnej ścianie czołowej trzpienia 4, która może być odkryta. Dolny koniec sprężyny przylega do stożka 7, którego dolny koniec tworzy powierzchnię styku 8 dla nie przedstawionego bliżej na rysunku popychacza zaworu grzejnika. Przesuw popychacza w dół powoduje silniejsze domknięcie zaworu.

Dolny koniec trzpienia 4 jest zakończony kołnierzem 9, przylegającym za pośrednictwem płytki teflonowej (politetrafluoroetylenowej) 10 do pierwszej śruby nastawnika 11. Pierwsza śruba nastawnika 11 połączona jest z drugą śrubą nastawnika 12, która stanowi część dźwigara 13, do którego przymocowany jest stożek 7. Ciśnienie sprężyny 14 wypycha dźwigar 13 do góry, a co za tym idzie oddala go od nie przedstawionego na rysunku popychacza zaworowego. Za pomocą wspornika 17 dźwigar 13 opiera się o obudowę 19, dzięki czemu dźwigar 13 posiada możliwość przemieszczeń osiowych względem obudowy 19, nie może się jednak obracać.

Na rysunku fig. 2 przedstawiono pierwszą śrubę nastawnika 11 i drugą śrubę nastawnika 12 w powiększeniu. Widoczne jest, że pierwsza śruba nastawnika 11 posiada gwint trapezowy 15, a druga śruba nastawnika 12 posiada gwint trapezowy 16. Na rysunku fig.2 nie pokazano płytki teflonowej 10pomiędzy trzpieniem 4 a pierwszą śrubą nastawnika 11. Płytkę teflonową 10 można pominąć tylko wtedy, gdy trzpień 4 i pierwsza śruba nastawnika 11są wykonane z materiałów o znikomym współczynniku tarcia.

Na rysunku fig. 3 widać, że trzpień 4 posiada wspornik 17, który zazębia się z wypustem 18 obudowy 19 nasadki termostatycznej 1 co uniemożliwia ruch obrotowy trzpienia 4. Ciśnienie sprężyny 5 odpycha trzpień 4 od stożka 7 i powoduje, że kołnierz 9 trzpienia 4 przylega do pierwszej śruby nastawnika 11. Obrót pierwszej śruby nastawnika 11 względem drugiej śruby nastawnika 12 powoduje zmianę długości sprężyny 5, a co za tym idzie zmianę odległości pomiędzy stożkiem 7 a czołową ścianą 6 trzpienia 4, na których opiera się sprężyna 5. Wywołuje to przyspieszenie bądź opóźnienie działania elementu termostatycznego 2 wywoływanego wzrostem temperatury. Jeżeli odstęp pomiędzy stożkiem 7 a ścianą czołową 6 trzpienia 4 jest większy, wtedy przy jednakowej temperaturze otoczenia element termostatyczny 2 powoduje wcześniejsze zamknięcie zaworu grzejnika, niż wtedy kiedy odstęp ten jest mniejszy.

Zmianę odstępu pomiędzy stożkiem 7 a czołową ścianą 6 trzpienia 4 umożliwia pierwsza śruba nastawnika 11, która stanowi element koła zębatego 20, będącego ostatnim kołem przekładni zębatej. Koło zębate 20 przekładni zębatej zazębia się z zębnikiem 21, stanowiącym jeden element wraz wejściowym kołem zębatym 22. Kombinacja zębnika 21 z wejściowym kołem zębatym 22 przekładni posiada czopy walcowe 23 wykonane z tworzywa sztucznego i umieszczone w obudowie 19, która także jest wykonana z tworzywa sztucznego. Przy czym koło zębate 22 przekładni zębatej wystaje na zewnątrz obudowy 19 poprzez szczelinę 24.

PL 195 661 B1

Do obudowy 19 przymocowana jest poprzez połączenie zapadkowe jednostka napędzająca 25.

Jednostka napędzająca 25 posiada silniczek elektryczny 26, na którego wale wyjściowym 27 znajduje się zębnik 28, zazębiający się z kołem zębatym 22.

Jednostka napędzająca 25 posiada obudowę 29, w której znajdują się baterie 30 będące źródłem energii dla silniczka elektrycznego 26. Jego pracę reguluje znajdująca się w obudowie 29 jednostka regulacyjna 31, wyposażona np. w przełącznik z regulatorem czasowym. Może ona posiadać również odbiornik odbierający sygnały z jednostki centralnej i uruchamiający na tej podstawie silniczek elektryczny 26.

Po uruchomieniu silniczka elektrycznego 26 przekładnia zębata 22, 21, 20 powoduje przesunięcie się pierwszego gwintu 11 względem drugiego 12, przez co zwiększa się lub zmniejsza aktywna długość trzpienia, a zatem zmienia się odstęp pomiędzy ścianą czołową 6 trzpienia 4 a stożkiem 7. Powoduje to zmianę zależności działania pomiędzy elementem termostatycznym 2 a stożkiem 7, co oznacza wcześniejsze bądź późniejsze zamknięcie zaworu grzejnika przy założeniu stałej temperatury otoczenia.

W przypadku gdy w elemencie termostatycznym 2 powstanie nadciśnienie, to pomimo ciśnienia sprężyny 5 trzpień 4 może zostać wciśnięty w dół. Przy tym trzpień 4 może odstawać od pierwszej śruby nastawnika 11. W tym przypadku koło zębate 20 będzie obracać się z mniejszym współczynnikiem tarcia, ponieważ kołnierz 9 nie będzie przylegał do pierwszej śruby nastawnika 11.

Poprzez dobór właściwych materiałów można osiągnąć niski współczynnik tarcia wszystkich ruchomych względem siebie części, a dzięki temu, że wszystkie osie rotacji kół zębatych i zębników przekładni zębatej 22, 21, 20 położone są równolegle do siebie, możliwe jest osiągnięcie największej możliwej efektywności działania przekładni. Budowa ta umożliwia ponadto przemieszczenie osiowe ostatniego koła zębatego 20 względem zębnika 21. Dlatego też koło zębate 20 oraz zębnik 21 mają dość długi odcinek zazębienia, co umożliwia przesunięcie pierwszej śruby nastawnika 11 i drugiej śruby nastawnika 12 względem siebie na całym odcinku przesuwu trzpienia 4. Możliwość przesuwu osiowego istnieje również wtedy, gdy trzpień 4 odstaje od pierwszej śruby nastawnika 11. Odcinek zazębienia pomiędzy ostatnim kołem zębatym 20 a zębnikiem 21 jest zatem na tyle długi, że zazębienie jest zachowane nie tylko wtedy, gdy pierwsza śruba nastawnika 11 i druga śruba nastawnika 12 znajdują się w swoich dwóch krańcowych położeniach, lecz także wtedy, gdy element termostatyczny 2 wprawia w ruch trzpień 4.

Claims (14)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Nasadka termostatyczna zaworu grzejnika posiadająca obudowę, element termostatyczny połączony poprzez element łączący z elementem uruchamiającym oraz nastawnik, zmieniający zależność działania pomiędzy elementem termostatycznym a elementem uruchamiającym, znamienna tym, że element łączący posiada sprężynę (5), której ciśnienie wywiera nacisk na element uruchamiający (7), a nastawnik (11, 12) działa na podporę (6) sprężyny (5).
2. 2. Nasadka termostatyczna zaworu grzejnika według zastrz. 1, znamienna tym, że podpora (6) sprężyny (5) znajduje się w trzpieniu (4), przylegającym do pierwszej śruby nastawnika (11), zazębiającej się z drugą śrubą nastawnika (12), przy czym osie środkowe gwintu (15) pierwszej śruby nastawnika (11) i gwintu (16) drugiej śruby nastawnika (12) mają ten sam kierunek co kierunek nacisku sprężyny (5).
3. 3. Nasadka termostatyczna zaworu grzejnika według zastrz. 2, znamienna tym, że gwint (15) pierwszej śruby nastawnika (11) i gwint (16) drugiej śruby nastawnika (12) są gwintami trapezowymi.
4. 4. Nasadka termostatyczna zaworu grzejnika według zastrz. 2 albo 3, znamienna tym, że pomiędzy pierwszą śrubą nastawnika (11) a trzpieniem (4) występuje niski współczynnik tarcia.
5. 5. Nasadka termostatyczna zaworu grzejnika według zastrz. 2 albo 3, albo 4, znamienna tym, że druga śruba nastawnika (12) jest sztywno połączona osiowo z elementem uruchamiającym (7).
6. 6. Nasadka termostatyczna zaworu grzejnika według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, znamienna tym, że nastawnik (11, 12) posiada przekładnię zębatą (20, 21, 22), której ostatnie koło zębate (20) wraz z pierwszą śrubą nastawnika (11) stanowią jeden element.
7. 7. Nasadka termostatyczna zaworu grzejnika według zastrz. 6, znamienna tym, że osie wszystkich kół zębatych (20, 21, 22) przekładni zębatej są równoległe.

   PL 195 661 B1
8. 8. Nasadka termostatyczna zaworu grzejnika według zastrz. 6 albo 7, znamienna tym, że przekładnia zębata (20, 21, 22) posiada wystające z obudowy (19) wejściowe koło zębate (22).
9. 9. Nasadka termostatyczna zaworu grzejnika według zastrz. 8, znamienna tym, że wejściowe koło zębate (22) przekładni zębatej umieszczone w obudowie (19) wyposażone jest w czopy walcowe (23) osadzone w obudowie (19) przy niskim współczynniku tarcia.
10. 10. Nasadka termostatyczna zaworu grzejnika według zastrz. 9, znamienna tym, że wejściowe koło zębate (22) przekładni zębatej oraz obudowa (19) wykonane są z tworzywa sztucznego.
11. 11. Nasadka termostatyczna zaworu grzejnika według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, albo 6, albo 7, albo 8, albo 9, albo 10, znamienna tym, że nastawnik posiada silniczek (26) znajdujący się w obudowie napędu (29), która może znajdować się na zewnątrz obudowy (19).
12. 12. Nasadka termostatyczna zaworu grzejnika według zastrz. 11, znamienna tym, że obudowa napędu (29) posiada szczelinę (32) dla połączenia wejściowego koła zębatego (22) przekładni zębatej.
13. 13. Nasadka termostatyczna zaworu grzejnika według zastrz. 6 albo 7, albo 8, albo 9, albo 10, albo 11, albo 12, znamienna tym, że przekładnia zębata (20, 21, 22) posiada zębnik (21) zazębiający się z ostatnim kołem zębatym (20), przy czym koło zębate (20) oraz zębnik (21) zazębiają się na odcinku osiowym, którego długość jest równa co najmniej długości ruchu działania trzpienia (4).
14. 14. Nasadka termostatyczna zaworu grzejnika według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, albo 6, albo 7, albo 8, albo 9, albo 10, albo 11, albo 12, albo 13, znamienna tym, że trzpień (4) posiada wspornik (17).