Thermostat für Temperaturregler. Die Erfindung bezieht sich auf einen Thermostat für Temperaturregler aller Art., bei denen eine Übertemperatursicherung zur Aufnahme von im Thermostatsystein infolge von Übertemperaturen auftretenden Über drücken vorgesehen ist. Derartige Thermo state besitzen im allgemeinen einen als Wärmefühler dienenden, meist rohrförmigen Behälter, der mit einem sich bei Erwärmung ausdehnenden Medium, vorzugsweise einer Flüssigkeit, gefüllt ist.
Diese Flüssigkeitsaus- delinung wird dazu benutzt, ein kolbenartiges, üblicherweise als Federbalg ausgebildetes Organ zu bewegen, welches seinerseits direkt, oder indirekt ein Ventil, einen Schieber, eine Drosselklappe, einen Gashahn, einen elektri- ,:ehen Schalter oder ein sonstiges Regelorgan betätigen kann.
Die Einstellung der ge wünschten Temperatur kann hierbei mit Hilfe einer Reguliereinrichtung geschehen, die im allgemeinen aus einem zweiten Federbalg be steht, der mehr oder weniger tief in den Atis.dehnungsraum eingeschoben werden. kann, uni das der zu regelnden Temperatur entspre- eheiide Flüssigkeitsvolumen in dem Thermo- statsygtem einzustellen.
Das Sicherheitsorgan dient, bei derartigen Thermostaten dazu, das die Ausdehnungs- flüssigkeit oder das sonstige Ausdehnungs- niedium enthaltende System vor Zerstörung zu schützen, wenn die Temperatur nach Er reichen der Endstellung des Regelorgans noch weiter ansteigt und eine weitere Ausdehnung der Flüssigkeit verursacht. Dieses Sicherheits organ wird bei den bekannten Flüssigkeits- ausdehnungsthermostatenr mit Reguliervorrich tung im allgemeinen in der Weise ausge bildet,
da.ss der Regulierfederbalg unter der Wirkung seiner vorgespannten Feder steht, welche bei den normalen Regelbewegungen nicht. in Tätigkeit tritt, sondern erst beim Auftreten von Übertemperaturen und damit Überdrücken im Thermostatsystem gestattet,
dass sich der Regulierfederbalg entgegen der Federkraft weiter aus dem Flüssigkeitsraum herausbewegt und auf diese Weise die Volu- menvergrössentng der Ausdehnungsflüssig- keit gestattet.
Die übertemperatursicherung kann aneh von einem besonderen Kolben oder Federbalg gebildet werden, welcher unabhän gig von der Reguliereinrichtung arbeitet und ebenfalls durch eine vorgespannte Feder be lastet ist, um bei Überschreiten eines bestimm ten Innendruckes im Thermostatsystem nach geben zu können.
Die bekannten Thermostate mit Übertem- peratursicherimgen der vorstehend genannten Art haben den Nachteil, da.ss die mit Vorspan- nung auf dem Kolben oder Federbalg lastende Stahlfeder praktisch in ihrer Grösse und Länge begrenzt ist, so dass sie besonders hohe Übertemperaturen nicht mehr aufnehmen kann. Im allgemeinen wird mit Hilfe solcher Pufferfedern nur eine Sicherung gegen über temperaturen von etwa 15 bis 20 C erreicht.
Sicherheitsorgane, welche von der Regulie- rungsvorrichtiurg getrennt angeordnet sind, können zwar zur Aufnahme etwas höherer Übertemperaturen eingerichtet. werden, aber diese Organe erfordern unverhältnismässig viel Platz und sind meist schlecht in dem Thermostatsyst.em unterzubringen.
Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die erwähnten Nachteile der bekannten Thermostate zu beseitigen und eine vorteilhaftere Übertemperatursicherung zu schaffen.
Die Erfindung besteht. darin, dass das Si- kn aus einem dehn- und zisam- menziehbaren, hutdicht. abgeschlossenen Hohl körper besteht, der mit einem unter Druck stehenden gasförmigen Medium .;efüllt ist.
Dieser Hohlkörper, welcher unter der Wir- kung des im Thermostatsystem befinddiehen Ausdehnungsmittels steht, gibt. beim Auftre ten bestimmter Überdrücke unter gleielrzeiti- ger weiterer Komprimierung seiner Gas- oder Luftfüllung nach und ermöglicht die Volu inenzunahme des Ausdehnungsmittels.
Der Hohlkörper kann an sich in beliebiger Weise ausgebildet sein. Gemäss einer beson ders vorteilhaften Ausführungsform besteht er aus einem liftdicht abgeschlossenen Feder balg, der mit dem unter Druck stehenden, gasförmigen Medium gefüllt ist.
Um durch das Innere dieses Federbalges eine Gewinde spindel, eine Regulierspindel oder ein son stiges KraAübertrajlingsglied führen zu kön nen, ist es besonders zweckmässig, den Feder balg aus zwei koaxial zueinander angeord neten Metallfederbälgen mi bilden, die an beiden Balgenden durch entsprechende, gege benenfalls in der ]!litte mit.
einer Durehfüh- rungsÖffnung versehene Balgböden herme tisch verschlossen sind, so dass zwischen den beiden Federbälgen ein hermetisch abgedich teter Zwischenraum entsteht, der mit dem unter Druck stehenden gasförmigen Medium gefüllt. ist. Im nachfolgenden wird der Ein fachheit halber lediglich der Ausdruck Druckga.sfüllung verwendet, worunter eine Füllung mit einem beliebigen, unter Druck stehenden Gas oder mit Druckluft zu verste hen ist.
Ein solcher mit, Druekgas gefüllter Feder balg kann beispielsweise an Stelle der bis her üblichen Stahlfedern in die Reguliervor richtung des Thermostats eingebaut werden. Bereits dadurch ergeben sich wesentliche Vor teile, weil mit. einem derartig ausgebildeten Federbalg in ein und demselben Raum eine bedeutend grössere Pufferkraft untergebracht werden kann als mit einer Stahlfeder, so dass höhere Temperaturen zulässig sind.
Der mit Druckgas gefüllte Federbalg kann aber auch unmittelbar in den mit. Ausdeh nungsmittel gefüllten Innenraum des Thermo stats eintauchen. Dadurch können besonders vorteilhafte und raumsparende Ausführungs formen der Erfindung erzielt. werden; vor allem kann der mit Diuickgas gefüllte, vor zugsweise aus zwei koaxialen Metallfeder- bälgen gebildete Federbalg gleichzeitig die Funktion eines Regulierfederbalges ausüben und mit einer beliebigen Reguliervorriehtung verbunden sein,
die nunmehr infolge des Fortfalles der bisher übliehen Stahlfeder wesentlich gedrängter ausgebildet sein kann. Dabei ergibt, sich gegenüber den bisher be kannten Thermostaten mit Reguliervorrich tung und LTbertemperatursicherung der wei tere Vorteil der gedrängteren Bauart.. Da die Längenänderung der Federbälge im allge- meinen nur plus oder minus 10 %
ihrer span- nungsfreien Länge betragen darf, wird gleich- zeitig erreicht, da.ss sieh der Druck des im Federbalg enthaltenen Pressgases auch nur um ungefähr plus oder minus 10 /o ändert, was ein Vorteil gegenüber den bisher verwende ten Stahlfedern ist, die ihre Kraft im Ver hältnis 1:3 bis 1:-1 verändern.
Das Hindurehführen der mit dein einen Balgboden eines solchen Federbalges verbun denen Gewindespindel, Regulierspindel oder dergleichen nach aussen kann durch die An wendung eines Federbalges aus zwei koaxia len Metallfederbälgen leicht ermöglicht wer den.
Der Druck des Pressgases oder der Press luft, welche in dem hermetisch abgesehlosse- nen Innenraum zwischen den beiden Feder bälgen eingefüllt wird, richtet. sieh nach den Maximaldrücken, für die der Thermostat ein- .erichtet werden soll. Beispielsweise können Drücke zwischen 20 bis 100 at angewendet werden.
Es ist klar, da.ss auf diese Weise eine einfache, billige, raumsparende und infolge des Fortfallens der Stahlfeder auch leichtere, trotzdem aber wirksamere Übertemperatur- sieherung geschaffen wird, die in beliebiger Weise mit dem Thermostat. verbunden und mit beliebigen Reguliervarrichtimgen kombi niert werden kann.
In der Zeichnung ist. die Erfindung in verschiedenen Ausführungsformen beispiels weise veranschaulicht., und zwar zeigen Fig. 1 im Schnitt einen Flüssigkeitsaus- dehnungsthermostat mit einer Reguliervor richtung und Übertemperatursicherung bis heriger Bauart., Fig. 2 einen Thermostat entsprechend Fig. 1, bei dem die Stahlfeder durch einen clruekgasgefüllten Doppelfederbalg ersetzt ist.
Fig. 3 eine weitere Ausführungsform, bei der die Übertemperatursicherung mit dem Regulierfederbalg einer Reguliervorrichtung kombiniert ist, Fig. 4 eine ähnliche Ausführungsform mit einer abgeänderten Reguliereinrichtung und Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einer andern Reguliervorrichtung.
Zur Erläuterung der Erfindung ist. in Fig. 1 zunächst ein Thermostat bekannter Art dargestellt. Dieser besteht beispielsweise aus einem rohrförmigen Behälter 1, dessen Innenraum 2 mit einer Ausdehnungsflüssig keit. gefüllt ist..
Der Raum 2 kann beispiels weise mittels eines Kapillarrohres 3 mit dem Innenraum 5 eines Betütigungsorgans 4 für das Regelorgan verbunden sein, in den ein Metallfederbalg 6 taucht, an dessen oberem Ende ein Balgboden 7 befestigt ist, an wel chem eine nach aussen ragende Stange 8 an gebracht. ist, die zur Betätigung eines Ventils oder eines sonstigen Regelorgans dient.
In den Ausdehnungsflüssigkeitsraum 2 des Behälters oder Wärmefühlers 1 taucht ein Regulierfederbalg 9, der oben mit. einem Deckel 10 und unten mit einem Balgboden 11 versehen ist. An letzterem ist. eine durch den Deckel 10 nach aussen ragende Gewindespin- del 12 befestigt., die mit. einer im Kopf 13 des Thermostats drehbar und längsverschieb bar gelagerten Reguliermutter 14 verschraubt ist.
Die Reguliermutter 14, die an ihrem obern Ende mit einem Vierkant. 15 versehen ist, ist unten als Flansch 16 ausgebildet, mit welchem sie auf den Boden 17 des Thermo- statkopfes 13 aufliegt. Auf den Flansch 16 drückt eine unter Vorspannung stehende Puf ferfeder 18, die sich oben gegen eine Fläche 1.9 des Thermostatkopfes abstützt, welche mit einer mittleren Durchbrechung versehen ist.
Auf der Gewindespindel 12 kann beispiels- weise ein Zeigerorgan 20 sitzen, welches mit einer Skala, 21 zusammenarbeitet. Durch Ver drehung der Reguliermutter 14 kann der Regulierfederbalg 9 mehr oder weniger tief in den Flüssigkeitsraum 2 eingeschoben wer den, wodurch die gewünschte Regeltempera tur eingestellt wird.
Die Pufferfeder 18 hält bei diesen normalen Einstellbewegungen den Flansch 16 der Reguliermutter 14 fest auf dem Boden 17 des Thermostatkopfes. Falls durch Übertemperaturen eine übermässige Ausdehnung der Thermostatflüssigkeit ein tritt, welche von den Räumen 2 und 5 nicht mehr aufgenommen werden kann, wird der Regulierfederbalg 9 unter der Wirkung des Überdruckes der Ausdehnungsflüssigkeit ent gegen der Wirkung der Pufferfeder 18 nach oben gedrückt,
wobei sich die Reg rliermutter 14 mit ihrem Flansch 16 von dem Boden 17 abhebt.
Fig. 2 der Zeichnung zeigt nun demgegen über einen Thermostat. mit einer Übertempe- ratursicher@ing gemäss der Erfindung. Die Teile 1 bis 17 und 19 entsprechen im wesent lichen den gleichen Teilen des Thermostats nach Fig. 1. An Stelle der Stahlfeder 18 ist aber ein Doppelfederbalg vorgesehen, welcher aus zwei koaxial zueinander :angeordneten Metallfederbälgen 20 und 21 besteht, die beiderseits durch ringförmige Balgböden 22 hermetisch dicht abgeschlossen sind.
Der Raum 23 zwischen den beiden Metallfeder- bäläen 20 und 21 ist mit einem gasförmigen Medium gefüllt, welches unter einem bestimm ten Druck steht, der beispielsweise zwischen 20-100 at betragen kann.
Die Wirkungsweise dieser Übertemperatursieherung ist an sich die gleiche wie diejenige des Thermostats nach Fig. 1, wobei aber der Ersatz der Stahlfeder durch den druckgasgefüllten Meta.llfederbalg die eingangs dargelegten Vorteile mit sich bringt.. Aueh hier kann, wie in Fig. 1, auf der Gewindespindel 12 ein nicht gezeichnetes Zeigerorgan 20 sitzen, welches mit einer zu gehörigen, nicht gezeichneten Skala 21 zusam menarbeitet.
Noch praktiseher und vorteilhafter sind die Ausführungsformen, bei denen der Regu- lierfederba-lg, welcher in den Fig. 1 und 2 mit 9 bezeichnet ist., als drickgasgefüllter DoPpelfederbalg ausgebildet ist, wobei belie bige Reguliervorrichtungen angewendet wer den können. Einige Beispiele für derartig ausgebildete Thermostate sind in den Fig. 3 bis 5 veranschaulicht.
Bei diesen Ausführaingsformen ist eben falls ein rohrförmiger Wärmefühler 1 vorge sehen, dessen Innenraum 2 mit einer Ausdeh- nungsflüssigkeit gefüllt. ist. Dieser Flüssig keitsraum steht beispielsweise durch ein Ka- pillarrohr 3 mit einem hier nicht dargestell ten Betätigungsorgan 4 in Verbindung, das ähnlich wie in Fig. 1 ausgebildet sein kann.
In den Ausdehnungsflüssigkeitsraum 2 taucht ein Federbang, welcher mit einem unter Druek stehenden gasförmigen Medium gefüllt ist und welcher ans einem äussern Metallfeder balg 24 und einem koaxial dazu angeordneten innern 1letallfederbalg 25 besteht. Die beiden Bälge 24 und 25 weisen oben einen ortsfesten Balgboden 26 auf, während sie unten durch einen in dem Behälter 1 frei beweglichen Balgboden 27 abgeschlossen sind.
Dadurch entsteht ein nach aussen hermetisch abgedich teter Hohlraum 28, welcher mit Pressluft oder Pressgas gefüllt ist. Der Druck dieses Press- gases, der sieh nach den Maximaldrücken richtet, die der Thermostat aushalten soll, kann beispielsweise 20-100 at betragen, aber selbstverständlich auch darunter oder darüber liegen.
Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 3 ist an dem beweglichen Boden 27 des, Metall- federbanges 24, 25 eine Gewindespindel 29 be- festigt, die durch eine Bohrung 30 des obern ortsfesten Balgbodens 26 nach aussen geführt und an. ihrem obern Ende mit. einer Regnlier- inutter 31 verschraubt ist.
Die Regulietznutter 31 stützt sieh mit. ihrer untern Stirnfläehe 32 <B>i</B> auf den ortsfesten Bannboden 26 oder auf ein besonderes, darüber angeordnetes Auflager ab und ist an ihrem obern Ende mit einem Vier kant 33 oder dergleichen versehen. Das die RegLiliervorriehtung umgebende Gehäuse 34 ist mit einer öffnung 34' versehen, durch die sich die Reguliermutter 37. nach oben ver schieben kann.
Zweckmässig ist die Regulier mutter 31 mit. einer Einstellskala. wirktings- verbunden. Gemäss Fig. 3 erfolgt dies da durch, dass die Drehbewegungen der Regulier mutter 31 mittels eines lediglich die Dreh bewegungen, aber nicht die eventuelle Längs verschiebung derselben mitmachenden Ge- triebeelement.es 35 auf ein ortsfest gelasertes Getriebeelement 36 übertragen werden, wel ches einen Skalenzeiger 37 antreibt., der sich auf einer runden Regulierskala 38 bewegt. Das Getriebeelement 35 kann z.
B. aus einer Schnecke bestellen, die in dem Gehäuse 34 drehbar, aber nicht. axial versehiebbar gela- Oert ist, und die mittels einer Nut oder Feder mit. der Reguliermutter <B>31.</B> derart verbunden ist, dass sich die Reguliermutter 31 axial iii der Selinecke 35 verschieben kann, letztere aber bei einer Drehbewe-ung mitnimmt.
Die Schnecke 35 treibt bei ihrer Drehuni, das in diesem Fall als Sehneekenrad ausgebildete weitere Getriebeelement 36 an.
Der Druck des in dem Hohlrauen 28 des Metallfederbalges 24, 25 befindliehen gasför migen Mediuiiis sucht den Metallfederbalg 24, 25 nach hinten zu verlängern. Dies wird jedoch durch die mit. der Gewindespindel 29 versehraubte Regilierniutter 31 verhindert, welche sich mit ihrer untern Stirnfläelie 32 gegen den Balgboden 26 stützt.
Durch Verdre hung der Reguliermutter 31 kann der unter Pressgasdruck stehende l-IetallTede@rbalg 24, 25 verkürzt bzw. verlängert werden, wobei man an der Regulierskala.
38 ablesen kann, welche Reguliertemperatur dadurch einge- s tellt ist. Wenn null beispielsweise das Reg el- ergan durch das über das Ka.pillarrohr 3 mit dem Ausdehnungsflüs"sigkeitsraum 2 verbun- dene Betätigungsorgan 4 in.
seine Endstellung vorgeschoben ist, so kann eine weitere, durch eine unerwünschte Temperaturerhöhung be- dingte Volumenvergrösserung der Ausdeh nungsflüssigkeit. nicht. mehr von dem Betäti gungsorgan aufgenommen werden.
Die Aus- dehnungsflüssigkeit wird nunmehr versuchen, den lletallfederbalg 24, 25 entgegen der Wir kung des im Hohlraum 28 desselben enthal tenen Druckgases zu verkürzen und die Ge windespindel mit der Reguliermutter 31 nach oben zu verschieben. Diese Verschiebung tritt dann ein, wenn der Druck der Ausdehnungs flüssigkeit grösser als der Pressgasdruck ist.
Auf diese Weise ist. der Thermostat gegen unerwünschte Überdrücke und damit gegen Zerstörung in einfacher und wirksamer Weise gesichert, wobei dank der Anordnung des di-.iekgasgefüllten Federbalges wesentlich höhere Übertemperaturen als bisher zulässig sind.
Der Thermostat gemäss Fig. 4 ist ebenfalls mit einem druckgasgefüllten Doppelfederbalg 24, 25 versehen und arbeitet entsprechend dem Thermostat gemäss Fig. 3. In diesem Falle ist aber eine andere Reguliervorrieh- t.ung vorgesehen.
Die mit. dem beweglichen Balgboden 27 verbundene Gewindespindel 29 ist oben mit einem Gewinde 39 versehen, auf welches eine Mutter 40 geschraubt ist. Die Ge windespindel 29 ragt durch eine Bohrung 41 eines Gewindekopfes 43, auf dessen obere Stirnfläelle 42 sieh die Mutter 40 abstützt. Der Gewindekopf 43 ist mit einem Aussenge- winde 44 versehen, welches mit. einer drehbar, aber nicht längsverschiebbar angeordneten Einstellmutter 45 verschraubt ist.
Durch Ver drehung der Einstellmutter 45 kann der Ge windekopf 43 und damit die Gewindespindel _i9 gehoben und gesenkt. werden, wodurch die gewünschte Temperatureinstellung bewirkt wird. Zur Ablesung dieser Einstellung dient in diesem Fall eine einfache, auf dem Ge windetropf 43 angeordnete Skala 46, die mit dem als Zeigermarke dienenden obern Rand 47 der Einstellmutter 45 zusammenarbeitet.
Bei auftretenden Überdq!ücken im Thermo- statsystem kann der Doppelfederbalg 24, 25 entgegen der Wirkung ,des Druckgases ver kürzt werden, wobei sich die Gewindespindel 29 durch die Bohrung 41 des Gewindekopfes 43 nach oben herausschieben kann.
Bei der in Fig. 5 veranschaulichten weite ren Ausführungsform ist au dem beweglichen Balgboden 27 des entsprechend Fig. 3 oder 4 ausgebildeten druckgasgefüllt.en Doppelfeder balges 24, 25 ein biegsames, z.
B. seilförmiges oder bandförmiges, Zugorgan 48 befestigt., welches nach oben in das Gehäuse 49 der Ein stellvorrichtung geführt ist und dort über eine Rolle 50 läuft und mit einer drehbar gelagerten Scheibe 51 verbunden ist, auf der ein Skalenzeiger 52 sitzt, der sich auf einer runden Skala 53 bewegt -und in gewünschter Stellung arretierbar ist. Die Wirkungsweise der übertemperatarsicherung ist hier die glei che wie vorher.
Die vorstellend erläuterten und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele zeigen, dass die Übertemperatursicherung mit beliebigen Reguliervorrichtungen von Thermo staten verbunden werden kann; ebenso kann diese übert.emperatursicherung unabhängig von .einer solchen Reguliervorrichtung ,an einem Thermostat. beliebiger Ballart vorger sehen werden.