DE1673468C3 - Thermostatische Einrichtung - Google Patents

Description

Der Erfindung iiegt die Aufgabe zugrunde, eine 35 Einrichtung der eingangs beschriebenen Art anzugeben, bei der die Ansprechgeschwindigkeit wesentlich

Die Erfindung bezieht sich auf eine thermostat- erhöht ist.

«ehe Einrichtung mit Fühler, Kapillarrohr und Ar- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurdh ge-

beitselement, die eine im Arbeitsbereich verdamp- löst, daß die innere Oberfläche der Fühlerwand eine fende Flüssigkeit und ein inertes Gas enthält. 30 derart rauhe Oberflächenstruktur aufweist, daß die

Eine bekannte Einrichtung die..;r Art (USA.-Pa- auf der frei liegenden Oberfläche kondensierte FIüslentschrift 3 299 710) weist einen Fluorkohlenstoff sigkeit dort haften bleibt.

als verdampfende Flüssigkeit und Stickstoff als iner- _ Bei dieser Einrichtung bildet sich bei der Kondenles Gas auf. Solche Zweistoff-Füllungen ergeben sation ein dünner Flüssigkeitsfilm unmittelbar auf zahlreiche Vorteile. Unter anderem zeigt die Abhän- 35 der inneren Oberfläche des Fühlers. Daher ergibt gigkeit zwischen Druck und Temperatur eine größere sich eine große Verdampfungsoberfläche, die bei Linearität als bei einer Einstoff-Füllung, die nur aus einer Zweistoff-Füllung besonders wichtig ist, weil einer im Arbeitsbereich verdampfbaren Flüssigkeit der Dampf nur langsam in den Dampfraum diffundiebesteht. Nachteilig ist es aber, daß infolge des zusatz- ren kann, weil dieser zu einem beachtlichen Teil mit lieh eingefüllten inerten Gases die Einrichtung 40 dem inerten Gas gefüllt ist. Gleichzeitig ist aber die wesentlich langsamer auf Temperaturänderungen an- Verdampfungsoberfläche der Fühlerwand praktisch Spricht als eine nur mit einer verdampfbaren Flüssig- unmittelbar benachbart, so daß sich ein sehr guter keit gefüllte Einrichtung, weil der Druck des inerten Wärmeübergang ergibt. Versuche haben gezeigt, daß Gases die Verdampfung der Flüssigkeit behindert. die Ansprechgeschwindigkeit einer erfindungsgemäß Schon eine Änderung der Einbaulage des Fühlers 45 ausgestalteten Einrichtung um den Faktor 10 besser führt zu Veränderungen im Betriebsverhalten. ist als bei bekannten Einrichtungen. Damit last sich

Das Arbeitselement kann beispielsweise ein Ventil, eine Einrichtung mit Zweistoff-Füllung in der gleitinen elektrischen Schalter od. dgl. steuern, chen Weise oder sogar mit geringerer Trägheit be-

Es ist ferner ein Dampfdruck-Thermometer be- treiben als eine Einrichtung, die nur eine verdampfkannt (britische Patentschrift 730 187), bei dem ein 50 bare Flüssigkeit enthält. Bei einem Ventil wird die In üblicher Weise aus gut wärmeleitendem Metall be- Hysterese entsprechend verbessert,
■tehendes Fühlerrohr am Innenumfang mit einem Aus praktischen Gründen wird nicht immer die ge-

iochtartigen Material ausgekleidet ist, das mit Hilfe samte innere Oberfläche der Fühlerwand eine rauhe einer Schraubenfeder gegen die Rohrwand gedrückt Oberflächenstruktur aufweisen. Jedoch sollte dies tvird. Dieses Thermometer ist mit einem Gemisch aus 55 wenigstens für einen wesentlichen Teil der oberhalb zwei Flüssigkeiten gefüllt, von denen im Arbeitsbe- des Spiegels der Flüssigkeitsfüllung Hegenden innereich lediglich die eine verdampfen und die andere ren Oberfläche der Fall sein. Wenn allerdings der praktisch nicht verdampfen soll. Das dochtartige Ma- überwiegende Teil der gesamten inneren Oberfläche terial kann aus Baumwolle, porösem Wintermaterial, eine rauhe Struktur aufweist, erhält man einen FUh-Glasgewebe, Metallgewebe oder einer Beflockung 60 'er, bei dem es fast überhaupt keine Rolle mehr spielt, bestehen. Die vom dochtartigen Material aufgesaugte in welcher Lage er montiert wird, weil immer eine Flüssigkeit hat zwar eine große Verdampfungsober- sehr große Verdampfungsoberfläche vorhanden ist.
fläche, wodurch die Ansprechgeschwindigkeit erhöht Das Anbringen einer rauhen Oberflächenstruktur

werden könnte. Dieser Effekt wird aber dadurch be- ist eine sehr einfache Maßnahme. Beispielsweise einträchtigt, daß der Wärmetransport zwischen der 65 kann die rauhe Struktur einfach durch eine Atzung Umfangswand des Fühlers und der Verdampfungs- der inneren Oberfläche gebildet sein,
•oberfläche durch das dochtartige Material bzw. die Eine andere Möglichkeit besteht darin, die rauhe

darin aufgesaugte Flüssigkeit, also eine verhältnismä- Struktur durch eine unmittelbar auf der inneren

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überdache aufliegende Metallgazeschicht zu bilden, infolge dieser Auflage besteht ein guter Wärmekoniakt zwischen Oberfläche und Metallgazeschicht, so daß letztere als Teil der inneren Oberfläche des Fühlers aufgefaßt werden kann. Die Maschengröße der Gaze läßt erhebliche Teile der inneren Oberfläche der Fühierwand völlig frei. Die Maschengröße der Gaze läßt sich ohne weiteres so wählen, daß die Flüssigkeit auf Grund ihrer Oberflächenspannung aui der inneren Oberfläche der Fühlerwand haften bleibt.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darste-lung einer ihermostatischen Einrichtung mit Fühler und

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie A-A in Fig.l.

Die thermostatische Einrichtung besitzt einen Fühler 1, ein als Balgdose ausgebildetes Arbeitselement 2 und ein beide miteinander verbindendes Kapillarrohr 3. Der Fühler besitzt einen Füllstutzen 4 und ist mit einer im Arbeitsbereich verdampfenden Flüssigkeit 5 und einem inerten Gas gefüllt. Der Fühler besteht aus einer an beiden Stirnseiten abgeschlossenen, hohlzylindrischcn Fühlerwand 6.

In der Zeichnung ist sehenviisch angedeutet, daß die gesamte innere Oberfläche 7 der Fühlerwand 6 rauh ist. Der Rauhigkcüsgrad ist außerordentlich stark übertrieben. Die durch Ätzen erzielten Vertiu-S fungen betragen nur Bruchteile eines Millimeters In folge dieser Oberflächen-Ausbildung bleibt Flüssigkeit, die sich infolge Kondensation niederschlag!, haften, so daß sich ein Flüssigkeitsfilm 9 ergibt. Infolgedessen ist die Grenzfläche zwischen Flüssigkeit

ίο und Dampf, an der Verdampfung und Kondensation stattfinden, sehr groß, wobei der überwiegende Teil dieser Grenzfläche in außerordentlich gutem Wärmekontakt mit der Fühlerwand 6 sieht. Es ergibt sich bei der Verdampfung eine große Zone, in der sich

Dampf eines höheren Sättigungsgrades befindet, der entsprechend rasch in den übrigen Dampfraum hineindiffundicrcn kann.

Wie bereits erwähnt, kanr auch eine MetaHuuzeschicht unmittelbar auf der inneren Oberfläche der

ao Fühlerwand aufliegen.

Ein solcher Fühler arbeitet auch sidlungsunahhängig, d. h. in allen Lagen etwa gleich gut. Wenn er bc-.spielsweise horizontal montiert wird, ändert sich die für die Verdampfung zur Verfügung stehende

»5 Oberfläche durch die Lageänderung nur unwesentlich.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

ßig dicke Schicht, bis zur Verdampfungsoberfläche Patentansprüche: erfolgen muß, w"S wegen Wärmespeicherung und Wärmewiderständen verzögernd wirkt.

1. Thermostatische Einrichtung mit Fühler, Sehr ähnliche Verhältnisse treten bei einer anderen Kapillarrohr und Arbeitselement, die eine im Ar- 5 Einrichtung auf (britische Patentschrift 345 976), bei beitsbereichverdampfendeFlüssigkeitundeininer- dem ein einziger Raum, der mit einer verdampfbaren tes Gas enthält, dadurch gekennzeich- Flüssigkeit gefüllt ist und eine absorbierende Ausnet, daß die innere Oberfläche (7) der Fühler- kleidung aus Filz oder Gewebe hai, sowohl den Fühwand (6) eine derart rauhe Oberflächenstruktur ler ais auch den Arbeitsraum bildet.

aufweist, daß die auf der frei liegenden Ober- io Es gibt auch eine Einrichtung der letztgenannten fläche kondensierende Flüssigkeit dort haften Art (USA.-Patentschrift 1 073 899), bei dem die inbleibt. <iere Oberfläche des Raumes mit einem körnigen Bs-

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- lag aus Kalziumoxyd versehen ist, der die Verdampkennzeichnet, daß die rauhe Struktur durch eine fung, Kondensation und das kapillare Festhalten der Ätzung der inneren Oberfläche gebildet ist. 15 Flüssigkeit an der Wand erleichtern soll. Auch hier

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- ist durch eine große Verdampfungsoberfläche eine kennzeichne: daß die rauhe Struktur durch eine Erhöhung der Ansprechgeschwindigkeit gegeben, unmittelbar auf der inneren Oberfläche auflie- Diesem Effekt wird aber durch die Auflage des körgende Metallgazeschicht gebildet ist. nigen Belags entgegengewirkt.

ao Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs beschriebenen Art anzugeben, bei der die Ansprechgeschwindigkeit wesentlich

erhöht ist.