DE2223661C3 - Pneumatischer Temperaturregler mit Unterdruckstellantrieb, insbesondere für selbsttätige Regelungen von Heizungsanlagen in Fahrzeugen - Google Patents

Description

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l.il.) du· I iiMeliiintlel einen in einer Die Erfindung betrifft einen pneumatischen Temperaturregler mit Unterdruckstellantrieb, einer temperaturabhängig steuerbaren Regeldüse, einem Praüplattensystem und Einrichtungen zum zeitweisen Unterbrechen des Regelvorganges, insbesondere für selbsttätige Regelungen von Heizungsanlagen in Fahrzeugen.

Pneumatische proportional wirkende Regler mit gas- oder flüssigkeitsgefülltem Fühlsystem und pneumatischer Rückführung, unter Verwendung von Überdruck oder Unterdruck als Hilfsenergie sind bekannt. Derartige Regler werden zur Temperaturregelung in Fahrzeugen verwendet, beispielsweise für die Regelung der Innentemperatur in Kraftfahrzeugen. Nachteilig bei diesen Reglern sind die zu große Totzeit der Fühlersysteme und der bei fehlender Rückführung unveränderbare P-Bereich und damit die fehlende Anpassungsmöglichkeit an unterschiedliche Regelstrekken in Fahrzeugen sowie ein relativ komplizierter mechanischer Aufbau. Weitere Nachteile bestehen in einem allmählichen Nachlassen des Gas- oder Flüssigkeitsdruckes durch Undichtheiten sowie die Geräuschbildung der Entlüftungsdüsen.

Ferner sind Regler mit Düse-Prallplatten-Anordnung für Überdruck als Hilfsenergie bekannt. Diese Regler sind wenig aufwendig und daher kostengünstig herzustellen. Für die in Fahrzeugen benötigten Regler steht in vielen Fällen jedoch nur Unterdruck, der zudem stark schwanken kann, zur Verfügung.

Ks ist bereits eine pneumatische Regelvorrichtung mit Unterdruck als Hilfsenergie und mit Unterdruckstellan trieb für leiiiner-'.iiirahhiingige Regelung hckanni. wobei die Keglercinheit eine Regeldüse aulweist und

ii-, eine Drossel sowie ein iciii|>e:'.Kurahhangiges Stellglied til 1 du· Kegcldiise. cieii I hiieidi iiekslcllaiilneb und Mittel /.ii ΙΙιΊιιΙΙιιιιμ .Ks ieiii|)eraliirabhaiiglgen Stell gliciies I )i(.- \Ί ,ilro'.si ', Mid hei besliiumlen Heti ielis/iι

ständen unmittelbar durch ein Dichtungskissen verschlossen.

Auch ist ein pneumatischer Thermostat bekannt, mit einer Vorrichtung zur Reduzierung/Begrenzung des Versorgungsdnickes.

Bei einer Einrichtung zur Verriegelung von pneumatischen oder hydraulischen Stellgliedern In einer vorgegebenen Stellung ist eine Stellspindel des Stellgliedes mit einer Kupplungswelle derart verbunden, daß die lineare Bewegung der Stellspindel des Stellgliedes eine Drehung der Kupplungswelle bewirkt und die Kupplungswelle mittels einer durch Verschieben einer Verriegelungsmembrane oder eines Kolbens zu betätigenden Kupplung mit einem selbsthemmenden unabhängig zu betätigenden Antrieb kuppelbar ist Diese Vorrichtung zur Blockierung des Reglerausgangsdrukkes ist sehr aufwendig aufgebaut und tritt nur dann in Tätigkeit, wenn der Versorgungsdruck vollständig ausfällt

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, einen pneumatischen Temperaturregler mit Düsen-Prallplattensystem der eingangs erläuterten Art für zeitlich stark schwankenden Unterdruck als Hilfsenergie zu schaffen, der eine große Regelgüte bei kleinem Materialaufwand ergibt. Der Regler muß temperaturabhängig steuerbar und besser als die bisher bekannten Regler den schwierigen Bedingungen bei der Innenraumtemperaturregelung in Kraftfahrzeugen angepaßt sein.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß zur Begrenzung des Versorgungsdruckes und/oder zur Blockierung des Reglerausgangsdruckes federbelastete Membranen und Differenzdüsen einen Vordruckregler und einen Ausgangsdruckregler bilden, daß die temperaturabhängig steuerbare Regeldüse in einem Gehäuse mit Unterdruckanschlüssen eingebaut ist und daß das Gehäuse einen Einschubteil aufweist, in dem der Vordruckregler und der Ausgangsdruckregler sowie eine Vordrossel angeordnet sind.

Dadurch wird insbesondere der Vorteil erreicht, daß die Regelung bei bestimmten Zuständen, z. B. beim Absinken des Versorgungsdruckes unter einen bestimmten Wert, beispielsweise 0,5 atü, unterbrochen wird.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung liegt in der Kombination des ohne Reibung arbeitenden Untcrdruckdüsensystems mit dem Vordruckregler, mit dem Ausgangsdruckregler, der Vordrossel und dem pneumatischen Stellantrieb. Es ist somit kein Unterdrucktank mehr erforderlich. Durch das extrem günstige Verhältnis zwischen der großen Oberfläche und der geringen Masse des aktiven Elementes ist in den meisten Fällen die Totzeit des Fühlers so klein, daß sie gegenüber der Regelstrecke nicht ins Gewicht fällt oder zu vernachlässigen ist, d. h., es wird von der Regelstrecke her gesehen, der kleinstmöglichste Proportionalbereich erreicht.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen Regeldüse und Vordrossel einerseits und einem Stelldruckanschluß zum Unterdruckstellantrieb andererseits ein Unterdruckkanal angeordnet.

Durch die Verwendung der Vordrossel wird erreicht, daB bei voll geöffneter Regeklüse gerade noch ein meßbarer Unterdruck im Unterdrueksie'llantriebsan SLhIuU vorhanden ist.

Weitere !.in/e!heiten ergeben sich aus den Anspiii ihen in Verbindung mit der Best Mreihiiiif.: eines Ai'siiiln uugsbeispu-Is aiihiind tier /eK hnini'.'en. Dabei /en.¹1

F i g. 1 schematisch ein Ausführungsbeispiel eines pneumatischen Reglers, teilweise im Schnitt,

F i g. 2 in vergrößertem Maßstab eine Reglereinheit und

Fig.3 schematisch die Zuordnung der einzelnen Teile der Regelvorrichtung bei einer Anwendung in einem Fahrzeug.

Bei dem in F i g. 1 dargestellen Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die einzelnen Einheiten der pneumatischen Regelvorrichtung als einheitliches Gerät ausgebildet bzw. zu einem einheitlichen Gerät zusammengebaut In einem Reglergehäuse 16 ist eine Regeldüse 1 eingesetzt vor der ein temperaturabhängiges Element — bei dem dargestellten Ausführungsbei- spiel ein Bimetallstreifen 2 — mit einer Gummidichtung 3 angeordnet ist. Im Reglergehäuse 16 ist ein zylindrischer Einschubteil 17 angeordnet mit einer zentralen Bohrung 36, die über einem Anschluß 27 mit einer Versorgungsdruckleitung, einer Unterdruckdose oder einem anderen Unterdruckraum in Verbindung steht. Die zentrale Bohrung 36 mündet in zwei Düsen 9 und 12. Dabei weist die Düsenöffnung 12, — wie insbesondere aus F i g. 2 deutlich ersichtlich — seitliche Düsenschlitze 30 auf. Vor den Düsenöffnungen 9 und 12 sind Membranen 7 und 10 eingespannt, die mit Druckfedern 8 und 11 belastet sind.

Am unteren Ende des Gehäuses 16 ist ein Deckel 18 befestigt mit einer öffnung 28 zur Atmosphäre. Von der Regeldüse 1 führt innerhalb des Reglergehäuses 16 zwischen dessen Innenwandung und dem Einschubteil 17 ein Unterdruckkanal 20 zu einer Einlaßöffnung 37 in den Ausgangsdruckblockierungsraum 38, der durch die Membrane 10 in zwei Bereiche unterteilt ist. Vom Raum 38 führt ein Stelldruckanschluß 4 in einen Unterdruckstellantrieb, bestehend aus einem Unterteil 27 und einem Oberteil 26. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Unterteil 21 einstückig mit dem Gehäuse

16 ausgebildet. In dem Unterdruckstellantrieb 2t, 26 ist eine mit einer Druckfeder 24 belastete Rollmerrbrane eingespannt. Die Druckfeder 24 stützt sich einerseits gegen den Unterteil 21 und andererseits gegen ein oberes Abschlußteil 23, das mit einem Anschluß 25 versehen ist. Der Anschlußteil 25 kann dann mit einem Bedienungselement 35 verbunden sein, beispielsweise zur Verstellung von Steuerklappen od. dgl.

Von Unterdruckkanal 20 führt eine Vordrossel 5 in einen Vordruckreglerraum 39. der durch die Membrane 7 in zwei Raumteile unterteilt ist. Von der zentralen Bohrung 36 führt andererseits eine Düse 9 zum Raum 39. Die Membrane 7 ist durch eine Druckfeder 8 vorgespannt.

Vor der Vordrossel 5 ist zweckmäßig ein auswechselbares Feinstfilter 6 angeordnet.

Das temperaturabhängige Stellglied 2 befindet sich in einem Luftansaugkanal 40, der über ein^n Luftkanal 19 und eine Ansaugleitung 34 mit einem Injektor einerseits und einem beliebigen Innenraum 31 andererseits in Verbindung sieht.

Zur Sollwerteinstellung des Reglers dient eine Feder (mi 14 in Verbindung mit einem Stellhebel 13. Eine lustierschraube 15 ist /ur Voreinstellung des .Sollwertbereiches vorgesehen.

In F i g. 2 i'.l die Reglereinheit Ib mit dem !'.mschuhteil

17 ή vergrößertem Mai.istab dargestellt, !!ei dem (><, Ausfuhrtingsbeispiel nach I 1 e. I isi diese KeiHereinheil als .selbständige (innen ausgebildet, die nbei gceigle Schlaikhvn bindiingen nnllels der \nschlussi¹ I. \ und 27 mn der tciinu 1 atm al !1.11:υιντ l'c-.tens Mer. Kei¹ Irι düse

1, einem Unterdruckstellantrieb und einer Versorgungsdruckquelle verbunden werden kann.

In Fig.3 ist schematisch eine getrennte Anordnung der einzelnen Teile der Regelvorrichtung in einem Kraftfahrzeug dargestellt. Mit Hilfe eines Injektors 29, der über eine Leitung 33 mit einem Gebläse verbunden ist, wird aus einem Innenraum 31 Luft abgesaugt und über eine Ansaugleitung 34 dem temperaturabhängigen Arbeitselement 2 mit Verstellmittel 13 zugeführt und von dort über den Luftkanal 19 abgesaugt. Die Regeleinheit 16 mit der Re ,ierdüse 1 ist über eine Anschlußleitung 27 mit einer Versorgungsdruckquelle verbunden und über die Leitung 4 mit einem Stellantrieb 32, der ein beliebiges Bewegungselement 35 verstellt.

Ein erfindungsgemäßer pneumatischer Regler arbeitet in folgender Weise:

Vor der Regeldüse 1 ist das temperaturabhängige Element, beispielsweise ein Bimetallstreifen 2 mit Gummidichtung 3 so angeordnet, daß Temperaturänderungen den Abstand des Bimetallstreifens 2 von der Regeldüre 1 bestimmen. Dadurch ändert sich der Unterdruck am Anschluß 4. der zwischen der Regeldüse 1 und einer Vordrossel 5 liegt. Die Vordrossel 5 ist so ausgelegt, daß bei voll geöffneter Regeldüse 1 gerade noch ein meßbarer Unterdruck am Anschluß 4 vorhanden ist. Die Vordrossel 5 ist ebenfalls als Düse ausgebildet, jedoch mit kleinerem Durchmesser als die Regeldüse 1. Um Verschmutzungen von der Vordrossel

5 fernzuhalten, ist vor dieser Vordrossel 5 ein Feinstfilter 6 angeordnet. Dabei kann dieses Feinstfilter

6 so befestigt werden, daß eine leichte Auswechslung, z. B. durch Abschrauben des Deckels, ermöglicht ist.

Damit Versorgungsdruckschwankungen keinen Einfluß auf das Regelergebnis haben, ist ein Vordruckregler, bestehend aus einer Membrane 7, einer Gegenfeder 8 und einer Düse 9 vorgesehen. Dieser Vordruckregler bewirkt, daß größere Versorgungsunterdrücke als z. B. 0,5 atu auf 0,5 atu = konst reduziert werden. Da andererseits bei dem plötzlichen Beschleunigen eines Fahrzeuges der Vordruck, bedingt durch den Versorgungsdruck, auch unter 0,5 atu fallen kann, ist eine Ausgangsdruckblockierung vorgesehen, die das Ausgangssignal am Stelldruckanschluß 4 so lange blockiert, bis der Versorgungsdruck mindestens 0,05 atu größer als der Ausgangsdruck am Stelldruckanschluß 4 ist Die Ausgangsdruckblockierung besteht ebenfalls aus einer Membrane 10, einer Gegenfeder 11 und einer Düse 12.

Der Sollwert des Reglers wird mit Hilfe des Hebels 13 über eine Feder 14, die auf den Bimetallstreifen 2 in Abhängigkeit von dem Drehwinkel des Hebels 13 eine veränderbare Gegenkraft ausübt, eingestellt. Der Verstellbereich des Hebels 13 beträgt vorzugsweise 90° entsprechend einem Temperaturbereich von 15° bis 25⁰C. Dabei ist als Mittelwert eine Temperatur von 20⁰C vorgesehen.

Zur Voreinstellung des Sollwerlbereiches dient eine Justierschraube 15.

Sämtliche Teile des Reglers können zu einer Einheit zusammengebaut werden, bestehend aus dem Gehäuse 16, dem zylindrischen Einschubteil 17, dem Deckel 18 und dem Luftkanal 19. Dabei dient das Gehäuse 16 mit entsprechenden Ausbildungen einerseits als Reglergehäuse und vorzugsweise gleichzeitig als Unterteil für den Stellantrieb 32. Die Luftkanaleinheit 19 dient zur Aufnahme des — wärmeisoliert befestigten — Bimetallstreifens 2 sowie der Mittel für die Sollwertverstellung und zur Bildung eines Luftansaugkanals 40, in dem der Bimetallstreifen 2 mittig angeordnet ist

Der Proportionalbereich bzw. der Verstärkungsrad des Reglers wird im wesentlichen durch das Widerstandsmoment des Bimetallstreifens 2 bestimmt. Das Widerstandsmoment ist abhängig von der freien Länge des eingespannten Streifens einerseits und kann verändert werden durch eine entsprechende Formgebung. So kann beispielsweise eine seitlich auslaufende Abkantung von der Einspannstelle in Richtung zur Regeldüse 1 vorgesehen werden. Es ist andererseits auch möglich, zwei entsprechend bemessene Bimetallstreifen vorzusehen, die eventuell einander entgegenwirken.

Die maximale Ausgangsleistung des Reglers ist durch die Wahl des Verhältnisses Regeldüsendurchmesser zt Vordrosseldurchmesser den unterschiedlichen Bedingungen in Fahrzeugen angleichbar.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich daß ein erfindungsgemäßer pneumatischer Regler au: verschiedene Weise realisiert werden kann, inderr wahlweise die Einzelteile getrennt oder kombinier ausgebildet werden, wobei schließlich bei dem Ausfüh rungsbeispiel nach F i g. 1 sämtliche Teile zu einei Einheit zusammengefaßt sind. Dadurch ergibt sich ein< große Anpassungsmöglichkeit an die jeweils in einen Fahrzeug herrschenden örtlichen Verhältnisse.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Pneumatischer Temperaturregler mit Unterdruckstellantrieb, einer temperaturabhängig steuerbaren Regeldüse, einem Prallplattensystem und Einrichtungen zum zeitweisen Unterbrechen des Regelvorgangs, insbesondere für selbsttätige Regelungen von Heizungsanlagen in Fahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Begrenzung des Versorgungsdruckes und/oder zur Blockierung des Reglerausgangsdruckes federbelastete Membranen (7, 10) und Differenzdüsen (9, 12) einen Vordruckregler und einen Ausgangsdruckregler bilden, daß die temperaturabhängig steuerbare Regeldüse (1) in einem Gehäuse (16) mit Unterdruckanschlüssen (4 und 27) eingebaut ist und daß das Gehäuse (16) einen Einschubteil (17) aufweist in dem der Vordruckregler und der Ausgangsdruckregler sowie eine Vordrossel (5) angeordnet sind.

2. Regler nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Unterdruckkanal (20) zwischen Regeldüse (1) und Vordrossel (5) einerseits und einen Stelldruckanschluß (4) zum Unterdruckstellantrieb (32).

3. Regler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnung der Vordrosseldüse (5) einen kleineren Durchmesser aufweist als die Regeldüse (1).

4. Regler nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein vor der Vordrossel (5) angeordnetes auswechselbares Filterelement (6).

5. Regler nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß als temperaturabhängiges Element ein wärmeisoliert befestigtes Bimetallelement (2) dient.

6. Regler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Bimetallelement innerhalb eines zwangsweise belüfteten Kanalstückes (19) vor der Regeldüse (1) angeordnet ist.

7. Regler nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch einen an sich bekannten Injektor (29), der einerseits von einem Gebläse beaufschlagt ist und andererseits Luft von einem zu heizenden Raumteil (31) ansaugt und am Bimetallelement (2) vorbeiführt.

8. Regler nach Anspruch 5 oder folgenden dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandsmoment des temperaturabhängigen Elementes (2) durch seine Formgebung bestimmt ist.

9. Regler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das temperaturabhängige Element (2) seitlich auslaufende Abkantungen von seiner Einspannstelle zum freien Ende hin aufweist.

! 0. Regler nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eingeprägte, vorzugsweise längslaufende Sicken im temperaturabhängigen Element.

11. Regler nach Anspruch 5 oder folgenden, gekennzeichnet durch die Verwendung von zwei angepaßten Bimetallelementen.

12. Regler nach Anspruch 1 oder folgenden, gekennzeichnet durch manuell betätigbare Einstellmittel (Π) für den Sollwert des Reglers.

I 3. Regler nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine luslierschraiibe (15) mit Feingcwinde /ur Sol I wert voreinstellung.

!4. Kegler nach Anspnn Ii 12 oder I), dadurch gckennzekhnel. dal.) die (.!!!stellmittel einen Vor sicHhereich von ciwa VC .iiilweisen.

I) Regler ri.it. Ii Ansprmli 14, dadurch gekenii

Gewindebüchse gelagerten Verstellhebel aufweisen und daß das Gewinde der Büchse eine große Steigung aufweist und mehrgängig ausgebildet ist

16. Regler nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das temperaturabhängige Element (2) mit Einstellmittel (13, 14, 15) ais selbständige Baueinheit ausgebildet ist

17. Regler nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 16, dadurch gekennzeichnet daß das temperaturabhängige Element (2) mit der Reglereinheit (16) zu einer Baueinheit zusammengefaßt ist

18. Regler nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet daß das Reglergehäuse (16) als Unterteil (21) eines Unterdruckstellantriebs mit federbelasteter Rollmembrane (22) ausgebildet ist

19. Regler nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß Vordruckreglermembrane (7) und Ausgangsdruckblockiermembrane (10) koaxial angeordnet sind.

20. Regler nach Anspruch i9, dadurch gekennzeichnet, daß das temperaturabhängige Element (2) seitlich des Grundkörpers (16) angeordnet ist.

21. Regler nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeldüse (1) und ein Unterdruckanschluß (27) radial ausgebildet und im axialen Bereich zwischen der Vordruckreglermembrane (7) und der Ausgangsdruckblockiermembrane (10) angeordnet sind.