DE19956819A1 - Hydraulikausgleichsvorrichtung für eine Heizungsanlage - Google Patents

Abstract

Eine Hydraulikausgleichsvorrichtung für eine Heizungsanlage umfaßt eine kalibrierte oder einstellbare erste Öffnung (34) sowie eine stromabwärts der ersten Öffnung (34) angeordnete zweite Öffnung (36). Der Öffnungsgrad der zweiten Öffnung (36) wird durch eine Klappe (38) eingestellt, deren Stellung durch Mittel (46, 56) gesteuert wird, die die Verlagerung der Klappe als Funktion der Differenz zwischen den stromaufwärts und stromabwärts der ersten Öffnung (34) herrschenden Drücken (P2-P1) erlauben. Mittel zur Durchführung einer Verlagerung als Funktion der Temperatur des Raums, indem sich die Vorrichtung befindet, wirken auf eine im Bereich der ersten öffnung (34) angeordnete zweite Klappe (62). Die erste (34) und die zweite (36) Öffnung sind konzentrisch, wobei sich die zweite Öffnung (36) innerhalb der ersten Öffnung (34) befindet. Diese Vorrichtung bewirkt gleichzeitig einen automatischen Hydraulikausgleich und eine Thermostatregelung.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hydraulikausgleichsvorrichtung für eine Heizungsanlage. Eine solche Anlage ist mit einem Heizkessel oder dgl. ausgestattet, der das Heizen eines Fluids erlaubt, welches mittels Pumpmitteln durch ein Netz von Hydraulikleitungen zu Wärmeabgabegeräten geschickt wird, insbesondere Radiatoren. Die erfindungsgemäße Vorrichtung gewährleistet auch die Thermostatregelung eines Wärmeabgabegeräts.

Bei einer Heizungsanlage findet man über den Heizkessel, die Radiatoren und die Leitungen hinaus auch Einstellorgane, die die Aufgabe haben, eine gute Verteilung des Wärmeübertragungsfluids zu den Wärmeabgabegeräten hin zu gewährleisten, indem sie eine ausreichende Durchflußrate durch jeden von ihnen hindurch sicherstellen. Für eine gute Funktion der Anlage führt man die Ausgleichung des Heizungskreises durch. Dieser Ausgleichvorgang besteht in einer Einstellung der verschiedenen Einstellorgane derart, daß man Raten erhält, die man vorher bei Ausgangsbedingungen berechnet hat, welche zur Dimensionierung verschiedener Geräte der Anlage bei ständigem Betrieb gewählt sind. Sicherlich arbeitet eine Anlage praktisch niemals in ständigem Betrieb, aber dies ändert nichts an der Bedeutung des Hydraulikausgleichs eines Kreises. Wenn es zu Variationen der Raten im Verlauf des Betriebs kommt, muß man dies tatsächlich beim Schritt der Planung berücksichtigen und erforderlichenfalls differentielle Druckregler vorsehen, die in Reihe oder parallel angebracht sind. Dies betrifft also das Gebiet der Regelung und nicht das des Hydraulikausgleichs.

Es bestehen mehrere Ausgleichsvorrichtungen, die auch Ausgleichsorgane genannt werden, welche die Durchführung des Hydraulikausgleichs einer Heizungsanlage erlauben. Diese Organe sind dazu ausgelegt, die Verteilung der Raten in den verschiedenen Zweigen der Verteilungskreise einzustellen.

Zunächst kennt man nicht einstellbare Ausgleichsorgane. Es handelt sich um Diaphragmen, d. h. feste kalibrierte Öffnungen, deren Durchmesser jeweils ausgehend von der Kenntnis des Paares Rate/zu erzeugender Druckverlust bestimmt ist. Die Verwendung dieses Organtyps beinhaltet eine vollständige und genaue Hydraulikberechnung aller Kreise der Anlage, um die Eigenschaften jedes Diaphragmas genau zu bestimmen. Im Fall eines Rechenfehlers gibt es nur eine Lösung, die in einer Änderung des Diaphragmas besteht. Diese a priori verhältnismäßig billige Lösung wird somit sehr selten angewandt.

Um die Änderung des Einstellorgans im Fall eines Rechenfehlers zu vermeiden, bestehen einstellbare Ausgleichsorgane, die beispielsweise unter der Bezeichnung Einstellanschlüsse oder Ausgleichsventile bekannt sind. Diese Organe erlauben die Einstellung der Rate in einem Kreis und folglich ihre Ausgleichung ausgehend von der vorherigen Kenntnis des Paars Rate/zu erzeugender Druckverlust. Dies beinhaltet eine vollständige Hydraulikberechnung des gesamten Heizungskreises. Diese einstellbaren Ausgleichsorgane erlauben eine einfache Korrektur der Einstellung im Fall eines Fehlers.

Diese Ausgleichsvorrichtungen sind preiswert und werden von Installateuren sehr häufig eingesetzt. Allerdings werden sie selten passend eingestellt, insbesondere aufgrund der Unzulänglichkeit oder des Fehlens der Berechnung. Die somit mit schlecht eingestellten Organen ausgestattete Anlage weist daher ein hydraulisches Ungleichgewicht auf.

Ebenso kennt man einstellbare Ausgleichsorgane, die mit einer Ratenmeßvorrichtung ausgestattet sind. Im allgemeinen sind diese Ausgleichsorgane mit einer Druckanschlußstelle ausgestattet, die für eine differentielle Druckmessung bestimmt ist. Diese Messung erlaubt die Bestimmung der Fluiddurchflußrate durch das Ausgleichsorgan hindurch. Mit Hilfe eines elektronischen Mikroprozessor-Differentialmanometers kann man einfach und schnell zu Differentialdruck- und Ratenmessungen übergehen.

Dieser Typ von Ausgleichsorgan bietet für den Installateur einen sehr schätzenswerten Vorteil. Man kann die Einstellung des Ausgleichsorgans wie für die oben beschriebenen einstellbaren Ausgleichsorgane durch Berechnung bestimmen, aber die Einstellung kann auch direkt in situ ausgehend nur von der Kenntnis der gewünschten Rate erfolgen.

Tatsächlich genügt es in der Mehrzahl der Fälle nicht, jedes der Ausgleichsorgane nacheinander einzustellen, um die gewünschten Raten zu erhalten. Die Verteilernetze sind nämlich häufig Sitz von hydraulischen Interferenzen. Dieses Phänomen zwingt dazu, bei jedem der Ausgleichsorgane mehrere Einstellungen durchzuführen, indem man beispielsweise ein Verfahren mittels aufeinanderfolgender Approximationen verwendet, oder ein besonderes Ausgleichsverfahren zu verwenden, dessen guter Ablauf stets die vorherige Abstimmung eines Arbeitsplans und Genauigkeit bei der Durchführung erfordert.

Diese einstellbaren Ausgleichsorgane mit Ratenmeßvorrichtung erlauben somit die Erzielung einer guten Ausgleichung der Anlage, wenn das Ausgleichungsverfahren genau durchgeführt wird. Dieses Verfahren ist verhältnismäßig kompliziert durchzuführen, und die Installateure würden sich wünschen, über ein beträchtlich einfacheres Verfahren zu verfügen.

Schließlich existieren auch Durchflußratenregler. Ein solcher, vorne an einem Abzweigungskreis installierter Regler hält die Rate konstant, unabhängig von Druckschwankungen, die im Hauptkreis durch die Wirkung von hinteren Regelungen der von anderen Abzweigungskreisen bedienten Abgabegeräte erzeugt werden. Man kann somit die Betriebsinterferenzen beseitigen, die durch die anderen Abzweigungskreise der gleichen Verteileranordnung hervorgerufen werden.

Dennoch besitzt die Verwendung dieser Ratenregler als Ausgleichsmittel einen größeren Nachteil. Wenn die Einstellungen der Abgabegeräte, die durch den mit einem Ratenregler ausgestatteten Kreis bedient werden, dazu kommen, sich mehr oder weniger stark zu schließen, wobei sie zwangsläufig eine Ratenverringerung verursachen, wird der Regler versuchen, dieser Verringerung entgegenzuwirken, indem er sich öffnet. Der Regler arbeitet somit bezüglich hydraulischen Schwankungen stromabwärts des Reglers in antagonistischer Weise. Die Verwendung dieser Ratenregler ist somit beispielsweise mit jener von Thermostatventilen inkompatibel, die heutzutage weit verbreitet sind.

Tatsächlich hat dieser Typ von Material keinen direkten Bezug zur hydraulischen Ausgleichung von Anlagen, wie sie oben definiert worden ist. Die Verwendung eines solchen Ratenreglers kann als Hilfslösung für die Unzulänglichkeit der Berechnung erwogen werden, indem man ein verhältnismäßig einfaches statisches Ausgleichsorgan durch ein Regelgerät ersetzt, das bewegliche Teile enthält, und zwar ausschließlich zum Zweck der Vermeidung der anfänglichen Einstellungsarbeit gemäß eines der weiter oben erwähnten Verfahren. Der Einsatz dieser Ratenregler ist begrenzt, da einerseits ihr Anwendungsgebiet wegen der Inkompatibilität mit Thermostatventilen begrenzt ist, und andererseits wegen höherer Anschaffungskosten als bei herkömmlichen Lösungen.

Die Fig. 1 und 2 zeigen jeweils einen Abzweigungskreis einer mit Ausgleichsorganen ausgestatteten Heizungsanlage. In diesen beiden Figuren erkennt man Radiatoren 2, die durch Leitungen 4 mit Wärmeübertragungsfluid versorgt werden. Fig. 1 zeigt mit herkömmlichen Armaturen ausgestattete Radiatoren 2, während in Fig. 2 die Radiatoren 2 mit integrierten Armaturen ausgestattet sind. In den Fig. 1 und 2 erkennt man jeweils eine Hauptversorgungsleitung 6 und eine Hauptrückkehrleitung 8. Der Abzweigungskreis ist im Bereich einer Abzweigung 10 an die Hauptversorgungsleitung 6 und im Bereich einer Abzweigung 12 an die Hauptrückkehrleitung 8 angeschlossen. Stromaufwärts der Abzweigung 10, die die Versorgung des Abzweigungshydraulikkreises erlaubt, befindet sich ein Ausgleichsventil 14. Stromabwärts dieser Abzweigung 10 ist im allgemeinen ein Absperrventil 16 angeordnet, welches bei der Ausgleichung des Kreises keine besondere Rolle spielt. Am Fuße jedes Abzweigungskreises befindet sich ein weiteres Ausgleichsventil 21. Letzteres ist einstellbar und erlaubt die Einstellung des Druckverlustes des Abzweigungskreises.

In Fig. 1 ist jeder Radiator 2 stromaufwärts seiner Versorgung mit einem Thermostatventil 18 und stromabwärts mit einem Einstellanschluß 20 versehen. Das Thermostatventil 18 erlaubt die Sicherstellung der Thermostatregelfunktion der Temperatur des Raumes, in dem sich der Radiator 2 befindet, wohingegen der Einstellanschluß 20 die Sicherstellung des Hydraulikausgleichs erlaubt.

Im in Fig. 2 gezeigten Fall von Radiatoren 2 mit integrierten Armaturen erlaubt ein Hydraulikmodul 22 die Versorgung eines Radiators 2, und jeder Radiator 2 ist mit einem Thermostatventil 24 ausgestattet. Im allgemeinen beherbergt das Gehäuse des Thermostatventils 24 auch einen Einstellanschluß. Somit findet man hier ein Hydraulikmodul 22, welches die Versorgung des Radiators 2 mit Wärmeübertragungsfluid erlaubt, ein Thermostatventil, welches die Thermostatregelung erlaubt, und einen am Thermostatventil angebrachten Einstellanschluß (ohne Bezugszeichen), um den Hydraulikausgleich zu gewährleisten.

Bei der Herstellung des Hydraulikausgleichs dieser Kreise (Fig. 1 und 2) stößt man auf die oben beschriebenen Probleme.

Das Dokument EP-0 677 708 beschreibt das Prinzip einer Warmwasser- Heizungsanlage, umfassend mehrere Radiatoren, die in wenigstens einer Linie miteinander hydraulisch verbunden sind. Diese Radiatoren weisen jeweils ein Ventil auf, um die den Radiator durchfließende Fluidrate zu steuern. Um günstige Durchströmungsbedingungen zu garantieren, sind die den Radiatoren zugeordneten Ventile durch differentielle Druckregelventile gebildet, die vorzugsweise mit einer Sollwertregelvorrichtung ausgestattet sind. In diesem Dokument wird keine konkrete Ausführungsform einer solchen Vorrichtung offenbart.

Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine automatische Ausgleichsvorrichtung bereitzustellen, um die momentan mit bestehenden Ausgleichsorganen auftretenden Ausgleichsprobleme zu lösen.

Zu diesem Zweck schlägt sie eine Hydraulikausgleichsvorrichtung für eine Heizungsanlage vor, umfassend eine kalibrierte oder einstellbare erste Öffnung sowie eine stromabwärts der ersten Öffnung angeordnete zweite Öffnung, bei der der Öffnungsgrad der zweiten Öffnung durch eine Klappe eingestellt wird, deren Stellung durch Mittel gesteuert wird, die die Verlagerung der Klappe als Funktion der Differenz zwischen den stromaufwärts und stromabwärts der ersten Öffnung herrschenden Drücken erlauben, und wobei Mittel, welche die Durchführung einer Verlagerung als Funktion der Temperatur des Raumes erlauben, in dem sich die Vorrichtung befindet, auf einen im Bereich der ersten Öffnung angeordneten Ventilkörper, beispielsweise eine zweite Klappe, wirken, wobei erfindungsgemäß die erste und die zweite Öffnung konzentrisch sind, wobei sich die zweite Öffnung innerhalb der ersten Öffnung befindet.

Diese Ausführungsform erlaubt die Verwendung eines kompakten Gehäuses, das alle erforderlichen Funktionen vereint, um gleichzeitig eine Thermostatregelung und einen Hydraulikausgleich sicherzustellen.

Bei einer Ausführungsform wirken die Mittel, welche eine Verlagerung als Funktion der Temperatur des Raums erlauben, in dem sich die Vorrichtung befindet, auf eine Gruppe, die ein Ventil im Bereich der ersten Öffnung bildet und in deren Inneren eine Membran angebracht ist, die mit einer auf die zweite Öffnung wirkenden Klappe verbunden ist, wobei in der ein Ventil bildenden Gruppe Öffnungen vorgesehen sind, um eine Verbindung einer Fläche der Membran mit dem stromaufwärts der ersten Öffnung herrschenden Druck und der anderen Fläche der Membran mit dem stromabwärts der ersten Öffnung herrschenden Druck zu ermöglichen.

Bei dieser Ausführungsform wirkt vorteilhafterweise eine Ausgleichsfeder auf die Membran.

Vorteilhafterweise umfassen die Mittel, die die Durchführung einer Verlagerung als Funktion der Temperatur des Raums erlauben, in dem sich die Vorrichtung befindet, einen Thermostatkopf des in einem Thermostatventil verwendeten Typs.

Indem man somit bereits existierende Komponenten verwendet, ist eine Optimierung der Herstellungskosten der Ausgleichsvorrichtung möglich.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist vorzugsweise in einem einzigen Gehäuse angebracht.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Hydraulikmodul zur Versorgung eines Wärmeabgabegeräts, insbesondere eines Radiators, mit Wärmeübertragungsfluid, und zum Sammeln des aus dem Wärmeabgabegerät austretenden Fluids, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Ausgleichsvorrichtung wie oben beschrieben umfaßt.

Ein solches Modul ist insbesondere für einen Radiator mit integrierten Armaturen bestimmt. Dieses Modul empfängt die Versorgungs- und Rückkehrleitungen für das Wärmeübertragungsfluid, und leitet das Wärmeübertragungsfluid mittels flexibler Leitungen, welche eine im allgemeinen als Bündel bezeichnete Vorrichtung bilden, zum Eingang des Radiators und sammelt das aus diesem austretende Wärmeübertragungsfluid.

Bei einem erfindungsgemäßen Hydraulikmodul kann sich die Ausgleichsvorrichtung stromaufwärts oder auch stromabwärts des Wärmeabgabegeräts befinden.

Ferner betrifft die Erfindung einen Radiator, dadurch gekennzeichnet, daß er mit einer erfindungsgemäßen Ausgleichsvorrichtung oder mit einem Hydraulikmodul, wie oben beschrieben, ausgestattet ist.

Bei einem solchen Radiator befindet sich die automatische Ausgleichsvorrichtung, mit der er ausgestattet ist, hydraulisch entweder stromaufwärts oder stromabwärts des Radiators.

Jedenfalls wird die Erfindung mit Hilfe der folgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügte schematische Zeichnung gut verstanden werden, die als nicht einschränkendes Beispiel mehrere Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen automatischen Hydraulikausgleichsvorrichtung zeigt.

Die Fig. 1 und 2 zeigen Abzweigungskreise einer mit Ausgleichsorganen des Stands der Technik ausgestatteten Heizungsanlage,

Fig. 3 zeigt zwei mit erfindungsgemäßen Ausgleichsorganen ausgestattete Abzweigungskreise, und

Fig. 4 bis 6 sind schematische Schnittansichten von drei in einem einzigen Gehäuse angebrachten Ausführungsformen einer Ausgleichsvorrichtung.

Die Fig. 1 und 2 sind bereits in der Einleitung der vorliegenden Patentanmeldung beschrieben worden. Fig. 3 zeigt zwei Abzweigungskreise eines Heizungskreises. Wie bei den Abzweigungskreisen der Fig. 1 und 2 erkennt man eine Hauptversorgungsleitung 6 und eine Hauptrückkehrleitung 8. Ferner umfaßt jeder Abzweigungskreis zwei parallel montierte Radiatoren 2. Es handelt sich jeweils um Radiatoren mit integrierten Armaturen. Allerdings kann die Erfindung auch auf Radiatoren mit herkömmlichen Armaturen angewandt werden. Diese Radiatoren 2 werden mittels Leitungen 4 mit Wärmeübertragungsfluid versorgt. Ein Hydraulikmodul 26 erlaubt die Versorgung eines Radiators 2 mit Wärmeübertragungsfluid. In ihm ist eine erfindungsgemäße Hydraulikausgleichsvorrichtung aufgenommen. In Fig. 3 ist das Hydraulikmodul, in dem die Ausgleichsvorrichtung aufgenommen ist, bezüglich des Radiators 2 in einer unteren Stellung angeordnet. Es kann auch jede andere Stellung dieser Ausgleichsvorrichtung bezüglich des Radiators gewählt werden.

Ferner umfaßt jeder Abzweigungskreis vorne und hinten jeweils ein Absperrventil 16. Somit ist es möglich, einen Abzweigungskreis hydraulisch vollständig vom Rest des Heizungskreises abzusperren. Dies ist gelegentlich beispielsweise bei Arbeiten an einem Radiator erforderlich.

Fig. 4 ist eine schematische Schnittansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hydraulikausgleichsorgans. Dieses weist ein Gehäuse 28 mit einem Fluideingang 30 und einem Fluidausgang 32 auf. Diese Ausgleichsvorrichtung ist im Hydraulikmodul stromaufwärts des Radiators 2 angeordnet. Somit wird das durch den Ausgang 32 der Vorrichtung austretende Wärmeübertragungsfluid zum Radiator geleitet und durchströmt diesen. Man kann auch eine Anordnung der Vorrichtung stromabwärts des Radiators 2 vorsehen. In diesem Fall hat das durch den Eingang 30 in die erfindungsgemäße Vorrichtung eintretende Fluid den Radiator 2 bereits durchströmt (siehe Fig. 5 und 6).

Zwischen dem Eingang 30 und dem Ausgang 32 weist die Vorrichtung eine erste einstellbare Öffnung 34 und eine zweite Öffnung 36 auf, deren Öffnen und Schließen durch eine Klappe 38 eingestellt werden.

Die Klappe 38 weist einen Kopf 40 und eine Stange 42 auf. Der Kopf 40 ist zum Öffnen und Schließen der zweiten Öffnung 36 bestimmt. Seine Gestalt ist an die Gestalt eines im Bereich der zweiten Öffnung 36 vorgesehenen Sitzes angepaßt.

Wenn das Wärmeübertragungsfluid die erfindungsgemäße Hydraulikausgleichsvorrichtung durchströmt, tritt im Bereich der ersten Öffnung 34 ein Druckverlust auf, der zu einem Druckabfall führt. Somit herrscht vor der ersten Öffnung 34 ein Fluiddruck P1, während hinter dieser Öffnung 34 ein Druck P2 herrscht. Es gilt die Ungleichung P1 < P2. Stromabwärts der zweiten Öffnung 36 herrscht ein Druck P3, der wegen des Druckverlusts (Druckabfalls), der durch die zweite Öffnung 36 und die zugeordnete Klappe 38 bewirkt wird, wiederum kleiner als der Druck P2 ist.

Die erste Klappe 38 wird durch die Druckdifferenz P2 - P1 gesteuert, die dem Druckverlust im Bereich der ersten Öffnung 34 entspricht. Eine Membran 46 ist einerseits dem stromaufwärtigen Druck P1 und andererseits dem stromabwärtigen Druck P2 und einer Ausgleichsfeder 56 ausgesetzt. In Fig. 4 erlaubt ein Kanal 52, den Eingang 30 in Druckverbindung mit einer Fläche der Membran 46 zu bringen (hier die der Klappe 38 entgegengesetzte obere Fläche). Die andere Fläche der Membran 46 steht in Verbindung mit dem Raum, der sich zwischen den beiden Öffnungen 34 und 36 befindet, und ist somit dem Druck P2 ausgesetzt, der stromabwärts der ersten Öffnung 34 herrscht. In den Fig. 5 und 6 ist die die Klappe 38 tragende untere Fläche der Membran 46 dem Druck P1 ausgesetzt, und der Kanal 52 erlaubt es, die andere Fläche der Membran 46 mit dem Druck in Verbindung zu bringen, der zwischen den beiden Öffnungen 34 und 36 herrscht, d. h. mit dem Druck P2.

Bei den drei Ausführungsformen sind die erste Öffnung 34 und die zweite Öffnung 36 konzentrisch, wobei die erste Öffnung 34 außen und die zweite Öffnung 36 innen liegt. Eine durch eine Wand 64 über den Sitzen 34 und 36 begrenzte Kammer enthält eine bewegliche Gruppe 66, die bezüglich der ersten Öffnung 34 ein Ventil bildet. Diese bewegliche Gruppe 66 enthält die Membran 46, die Ausgleichsfeder 56 und die Klappe 38, die dem Ratenregelsitz 36 gegenüberliegt. Der Kanal 52 ist durch den Zwischenraum zwischen der Wand 64 und der Gruppe 66 gebildet. In der Gruppe 66 sind Öffnungen vorgesehen, um die beiden Flächen der Membran 46 mit den Drücken stromaufwärts und stromabwärts der ersten Öffnung 34 in Verbindung zu bringen. Ferner ist eine Ausgleichsfeder 68 im Bereich der beweglichen Gruppe 66 vorgesehen. Die Wand 64 enthält eine Öffnung 70, die von einer Steuerstange 72 durchsetzt wird, welche einen nicht gezeigten Thermostatkopf mit der beweglichen Gruppe 66 verbindet. Eine Führung und eine Dichtung 74 sind im Bereich der Öffnung 70 vorgesehen. Der Thermostatkopf ist dem Fachmann bekannt, da es sich beispielsweise um einen Thermostatkopf handelt, wie sie bei Radiatoren eingesetzt werden.

Da die erste Öffnung 34 durch den Thermostatkopf und die zweite Öffnung 36 durch die Differenz der Drücke stromabwärts und stromaufwärts von der ersten Öffnung eingestellt werden, wird im folgenden die erste Öffnung auch als Thermostatsitz und die zweite Öffnung als Ratenregelsitz bezeichnet.

Diese erfindungsgemäße Hydraulikausgleichsvorrichtung ist beispielsweise an einer unteren Stelle eines Radiators 2 angeordnet (Fig. 3). An dieser Stelle ist die Temperatur für die Raumtemperatur repräsentativ und ist nicht zu stark durch die vom Radiator 2 abgestrahlte Wärme beeinflußt. Um eine Sollwertregelung für den Thermostatkopf zu ermöglichen, ist eine in Fig. 3 gezeigte Stange 58 mit dem Thermostatkopf verbunden und erstreckt sich bis zur oberen Fläche des Radiators 2. Diese Stange 58 ist an ihrem dem Thermostatkopf entgegengesetzten Ende mit einem Steuerknopf 60 versehen. Die Stange 58 kann entweder hinter dem Radiator verlaufen, zwischen diesem und einer Wand, an der er sich befindet, oder auch durch den Radiator 2 hindurch verlaufen.

In Fig. 4 ist der Ratenregelsitz 36 oben an einem Schacht 76 vorgesehen, der zum Inneren der beweglichen Gruppe 66 hin vorsteht. Das Fluid kommt von links an und fließt wie durch die Pfeile angezeigt. Der Druck P1 stromaufwärts der Vorrichtung herrscht im Bereich des Eingangs 30, im Kanal 52 und über der Membran 46 (in der in Fig. 4 dargestellten Orientierung). Der Druck P2 herrscht in der Gruppe 66, unter der Membran 46, auf der Seite der Sitze 34 und 36.

In Fig. 5 fließt das Fluid von rechts nach links. Es fließt zunächst durch den Ratenregelsitz 36 und dann durch den Thermostatsitz 34. Im Inneren der beweglichen Gruppe 66 unter der Membran 46 herrscht somit der stromaufwärtige Druck P1 des Thermostatsitzes 34, und über der Membran 46 ebenso wie im Kanal 52 herrscht der stromabwärtige Druck P2. Daher ist im Vergleich mit der Ausführungsform der Fig. 4 die Ausgleichsfeder 56 auf die andere Seite der Membran 46 verlegt.

Die in Fig. 6 gezeigte Variante ist jener der Fig. 5 sehr ähnlich. Der Unterschied liegt ausschließlich im Bereich der Klappe 38, die dem Ratenregelsitz 36 entspricht. Tatsächlich ist bei der Ausführungsform der Fig. 5 diese Klappe 38 an ihren beiden Flächen dem Druck ausgesetzt, der im Bereich der Fluidankunft in der Ausgleichsvorrichtung herrscht. In Fig. 6 wird diese Klappe 38 durch den stromabwärts der Ausgleichsvorrichtung herrschenden Druck ausgeglichen. Hierzu ist sie in einem Schacht 78 verschiebbar, der oben eine eine Fläche der Klappe 38 mit dem Eingangsdruck verbindende Öffnung 80 und unten eine eine Fläche der Klappe 38 mit dem Ausgangsdruck der Ausgleichsvorrichtung verbindende Öffnung 82 aufweist.

Die Funktionsweise der drei Ausführungsformen der Fig. 4 bis 6 ist wie folgt. Man nehme an, daß das Wärmeübertragungsfluid zum Eingang 30 beispielsweise mittels einer nicht dargestellten Pumpe gefördert wird.

Wenn die Raumtemperatur nicht variiert, und der dem Thermostatkopf vorgegebene Sollwert nicht verändert wird, funktioniert die erfindungsgemäße Vorrichtung wie ein Ratenregler. Tatsächlich neigt die Durchflußrate durch die Vorrichtung zur Zunahme, wenn der Druck P1 steigt. Dieser Druck P1 wird jedoch an eine Fläche der Membran 46 weitergeleitet (obere Fläche in Fig. 4 und untere Fläche in den Fig. 5 und 6). Diese Membran neigt also dazu, sich unter Einwirkung eines höheren Drucks P1 nach unten (in bezug auf Fig. 4) oder nach oben (in bezug auf die Fig. 5 und 6) zu verlagern. Diese Membranbewegung führt zu einem Schließen der zweiten Öffnung 36 mittels der Klappe 38. Daher wird die Durchflußrate durch die erfindungsgemäße Vorrichtung verringert. Dem durch den Anstieg des Drucks P1 erzeugten Ratenanstieg wird somit durch die Ratenverringerung entgegengewirkt, die durch das Schließen der Klappe 38 hervorgerufen wird.

Wenn die Drücke im wesentlichen konstant bleiben, und die Raumtemperatur oder der Temperatursollwert variiert, wird der Thermostatkopf auf die Steuerstange 72 einwirken. Dies wird dann den Öffnungsgrad im Bereich der ersten Öffnung 34 verändern. Wenn die Temperatur steigt, schließt die Gruppe 66 die erste Öffnung 34, was eine Abnahme der Wärmeübertragungsfluidrate bewirkt. Wenn andererseits die Temperatur fällt, wirkt der Thermostatkopf auf die Gruppe 66 im Sinne eines Öffnens der Öffnung 34. Somit steigt die Wärmeübertragungsfluidrate durch die erfindungsgemäße Ausgleichsvorrichtung. Die den Radiator 2 dann durchfließende größere Wärmeübertragungsfluidmenge erlaubt ein Wiederaufheizen des Raums, um zu der im Thermostatkopf eingestellten Solltemperatur zurückzugelangen.

Bei Einwirken auf die Gruppe 66 variiert jedoch der Öffnungsgrad der Öffnung 34 und der Druckverlust im Bereich dieser Öffnung wird verändert, was eine Wirkung auf die Klappe 38 mit sich bringt: Bei konstantem Druck, jedoch variabler Temperatur oder variablem Temperatursollwert wirkt der Thermostatkopf auf die Gruppe 66. Wenn die Temperatur steigt, öffnet sich die Öffnung 34, der Druck P1 bleibt konstant, wohingegen P2 steigt. Die erste Klappe 38 öffnet sich somit ebenfalls, was eine höhere Rate erlaubt. Im Gegensatz hierzu schließt sich bei Temperaturabfall die erste Öffnung 34, der Druck P1 bleibt konstant, der Druck P2 fällt, und die Klappe 38 schließt sich ebenfalls. Die Durchflußrate durch die Vorrichtung wird verringert.

Wenn bei einer Heizungsanlage jedes Wärmeabgabegerät der Anlage mit einer erfindungsgemäßen Hydraulikausgleichsvorrichtung ausgestattet ist, sind der Hydraulikausgleich und die Thermostatregelung automatisch sichergestellt. Hinsichtlich des Hydraulikausgleichs werden die erfindungsgemäßen Vorrichtungen die gewählte Rate bei den vorgegebenen Sollwerten aufrechterhalten. Genauer gesagt wird jede erfindungsgemäße Vorrichtung die Rate zwischen oberen und unteren Grenzwerten aufrechterhalten, die durch ihren Proportionalitätsbereich definiert sind.

Sobald die Installation erfolgt ist, genügt es, den Innentemperatursollwert einzustellen, damit die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet. Somit ist diese Vorrichtung dazu ausgelegt, das herkömmliche Thermostatventil zu ersetzen, wobei es ihm eine Zusatzfunktion hinzufügt, nämlich den Hydraulikausgleich.

Bei Ausgleichsorganen des Stands der Technik legt man zur Dimensionierung der Radiatoren einen Temperaturabfall des Wärmeübertragungsfluids zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Wärmeabgabegeräts fest. Mit diesem Temperaturabfall berechnet man die erforderliche Wärmeübertragungsfluidrate im Wärmeabgabegerät.

Bei einer erfindungsgemäßen Ausgleichsvorrichtung erfolgt die Dimensionierung eines Radiators auf andere Weise. Man legt nämlich die Strömungsrate im Wärmeabgabegerät fest und man hat einen variablen Temperaturabfall zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Radiators. Selbstverständlich sind Temperaturabfälle vorgesehen, die in einem annehmbaren Bereich liegen, wie beispielsweise ein von 5 bis 20° reichendes Intervall.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung macht die Funktionen der Ratenregelung und der Temperaturregelung miteinander kompatibel, was bei bestehenden Materialien nicht der Fall ist. Tatsächlich ist in der Einleitung der vorliegenden Patentanmeldung erklärt worden, warum beim Stand der Technik Ratenregler nicht mit einer mit Thermostatventilen ausgestatteten Heizungsanlage kompatibel sind. Durch Kombination dieser beiden Elemente, Ratenregler und Thermostatventil, auf eine neuartige Weise erlaubt es die Erfindung, gleichzeitig einen automatischen Hydraulikausgleich und eine Thermostatregelung zu erzielen.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsformen beschränkt; sie umfaßt vielmehr alle Varianten im Rahmen der nachfolgenden Ansprüche.

So ist beispielsweise die Verlagerung der Klappe oder der Klappen durch eine Membran und/oder einen Thermostatkopf gesteuert. Man kann aber selbstverständlich vorsehen, auf die Klappe(n) mittels eines elektronisch gesteuerten Elektromotors einzuwirken. Somit kann vorgesehen sein, die Differenz der auf beiden Seiten der ersten Öffnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung herrschenden Drücke zu messen und eine Temperatursonde zur Messung der Raumtemperatur einzusetzen. Diese Meßwerte werden dann in elektrische Signale umgewandelt, und nach Aufbereitung durch ein elektronisches Gerät wird ein Steuersignal an einen Elektromotor geschickt, der die Stellung der entsprechenden Klappe zur Bestimmung ihrer Öffnung steuert.

Eine erfindungsgemäße Ausgleichsvorrichtung kann in ein Hydraulikmodul integriert sein, welches selbst wiederum in einen Radiator integriert ist. Sie kann auch auf einem Radiator angebracht sein, bei dem die Armaturen nicht integriert sind. Diese Vorrichtung könnte beispielsweise anstelle eines Thermostatventils an einem herkömmlichen Radiator angebracht sein.

Die schematische Darstellung der Fig. 3, die einen Teil eines Heizungskreises zeigt, ist rein beispielhaft gegeben. Jede andere Gestaltung des Heizungskreises kann ebenfalls mit erfindungsgemäßen Hydraulikausgleichsvorrichtungen ausgestattet sein.

Eine Hydraulikausgleichsvorrichtung für eine Heizungsanlage umfaßt eine kalibrierte oder einstellbare erste Öffnung 34 sowie eine stromabwärts der ersten Öffnung 34 angeordnete zweite Öffnung 36. Der Öffnungsgrad der zweiten Öffnung 36 wird durch eine Klappe 38 eingestellt, deren Stellung durch Mittel 46, 56 gesteuert wird, die die Verlagerung der Klappe als Funktion der Differenz zwischen den stromaufwärts und stromabwärts der ersten Öffnung 34 herrschenden Drücken P2 - P1 erlauben. Mittel zur Durchführung einer Verlagerung als Funktion der Temperatur des Raums, in dem sich die Vorrichtung befindet, wirken auf eine im Bereich der ersten Öffnung 34 angeordnete zweite Klappe 62. Die erste 34 und die zweite 36 Öffnung sind konzentrisch, wobei sich die zweite Öffnung 36 innerhalb der ersten Öffnung 34 befindet. Diese Vorrichtung bewirkt gleichzeitig einen automatischen Hydraulikausgleich und eine Thermostatregelung.

Claims (9)

1. Hydraulikausgleichsvorrichtung für eine Heizungsanlage, umfassend eine kalibrierte oder einstellbare erste Öffnung (34) sowie eine stromabwärts der ersten Öffnung (34) angeordnete zweite Öffnung (36), bei der der Öffnungsgrad der zweiten Öffnung (36) durch eine Klappe (38) eingestellt wird, deren Stellung durch Mittel (46, 56) gesteuert wird, die die Verlagerung der Klappe (38) als Funktion der Differenz zwischen den stromaufwärts und stromabwärts der ersten Öffnung (34) herrschenden Drücken (P2 - P1) erlauben, und wobei Mittel, welche die Durchführung einer Verlagerung als Funktion der Temperatur des Raumes erlauben, in dem sich die Vorrichtung befindet, auf eine im Bereich der ersten Öffnung (34) angeordnete zweite Klappe (62) wirken, dadurch gekennzeichnet, daß die erste (34) und die zweite (36) Öffnung konzentrisch sind, wobei sich die zweite Öffnung (36) innerhalb der ersten Öffnung (34) befindet.

2. Ausgleichsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel, welche eine Verlagerung als Funktion der Temperatur des Raums erlauben, in dem sich die Vorrichtung befindet, auf eine Gruppe (66) wirken, die ein Ventil im Bereich der ersten Öffnung (34) bildet und in deren Inneren eine Membran (46) angebracht ist, die mit einer auf die zweite Öffnung (36) wirkenden Klappe (38) verbunden ist, wobei in der ein Ventil bildenden Gruppe (66) Öffnungen vorgesehen sind, um eine Verbindung einer Fläche der Membran (46) mit dem stromaufwärts der ersten Öffnung (34) herrschenden Druck und der anderen Fläche der Membran (46) mit dem stromabwärts der ersten Öffnung (34) herrschenden Druck zu ermöglichen.

3. Ausgleichsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ausgleichsfeder (56) auf die Membran (46) wirkt.

4. Ausgleichsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel, die die Durchführung einer Verlagerung als Funktion der Temperatur des Raums erlauben, in dem sich die Vorrichtung befindet, einen Thermostatkopf des in einem Thermostatventil verwendeten Typs umfassen.

5. Ausgleichsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie in einem einzigen Gehäuse (28) angebracht ist.

6. Hydraulikmodul (26) zur Versorgung eines Wärmeabgabegeräts, insbesondere eines Radiators (2), mit Wärmeübertragungsfluid, und zum Sammeln des aus dem Wärmeabgabegerät austretenden Fluids, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Ausgleichsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 umfaßt.

7. Radiator (2), dadurch gekennzeichnet, daß er mit einer Ausgleichsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ausgestattet ist.

8. Radiator (2), dadurch gekennzeichnet, daß er mit einem Hydraulikmodul (26) nach Anspruch 6 ausgestattet ist.

9. Radiator (2) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Hydraulikmodul (26) in den Radiator (2) integriert ist.