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Sollwerteinsteller für Flüssigkeitsthermostate Die Erfindung bezieht
sich auf einen Sollwerteinsteller für Flüssigkeitsthermostate mit einem in den Ausdehnungsflüssigkeitsraum
tauchenden Federrohrkolben oder Balg, welcher durch eine verdrehbare, mit der Kolbenstange
des Federrohrkolbens oder Balges verschraubte Gewindespindel auf den gewünschten
Temperatursollwert einstellbar ist.
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Bei derartigen Flüssigkeitsthermostaten ist eine Voreinstellung des
Temperaturreglers nicht nur von einer tieferen auf eine höhere Regeltemperatur,
sondern umgekehrt auch von einer höheren auf eine tiefere Regeltemperatur je nach
dem Sollwert notwendig. Dies geschieht durch eine Verdrehung der mit ihrem Kopf
aus dem Gehäuse herausragenden Gewindespindel. mit Hilfe eines aufsteckbaren Schlüssels
od. dgl., dessen Mitnehmer, z. B. eine Vierkant-oder Sechskantausnehmung oder eine
innere Abflachung, mit einem entsprechenden Mitnehmer der Gewindespindel, z. B.
einem Vier- oder Sechskant oder einer seitlichen Abflachung des Spindelkopfes, zusammenarbeitet.
Bei einer Verdrehung der Gewindespindel verschraubt sich die z. B. mit einem Außengewinde
versehene Kolbenstange des Federrohrkolbens in einem Innengewinde der hohl ausgebildeten
Gewindespindel, wodurch der Federrohrkolben mehr oder weniger tief in den Ausdehnungsflüssigkcitsbehälter
eingeschoben wird. Bei einer Vergrößerung des Flüssigkeitsraumes zwecks Einstellung
eines höheren Sollwertes bereitet dies keine Schwierigkeiten.
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Wenn dagegen der Sollwert auf eine tiefere Regeltemperatur voreingestellt
werden soll, muß die Gewindespindel derart gedreht werden, daß sich der Federrohrkolben
tiefer in den Flüssigkeitsraum des Thermostaten einschiebt. Dies ist zunächst nur
so 'lange möglich, bis das von dem Thermostaten betätigte Stellglied seine Endstellung
erreicht, z. B. im Falle eines Ventils dasselbe geschlossen ist. Dann hat die Ausdehnungsflüssigkeit
keine weitere Ausweichmöglichkeit mehr. Trotzdem kann noch eine weitere Herabstellung
der Sollwerteinstellung vorgenommen werden, weil zwischen dem unteren Ende der Gewindespindel
und dem die Anzeigeorgane aufnehmenden Teil des Gehäuses eine Pufferfeder eingeschaltet
ist, welche an sich zur Aufnahme von überdrücken im Ausdehnungsflüssigkeitsbehälter
dient. Solange diese Pufferfeder nachgeben kann, ist eine weitere Drehung der Gewindespindel
möglich, welche sich aber, weil der Federrohrkolben nicht mehr nach unten in den
Ausdehnungsflüssigkeitsraum nachgeben kann, bei diesem Vorgang unter entsprechender
Zusammendrückung der Pufferfeder in axialer Richtung aus dem Gehäuse des Thermostaten
herausschiebt.
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Wenn nun die Pufferfeder hierbei so stark zusammengedrückt ist, daß
ihre Federwindungen zusammenstoßen und sie daher nicht weiter nachgeben kann, ist
das Ende der zulässigen Herabstellmöglichkeit erreicht. Im allgemeinen kann der
Sollwert bei solchen Thermostaten nur um etwa 20 bis 30° C im voraus herabgestellt
werden. Der Benutzer muß dann so lange warten, bis die zu regelnde Temperatur abgesunken
ist, worauf infolge der Zusammenziehung der Ausdehnungsflüssigkeit eine weitere
Nachstellmöglichkeit besteht. Diese Vorschrift wurde aber in der Praxis nicht immer
beachtet, so daß Schäden unvermeidbar waren. Wenn nun die Gewindespindel trotzdem
z. B. aus Unachtsamkeit mit Hilfe des Schlüssels gewaltsam weitergedreht wird, kann
dies eine Zerstörung oder wenigstens eine Beschädigung des Thermostaten zur Folge
haben, weil dann der Federrohrkolben mit Gewalt in den Ausdehnungsflüssigkeitsraum
hineingedrückt wird, ohne daß dort oder in der Pufferfeder ein Spielraum für ein
weiteres Ausweichen vorhanden ist.
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Um diesen übelstand zu beseitigen, wurde vorgeschlagen, die beim Erreichen
der zulässigen unteren Grenze der Verstelhnöglichkeit eintretende Hubbewegung der
Gewindespindel dazu zu benutzen, um die Kraftübertragung von dem Schlüssel zu der
Gewindespindel automatisch zu unterbrechen. Gemäß diesem Vorschlag bewirkt diese
entgegen der Wirkung der sich zusammendrückenden Pufferfeder stattfindende Hubbewegung
der Gewindespindel eine Relativverschiebung zwischen einem Mitnehmer des Schlüssels
und einem mit diesem zusammenarbeitenten Mitnehmer der Gewindespindel, welche beim
Erreichen
bzw. nach 1;Jberschreitung der maximal zulässigen Verstellung
der Gewindespindel den Mitnehmer des Schlüssels aus dem Bereich des Mitnehmers der
Gewindespindel bringt und dadurch die formschlüssige Verbindung vom Schlüssel zur
Gewindespindel löst.
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Die Erfindung bezweckt nun eine vorteilhafte weitere Ausgestaltung
dieses Gedankens.
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Im wesentlichen besteht die Erfindung darin, daß zwischen dem Mitnehmer
des Schlüssels und dem Mitnehmer der Gewindespindel ein gegen das Gehäuse drehbar,
aber axial nicht verschiebbar gelagertes Kupplungsstück eingeschaltet ist, in welches
einerseits der Mitnehmer der Gewindespindel und andererseits der Mitnehmer des Schlüssels
greift, der gegen das obere Ende der Gewindespindel anliegt und bei ihrer Hubbewegung
aus seiner Eingriffsstellung in eine ausgerückte Stellung gebracht wird.
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Dieser Erfindungsgedanke kann praktisch auf verschiedene Weise verwirklicht
werden.
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Gemäß einer einfachen Ausführungsform der Erfindung hat das drehbar,
aber axial nicht verschiebbar auf dem Thermostatgehäuse gelagerte Kupplungsstück
in seiner axialen Bohrung eine innere, seitliche Mitnehmerfläche oder Abflachung,
welche mit einer entsprechenden Mitnehmerfläche oder seitlichen Abflachung der Gewindespindel
unter Wahrung der axialen Verschiebungsmöglichkeit der Spindel zusammenarbeitet;
außerdem hat das Kupplungsstück einen vorzugsweise diagonalen Querschlitz od. dgl.,
; in den zwei Zapfen eines Schlüssels so eingreifen können, daß dessen axiale Beweglichkeit
dadurch nicht behindert wird. In der Normalstellung greifen die Zapfen des Schlüssels
in den Querschlitz des Kupplungsstückes ein und nehmen letzteres bei einer Drehung
des Schlüssels mit. Das Kupplungsstück nimmt dann seinerseits über die zusammenarbeitenden
Mitnehmerflächen oder Abflachungen die Gewindespindel bei seiner Drehung mit. Wenn
sich aber die Gewindespindel nach Erreichung der zulässigen Einstellgrenze durch
die Bohrung des Kupplungsstückes hindurch herausschiebt, drückt sie mit ihrer Stirnfläche
auch den Schlüssel aus dem Kupplungsstück heraus. Die Zapfen des Schlüssels heben
sich dann aus dem Querschlitz heraus, wodurch die Verbindung zwischen dem Schlüssel
und dem Kupplungsstück und damit auch mit der Gewindespindel unterbrochen wird.
Infolgedessen dreht sich dann der Schlüssel bei einer weiteren Betätigung leer über
dem oberen Ende der Gewindespindel bzw. verliert er überhaupt seinen Halt auf derselben.
Der Benutzer ist dann nicht mehr in der Lage, die Spindel auf normale Weise weiter
in der gleichen Richtung zu verdrehen. Ein Überdrücken des oder der Federrohre oder
sonstigen Teile des Thermostaten wird dadurch verhindert. Der Benutzer muß warten,
bis die übertemperatur wieder abgesunken ist, bis er die Solltemperatur weiter zurückstellen
kann.
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Um trotzdem die Gewindespindel z. B. im Sinne einer Erhöhung des Sollwertes
wieder zurückdrehen zu können, ohne die Rückverschiebung der Spindel in ihre Normalstellung
abwarten zu müssen, ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung in dem Griff des
Aufsteckschlüssels eine z. B. vierkantige Ausnehmung vorgesehen, welche auf den
Spindelkopf geschoben werden kann. Man kann dann, wenn auch etwas umständlicher,
die Gewindespindel nach Art der Betätigung eines Schraubenschlüssels jeweils um
etwa eine halbe Umdrehung verdrehen, bis der Schlüsel an das Skalengehäuse anschlägt.
Dann wird der Vierkant abgezogen und umgesteckt, worauf die Spindel wieder etwas
verdreht werden kann. Die Umständlichkeit dieser Betätigung dient aber als Warnung
für den Benutzer, daß ein weiteres Einschrauben der Spindel zwecks Tieferstellung
des Sollwertes vermieden werden muß. Es bleibt dadurch stets ein gewisses Maß an
Vorsicht gewahrt, wodurch ein plötzliches Überdrücken der Federrohre od. dgl. verhindert
wird.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung hat das Kupplungsstück
auch eine innere, mit der seitlichen Abflachung der Gewindespindel zusammenarbeitende
Mitnehmerfläche und darüber eine mehrkantige Ausnehmung, in die der mehrkantige
Stift eines Schlüssels einsteckkbar ist. Wenn sich die Gewindespindel durch die
zentrale Bohrung des Kupplungsstückes nach oben heraushebt, schiebt sie mit ihrer
Stirnfläche den Mehrkantstift bzw. den Schlüssel aus der Mehrkantausnehmung des
Kupplungsstückes heraus, wodurch eine weitere Mitnahme des Kupplungsstückes durch
den Schlüssel und damit eine weitere Drehung der Gewindespindel unmöglich gemacht
ist. In dieser und ähnlicher Weise sind weitere Varianten des Erfindungsgedankens
ausführbar.
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In der Zeichnung ist die Erfindung in zwei Ausführungsformen an Hand
der nachfolgenden Beschreibung veranschaulicht.
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Fig.1 zeigt in einem teilweise abgebrochenen Längsschnitt einen Thermostaten
mit einer ersten Ausführungsform des Sollwerteinstellers; Fig. 2 zeigt in Vorderansicht
den oberen Teil des Gehäuses mit der Skala; Fig. 3 zeigt einen Querschnitt nach
der Linie A-B in Fig. 1 durch den Kopf des Sollwerteinstellers; Fig. 4 zeigt den
oberen Teil des Sollwerteinstellers nach Fig. 1 bis 3 in der unwirksamen Stellung
des Aufsteckschlüssels; Fig. 5 zeigt einen teilweise abgebrochenen Längsschnitt
durch einen Thermostaten mit einer zweiten Ausführungsform des Sollwerteinstellers;
Fig. 6 zeigt einen Querschnitt nach der Linie C-D der Fig.5 durch den Kopf des Sollwerteinstellers,
und Fig. 7 zeigt im Längsschnitt den oberen Teil des Sollwerteinstellers nach Fig.
5 und 6 in der unwirksamen Stellung des Aufsteckschlüssels.
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In der Zeichnung ist mit 1 der Oberteil eines zur Aufnahme der Ausdehnungsflüssigkeit
dienenden Behälters bezeichnet, welcher mittels eines an einem Stutzen 2 angeschlossenen
Kapillarrohrs mit einem in der Zeichnung nicht dargestellten Arbeitskörper in Verbindung
steht. In den mit einer Bohrung 3 versehenen Oberteil 1 des Behälters ist das obere
Ende eines in den Behälter tauchenden Wellrohrbalgs oder Federrohrs 4 eingedichtet,
mit dessen nicht dargestelltem Boden eine Balgstange 5 verbunden ist, welche frei
beweglich duch die Bohrung 3 des Behälteroberteils nach außen durchgeführt ist.
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Auf den Behälteroberteil ist ein zweckmäßig rohrförmiges Gehäuse aufgeschraubt.
In diesem Gehäuse 6 ist eine Gewindespindel 7 drehbar und axial verschiebbar gelagert,
deren oberes Ende mit einem mit einem Betätigungsorgan zusammenarbeitenden Kopf
8 versehen ist. Die Gewindespindel 7 ist hülsenartig mit einer zylindrischen Aussparung
9 versehen, deren unterer Teil ein Innengewinde 10 trägt.
Mittels
dieses Innengewindes 10 ist die hohle Gewindespindel ? auf die mit einem entsprechenden
Außengewinde versehene Bilgstange 5 aufgeschraubt.
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Eine Pufferfeder 11 ist zweckmäßig in dem Gehäuse 6 zwischen der Anzeigevorrichtung
und dem unteren, mit einem Bund 12 und einem eingelegten Kugellager 13 versehenen
Ende der Gewindespindel 7 eingespannt.
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Ein gehäuseförmiger Skalenträger 14 ist bei 15 mit dem oberen Verschlußstück
des Gehäuses 6 verbunden. Das Verbindungsglied, welches die Drehbewegung der Gewindespindel
? auf die Anzeigevorrichtung überträgt, besteht aus einer Schnecke 16, die auf einer
Mitnehmerfläche 17 der Gewindespindel 7 gleitend gelagert ist und die mit einem
auf dem Skalenträger 14 gelagerten Schneckenrad 18 zusammenarbeitet. Das Schneckenrad
18 ist unmittelbar mit einem Zeiger 19 gekuppelt, der über einer kreisförmigen Skala
20 spielt, wobei das Schneckenrad 18 und der Zeiger 19 auf einer Achse 21 sitzen.
Die Mitnehmerfläche 17 ist in einfachster Weise durch eine einseitige, parallel
zur Spindelachse verlaufende Abflachung des im übrigen runden Querschnitts der Gewindespindel
? gebildet, während die Innenwandung der durchbohrten Schnecke 16 eine der Abflachung
17 entsprechende innere Anschlagfläche aufweist. Die Schnecke 16 ruht auf einer
Auflagerfläche 22 des Gehäuses 6 und wird von einer Feder 23 festgehalten, die sich
mit ihrem anderen Ende gegen einen Federteller 24 des Skalenträgers
14 stützt.
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Bei der in Fig. 1 bis 4 veranschaulichten Ausführungsform der Erfindung
ragt der Kopf 8 der Gewindespindel 7 durch eine auf dem Skalenträger 14 befestigte,
oben etwas eingezogene Hülse 25 nach außen. Der obere, eingezogene Teil der Hülse
bildet eine Führung für einen Schlüssel 26, welcher zur Betätigung der Gewindespindel
7 dient. Der Schlüssel 26 greift aber nicht unmittelbar an der Abflachung 17 der
Gewindespindel an, sondern nur unter Vermittlung eines drehbar, aber axial nicht
verschiebbar in der Hülse 25 gelagerten Kupplungsstückes 27. Dieses Kupplungsstück
hat eine axiale Bohrung 28 mit einer inneren seitlichen Abflachung 29 (Fig. 3),
welche der Abflachung 17 der Gewindespindel 7 entspricht.
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Ferner hat das Kupplungsstück 27 einen diametralen Querschlitz 30,
der sich von der mittleren Bohrung 28 nach beiden Seiten, aber nicht bis zum Umfang
des Kupplungsstückes erstreckt. In den Querschlitz 30 können zwei gabelförmig angeordnete
Mitnehmerzapfen 31 des Schlüssels 26 eingreifen. Zwischen den Zapfen 31 hat der
Schlüssel 26 eine quer zur Schlüssellängsachse verlaufende Anschlagfläche 32, gegen
die die Stirnfläche des Spindelkopfes 8 stoßen kann. Der innere Abstand der beiden
Zapfen 31 ist so bemessen, daß er den Spindelkopf 8 zwischen sich einschließen kann.
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Schließlich ist der Schlüssel 26 in seinem Griffteil mit einer
Vierkantausnehmung 33 versehen, die über den seitlich abgeflachten Spindelkopf 8
der Gewindespindel ? paßt.
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Die Wirkungsweise des vorstehend beschriebenen Sollwerteinstellers
ist folgende: Um den Thermostaten von einer niedrigen auf eine höhere Regeltemperatur
oder umgekehrt von einer höheren auf eine tiefere Solltemperatur einzustellen, wird
die Gewindespindel 7 mittels des in den Querschlitz 30 des Kupplungsstückes 27 eingeschobenen
Steckschlüssels 26 in der einen oder anderen Richtung gedreht, wobei die Balgstange
5 mehr oder weniger in die Aussparung 9 der Spindel 7 hineingeschraubt wird. Der
Federrohrkolben 4 wird dadurch verkürzt bzw. verlängert, und damit wird der Raum
für die Ausdehnungsflüssigkeit vergrößert bzw. verkleinert. Bei der Drehung der
Gewindespindel 7 wird die Schnecke 16 von der Mitnehmerfläche 17 mitgenommen, wodurch
der Zeiger 19 über das Schneckenrad 18 verstellt wird, so daß das Maß der Drehung
und damit der eingestellte Sollwert der Temperatur auf der Skala 20 abgelesen werden
kann.
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Wenn bei einer Einstellung von einer höheren auf eine tiefere Regeltemperatur
infolge der den Aufnahmebehälter zunächst noch vollständig ausfüllenden Ausdehnungsflüssigkeit
eine axiale Verschiebung der Gewindespindel 7 entgegen der Wirkung der Pufferfeder
11 eintritt, so gleitet die Gewindespindel 7 mit ihrer Mitnehmerfläche 17 in der
Schnecke 16 nach oben, ohne daß die Schnecke 16 und die übrigen Teile der Anzeigeeinrichtung
diese Verschiebungsbewegung mitmachen. Wenn die Nachgiebigkeit der Pufferfeder 11
durch Zusammenstoßen der Federwindungen erschöpft ist (Fig.4), hat sich der Spindelkopf
8 in der Bohrung 28 des Kupplungsstückes 27 aus der in Fig. 1 gezeigten Lage in
die in Fig.4 dargestellte Lage nach oben verschoben. Dabei ist der Schlüssel
26 von der gegen die Queranschlagfläche 32 des Schlüssels stoßenden Stirnfläche
des Spindelkopfes 8 nach oben mitgenommen worden, so daß die Zapfen 31 aus dem Querschlitz
30 herausgehoben worden sind, wie Fig.4 veranschaulicht. Dadurch ist die kraftschlüssige
Verbindung zwischen dem Schlüssel und dem Kupplungsstück unterbrochen, und der Schlüssel
dreht sich bei einer weiteren Betätigung leer um den Spindelkopf 8 bzw. gleitet
von demselben ab. Erst wenn nach Abkühlung und Zusammenziehung der Ausdehnungsflüssigkeit
die Gewindespindel ? von der Pufferfeder 11 wieder herabgedrückt wird, bis sich
der Bund 12 auf den Oberteil des Flüssigkeitsbehälters 1 auflegt, gelangt der Spindelkopf
8 wieder in seine Normalstellung gemäß Fig.1, und nunmehr können die Zapfen 31 des
Schlüssels wieder in den Querschlitz 30 des Kupplungsstückes 27 eingesetzt werden.
Dann kann durch Drehung des Schlüssels 26 eine weitere Verstellung der Gewindespindel
vorgenommen werden.
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Wenn sich die Gewindespindel in der in Fig.4 dargestellten Lage befindet,
in der der Schlüssel auf normale Weise nicht mehr wirkt, kann man trotzdem im Bedarfsfalle
z. B. eine Zurückstellung der Vorrichtung auf einen höheren Sollwert vornehmen.
Zu diesem Zweck steckt man den Griff des Schlüssels 26 mit seiner Vierkantausnehmung
33 über den Spindelkopf 8 und kann dann den Schlüssel wie einen Schraubenschlüssel
absatzweise betätigen, wie oben bereits erläutert wurde.
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Die in Fig. 5 bis 7 veranschaulichte Ausführungsform des Sollwerteinstellers
gleicht hinsichtlich der Teile 1 bis 24 der vorstehend beschriebenen Ausführungsform
nach Fig. 1 bis 4. Ferner ist in ähnlicher Weise auf dem Skalenträger 14 eine in
ihrem oberen Teil etwas eingezogene Hülse 34 befestigt. In der Hülse 34 ist ein
Kupplungsstück 35 zwar drehbar, aber axial nicht verschiebbar gelagert. Das Kupplungsstück
35 hat eine axiale Bohrung 36 mit einer inneren seitlichen Abflachung 37 (Fig. 6);
die der Abflachung 17 des Spindelkopfes 8 entspricht. Der
obere
Teil des Kupplungsstückes 35 ist zu einer Sechskantausnehmung 38 erweitert, in .
welche der Sechskantstift 39 eines Schlüssels 40 eingesetzt werden kann. In der
Normalstellung gemäß Fig. 5 befindet sich die Stirnfläche des Spindelkopfes 8 im
unteren Teil des Kupplungsstückes 35. Der Sechskantstift 39 greift in dieser Stellung
in die Sechskantausnehmung 38 des Kupplungsstückes 35 vollständig ein.
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Bei einer Drehung des Schlüssels 40 wird daher das Kupplungsstück
35 und von letzterem die Gewindespindel ? mitgenommen. Wenn sich aber die Spindel
? unter Zusammendrückung der Pufferfeder 11 nach oben heraushebt, schiebt der Spindelkopf
8 den Sechskantstift 39 aus der Sechskantausnehmung 38 des Kupplungsstückes 35 nach
oben heraus, so daß der Schlüssel 40 nicht mehr faßt, sondern sich leer über dem
Spindelkopf dreht bzw. von letzterem abgleitet.
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Die Gewindespindel ? kann sich im übrigen ohne Beeinflussung der Zeigerstellung
heben und senken, wenn sie bei einer tlberhitzung des Thermostaten entgegen der
Wirkung der Pufferfeder 11 nachgibt. Der Steckschlüssel 40 behindert diese Bewegung
nicht, zumal er im allgemeinen abgezogen wird, wenn er nicht zur Einstellung des
Thermostaten benötigt wird.
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Selbstverständlich beschränkt sich die Erfindung nicht auf die vorstehend
beschriebenen und in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsformen, sondern
sie umfaßt alle Varianten im Rahmen des wesentlichen Erfindungsgedankens, insbesondere
hinsichtlich der Ausbildung und Anordnung des Kupplungsstückes.