DE1086458B - Thermostat - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Thermostaten, bestehend aus einem Gehäuse, das im Innern ein sich bei Wärmeeinwirkung ausdehnendes Medium enthält und einen von einer elastischen Hülle umschlossenen Kolben mit einem konischen Ende, der bei Temperaturerhöhung von dem sich ausdehnenden Medium nach außen gedrückt wird und dabei Steuerorgane betätigt, insbesondere in Verbindung mit einem Ventil zum Steuern des Stromes eines erwärmten Mediums.

Es sind Thermostaten bekannt, die mit einer Flüssigkeit arbeiten, welche eine schmiegsame Membran bzw. einen Federbalgen oder einen Faltenbalgen beaufschlagt, durch dessen Bewegungen Regel- oder Steuerimpulse ausgelöst werden.

Weiterhin sind Thermostaten bekannt, bei denen statt einer Flüssigkeit ein bei normalen Temperaturen fester ausdehnbarer Körper, z. B. Wachs, verwendet wird, welches in einem Gehäuse angeordnet ist, dessen eine Wandung durch eine Membran gebildet ist, durch deren Bewegung ein federbeeinflußtes Ventil geöffnet werden kann. Solche Thermostaten können auf Druckänderungen in der Anlage ansprechen. Derartige Thermostaten mit beweglicher Membran bzw. mit beweglichen Balgen haben nur eine verhältnismäßig kurze Lebensdauer.

Ferner sind Thermostaten bekannt, bei denen in einem Gehäuse ein in der Wärme ausdehnbares Medium (Dehnstoff) angeordnet ist, und im Innern des Gehäuses befindet sich ein von einer elastischen Hülle umschlossener Kolben, der ein konisches Ende aufweist und der bei Temperaturerhöhung von dem sich ausdehnenden Medium nach außen gedruckt wird und dadurch ein Steuerorgan betätigt. Bei einem solchen Thermostaten führt die den Kolben umgebende Hülle aus elastischem Material bei Ausdehnen des Dehnstoffes Längsbewegungen aus, durch die in der elastischen Hülle Falten entstehen können; dadurch wird einmal die Arbeitsgenauigkeit des Thermostaten nachteilig beeinflußt, und zum anderen wird die Lebensdauer der elastischen Hülle und damit dea Thermostaten erheblich verkürzt.

Diese Nachteile werden dadurch vermieden, daß bei einem Thermostaten der gekennzeichneten Gattung gemäß der Erfindung die elastische Hülle sich über das konische Ende des Kolbens hinaus zylindrisch oder nahezu zylindrisch fortsetzt und dieses Ende längs des Fortsatzes größer ist als die Wandstärke der elastischen Hülle im zylindrischen Teil des Kolbens. Diese Ausbildung des Thermostaten hat den Vorteil, daß bei Herausbewegen des Kolbens mit konischem Ende aus der elastischen Hülle infolge von Temperaturerhöhung des sich unter Wärmeeinwirkung ausdehnenden Mediums die Hülle lediglich seitlich zusammengequetscht wird, so daß keiner-

Thermostat

Anmelder:

Standard-Thomson Corporation,
Dayton, Ohio (V. St. A.)

Vertreter: Dr. E. Wiegand, München 15,

und Dipl.-Ing. W. Niemaim, Hamburg 1, Ballindamm 26,

Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 28. Mai 1953

Charles Waxxen Wood, Lebanon, Ohio (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

lei Falten entstehen. Außerdem wird dadurch, daß die elastische Hülle sich nur zusammenquetscht, eine genaue Bewegung des Kolbens in Abhängigkeit von den Temperaturänderungen des sich in der Wärme ausdehnenden Mediums erreicht. Dadurch wird weiter bei einfacher Ausbildung eines solchen Thermostaten mit kleinen Größenabmessungen eine erhöhte Lebensdauer des Thermostaten gewährleistet.

In Weiterbildung der Erfindung erstreckt sich die elastische Hülle über die ganze Länge des Gehäuses von der einen Wandung zur gegenüberliegenden Wandung.

Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung weist das Gehäuse zur Aufnahme des sich bei Wärmer ausdehnung ausdehnenden Mediums der elastischen Hülle und des Kolbens einen nach innen offenen

♦° schalenförmigen Teil auf, welcher das eine Ende der elastischen Hülle aufnimmt. Auch diese Ausbildung trägt dazu bei, daß sich bei dem Herausbewegen des Kolbens aus der elastischen Hülle in derselben keine Falten bilden.

Die Erhöhung der Arbeitsgenauigkeit wird weiterhin dadurch gefördert, daß im Gegensatz zu der bekannten Ausbildung, bei welcher der Kolben mit der elastischen Hülle sich nur zu einem Teil in das Gehäuse mit dem in der Wärme ausdehnbaren Medium erstreckt, bei der erfindungsgemäßen Ausbildung des Thermostaten eine hohe Geschwindigkeit der Wärmeübertragung erhalten wird und hierdurch ein rasches und genaues Ansprechen auf Temperaturänderungen erzielt wird.

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Die Erfindung ist, wie angegeben ist, vorzugsweise platte 16, umgibt den Kolben 50 und greift an ihm in Verbindung mit einem Regelventil für die Kühl- innerhalb einer Nut 56 an. Die Feder 54 dient dazu, einrichtung von Verbrennungskraftmaschinen anwend- die Teile wieder in die Ausgangsstellung zurückbar. Sie hat in dieser Anwendung in Verbindung mit zustellen, was später beschrieben wird,
einem Regelventil den besonderen Vorteil, daß sie in 5 Bei normalen Temperaturbedingungen sind die dareinem System arbeiten kann, in dem Druckänderun- gestellten Teile so angeordnet, wie aus Fig. 1 ersichtgen vorhanden sind, wobei der Thermostat aber in Hch ist. Jedoch dehnt sich bei steigender Temperatur Verbindung mit dem Ventil nur auf Temperatur- das ausdehnbare Material 48 aus, und diese Ausdehänderungen, dagegen nicht auf Druckänderungen an- nung ergibt eine Verformung der elastischen Hülle 36. spricht. ¹⁰ Da die elastische Hülle 36 aus einem Material besteht,

Die Erfindung ist an Hand der Zeichnung an Aus- das nicht zusammendrückbar ist, bewegen sich die führungsbeispielen erläutert. Wandungen der Hülle 36 einwärts in einer Richtung,

In den Zeichnungen stellt dar daß die Längsöffnung verschlossen wird, und dadurch

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Thermostaten wird der Kolben 50 in einer Richtung aus dem Körper gemäß der Erfindung in Verbindung mit einem Ventil, !5 der elastischen Hülle 36 und aus dem Gehäuse 32 Fig. 2 eine Seitenansicht des Thermostaten, herausgedrückt. Unter erhöhten Temperaturbedingun-

Fig. 3 eine Draufsicht des Thermostaten, gen dehnt sich das ausdehnbare Material 48 zu einem

Fig. 4 eine Unteransicht des Thermostaten und - solchen Ausmaß aus, daß der Kolben 50 gegenüber

Fig. 5 einen Längsschnitt durch ein abgeändertes dem Gehäuse 32 um eine solche Entfernung bewegt Ausführungsbeispiel des Thermostaten. ao wird, daß eine nahe dem oberen Teil des Kolbens 50

Gemäß den Zeichnungen ist ein ringförmiger Kör- angeordnete Schulter 58 mit dem unteren Ende der per 10 vorgesehen, der einen sich einwärts erstrecken- Gewindebuchse 52 in Widerlager-Eingriff gedrückt den Flansch 12 hat, welcher eine durch den Körper wird, wodurch eine weitere Bewegung des Kolbens 10 hindurchgehende Öffnung für ein Arbeitsmittel 50 verhindert wird. Die Entfernung, um welche der aufweist. Mit dem Körper 10 ist eine Mehrzahl von 25 Kolben 50 durch die Ausdehnung des ausdehnbaren Armen 14 verbunden, die sich von dem Körper 10 ^ ■ Materials 48 bewegt wird, bevor die Schulter 58 sich nach oben erstrecken und welche jeweils an dem obe- gegen das Ende der Gewindebuchse 52 bewegt, wird ren Ende mit einer Tragplatte 16 verbunden sind. Mit mit Vorweg-Eritfernung bezeichnet. Eine weitere der Unterseite des Körpers 10 ist eine Mehrzahl Ausdehnung des ausdehnbaren Materials 48 ergibt bogenförmiger Schenkel 20 verbunden, an deren Enden 3° ein weiteres Schließen der Längsöffnung innerhalb ein Führungszylinder 22 angeschlossen ist. Ein beweg- der Hülle 36. Da jedoch der Kolben 50 an einer liches Glied, hier ein Ventilglied 26, wird innerhalb Weiterbewegung gehindert ist, wird das Gehäuse 32 der Arbeitsmittelleitung in dem Körper 10 mittels abwärts bewegt, das durch die Innenwandungen des einer Feder 28 in die Schließstellung gedrückt, welche Führungszylinders 22 geführt wird. Wenn das Geein zylindrisches Gehäuse 32 umgibt, das mit dem 35 häuse 32 sich abwärts bewegt, nimmt es das bewegbeweglichen Glied 26 verbunden ist. Die Enden der ■ liehe Ventilglied 26 mit sich, welches mit dem GeFeder 28 legen sich elastisch gegen die Schenkel 20 häuse 32 fest verbunden ist. Daher ergibt diese Ab- und das bewegliche Ventilglied 26. wärtsbewegung des Gehäuses 32 das öffnen des

Das Gehäuse 32 bildet einen geschlossenen Behälter, Durchganges durch den Körper 10.
welcher in seiner oberen Fläche eine Öffnung 34 auf- 40 Der Thermostat gemäß der Erfindung in Verbinweist. Innerhalb des Gehäuses 32 befindet sich eine dung mit einem Ventil ist gewöhnlich in einer Arbeits-Hülle 36 aus elastischem Material. Der untere Teil anlage so angeordnet, daß das Arbeitsmittel das Geder Hülle 36 ist in einen schalenförmigen Abschnitt häuse 32 umgibt. Wenn demgemäß das bewegliche 38 an dem unteren Teil des Gehäuses 32 eingesetzt. Ventilglied 26 sich bewegt, um die Leitung zu öffnen, Der schalenförmige Abschnitt 38 hält den unteren 45 kann das Arbeitsmittel sich aufwärts durch die öff-Teil der elastischen Hülle 36 gegen eine radiale Be- - nung in dem Körper 10 bewegen. Wenn genügend wegung fest. Am oberen Ende der elastischen Hülle Arbeitsmittel durch den Durchgang oder durch die 36 befindet sich ein Flansch 42, welcher sich in radia- Öffnung in dem Körper 10 geflossen und in der Anlage ler Richtung von der elastischen Hülle 36 erstreckt umgelaufen ist, wird seine Temperatur reduziert; und sich gegen die Innenwandung des Gehäuses 32 5° dadurch wird die Temperatur des ausdehnbaren legt. Der Flansch 42 wird an einer Längsbewegung Materials 48 ebenfalls reduziert und verkleinert sein dadurch gehindert, daß er mittels einer Scheibe 46 Volumen allmählich, wodurch die Schraubenfeder 28, nach unten gepreßt wird, die innerhalb des Gehäuses unterstützt durch den Druck des durch die Öffnung 32 an seinem oberen Ende gehalten wird. in dem Körper 10 umlaufenden Arbeitsmittels, das

Die elastische Hülle 36 ist umgeben von einem aus- 55 bewegliche Ventilglied gegen die Ventilschließstellung dehnbaren Material 48, welches den verbleibenden drückt. Diese Bewegung gegen die Schließstellung des Raum in dem Gehäuse 32 ausfüllt. Die elastische beweglichen Ventilgliedes erfolgt entsprechend der Hülle 36 ist über einen Teil ihrer Länge mit einer Volumenverkleinerung des ausdehnbaren Materials 48 zentrisch angeordneten Längsöffnung versehen. Inner- und der sich ergebenden Verkleinerung in dem Gehalb der Längsöffnung in der elastischen Hülle 36 ist 60 samtdruck des ausdehnbaren Materials gegen die ein Kolben oder eine Stange 50 angeordnet, welche ein Wandungen der elastischen Hülle 36. Daher wird die konisches Ende 51 aufweist. Der Kolben 50 ragt oben Längsöffnung in der Hülle 36 zu einem größeren Ausaus dem Gehäuse 32 durch eine Öffnung in der maß geöffnet, so daß der Kolben 50 tiefer in die öff-Scheibe 46 und durch die- in Ausrichtung liegende nung in der Hülle 36 eingeführt werden kann. Wenn Öffnung 34 in der oberen Fläche des Gehäuses 32 vor. 65 die Temperatur des das Gehäuse 32 umgebenden Das obere Ende des Kolbens 50 wird innerhalb einer Arbeitsmittels sich genügend gesenkt hat, so daß das Gewindebuchse 52 verschiebbar gehalten, welche . in Ventilglied 26 die Öffnung in dem Körper 10 schliedie Tragplatte 16 am oberen Ende der Schenkel 14 ßen kann; führt die vergleichsweise kleine Schraubeneingeschraubt ist. Eine vergleichsweise kleine Schrau- feder 54, welche in die Nut 56 des Kolbens 50 einbenfeder 54 legt sich gegen die Unterfläche der Trag- 70 greift, den Kolben 50 wieder in die Hülle 36 in seine

normale Tiefe zurück. Die Stellung der Gewindebuchse 52 kann in der Tragplatte 16 durch Drehen eingestellt werden, wodurch der normale Abstand zwischen der Schulter 58 des Kolbens 50 und dem unteren Ende der Gewindebuchse 52 eingestellt wird. Eine Einstellung dieses Abstandes verändert den Weg des Kolbens 50, wodurch die Temperatur verändert wird, bei welcher die Schulter 58 an der Unterfläche der Gewindebuchse 52 angreift, und daraus ergibt sich eine Änderung in der Temperatur, bei welcher das Gehäuse 32 beginnt, sich abwärts zu bewegen, und infolgedessen wird die Temperatur geändert, bei welcher das bewegliche Ventilglied 26 sich zu öffnen beginnt.

Eine bevorzugte abgeänderte Ausbildung der Erfindung ist in Fig. 5 wiedergegeben. Die Arbeitsweise des in Fig. 5 dargestellten Thermostaten entspricht der Arbeitsweise des in Fig. 1 dargestellten. Jedoch verwendet die bevorzugte Ausbildung einen feststehenden Kolben 60. Das obere Ende 61 des Kolbens 60 greift mittels Gewinde in eine Tragfläche 62 an den oberen Enden der Arme 64 ein. Daher ist der Kolben 60 in Längsrichtung nicht bewegbar, wenn die Wandungen der elastischen Hülle 36 einwärts gedrückt werden. Wenn daher das ausdehnbare Material 48 sich zu einem solchen Ausmaß ausdehnt, daß es die Wandungen der elastischen Hülle 36 nach innen drückt, wodurch die Längsöffnungen durch die elastische Hülle geschlossen werden, ergibt sich eine unmittelbare Bewegung des Gehäuses 32, und das öffnen des beweglichen Ventilgliedes 26 beginnt unverzüglich. Mit anderen Worten, es tritt keine Vorbewegung des Kolbens 60 ein, bevor das bewegliche Ventilglied 26 sich zu öffnen beginnt, und daher beginnt das Ventil 26 sich zu öffnen, wenn der Ausdehnungsdruck des ausdehnbaren Materials gegen die Wandungen der elastischen Hülle 36 beginnt. Der Kolben 60 bewegt sich nicht, so daß ein Antriebsteil, z. B. die Feder 54, zur Zurückführung nicht notwendig ist.

Beide bevorzugten Ausbildungen gemäß Fig. 1 bzw. 2 und 5 können kalibriert und so eingestellt wer-

den, daß sie sich bei genau gleichen Temperaturen öffnen und schließen.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Thermostat, bestehend aus einem Gehäuse, das im Innern ein sich bei Wärmeeinwirkung ausdehnendes Medium enthält und einen von einer elastischen Hülle umschlossenen Kolben mit einem konischen Ende, der bei Temperaturerhöhung von dem sich ausdehnenden Medium nach außen gedrückt wird und dabei Steuerorgane betätigt, insbesondere in Verbindung mit einem Ventil zum Steuern des Stromes eines erwärmten Mediums, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Hülle sich über das konische Ende des Kolbens hinaus zylindrisch oder nahezu zylindrisch fortsetzt und dieses Ende längs des Fortsatzes größer ist als die Wandstärke der elastischen Hülle im zylindrischen Teil des Kolbens.

2. Thermostat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Hülle sich über die ganze Länge des Gehäuses von der einen Wandung zu der gegenüberliegenden Wandung erstreckt.

3. Thermostat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse einen nach innen offenen schalenförmigen Teil aufweist und daß das eine Ende der elastischen Hülle innerhalb dieses schalenförmigen Teiles angeordnet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 58 786, 74 648,
151233, 310259, 313 322, 314150, 370043;
österreichische Patentschrift Nr. 174486;
französische Patentschriften Nr. 556 830, 1 026 645; britische Patentschriften Nr. 531 280, 660 341,
907;

USA.-Patentschriften Nr. 1822 863, 1911230,

569 359, 2 598 351.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen