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Thermostatischer Regler Die Erfindung betrifft thermostatische Regler
für Brenner mit gasförmigen oder flüssigen Brennstoffen und bezieht sich insbesondere
auf thermostatisch betätigte Ventile zur Regelung der Brennstoffzufuhr.
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Bei Anordnungen dieser Art wird ein Betätigungselement verwendet,
welches einen Ventilteil in Abhängigkeit von Temperaturänderungen betätigt. Es ist
bisher bei solchen Vorrichtungen üblich gewesen, eine nachgiebige Verbindung, die
einen federnden Teil enthält, zwischen dem Betätigungselement und dem Ventilteil
vorzusehen, um eine Übersteuerungsbewegung durch das Betätigungselement zu ermöglichen,
wenn der Ventilteil sich in der einen Regelstellung befindet, sowie einen weiteren
federnden Teil anzuordnen, der den Ventilteil in der anderen Regelstellung vorspannt.
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Es ist auch vorgeschlagen worden, in einer thermostatischen Regeleinrichtung
eine Einrichtung vorzusehen, durch die ein federnder Teil mit anderen Teilen zusammenarbeitet,
um die beiden oben angegebenen Funktionen zu übernehmen.
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Gemäß der Erfindung kann bei einem derartigen Regler, der einen Temperaturfühler
enthält, der ein axial zu dem Ventilsitz und zu dem Ventilteller bewegliches Element
und eine zwischen diesem und dem Ventilteller untergebrachte Feder aufweist, die
dein Ventilteller eine Vorspannung für eine Steuerstellung erteilt, die Feder einmal
mit dem Ventilteller als Einheit bewegt werden, um dadurch auf diesen die Bewegung
des beweglichen Elements zu übertragen und damit den Ventilteller-in eine andere
Steuerstellung zu bringen. Sie wird nur dann, wenn das bewegliche Element den Ventilteller
in diese andere Stellung gebracht hat, von dem beweglichen Element zusammengedrückt,
um dadurch eine weitere Bewegung desselben aufzunehmen.
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Bei der bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist
das durch den Temperaturfühler betätigte bewegliche Element antriebsmäßig mit einem
Hebelsystem verbunden, das die Bewegung dieses Elements übersetzt auf die Feder
und/oder den Ventilteller überträgt.
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Weitere Merkmale und Vorteile des Erfindungsgegenstandes gehen aus
der Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung hervor.
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Fig.1 ist eine Ansicht einer thermostatischen Regeleinrichtung .gemäß
der Erfindung, teilweise im Schnitt; Fig. 2 ist ein Schnitt nach der LinieII-II
der Fig.1; Fig. 3 ist eine schaubildliche Ansicht eines Einzelteiles.
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In der Zeichnung ist eine thermostatische Regelvorrichtung dargestellt,
die ein Hauptgehäuse 10 mit einer Einlaßleitung 12 für den Brennstoff aufweist,
an dem eine Abschlußkappe 14 abnehmbar mit Schrauben 16 befestigt ist. Die
Abschlußkappe 14 ist becherförmig ausgebildet und bildet mit dem Inneren des Hauptgehäuses
10 eine Ventilkammer 18, die mit dem Einlaß 12 und einem Auslaß 20 in Verbindung
steht. Das der Abschlußkappe 14 gegenüberliegende Ende des Hauptgehäuses 10 trägt
eine Kappe 22, die zur Aufnahme einer Antriebswelle 24 und der üblichen Bedienungsscheibe
26 dient. Die thermostatische, soweit beschriebene Vorrichtung kann hinter der Abdeckplatte
eines Haushaltsgasherdes montiert werden, wobei die Bedienungsscheibe 26 aus der
Abschlußplatte herausragt, so daß sie bequem betätigt werden kann. Die thermische
Regelanordnung dieser Vorrichtung enthält einen Thermometerkolben 28, der in dem
Ofen des Herdes angeordnet werden kann und über eine Kapillarröhre 30 mit dem Innenraum
eines ausdehnungsfähigen und zusammenziehbaren Betätigungselernents 32 in Verbindung
steht, das in der Abschlußkappe 14 angeordnet ist.
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Wie dies bei Vorrichtungen dieser Art üblich ist, trägt das Betätigungselement
32 einen hohlen Zapfen 34, der durch eine geeignete Öffnung in der Bodenwandung
der Abschlußkappe 14 hindurchgeht. Eine Mutter 36 ist auf den Zapfen 34 aufgeschraubt,
um das Betätigungselement 32 an der Abschlußkappe 14 festzuhalten. Die Anordnung
mit dem Kolben 28, der Röhre 30 und dem Betätigungselement 32 ist mit einer geeigneten
Flüssigkeit gefüllt, die bei Temperaturänderungen, welche von dem Kolben 28 gemessen
werden,
das Betätigungselement 32 in an sich bekannter Weise ausdehnt
oder zusammenzieht.
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Ein ringförmiger Ventilsitz 38 ist in dem Gehäuse 10 innerhalb der
Ventilkammer 18 vorgesehen und bildet eine Ventilöffnung 40, durch welche der Brennstoff
von der Einlaßleitung 12 zum Auslaß 20 strömen kann. Ein scheibenförmiger Ventilteller
42 ist in der Ventilkammer 18 vorgesehen und kann auf den Ventilsitz 38 zu und von
ihm weg bewegt werden; er ist auf einer hin- und herbeweglichen und drehbaren Ventilspindel
44 befestigt. Das eine Ende der Ventilspindel 44 ragt durch den Ventilteller 42
in Richtung auf das Betätigungselement 32 hindurch und wird in einem rohrförmigen,
mit Innengewinde versehenen Einstellteil 46 aufgenommen.
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Eine Anzahl von Hebeln, im vorliegenden Fall zwei Hebel 48 und 50,
sind in der Ventilkammer 18 vorgesehen. Die Hebel 48 und 50 liegen einander diametral
gegenüber und im wesentlichen senkrecht zu der Achse des Betätigungselements 32
und des '\Tentilsitzes 38. Ein ringförmiger Teil 52 sitzt in einer Vertiefung 54
der Innenwand der Abschlußkappe 14 und bildet einen Drehpunkt für die äußeren Enden
der Hebel 48, 50.
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Der geschlitzte ringförmige Teil 52 hat einen größeren Durchmesser
als die Vertiefung 54 in der Abschlußkappe 14 und kann auf einen kleineren Durchmesser
zusammengebogen und in die Öffnung 54 eingesetzt werden, worauf er sich wieder ausdehnen
kann, so daß er durch seine eigene Spannung in Eingriff mit der inneren Wandung
der Endkappe 14 kommt, indem er seinen ursprünglichen Durchmesser wieder anzunehmen
sucht. Der ringförmige Teil 52 hat drei Vorsprünge 56, die an der einen Seite herausragen.
Jeder der Vorsprünge 56 hat in der Nähe einen Schlitz 58, der eine Verbiegung des
vorspringenden Teils 56 in Richtung auf den betreffenden Schlitz 58 zu gestattet.
Die Vorsprünge 56 ragen ein wenig über das Ende der Abschlußkappe 14 hinaus, wenn
sich der ringförmige Teil 52 in der Vertiefung 54 befindet. Wenn die Abschlußkappe
14 daher an dem Gehäuse 10 befestigt wird, kommen die Vorsprünge 56 mit dem Ende
des Gehäuses 10 in Eingriff und werden auf die Schlitze 58 zu gebogen, so daß eine
Vorspannung entsteht, welche das Bestreben hat, den ringförmigen Teil 52 in Richtung
auf den Boden der Vertiefung 54 zu verschieben. Durch die nachgiebigen Vorsprünge
56 in Verbindung mit den Schlitzen 58 werden Abweichungen in den Abmessungen des
Gehäuses kompensiert, und es wird daher die Notwendigkeit für eng bemessene Toleranzen
beseitigt. Die Einschnitte 60 in dem ringförmigen Teil 52 sind zur Aufnahme der
äußeren Enden der Hebel 48 und 50 vorgesehen und gestatten eine Schwenkung derselben.
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Die Hebel 48 und 50 sind an ihren inneren Enden je mit einem im wesentlichen
halbkreisförmigen Einschnitt 62 versehen, die zusammen eine im wesentlichen kreisförmige
Öffnung zwischen den einander benachbarten Enden der Hebel 48 und 50 bilden, durch
die der rohrförmige Einstellteil 46 hindurchgeht. Eine Scheibe 64 ist lose auf dem
rohrförmigen Einstellteil 46 im Eingriff mit den inneren Enden der Hebel 48 und
50 montiert, so daß ein Sitz für eine Feder 66 entsteht, welche den rohrförmigen
Teil 46 umgibt, und sich gegen eine Federscheibe 68 anlegt, die auf der Ventilspindel
44 angebracht ist und mit einer dritten Scheibe 69 im Eingriff steht. Die Feder
66 drückt daher normalerweise den Ventilteller 42 und die innerem Enden der Hebel
48 und 50 auseinander und hält die inneren Enden der Hebel 48 und 50 im Eingriff
mit einem Bund 70 am Ende des rohrförmigen Teils 46 und hält auch den Ventilteller
42 im Eingriff mit einem Bund 72.
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Bei dem normalen Betrieb bewirkt eine Schwenkbewegung der Hebel 48
und 50 eine Bewegung der Anordnung der folgenden Teile als Ganzes: Ventilspindel
44, Ventilteller 42, Einstellteil 46, Feder 66 und Scheiben 64, 68 und 69. Wenn
jedoch die Schwenkbewegung der Hebel 48 und 50 den Ventilteller 42 in Eingriff mit
dem Ventilsitz 38 bringt und die Hebel 48 und 50 einer zusätzlichen Schwenkbewegung
unterworfen werden, bleiben der Ventilteil 42, die Ventilspindel 44 und der rohrförmige
Einstellteil 46
in Ruhe, während die Scheibe 64 sich mit den Hebeln 48 und
50 weiter bewegt, so daß die Feder 66 zusammengedrückt wird, ohne daß die anderen
Teile der Vorrichtung einer übermäßigen Beanspruchung ausgesetzt werden.
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Wenn der Ventilteil 42 im Eingriff mit dem Ventilsitz 38 steht und
die Hebel 48 und 50 sich weiter drehen, so daß die Feder 66 zusammengedrückt wird,
wird auf den Ventilteller 42 durch die Feder 66 kein Druck in Richtung auf den Bund
72 ausgeübt, da die Hebel 48 und 50 nicht antriebsmäßig mit dem Bund 70 im Eingriff
stehen. Um eine Bewegung der Ventilspindel während dieses Übersteuerungsvorganges
zu verhindern, ist die Federscheibe 68, die zwischen der Scheibe 69 und dem Bund
der Ventilspindel 44 liegt, vorgesehen, um den Ventilteller 42 in Eingriff mit dem
Bund 72 zu bringen. Die Federscheibe 68 hält daher eine gasdichte Abdichtung zwischen
dem Bund 72 und dem Ventilteller 42 aufrecht, wenn die Hebel 48 und 50 sich in der
Übersteuerungsstellung befinden.
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Der Ventilteller 42 wird in seine offene Stellung durch die Feder
66 und durch die Antriebsverbindung der Hebel 48 und 50 mit der Scheibe 64
und dem Bund 70 gedrückt. Wenn die Hebel 48 und 50 sich in der dargestellten Lage
befinden, dient der Rand des Bunde 70 als Drehpunkt für die Hebel 48 und 50. Die
Feder 66 übt eine Kraft auf das innere Ende der Hebel 48 und 50 aus, der eine gleich
große und entgegengesetzte Kraft am Drehpunkt des Bundes 70 entgegenwirkt. Da die
Kraft an dem inneren Ende der Hebel 48 und 50 weiter von dem Drehpunkt weg angreift
als die Kraft an dem Drehpunkt des Bundes 70, wird ein Drehmoment erzeugt, und die
Hebel 48 und 50 werden in einer Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn geschwenkt,
so daß die Anordnung mit der Ventilspindel 44, dem Ventilteller 42, dein Einstellteil
46, der Feder 66 und den Scheiben 64, 68 und 69 sich als Ganzes axial in Richtung
auf das Betätigungselement 32 bewegt, wenn dies, wie weiter unten beschrieben, durch
einen Druckteil ermöglicht wird.
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Um den Hebeln 48 und 50 die erwähnte Schwenkbewegung zu erteilen,
sind Mittel vorgesehen, welche den mittleren Teil derselben mit dem Betätigungselement
32 verbinden. Diese Mittel bestehen im vorliegenden Fall aus einem im wesentlichen
U-förmigen Druckteil 76. Der bügelförmige Abschnitt des U-föritiigen Druckteils
76 ist mit einer zentral gelegenen Öffnung versehen, durch die ein Stift 80 hindurchgeht,
der an dein beweglichen Teil des Betätigungseleinentes 32 befestigt ist. Die nach
oben gebogenen Enden 82 des Druckteils stehen mit den mittleren Abschnitten der
Hebel 48 und 50 im Eingriff.
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Eine gekrümmte Bimetallscheibe 84 ist zwischen dem Druckteil 76 und
dem Betätigungselement 32 eingesetzt, welche in Abhängigkeit von Änderungen der
Raumtemperatur verformt wird. Diese Verformung oder Krümmung dient dazu, eine Ausdehnung
oder
Zusammenziehung des Betätigungselementes zu kompensieren, die
sich aus Temperaturänderungen an einem von dem Kolben 28 entfernt liegenden Punkt
ergibt, so daß eine genaue Eichung des Thermostaten ohne Rücksicht auf die Temperatur
der das Gehäuse 10 umgebenden Atmosphäre aufrechterhalten wird.
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Es ist ersichtlich, daß bei einer Ausdehnung des Betätigungselementes
32 der Druckteil 76 als Ganzes in Richtung auf den Ventilsitz 38 zu bewegt wird,
so daß die Hebel 48 und 50 um den ringförmigen Teil 52 geschwenkt werden, und die
Anordnung, welche die Ventilspindel 44, den Ventilteller 42, den rohrförmigen Teil
46, die Feder 66 und die Scheiben 64, 68, 69 umfaßt, auf den Ventilsitz 38 zu bewegen.
Die Endabschnitte 82 des Druckteils 76 kommen mit den Hebeln 48 und 50 vorzugsweise
in der Nähe der Mitte derselben in Eingriff, um eine Vergrößerung der Bewegung des
Betätigungselementes 32 zu bewirken und eine Bewegung des Ventiltellers 42 um etwa
den doppelten Abstand hervorzurufen, um den sich der bewegliche Abschnitt des Betätigungselementes
32 verschiebt.
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Bei einer Zusammenziehung des Betätigungselementes 32 wird die Anordnung
mit der Ventilspindel 44, dem Ventilteller 42, dem rohrförmigen Teil 46 und der
Feder 66 als Ganzes in Richtung auf das Betätigungselement bewegt, und zwar durch
die von der Feder 66 ausgeübte Kraft sowie infolge der Antriebsverbindung der Hebel
48 und 50 mit der Feder 66 und dem Bund 70, so daß die Hebel 48 und 50 geschwenkt
werden, wobei der Eingriff des Druckteils 76 mit dem Betätigungselement 32 beibehalten
wird. Die Verwendung der übersteuerungsfeder 66 zu dem Zweck, den Ventilteller 42
in eine offene Stellung zu bringen, ist eines der Hauptmerkmale der Erfindung.
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Um die Temperatur einzustellen, die durch die Regelvorrichtung aufrechterhalten
werden soll, wird die wirksame Länge der Verbindung zwischen dem Ventilteller 42
und den inneren Enden der Hebel 48 und 50 verstellt. Zu diesem Zweck ist eine Sperrvorrichtung
mit einem biegsamen Teil 86 an dem Ende des rohrförmigen Einstellteils 46 befestigt
und mit zwei seitlich herausragenden, gekrümmten Vorsprüngen 88 versehen, die je
einen nach oben gewendeten Abschnitt 90 aufweisen, der in Öffnungen in den Hebeln
48 bzw. 50 hineingreift. Das Sperrelement 86 verhindert daher eine Drehung des rohrförmigen
Einstellteils 52, kann jedoch gebogen werden, um eine axiale Bewegung des rohrförmigen
Einstellungsteils 52 gegenüber dem Gehäuse 10, 14 zu gestatten.
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Zwischen der Ventilspindel 44 und der Bedienungswelle 24 ist eine
verschiebbare Verbindung zur übertragung eines Drehmoments vorgesehen. Diese Verbindung
erfolgt über einen Bund 92, der an der Antriebswelle 24 befestigt und mit radial
verlaufenden Schlitzen 94 ausgestattet ist. Zwei Zungen 96 sind an dem Ende der
Ventilspindel 44, das dem mit Gewinde versehenen Ende gegenüberliegt, angeordnet
und gellen verschiebbar durch die Schlitze 94 in dem Bund 92 hindurch. Die Scheibe
26 kann daher gedreht werden, um die Bedienungswelle 24 zu drehen und hierdurch
die Ventilspindel 44 relativ zum Einstellteil 46 zu verdrehen. Hierdurch wird der
mit Gewinde versehene Teil der Ventilspindel 44 in den rohrförmigen Einstellteil
46 hinein- oder aus ihm herausgeschraubt und die Strecke eingestellt, über die der
Ventilteller 42 bewegt werden muß, um den Ventilsitz 38 zu berühren.
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Bei der Bedienung der Vorrichtung wird die Scheibe 26 auf irgendeine
gewünschte Einstellung gedreht. Diese Drehung dient dazu, den Gewindeteil der Ventilspindel
44 in den rohrförmigen Teil 46 hineinzuschrauben und bewirkt eine Bewegung des Ventiltellers
42 von dem Sitz 38 weg unter der Einwirkung der Feder 66 und der Antriebsverbindung
der Hebel 48 und 50 mit dem Bund 70 und der Scheibe 64. Der Brennstoff kann dann
von dem Einlaß 12 durch die Ventilöffnung 40 und durch den Auslaß 20 der Verbrauchsstelle,
z. B. dem Ofen eines Haushaltsgasherdes, zuströmen.
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Wenn die Temperatur des Ofens, die von dem Kolben 28 gemessen wird,
sich derjenigen nähert, auf die die Scheibe 26 eingestellt worden ist, dehnt sich
das Betätigungselement 32 aus und verschiebt den Druckteil 76 so, daß er sich auf
den Ventilsitz 38 zu bewegt. Die Bewegung des Druckteils 76 hat zur Folge,, daß
die Hebel 48 und 50 sich im Uhrzeigersinn drehen und die Anordnung, welche die Ventilspindel
44, den Ventilteller 42, den rohrförmigen Teil 46 und die Feder 66 umfaßt, in Richtung
auf den Ventilsitz 38 zu bewegen.
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Wenn die von dem Kolben 28 gemessene Temperatur diejenige Temperatur
erreicht, die durch Einstellung der Scheibe 26 gegeben ist, dann kommt der Ventilteller
42 mit dem Sitz 38 in Eingriff, um den Brennstoffstrom durch die Ventilkammer 18
abzusperren. Da das Bewegungsverhältnis des Ventiltellers 42 zur Bewegung des beweglichen
Teils des Betätigungselementes 32 etwa 2 : 1 beträgt, wird eine Absperrung des Brennstoffes
so lange verzögert, bis das ausdehnungsfähige Betätigungselement 32 sich im wesentlichen
so weit ausgedehnt hat, daß ein Schließen des Ventiltellers 42 bewirkt wird. Solange
daher die Regeltemperatur nicht tatsächlich erreicht ist, strömt eine beträchtliche
Brennstoffmenge ständig dem Ofen zu.
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Wenn das Betätigungselement 32 sich infolge einer Überregelung weiter
ausdehnt, als es zur Schließung des Ventiltellers 42 notwendig ist, bewirkt der
Druckteil 76 eine weitere Schwenkbewegung der Hebel 48 und 50, aber diese Schwenkbewegung
verursacht nur ein Zusammendrücken der Feder 66, die eine übersteuerungsbewegung
der Hebel 48 und 50 nach dem Schließen des Ventiltellers 42 gestattet.
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Wenn die von dem Kolben 28 gemessene Temperatur unter die an der Scheibe
26 eingestellte Temperatur fällt, zieht sich das Betätigungselement 32 zusammen
und gestattet, daß die Anordnung mit der Ventilspindel 44, dem Ventilteller 42,
dem rohrförmigen Teil 46 und der Feder 66 sich in Richtung auf das Betätigungselement
32 unter der Einwirkung der Feder 66 sowie der Antriebsverbindung der Hebel 48,
50 mit der Scheibe 64 und dem Bund 70 bewegt.
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Ein wichtiges Merkmal des Erfindungsgegenstandes besteht darin, daß
die Feder 66 als Übersteuerungsfeder und gleichzeitig zur Vorspannung des Ventiltellers
42 in der offenen Stellung verwendet wird.
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Ein weiterer Vorteil des Erfindungsgegenstandes liegt in -der Tatsache,
daß die Hebel 48 und 50 nicht nur dazu dienen, die Bewegung des Betätigungselementes
32 zu vergrößern, sondern daß sie auch mit der Feder 66 zusammenarbeiten, um eine
Vorspannung des Ventilteils 42 in die offene Stellung zu bewirken.