-
Flüssigkeitsausdehnungsthermostat Die Erfindung betrifft einen Flüssigkeitsausdehnungsthermostaten
mit einem in einen FlUssigkeitsbehilter eintauchenden, vorzugsweise metallischen
Balg, dessen Balgboden mit einer nach außen geführten Balgstange verbunden ist.
Der Metallbalg kann hierbei aus einem Metallfederrohr oder ähnlichen Wellrohr bestehen
oder auch als Membrandose ausgebildet sein, bei der ringförmige Metallbleche wellrohrartig
zusammengeschweißt aind.
-
Es ist üblich, den-als Wärmefühler dienenden Flüssigkeitsbehälter
eines solchen Thermostaten mit einem sich unter Wärmeeinwirkung ausdehnenden Medium
zu füllen, dessen Volumenänderungen über ein nach außen abgedichtetes Arbeitsglied
in Hubbewegungen umgewandelt werden, die fUr beliebige Regelungs-oder Steuerzwecke
verwendbar sind. Dies kann unmittelbar über die Balgstange des in das Ausdehnungsmedium
eintauchenden Netallbalges oder über einen mit dem eigentlichen WärmefUhler durch
ein Kapillarrohr verbundenen Arbeitskörper geschehen, aus dem ein ebenfalls durch
einen Metallbalg od. dgl. abgedichteter Arbeitsstift nach außen geführt ist.
-
Zwecks Verstellung des Sollwertes kann in den Flüssigkeitsbehälter
des Thermostaten ein Federrohrbalg mit Hilfe einer Spindel od. dgl. mehr oder weniger
tief eingetaucht werden. Der Thermostat kann aber auch auf einen konstanten Wert
eingestellt sein, in welchem Falle eine besondere Regulierung nicht erforderlich
ist. Als Ausdehnungsmedium wird für derartige Thermostaten bisher im allgemeinen
eine Flüssigkeit verwendet, die im ganzen Arbeitsbereich des Thermostaten im flüssigen
Zustand bleibt und einen im wesentlichen linearen Ausdehnungskoeffizienten hat.
Die Wirkungsweise des Metallfederbalges oder der balgartigen Nemhrandose wird durch
eine
solche Ausdehnungsflüssigkeit nicht beeinträchtigt, so daß
dieselbe den Balg ohne weiteres allseitig umspülen kann. Da sich aber das Volumen
dieser Ausdehnungsflüssigkeit nur linear ändert, erhält man auch nur entsprechend
linear verlaufende Steuer-oder Regelbewegungen der Balgstange, des Arbeitsstiftes
oder des sonstigen Arbeitsgliedes. Bei kleinen Temperaturschwankungen ergeben sich
also auch nur entsprechend kleine, lineare Hubbewegungen ues Arbeitsgliedes.
-
Es sind daher auch schon Thermostaten bekannt geworden, die mit einem
Ausdehnungsmedium arbeiten, welches im Arbeitsbereich des Thermostaten seinen Aggregatzustand
wechselt. Bei einem solchen Ausdehnungsmedium findet beim uebergang vom festen in
den rlüssizen Zustand oder umgekehrt eine sprunghafte Volumenanderung statt. Diese
Eigenschaft kann ausgenutzt werden, um z. B. Temperaturregelungen, deren Sollwert
in diesen Sprungbereich fällt, mit entsprechend großen Hubbewegungen des Arbeitsgliedes
durchzuführen. Zu solchen Ausdehnungsmedien gehören z. B. gewisse Wachse oder Fette,
aber auch Wasser, Benzol oder andere Substanzen. Der Nachteil dieser Ausführungen
besteht hauptsächlich
darin, daß die Behälter von mit Netallbälgen
wie Federrohren oder Membrandosen ausgerüsteten Thermostaten bisher nicht mit derartigen,
im Arbeitsbereich des Thermostaten ihren Aggregatzustand wechselnden Medien gefüllt
werden konnten, weil die sich beim Übergang vom flüssigen in den festen Zustand
bildenden Kristalle die Wellen des Metallfederrohres oder der Membrandose fixieren.
Dadurch können bei den Bewegungen des Balges oder der Membrandose Beschädigungen
dieser Elemente verursacht werden, die unter Umständen bis zu einer mechanischen
Zerstörung derselben führen können. Auf Medien Fall treten dadurch starke Reibungskräfte
auf. Man mußte daher bei solchen Thermostaten bisher anstelle von balgförmigen Abschlußorganen
plungerartige, in den Ausdehnungsmittelbehälter eintauchende Arbeitskolben verwenden,
die durch eine mit einer Dichtung versehene oeffnung des Behälters nach außen geführt
sind. Dabei treten naturgemäP » in der abgedichteten Durchführung verhältnismäßig
große Reibungskräfte auf. Abgesehen davon bietet die Dichtung insbesondere nach
längerer Betriebsdauer des Thermostaten nicht immer eine genügende Sicherheit gegen
ein Austreten des Ausdehnungsmediums, zumal in dem Ausdehnungsraum erhebliche Drücke
auftreten können. Hinzu
kommt, daß die Kolbendichtungen äußeren
Einflüssen durch Staub, Schmutz od.dgl. ausgesetzt sind, die ebenfalls auf eine
Beeinträchtigung und allmähliche Zerstörung der Dichtung hinwirken.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Thermostaten zu schaffen,
welcher die Vorteile der beiden vorstehend genannten Konstruktionen vereinigt, ohne
deren Nachteile aufzuweisen.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Flüssigkeitsbehälter
des Thermostaten mit mindestens zwei verschiedenen Medien gefüllt ist, von denen
eines aus einem im Arbeitsbereich des Thermostaten seinen Aggregatzustand wechselnden
und hierbei sei + olumen sprunghaft ändernden Ausdehnungsmedium besteht, das unter
Vermittlung bzw.
-
Mitwirkung eines anderen, im Arbeitsbereich des Thermostaten seinen
flüssigen Aggregatzustand beibehaltenden und sein Volumen im wesentlichen linear
ändernden Mediums auf den Metallbalg und dessen Balgboden bzw. auf die balgförmige
Membrandose des Thermostaten wirkt.
-
Dadurch wird erreicht, daß nunmehr auch bei einem Thermostaten mit
Metallfederrohr-oder Membrandosenabschluß ein Ausdehnungsmedium mit Aggregatzustandsänderung
und entsprechenden Ei genschaften verwendet werden kann, ohne daß diese Balgelemente
dadurch in ihrer Wirkungsweise und Lebensdauer beeinträchtigt werden, während gleichzeitig
die bei Thermostaten mit Kolbenabschluß auftretenden Reibungskräfte vermindert werden.
Dabei wird die gewünschte Ausdehnung bzw. sprunghafte Volumenänderung der Thermostatfüllung
hauptsächlich durch das seinen Aggregatzustand im Arbeitsbereich des Thermostaten
ändernde Ausdehnungsmedium bewirkt, während das zweite Medium, welches im Arbeitsbereich
des Thermostaten seinen Aggregatzustand nicht wechselt, sondern ständig flüssig
bleibt, hauptsächlich dafür sorgt, daß das erstgenannte Medium keinen schädlichen
Einfluß auf den Metallbalg oder die Membrandose od.dgl. ausüben kann.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die
beiden Medien durch eine nachgiebige oder elastische Wand voneinander getrennt.
-
Beispielsweise kann zu diesem Zweck das seinen Aggregatzustand wechselnde
Ausdehnungsmedium in einem
elastisch nachgiebigen Behälter, z.B.
in einem Plastikbeutel untergebracht sein, welcher seinerseits innerhalb des das
flüssig bleibende Medium aufnehmenden Behälters angeordnet ist, in den der Balg
oder die Membrandose eintaucht.
-
Anstattdessen kann zwischen dem das flüssig bleibende Medium aufnehmenden
Raum und dem das seinen Aggregatzustand wechselnde Medium aufnehmenden Raum eine
Flachmembran od.dgl. angeordnet werden0 Gemäß einer weiteren Ausführungsform der
Erfindung können die beiden Medien auch lediglich durch eine Grenzschicht voneinander
getrennt sein, ohne daß eine besondere Trennmembran notwendig ist.
-
Dies kann bei entsprechender Wahl von Medien mit verschiedenen spezifischen
Gewichten z.B. dadurch erreicht werden, daß das eine Medium über dem anderen Medium
schwimmt. Schließlich besteht auch die Möglichkeit, die ihren Aggregatzustand wechselnde
Flüssigkeit in dem flüssig bleibenden Medium zu emulgieren, derart, daß sie sich
beim Wechsel des Aggregatzustandes nicht entmischt.
-
Der Metallbalg kann sich unmittelbar in dem Wärmefühlerraum befinden,
der Wärme fühler kann aber
auch über ein Kapillarrohr mit dem Ausdehnungsteil
des Thermostaten verbunden sein. Im letzteren Falle werden der Ausdehnungsteil und
das Kapillarrohr mit der ihren Aggregatzustand beibehaltenden Flüssigkeit gefüllt.
Der Metallbalg kommt dabei nur mit dieser Flüssigkeit in Berührung. Aus diesem Grunde
kann ein erfindungsgemäß ausgebildeter Thermostat auch dann mit Vorteil verwendet
werden, wenn das eigentliche Ausdehnungsmedium aus chemischen Gründen das Metallfederrohr
oder die Membrandose gefährden würde.
-
In der Zeichnung ist die Erfindung in verschiedenen Ausführungsformen
beispielsweise veranschaulicht.
-
Fig. 1 zeigt im Längsschnitt einen Flüssigkeitsausdehnungsthermostatnn
mit zwei verschiedenen Medien, von denen das eine in einem elastischen Behälter
innerhalb des anderen untergebracht ist, Fig. 2 zeigt im Längsschnitt einen FlUssigkeitsausdehnungsthermostaten
mit zwei durch ein Kapillarrohr verbundenen Behälterteilen und einer elastischen
Trennmembran zwischen den beiden Medien, und
Fig. 3 zeigt im Längsschnitt
einen Flüssigkeitsausdehnungsthermost§en mit zwei im Thermostatbehälter übereinander
schwimmenden Medien.
-
Als Ausführungsbeispiele sind einfache Flüssigkeitaausdehnungsthermostate
von an sich bekannter Bauart gewählt worden. Bei Jeder der drei dargestellten Ausführungsformen
ist ein rohrförmiger Behälter 1 an seinem einen Ende durch einen Boden 2 abgeschlossen
und an seinem gegenüberliegenden Ende z.B. mit einem Flanschkörper 3 verbunden,
in den ein Verschlußstück 4 einschraubbar ist.
-
Der in den rohrförmigen Behälter 1 tauchende Metallbalg besteht aus
einem dünnwändigen Metallfederrohr 5, dessen dicht mit dem freien Ende des Federrohres
verbundener Balgboden 6 mit dem einen Ende einer Balgstange 7 verbunden ist, die
durch eine Bohrung des Verschlußstückes 4 aus dem rohrförmigen Behälter 1 herausragt.
Das ortsfeste Ende des Federrohres 5 ist mittels eines Dichtungskörpers 8 od.dgl.,
durch den die Balgstange 7 hindurchgeführt ist, in das Verschlußstück 4 eingedichtet.
Selbstverständlich kann die Ausbildung dieser Teile Je nach der Bauart des Thermostaten
auch anders vorgenommen sein.
-
Der von dem Behälterrohr 1 außen und von dem Federrohr 5 und dem
Balgboden 6 innen begrenzte Raum des Behälters ist mindestens teilweise mit einer
üblichen Ausdehnungsflüssigkeit gefüllt, welche im Arbeitsbereich des Thermostaten
ihren flüssigen Aggregatzustand beibehält und ihr Volumen im wesentlichen linear
ändert. Diese Flüssigkeit ist bei allen Aus führungs formen in der Zeichnung mit
9 bezeichnet. Das zweite, erfindungsgemäß zusätzlich verwendete Ausdehnungsmedium,
welches im Arbeitsbereich des Thermostaten seinen Aggregatzustand wechselt und hierbei
sein Volumen sprunghaft ändert, ist ebenfalls in allen Ausführungsformen der Zeichnung
mit 11 bezeichnet. Verschieden ist im wesentlichen nur die Art und Weise der gegenseitigen
Anoranmig bzw.
-
Trennung der beiden Medien.
-
Bei dem Thermostaten gemäß Fig. 1 befindet sich das seinen Aggregatzustand
wechselnde Ausdehnungsmedium il in einem elastischen Behälter 10, z.B. in einem
Plastikbeutel, welcher innerhalb des die andere Flüssigkeit 9 aufnehmenden Raumes
des rohrförmigen Behälters l angeordnet ist.
-
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 befindet sich das seinen Aggregatzustand
wechselnde Ausdehnungsmedium 11 in einem Behälter 12, der mit dem rohrförmigen Behälter
1 durch ein Kypillarrohr 14 verbunden ist. Der obere Teil 13 des Behälters 12 ist
von dem letzteren durch eine Flachmembran io' getrennt. Über der Flachmembran 10t
befindet sich die ständig in flüssigem Zustand befindliche Ausdehnungsflüssigkeit
9, welche auch das Kapillarrohr 14 und den rohrförmigen Behälter 1 füllt.
-
Die Ausführungsform des Thermostaten gemäß Fig. 3 kommt ohne besondere
Trennwand zwischen den beiden Medien aus. Das seinen Aggregatzustand wechselnde
Ausdehnungsmedium 11 hat in diesem Falle ein geringeres spezifisches Gewicht als
die andere Flüssigkeit 9 und schwimmt daher innerhalb des entsprechend angeordneten
Behälters 1 über der Flüssigkeit 9, von der es lediglich gewissermaßen durch die
Grenzschicht 10"getrennt ist.
-
In allen Fällen wird der schädliche Einfluß des Ausdehnungsmediums
11 von dem Mctallfederrohr 5 ferngehalten. Trotzdem wirkt aber dieses Ausdehnungsmedium
im gewünschten Sinne auf den Metallbalg.
-
Selbstverständlich beschränkt sich die Brfindung nicht auf die vorstehend
beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele, sondern sie
umfaßt alle Varianten im Rahmen des wesentlichen Erfindungagedankens. Ausführungsformen,
die anstelle eines gewählten Federrohres 5 eine balgartige Druckdose haben, sind
nach dem Vorangegangenen ohne weiteres verständlich und brauchen daher nicht näher
erläutert zu werden. Für den Balg oder die Druckdose könnte unter Umständen auch
ein anderes geeignetes Material als Metall verwendet werden. ansprüche