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Bimetalithermostat für Konde-nswasserableiter Die Erfindung betrifft
einen Bimetallthermostat für Kondenswasserableiter mit um dessen Ventilschaft zu
einer Säule lose übereinandergeschichteten, im kalten Zustand ebenen und sich bei
Temperaturerhöhung paarweise gegenläufig auswölbenden Bimetallplatten, wobei jedes
Paar eine Hubeinheit bildet, der mindestens noch ein weiteres Paar sich gegenläufig
auswölbender- Bimetallplatten gleichlagig zugeordnet ist.
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Bei einem derartigen Bimetallthermostat werden die bei der Erwärmung
der Bimetallelemente entstehenden Kräfte dazu benutzt, den Ventilverschlußkörper
entgegen dem Druck des Dampfes zum Schließen zu bringen. Diese Kräfte müssen stets
größer als der Dampfdruck sein, damit der Ventilverschlußkörper zur Vermeidung von
Dampfverlusten sicher schließt. Erst wenn durch Kondensatbildung mit dadurch bedingtem
Temperaturrückgang die Schließkraft der Bimetallelemente nachgelassen hat, öffnet
der Ventilverschlußkörper wieder, und das angesammelte Kondensat kann abfließen.
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Da jedoch die von dem Bimetall gelieferten Schließkräfte linear mit
der Temperatur zunehmen, während die Sattdampfkurve, an welcher möglichst dicht
entlanggefahren werden soll, um schon bei geringen Temperaturdifferenzen ein Öffnen
bzw. Schließen des Ableiters zu bewirken, parabolisch verläuft, ist es das Bestreben
der Fachleute, Maßnahmen zu treffen, um den Schließkraftverlauf des Bimetalls dem
Verlauf der Sattdampfkurve möglichst genau anpassen zu können.
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Bei einem bekannten Kondenswasserableiter hat man eine Annäherung
des Schließkraftverlaufs an die Sattdampflinie dadurch erzielt, daß mehrere Bimetallstreifen
an einem Ende unter Zwischenlage von Distanzscheiben miteinander verschraubt wurden,
so daß die einzelnen Enden der freien Streifen unabhängig voneinander und nacheinander,
d. h. registerartig, in Abhängigkeit von der Temperatur auf den Absperrkörper einwirken.
Durch diese Maßnahme wird eine Abweichung des Thermostats von dem linearen Schließkraftverlauf
dadurch erreicht, daß ein mehrmals gebrochener Linienzug entsteht, da jedes Zuschalten
eines Bimetallelementes einen Knickpunkt bringt. Bei Verwendung von drei Elementen
würde die Schließkraftlinie also aus drei Linienzügen mit zwei Knickstellen bestehen.
Auf diese Weise läßt sich nur unvollkommen eine Anlehnung an die Sattdampflinie
erreichen, da pro Element nur einmal eine Änderung des Linienzuges möglich ist.
Wollte man also nach diesem Vorschlag die Schließkraftlinie des Thermostates der
Sattdampflinie knickpunktfrei anpassen, so müßte man eine unendliche Anzahl von
Bimetallelementen verwenden, wie das z. B. in beschränktem Umfang bei einer bekannten,
aus mehreren Scheiben bestehenden Bimetallsäule der Fall ist.
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Bei dieser bekannten Bimetällsäule gelangen verschieden kräftige und
derart abgestufte Scheibenpaare zur Verwendung, daß bei geschlossenem Ventil und
Temperaturanstieg die schwächeren Scheibenpaare von den stärkeren Scheibenpaaren
zusammengedrückt werden. Diese Malinahme ergibt jedoch einen voluminösen und aufwendigen
Säulenaufbau, der einen größeren Raumbedatf zur Folge hat. Eine weitere, sich auf
die Lebensdauer der Thermostate nachteilig auswirkende Funktionsweise ist darin
zu sehen, daß die schwächeren -Scheiben zusammengedrückt werden, wobei die hiermit
auftretende Hubunterdrückung zu unzulässig hohen Beanspruchungen führt, die mit
der Zeit zu dauernden plastischen Verformungen führen, was @ sich auf die Wirkungsweise
der Bimetallsäule und damit auf die einwandfreie Funktion des Kondensatäbleiters
negativ auswirkt. Will man eire derartige überbeanspruchung der schwächeren Wimetallscheiben
vermeiden, so sind zusätzliche Mittel, wie entsprechend bemessene Anschläge, erforderlich,
die sich außerdem auch noch hubverkürzend auswirken.
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Es ist auch schon bekannt, zwei von der Temperatur unabhängig beeinflußbare
Bimetallelemente zu verwenden, von denen mindestens eines gekrümmt ist, so daß beide
im kalten Zustand einen in Richtung auf ihre freien Enden stetig zunehmenden Abstand
voneinander
haben. Durch diese Maßnahme wälzt sich bei Temperaturanstieg das eine Bimetallelement
auf dem anderen stetig ab, wobei die wirksame Länge der Berührung beider Bimetallelemente
miteinander eine parabolisch verlaufende Zunahme der Schließkraft ergibt, die der
Sattdampflinie beliebig angenähert werden kann.
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Ganz abgesehen davon, daß vorgewölbte Bimetallelemente in der Herstellung
mehr Arbeitsgänge erforderlich machen als ebene und daher teuer sind, machen sie
auch infolge ihrer Federwirkung eine genau justierbare Grundeinstellung der Kondensatableiter
fast unmöglich. Außerdem führt die Anwendung der bekannten Maßnahme bei einem Thermostat
mit zu einer Säule lose übereinandergeschichteten Bimetalielementen, die sich paarweise
gegenläufig wie bei den zuvor beschriebenen Thermostaten auswölben, wobei jedes
Paar eine Hubeinheit bildet, ebenfalls zu einem größeren Raumbedarf und damit zwangläufig
auch zu einem größeren Gehäuse.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, durch Weiterbildung des
zuletzt genannten Thermostats die mit den bekannten Lösungsvorschlägen verbundenen
Nachteile dadurch zu vermeiden, daß die Platten des inneren Paares jeder Hubeinheit
im Querschnitt dünner sind als die Platten des äußeren Paares.
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Auf Grund der vorgeschlagenen Maßnahme haben die im kalten Zustand
ebenen Elementenpaare bei Temperaturanstieg infolge voreilender Auswölbung der dünneren
Elemente einen in Richtung auf ihre freien Ränder bzw. Enden stetig zunehmenden
Abstand voneinander, der sich erst bei weiterer Temperaturzunahme durch die nacheilende
Auswölbung der stärkeren Elemente unter stetiger Vergrößerung ihrer Berührungsflächen
und damit unter stetiger Zunahme der Schließkraft verringert, bis sie im ausgewölbten
Zustand wieder ganzflächig aneinanderliegen.
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Mit dem Erfindungsvorschlag werden die zuvor aufgezeigten Nachteile
beseitigt. Die Bauhöhe vergrößert sich im Gegensatz zu den bekannten Ausführungen
trotz der knickpunktfreien Anpassung der Schließkraft an die Sattdampflinie innerhalb
einer jeden Hubeinheit nur um die Materialstärke des inneren Scheibenpaares. Es
ist zwar schon eine Bimetallsäule bekanntgeworden, bei der mehrere Scheiben zu gleichsinnig
geschichteten Paketen wechselsinnig aneinandergereiht wurden, jedoch sollte damit
nur eine kraftverstärkende Wirkung mit linearer Kennlinie erreicht werden.
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Mit der vorgeschlagenen Maßnahme ergibt sich auch noch zusätzlich
der Vorteil, daß die schwächeren Bimetallelemente nach völliger Auflage der stärkeren
Elemente bei weiterem Temperaturzuwachs nicht überlastet werden können, da die entstehenden
höheren Kräfte dann von den stärkeren Elementen aufgenommen werden.
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Die Erfindung kann bei beliebig ausgebildeten Bimetallthermostaten
zur Anwendung gelangen. So besteht z. B. die Möglichkeit, nur eine halbe Hubeinheit
einzusetzen, d. h. nur gleichsinnig sich auswölbende Bimetallelemente zu verwenden.
Es können auch mehr als zwei Paar Elemente je Hubeinheit zur Anwendung gelangen,
wobei die Materialstärke der Elemente von außen nach innen zu abnimmt, so daß auch
größere Schließkräfte mit progressiver Kennlinie erzielbar sind. Die einzelnen Bimetallelemente
können als Streifen, runde Scheiben oder mehreckige Platten ausgebildet sein.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
schematisch dargestellt. Es zeigt F i g. 1 die Bimetallsäule im kalten Zustand,
das Absperrorgan in Offenstellung, F i g. 2 die Bimetallsäule, teilweise im Schnitt,
in leicht erwärmtem Zustand, das Absperrorgan in Schließstellung und F i g. 3 die
Bimetallsäule nach F i g. 2 bei weiterer Temperaturzunahme, das Absperrorgan in
Schließstellung.
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Im Innenraum eines nicht näher dargestellten Ableitergehäuses, das
bekanntlich durch eine Trennwand 1 in einen Zufluß- und einen Abflußraum unterteilt
ist, befindet sich die durch das Regel- und Absperrorgan 2 verschließbare
Auslaßöffnung 3,
während auf dem Schaft 4 des Absperrorgans der beispielsweise
aus einer Bimetallsäule bestehende Ausdehnungskörper lose aufgereiht angeordnet
ist. Der Ausdehnungskörper besteht aus einer Säule von übereinandergeschichteten
und sich paarweise gegenläufig auswölbenden Bimetallplatten 5 und 6, durch deren
Mittelbohrung 7 der Ventilschaft 4 hindurchgeführt ist.
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Die sich gegenläufig auswölbenden Bimetallplatten 5 und 6 sind jeweils
zu einer Hubeinheit 8
zusammengefaßt. Eine Säule kann aus einer oder mehreren
solcher Hubeinheiten bestehen. Gemäß der Erfindung gelangen zwei Paar in der Materialstärke
unterschiedliche Platten zur Anwendung derart, daß sich jeweils zwischen zwei sich
gegenläufig auswölbenden starken Außenplatten 5 ein Paar sich gegenläufig auswölbender
dünner Platten 6 befindet. Zwischen den Hubeinheiten 8 sind ebene Abstandsscheiben
9 vorgesehen, die z. B. auch aus Bimetall bestehen können.
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Wie aus F i g. 1 ersichtlich ist, bestehen die Bimetallelemente aus
im kalten Zustand ebenen Platten, Scheiben oder Streifen, die zusammen mit den Abstandsscheiben
einen kompakten Thermostatblock bilden, der eine leichte Justierung der Grundeinstellung
des Kondensatabisixers ermöglicht. Bei Temperaturzunahme beginnen sich die Bimetallplatten
gemeinsam auszuwölben, wobei jedoch die in jeder Hubeinheit innen liegenden dünnen
Platten 6 in der Auswölbung den stärkeren Platten 5 voreilen und so zu Anfang und
damit im unteren Druckbereich allein die notwendige Schließkraft aufbringen (F i
g. 2). In dieser Wirklage haben die unterschiedlich starken Platterz einen in Richtung
auf ihre freien Enden bzw. Ränder stetig zunehmenden Abstand 10 voneinander.
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Mit weiterer Zunahme von Temperatur und Druck wölben sich auch die
dicken Platten immer mehr durch, so daß sich die Berührungsfläche zwischen den dünnen
und den dicken Platten fortlaufend vergrößert und sich dadurch auch zu der Schließkraft
der dünnen Platten 6 die der dicken Platten 5 zunehmend hinzuaddiert, bis
beide Platten mit ihren ganzen Flächen gegeneinander anliegen, wie dies in F i g.
3 gezeigt ist.
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Es wälzt sich also bei Temperaturzunahme das eine Bimetallelement
auf dem anderen stetig ab, wobei die wirksame Länge der Berührung beider Bimetallelemente
miteinander eine parabolisch verlaufende
Zunahme der Schließkraft
ergibt, die der Sattdampflinie anpaßbar ist.