DE1086070B - Mit Druckmittel gefuellter Temperaturfuehler - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Es ist bekannt, als Temperaturfühler mit Druckmittel gefüllte Kolben zu verwenden, an die ein Ausdehnungskörper als Meß- oder Stellwerk über eine Kapillarrohre angeschlossen wird.

Der Temperaturfühler, die Kapillarrohre und der Ausdehnungskörper bilden ein geschlossenes System, welches meist mit unter Druck stehender Flüssigkeit gefüllt ist.

Der Ausdehnungskörper müßte das einzige Bauteil in dem System sein, welches ein veränderliches Volumen hat. Nur dann würde das System eine einwandfreie Anzeige von Temperaturschwankungen liefern. Es ist jedoch bekannt, daß sich auch das Volumen des Temperaturfühlers mit den Temperaturschwankungen als Folge der Ausdehnung und Kontraktion seiner Wandung ändert. Auf diese Weise wird ein wesentlicher Fehler in das System eingeführt. Wenn die Temperatur des Temperaturfühlers zunimmt, vergrößert sich das Volumen der Flüssigkeit in seinem Innern, aber das Volumen des Temperaturfühlers nimmt ebenfalls um einen geringen Betrag zu. Auf diese Weise ist die Ausdehnung des Ausdehnungskörpers merklich kleiner als diejenige, die auftreten würde, wenn das Volumen des Temperaturfühlers konstant bliebe. Infolgedessen ergibt sich keine genaue Anzeige der Temperaturzunahme. Der gegenteilige Effekt tritt bei einer Temperaturabnahme auf.

Ein weiterer Nachteil eines solchen Systems ist eine geringe Ansprechgeschwindigkeit gegenüber Temperaturschwankungen. Diese hängt ab von der Aufheizgeschwindigkeit der Flüssigkeit im Innern des Temperaturfühlers. Es ergibt sich eine bestimmte Ansprechverzögerung, da die Wärme durch die Wände des Temperaturfühlers zu der Flüssigkeit in seinem Innern gelangen muß. Damit ist die Ansprechgeschwindigkeit proportional der Geschwindigkeit des Wärmedurchflusses durch die Wände des Temperaturfühlers und der Aufheizgeschwindigkeit der Flüssigkeit in seinem Innern.

Die vorerwähnten Nachteile lassen sich gemäß der Erfindung dadurch vermeiden, daß die Wand des mit Druckmittel gefüllten Kolbens aus Bimetall hergestellt und derart eingebogen ist, daß der Kolben einen konvex und einen konkav gekrümmten Teil aufweist, und daß die die Außenfläche des Kolbens bildende Bimetallhälfte den größeren Ausdehnungskoeffizienten hat.

Durch diese Ausbildung des Kolbens kann man das Volumen des Temperaturfühlers praktisch unabhängig von Temperaturschwankungen machen, so daß zusätzliche Mittel für eine Kompensation von Volumenschwankungen des Temperaturfühlers nicht mehr notwendig sind. Es wird weiterhin erreicht, daß die An-Mit Druckmittel
gefüllter Temperaturfühler

Anmelder:

Robertshaw-Fulton Controls Company,
Greensburg, Pa. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. W. Reichel, Patentanwalt,
Frankfurt/M. 1, Parkstr. 13

Beanspruchte Priorität:
V. St v. Amerika vom 5. August 1955

James Urban Daly, Youngwood, Pa. (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden

Sprechgeschwindigkeit des Temperaturfühlers auf Temperaturschwankungen größer ist als die Aufheizgeschwindigkeit der Flüssigkeit im Innern des Temperaturfühlers. Denn bei Temperaturanstieg z. B. dehnt sich der konvex gekrümmte Teil des Kolbens schneller aus als der konkav gekrümmte, was eine vorübergehende Volumenabnahme des Kolbens und somit ein schnelleres Ansprechen des Meß- oder Stellwerks zur Folge hat. Diese Vorhaltwirkung läßt sich noch verstärken, wenn der konkave Teil des Kolbens mit einem isolierenden Stoff ausgefüllt wird, der zweckmäßig biegsam ist.

Ein Ausführungsbeispiel wird an Hand der Zeichnung beschrieben. Die Figuren stellen dar

Fig. 1 die Zusammenschaltung eines Temperaturfühlers mit dem zugehörigen Meß- oder Stellwerk,

Fig. 2 einen vergrößerten Querschnitt längs der Linie II-II der Fig. 1.

Das Meß- oder Stellwerk ist als ausdehnungsfähige Membrandose 10 gezeigt, die zwei gerillte Membranen aufweist und durch eine Kapillarrohre 12 mit einem Temperaturfühler 14 verbunden ist. Ein Ende der Membrandose 10 ist mit einem mit Gewinde versehenen Stutzen 16 verbunden, mit dem die Membrandose 10 befestigt werden kann. Das andere Ende der Membrandose 10 trägt einen Stößel 18, der gegenüber dem festen Stutzen 16 in Abhängigkeit von der Ausdehnung oder Kontraktion der Membrandose 10 bewegt wird. Der Stößel 18 wird so angeordnet, daß er einen Schalter, ein Ventil od. dgl. betätigen kann. Der Stutzen 16 und die damit verbundene Membran be-

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Claims (3)

1. 3 4

   sitzen eine Bohrung, so daß Flüssigkeit von der beeinflußt worden ist. Auf diese Weise nimmt der

   Kapillarrohre 12 in die Membrandose 10 fließen Temperaturfühler 14 die Ausdehnung der Flüssigkeit

   kann. in Abhängigkeit von der Temperaturzunahme vorweg,

   Die Erfindung betrifft die Ausbildung des Tempe- und die Membrandose 10 dehnt sich sofort aus.

   raturfühlers 14. Dieser Fühler 14 hat die Form eines 5 Der konvexe Teil 24 der Wandung bleibt in diesem

   Rohres und besitzt ein- Ende 20 mit geringerem gekrümmten Zustand mit verringertem Volumen, wäh-

   Durchmesser, das mit einem Ende der Kapillarrohre rend die Wärme durch die Flüssigkeit hindurchdringt

   12 fest verbunden ist. Das andere Ende 22 des Tempe- und dieselbe schrittweise ausdehnt und zu gleicher

   raturfühlers 14 ist auch in seinem Durchmesser redu- Zeit den Teil 26 mit der konkaven Wandung aufheizt,

   ziert und offengelassen, damit das System mit einer io Da der konkave Isolierteil 26 allmählich auf die ver-

   uuter Druck stehenden Flüssigkeit gefüllt werden größerte Temperatur aufgeheizt wird, verformt er

   kann, welche Volumenänderungen in Abhängigkeit von sich in solcher Weise, daß er der oben beschriebenen

   Temperaturschwankungen unterworfen wird. Nach- Krümmung des konvexen Teiles 24 entgegenwirkt und

   dem das System mit der Flüssigkeit angefüllt ist, die Stellen 30, 30 in Richtung auf ihre ursprüngliche

   kann das offene Ende 22 des Temperaturfühlers 14 15 Lage bewegt. Dadurch wird der Temperaturfühler 14

   für dauernd luftdicht verschlossen werden, z. B. durch wieder auf sein ursprüngliches Volumen gebracht.

   Zusammenpressen seiner Wandung. Wenn sich das Volumen des Temperaturfühlers 14

   Im folgenden wird auf die Einzelheiten der Fig. 2 auf seinem ursprünglichen Wert befindet, bestimmt

   eingegangen. Der Temperaturfühler 14 ist aus einer der Zustand der ausgedehnten Flüssigkeit im Innern

   Platte irgendeines bekannten bimetallischen Materials 20 der Kammer 23 die Einstellung der Membrandose 10.

   hergestellt, wobei die Seite mit dem größten Aus- Auf diese Weise nimmt die Bimetall wandung des

   dehnungskoeffizienten die Außenseite des Temperatur- Temperaturfühlers 14 nur die Flüssigkeitsausdehnung

   fühlers 14 bildet. Der Temperaturfühler 14 bildet eine vorweg, bis die Flüssigkeit auf die vergrößerte Tem-

   Kamer 23 für die Flüssigkeit und eine Wandung mit peratur aufgeheizt ist, und sie beeinflußt nicht die

   einem konvexen Teil 24 und einem konkaven Teil 26. 25 Sollstellung der Dose 10.

   Der konkave Teil 26 bildet eine Auskehlung 28 und Nimmt man dagegen an, daß die Temperatur ab-

   zwei U-förmige Übergangsstellen zwischen den. Teilen nimmt, so ist zu erkennen, daß die umgekehrte Wir-

   24 und 26. kungsweise wie die oben beschriebene eintritt. Der

   Wie in Fig. 1 zu sehen, ist der in Fig. 2 dargestellte konvexe Teil 24 der Wandung, welcher unmittelbar

   Querschnitt über die gesamte Länge des Temperatur- 30 dem Zustand geringerer Temperatur ausgesetzt ist,

   fühlers 14 im wesentlichen symmetrisch. Da die Seite wird unmittelbar durch sie beeinflußt, und er biegt

   des bimetallischen Materials mit größerer Ausdehnung die Übergangsstellen 30 , 30 nach außen und ver-

   die Außenseite des Temperaturfühlers 14 bildet, be- größert damit das Volumen des Fühlers 24. Dieses

   wirkt eine Temperaturzunahme des Teiles 24 ein Um- vergrößerte Volumen des Fühlers 14 zieht eine

   biegen der Übergangsstellen 30, 30 aufeinander zu. 35 Flüssigkeitsmenge aus der Membrandose 10 heraus

   Eine Zunahme der Temperatur des Teils 26 jedoch und diese dadurch zusammen. Damit wird der Zustand

   hat das Bestreben, die Stellen 30, 30 wieder aufzu- geringerer Ausdehnung der Flüssigkeit in den Fühler

   biegen. 14 vorweggenommen.

   Die Auskehlung 28 ist mit einem elastischen Isolier- Da sich die Flüssigkeit im Innern des Fühlers 14 stoff 32 gefüllt, der leicht seine Form ändert. Die 4° allmählich abkühlt und zusammenzieht, wird der kon-Isolation 32 wirkt so, daß die Wärmezufuhr zu dem kave Teil 26 der Wandung durch die Temperatur-Teil 26 verzögert wird. Ihr Zweck wird aus der nun verringerung so beeinflußt, daß er der Einstellung folgenden Beschreibung der Wirkungsweise deutlich durch den konvexen Teil 24 der Wandung entgegenwerden, wirkt. Der Fühler 14 kehrt zu seiner ursprünglichen

   Es wird zunächst angenommen, daß die Temperatur 45 Form und seinem Volumen zurück, bei dem der Zudes Mediums zunimmt. Da der Teil 26 durch das stand der Flüssigkeit den Arbeitspunkt der Membran-Material 32 isoliert ist, wird er von der Temperatur- dose festlegt.

   zunähme nicht beeinflußt, bis die Wärme durch die Die Wirkung der Vorwegnahme des Temperaturkonvexe Wandung 24 und die Flüssigkeit im Innern einflusses auf den Fühler 14 kann dadurch beseitigt des Fühlers 14 zu der Wand 26 fließt. Auf diese Weise 5° werden, daß der Isolierstoff 32 aus der Auskehlung verhindert die Isolierung 32, daß die erhöhte Tempe- 28 entfernt wird. Bei diesem Zustand werden beide ratur die Bimetallwand 26 beeinflußt, bis die Flüssig- Wandungsteile unmittelbar durch eine Temperaturkeit im Innern der Kammer 23 auf die vergrößerte änderung beeinflußt, und sie wirken dahingehend, daß Temperatur aufgeheizt ist. sie das Volumen des Fühlers 14 konstant halten, un-

   Der konvexe Teil 24 dagegen ist unmittelbar der 55 abhängig von Temperaturänderungen am Fühler 14.

   Temperaturzunahme ausgesetzt, und er krümmt sich Dabei tritt die Vorhaltwirkung, welche durch Ver-

   sofort in Abhängigkeit von seiner Aufheizung und wendung des Isolierstoffes 32 erzielt wird, nicht auf. bewirkt ein Umbiegen der Stellen 30, 30 aufeinander
   zu in eine neue Stellung. Es ist zu erkennen, daß

   durch dieses Biegen der Stellen 30, 30 die Quer- 60 Patentansprüche =
   schnittsflache des r uhlers 14 verringert wird und damit das Volumen der Kammer 23 und der Flüssigkeit

   in ihrem Innern. Diese sich ergebende Volumenver- 1. Als Temperaturfühler dienender, mit Druck-

   ringerung des Fühlers 14 bewirkt, daß Flüssigkeit in mittel gefüllter Kolben, an den ein Ausdehnungs-

   die Membrandose 10 strömt und das mit dem Stößel 65 körper als Meß- oder Stellwerk über eine Kapillar-

   10 verbundene Stellglied betätigt wird. röhre angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet,

   Die oben beschriebene Wirkung des Bimetallteiles daß die Wand des Kolbens (14) aus Bimetall her-

   24 tritt unmittelbar nach Zunahme der Temperatur gestellt und derart eingebogen ist, daß der Kolben

   ein, noch bevor die Hauptmasse der Flüssigkeit im einen konvex und einen konkav gekrümmten Teil

   Innern der Kammer 23 durch die Temperaturzunahme 70 aufweist, und daß die die Außenfläche des Kolbens

   bildende Bimetallhälfte den größeren Ausdehnungskoeffizienten hat.
2. 2. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der konkave Teil des Kolbens von einem isolierenden Stoff im wesentlichen ausgefüllt ist.
3. 3. Kolben nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der isolierende Stoff biegsam ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 834 782.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen