DE2359268A1

DE2359268A1 - Pneumatischer temperaturfuehler

Info

Publication number: DE2359268A1
Application number: DE2359268A
Authority: DE
Inventors: Guenther Roth
Original assignee: Honeywell GmbH
Current assignee: Honeywell GmbH
Priority date: 1973-11-28
Filing date: 1973-11-28
Publication date: 1975-06-12

Description

07-0285 26. November 1973

HONEYWELL GmbH
6000 Frankfurt am Main

Pneumatischer Temperaturfühler

Die Erfindung bezieht sich auf einen pneumatischen Temperaturfühler mit einem Gehäuse, welches temperaturabhängig seine Länge ändert, mit einer' Druckluftzuleitung zum Gehäuse und mit einem aus Ventilsitz und Schließkörper bestehenden Auslaßventils für das Gehäuse, welches Auslaßventil durch mindestens einen mit dem Gehäuse verbundenen Körper mit niedrigem Temperatur-Ausdehnungskoeffizienten gesteuert ist. .

Ein bekannter Temperaturfühler dieser Art weist ein Druckluftgehäuse mit einer durchgehenden Bohrung auf, wobei sich an das eine Ende der Bohrung in axialer Verlängerung derselben ein Messingrohr anschließt» Das andere Ende der Bohrung ist als Ventilsitz ausgebildet, welchem ein Schließkörper in Form einer Prallplatte gegenüber angeordnet ist. Mit dem Messingrohr ist. das eine Ende eines Invar-Stabes fest verbunden. Das andere Ende des Invar-Stabes greift über eine Zugfeder am Schließkörper an. Eine weitere Feder stützt sich einerseits am Druckluftgehäuse und andererseits an dem Schließkörper ab, um diesen in öffnungsrichr tung vorzuspannen. Bei einem Temperaturanstieg-dehntsich das Messingrohr aus, zieht den Invar-Stab mit sich und bewirkt über die Zugfeder das' Schließen des Aüslaßventiles durch Heranziehen des Schließkörpers. Da über eine Zuleitung dem Temperaturfühler

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Druckluft zugeführt wird, steigt in diesem nunmehr der Druck an.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung," die Baulänge des bekannten Temperaturfühlers bei verbesserter Ansprechempfindlichkeit zu verkürzen und seine Bauweise gleichzeitig zu vereinfachen.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.

In den Figuren der anliegenden Zeichnung sind vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Figur 1 einen Längsschnitt durch einen Temperaturfühler gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, Figur 2 einen Längsschnitt durch einen Temperaturfühler gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiei der Erfindung, Figur 3 einen Schnitt gemäß Linie ΙΪΙ-ΙΙΙ in Figur 2, Figur 4 ein drittes Ausführungsbeispiel des Temperaturfühlers gemäß der Erfindung.

Gemäß Figur 1 weist ein zylindrisches Gehäuse 1 in seinem Boden einen Druckluftanschluß 2 auf. Der Druckluftanschluß 2 ist an eine Druckluftleitung 3 angeschlossen, die aus einer Quelle 4 über eine Drossel 5 gespeist wird. Der hinter der Drossel 5 entnehmbare Druck ρ ist ein Maß für die gemessene Temperatur. In seinem Deckel weist das Gehäuse 1 eine Auslaßöffnung 6 auf. Auf der Innenseite des Gehäuses 1 ist an der Decke zentrisch über einen Invar-Stab 7 ein Ventil-Schließkörper 8 in Form einer Kugel aufgehängt. Konzentrisch zu dem Invarstab 7 ist. im Gehäuse 1 ein ringförmiger Sitzring 9 angeordnet. Eine ringförmige Membran 1O ist einerseits an der Außenfläche des Sitzringes 9 und andererseits an der innenfläche des Gehäuses 1 eingespannt. Drei in axialer Richtung elastische Invar-Stäbe 11 greifen einerseits an der Unterseite des Sitzringes 9 an und sind andererseits mit der Bodenfläche des Gehäuses 1 verbunden.

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Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Temperaturfühlers ergibt sich aus seinem Aufbau und wird nachstehend beschrieben. Bei einer Temperaturerhöhung dehnt sich das Gehäuse 1 in axialer Richtung aus. Hierbei nähert sich der Schließkörper 8 dem Ventilsitzring 9. Der nunmehr erfolgende Druckanstieg in dem Gehäuse 1 hat zur Folge, daß der an der Membran 10 und den Invar-Drähten elastisch aufgehängte Sitzring 9 diesem Druckanstieg durch Bewegung nach oben ausweichen kann. Die Wirkung des als Meßgröße anstehenden Ausgangsdruckes wird somit mittels Wegvergleich der Wirkung der Eingangstemperatur gegengekoppelt. Der Temperaturfühler wirkt somit insgesamt wie ein Regelkreis. Entsprechend der Kreisverstärkung des Regelkreises werden die Ungenauigkeiten des Auslaßventils herabgesetzt. Dies sei an einem Zahlenbeispiel erläutert;

Es sei angenommen, daß eine Temperaturänderung von T = 50 C eine proportionale Druckdifferenz von ρ = 0,8 bar erzeugen soll. Bei der genannten Druckdifferenz von 0,8 bar soll sich der Meßdruck beispielsweise zwischen 0,2 und 1 bar bewegen. Es sei ferner angenommen, daß zur Aussteuerung des Druckes zwischen 0,2 und 1 bar in dem Gehäuse 1 eine Hubbewegung des Schließkörpers 8 gegenüber dem Ventilsitz 9 um 0,01 mm erforderlich ist. Im Falle der er- findungsgemäßen Vorrichtung wäre diese Forderung dann erfüllt, wenn die Längenänderung des Gehäuses bei 50° Tempe.raturanderung um 0,01 mm größer ist als die durch die Druckdifferenz von O,8 bar hervorgerufene Längenänderung der Invar-Drähte 11. Der Temperaturfühler ist demnach beispielsweise so auszulegen, daß die Temperaturänderung von 50⁰C eine Längenänderung des Gehäuses von 0,05 mm und die Druckänderung von 0,8'bar eine Längenänderung der Invar-Drähte um 0,04 mm bewirkt. Etwaige Ungenauigkeiten des- Auslaßventils werden somit um den Faktor 1 + ^v _o = 5 reduziert, wobei V = 4 die Kreisverstärkung des Regelkreises darstellt. Gemäß Figur 2 und 3 ist das Gehäuse 1 durch axiale Einschnitte rippenförmig durchbrochen. Vom Boden des Gehäuses 1 erstreckt sich nach vorn ein topfförmiger Gehäuseteil 13, welcherals Führungsbahn für den Sitzring 9 dient. Zwischen der Außenwand des Sitzringes 9 und der Führungsbahn des topfförmigen Gehäuseteiles 13

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ι ' .«ι

ist ein O-Ring 14 zwecks Abdichtung eingelegt. Der Sitzring 9 ist wiederum über die Invar-Drähte 11 mit dem Boden des Gehäuses 1 verbunden. Wie man der Figur 3 entnehmen kann, sind drei Invar-Drähte 11 in regelmäßigen Abständen auf einem Kreis angeordnet.

Bei dem in Figur 4 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist anstelle des topfförmigen Gehäuseteils 13 ein-Yeäerror 15 in dem Gehäuse 1 angeordnet. Das Federrohr 15 ist einerseits am Boden des Gehäuses 1 und andererseits an der Unterseite des Sitzringes 9 befestigt.

Zusammenfassend betrachtet, zeichnet sich der erfindungsgemäße Temperaturfühler dadurch aus, daß er verhältnismäßig wenig Teile und vor allen Dingen keine im echten Sinne beweglichen Teile aufweist. Gegenüber bekannten Temperaturfühlern ist er daher sehr viel billiger und funktionssicherer. Seine Bauxveise ist sehr kompakt und im Falle des durchbrochenen Gehäuses ist seine Ansprechzeit relativ kurz wegen der völligen Umspülung des die Wärme fühlenden Ausdehungsteiles. Die kurze, gedrungene Bauweise des erfindungsgemäßen Temperaturfühlers wird durch den überwiegend stattfindenden Wegvergleich ermöglicht. Durch die große Federkonstante der verwendeten Invar-Drähte bedarf es nur eines kleinen Ausdehnungsweges zur Erzeugung einer bestimmten Kraft. Andererseits ist aufgrund des relativ kleinen Ventilsitzdurchmessers der Aussteuerweg zur Aussteuerung eines bestimmten Druckes relativ groß.

Durch eine Änderung der in die Zuleitung geschalteten Vordrossel kann zudem eine Änderung des Meßbereiches in einfacher Weise vorgenommen werden. Der Meßbereich kann natürlich auch durch verschieden lange Fühler oder durch verschiedene Materialien mit entsprechender Kombination ihrer Ausdehnungskoeffizienten geändert werden. Desgleichen kann der Startpunkt verschoben werden indem man die relative Lage zwischen Schließkörper 8 und Ventilsitzring 9 durch entsprechende Mittel einstellbar macht oder unterschiedlich justiert.

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Claims

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Patentansprüche

ν 1.)Pneumatischer Temperaturfühler mit einem Gehäuse, welches ^-^ temperaturabhängig seine Länge ändert, mit einer Druckluftzuleitung zum Gehäuse und mit einem aus Ventilsitz und Schließkörper bestehenden Auslaßventil für das Gehäuse, welches Auslaßventil durch mindestens einen mit dem Gehäuse verbundenen und in dessen Achsrichtung verlaufenden Körper mit niedrigem Temperatur-Ausdehnungskoeffizienten gesteuert ist, dadurch gekenn Z₁ eichne.t, daß der Schließkörper (8) fest mit dem Gehäuse (1) verbunden ist, daß der Ventilsitz (9) in Achsrichtung des Gehäuses (1) durch den Druck im Gehäuse in Richtung auf den Schließkörper (8) verschiebbar ist und daß der Körper (11) elastisch ist und am Ventilsitz (9) angreift«
2. Pneumatischer Temperaturfühler nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkörper aus einer Kugel (8) und der Ventilsitz aus einem Sitzring (9) besteht.
3. Pneumatischer Temperaturfühler nach Anspruch 1 oder 2, d a durch gekennzeichnet, daß der elastische Körper aus drei elastischen Drähten (11) besteht.
4« Pneumatischer Temperaturfühler nach einem der Ansprüche 1 bis 3,dadurch gekennzeichne t„ daß der Sitzring (9) über eine Ringmembran (10) mit der Innenwand und über die Drähte (11) mit dem Boden des Gehäuses (1) verbunden

ist. ■

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5. Pneumatischer Temperaturfühler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daj3 das Gehäuse (1) einen topfförmigen Teil (13) aufweist, an dessen

. Innenwand der Sitzring (9) dichtend geführt ist.
6. Pneumatischer Temperaturfühler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Federrohr (15) den Sitzring (9) mit dem Boden des Gehäuses (1) verbindet.
7. Pneumatischer Temperaturfühler nach einem der Ansprüche 5 oder 6,dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) durch Längseinschnitte (12) rippenförmig durchbrochen ist und daß der topfförmige Gehäuseteil (13) bzw. das Federrohr (15) innerhalb des Gehäuses (1) angeordnet ist.
8. Pneumatischer Temperaturfühler nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in die Druckzuführung zu dem Gehäuse (1) eine einstellbare
Drossel (5) geschaltet ist.

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