DE2462851C2 - Thermostatisch gesteuerter Regler - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen thermostatisch gesteuerten Regler, insbesondere einen Temperaturregler ohne Hilfsenergie, mit einer das Stellglied des Reglers bei Über- bzw. Unterschreitung bestimmter Grenztemperaturen in eine Sicherheitsstellung bringenden Sicherhebevorrichtung, welche mindestens zwei sowohl unabhängig von einem das Stellglied des Reglers normalerweise steuernden Hauptthermostaten als auch voneinander unabhängig arbeitende Sicherheitsthermostaten aufweist und sowohl von den Sicherheitsarbeitskörpern der letzteren gemeinsam als auch notfalls von jedem allein auslösbar ist.

Das thermostatische System solcher Regler arbeitet im allgemeinen ohne Hilfsenergie nach dem Prinzip der Flüssigkeitsausdehnung oder nach dem Dampfdruck- oder -tensionsprinzip. Dabei wird der Ausdehnungsflüssigkeitsraum oder der Tensionsraum eines von der zu regelnden Temperatur beeinflußten Wärmefühlers meistens durch ein Kapillarrohr mit dem Innenraum eines Arbeitskörpers verbunden, welcher mittels eines Arbeitsstiftes oder sonstigen Arbeitsorgans das Stellglied eines Regelventils od. dgl. unter Überwindung mindestens einer Gegenkraft, insbesondere der Kraft einer Ventilfeder betätigt. Bei einem ein bestimmtes Maß übersteigenden Temperaturanstieg soll das Regelventil im allgemeinen gedrosselt oder abgeschlossen werden, während bei einem Temperaturabfall die Ventilfeder oder sonstige Gegenkraft das Ventil wieder bzw. mehr öffnet.

Wenn nun z. B. durch einen Bruch des Kapillarrohres oder durch eine Beschädigung des Thermostaten die normale Tätigkeit des Reglers gestört wird oder aufhört, kann das Stellglied häufig eine nicht erwünschte Stellung einnehmen, die zu gefährlichen Situationen in der angeschlossenen Anlage, z. B. bei offen bleibendem Ventil zu Überhitzungen oder Zerstörungen von Einrichtungen und Apparaten führen kann. Um diese Gefahr auszuschalten, kann man bekannte Sicherheitsvorrichtungen verwenden, deren Thermostaten normalerweise innerhalb eines Innendruckbereiches arbeiten, der nicht mit dem umgebenden Atmosphärendruck identisch ist Erst wenn der Druck im Inneren des Thermostaten infolge eines Defektes im Thermostatsystem den atmosphärischen Druck erreicht hat, spricht die Sicherheitsvorrichtung an und löst ein Signal aus, welches dazu benutzt wird, daß Stellglied in die gewünschte Sicherheitsstellung zu bringen, d. h. in der Regel das Stellventil zu schließen. Diese Funktion kann aber oft im Hinblick auf die Verzögerung der Sicherung nachteilig sein. Wenn z. B. das Leck am Thermostaten verhältnismäßig sehr klein ist, kann die geregelte Temperatur langsam noch bis auf den höchsten Wert ansteigen, bevor die Sicherheitsvorrichtung anspricht und das Stellglied in die Sicherheitsstellung bringt. Dann aber kann es oft schon zu spät sein, um Schäden zu verhindern.

Es ist daher erwünscht, die Sicherheit dafür, daß bestimmte Grenztemperaturen nicht überschritten werden, ebenfalls zu erhöhen. Es ist an sich bekannt, zwei parallel arbeitende Thermostaten zu verwenden, die auf zwei Arbeitskörper wirken, so daß bei einem Ausfall des einen Thermostaten der andere Thermostat genügt, um z. B. das Regelventil bei Überschreiten der eingestellten Solltemperatur mit gleicher Sicherheit zu schließen. Beide Thermostaten wirken ganz gleichartig, sprechen also auf gleiche Temperaturen an. Ferner ist es bereits bekannt, neben einem eigentlichen Hauptthermostaten einen Sicherheitsthermostaten anzuordnen, der gegenüber dem normal arbeitenden Hauptthermostaten um einige Temperaturgrade höher eingestellt ist.

Dieser Sicherheitsthermostat betätigt bei einem Versagen des Hauptthermostaten und beim Überschreiten seiner eingestellten Temperatur einen Mechanismus, welcher das Ventil alsbald abschließt. Bei dieser Einrichtung wird zwar die Sicherheitsstellung des Stellgliedes zwangsläufig herbeigeführt, wenn der Hauptthermostat vor dem Sicherheitsthermostaten ausfällt Wenn dagegen zuerst der Sicherheitsthermostat ausfällt, dann wird dies unter Umständen gar nicht bemerkt, und es kann ein gefährlicher Zustand eintreten, wenn nach dem Sicherheitsthermostaten auch der Hauptthermostat ausfällt

Bei thermostatisch gesteuerten Reglern der eingangs genannten Art besteht nun die Aufgabe, eine zusätzliche Sicherheit gegen sonstige, durch Leckwerden und Flüssigkeitsverluste des thermostatischen Systems verursachte Gefahren zu schaffen, d. h. insbesondere für den Fall, daß der Druck im thermostatischen System unter einen bestimmten Wert bzw. auf Null abfällt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kolben oder Balgboden des Arbeitsbalges eines jeden Sicherheitsarbeitskörpers unter der Wirkung einer Feder oder/und der Kraft eines entsprechend kräftigen Federrohres steht, welche Federkraft den Kolben bzw. Balg ständig in den Flüssigkeitsraum des betreffenden Sicherheitsarbeitskörpers hineinzudrükken sucht.

Dabei ist es gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorteilhaft, die Sicherheitsarbeitskörper der Sicherheitsthermostaten so auszubilden, daß sie auch auf einen unter einen bestimmten Wert bzw. auf

Null absinkenden Druckabfall im thermostatischen System der Sicherheitsthermostaten ansprechen und die Sicherheitsvorrichtung auslösen.

Zum Stand der Technik wird auf die DE-OS 22 11 126 verwiesen, aus der eine selbstüberwachende Betätigungsvorrichtung für Regler bekannt ist, die einen mit Ausdehnungsflüssigkeit gefüllten, balgförmigen Sicherheitsarbeitskörper aufweisen, welcher in einem hermetisch abgeschlossenen, starrwandigen Behälter mit einer Gasdruckfüllung angeordnet ist deren Druck bis zu ^t0 einer bestimmen Sicherheitstemperatur höher als der Innendruck des Balges ist Dieser balgförmige Sicherheitsarbeitskörper enthält eine Feder, welche versucht, den Kolben bzw. Balgboden aus dem Flüssigkeitsraum des Sicherheitsarbeitskörpers herauszudrücken, im Gegensatz zu dem Regler gemäß der Erfindung, bei dem eine Federkraft den Kolben bzw. Balg ständig in den Flüssigkeitsraum des betreffenden Sicherheitsarbeitskörpers hineinzudrücken sucht Bei der bekannten Vorrichtung werden die Kräfte einer Gasfeder gegen die Kräfte einer mechanischen Feder ausgewogen und hieraus ein Sicherheitssignal abgeleitet wenn der das Ausdehnungsmittel umschließende Federbalg undicht wird. Diese bekannte Vorrichtung funktioniert also nur, wenn eine Gasfeder und eine mechanische Feder in Wirkungsaustausch treten. Bei dem Regler gemäß der Erfindung dagegen arbeitet die Vorrichtung mit nur einer einzigen Feder, welche das Ausdehnungssystem unter Überdruck setzt Bei der bekannten Vorrichtung wird im übrigen nur ein Druckausgleich vorgenommen, denn wenn die Gasfeder den Druck Null hätte, würde die ganze Vorrichtung nicht mehr funktionieren. Die Anordnung gemäß der Erfindung ist dagegen absolut unabhängig vom Druck einer Gasfeder.

In der Zeichnung ist die Erfindung in einer Ausführungsform beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigt die einzige Figur in schematischer Schnittdarstellung einen Temperaturregler mit einem Hauptthermostaten, zwei Sicherheitsthermostaten und senkrecht zum Stellglied angeordnete Arbeitskörper mit einer zusätzlichen Sicherung gegen Leckwerden des thermostatischen Systems.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Stellglied des Temperaturreglers als Einsitzventil ausgebildet. Dieses besteht aus einem Ventilgehäuse 1 ^4:> mit einem Eintrittsstutzen 2, einem Austrittssunzen 3 und einer Ventildurchgangsöffnung 4, die von einem Ventilteller oder -kegel 5 abgesperrt bzw. mehr oder weniger freigegeben werden kann. Der Ventilteller 5 wird von einer Ventilstange 6 getragen, die in ein an das 'ⁿ Ventilgehäuse 1 angeschlossenes Federgehäuse 7 ragt und an ihrem unteren Ende mit einem Federteller 8 verbunden ist. Zwischen der oberen Abschlußwand des Federgehäuses 7 und dem Federteller 8 ist eine Ventilfeder 9 eingespannt, welche bestrebt ist, den " Ventilteller 5 entgegen der von unten auf den Federteller 8 wirkenden Verstellkraft in seine Öffnungsstellung zu bringen.

Das Stellglied bzw. Regelventil wird beim normalen Betrieb von einem Hauptthermostaten 10 betätigt, der mit einer Ausdehnungsflüssigkeil gefüllt ist. Der Innenraum des Hauptthermostaten 10 steht durch ein Kapillarrohr 11 mit dem Innenraum 12 eines Hauptarbeitskörpers 13 in Verbindung, in den ein aus einem Federrohr 14 und einem kolbenartigen Balgboden 15 bestehender Arbeitsbalg 14, 15 taucht. Mit dem Balgboden 15 ist in üblicher Weise ein Arbeitsstift 16 verbunden, dessen freies Kopfende 16' aus dem Gehäuse des Hauptarbeitskörpers 13 herausgeführt ist

Ferner ist der Innenraum des Hauptthermostaten 10 durch eine Rohrabzweigung 17 des Kapillarrohres 11 mit dem Innenraum 18 einer Sollwerteinstellvorrichtung 19 verbunden. Diese besteht in bekannter Weise aus einem in den Innenraum 18 tauchenden, von einem Federrohr 20 und einem kolbenartigen Balgboden 21 gebildeten Einstellbalg 20,21. Mit dem Balgboden 21 ist eine zur Einstellung des gewünschten Sollwertes dienende Schraubspindel 22 verbunden, deren Gewindemutter 23 axial nach oben verschiebbar ist Normalerweise wirkt einer solchen Verschiebungsbewegung aber die Kraft einer Überdruckfeder 24 entgegen, welche zwischen der oberen Stirnwand 25 des Gehäuses 26 und einem auf der Schraubspindel 22 gelagerten Federteller 27 eingespannt ist Der Federteller 27 stützt sich unter Einschaltung eines die Drehung der Schraubspindel 22 erleichternden Kugellagers od. dgl. auf der Gewindemutter 23 ab.

Außer dem Hauptthermostaten 10 sind zwei Sicherheitsthermostaten 28 und 29 vorgesehen, die von der Funktion des Hauptthermostaten 10 und dessen Hauptarbeitskörper 13 ganz unabhängig sind. Der Flüssigkeitsraum des ersten Sicherheitsthermostaten 28 ist durch ein Kappillarrohr 30 mit dem Innenraum 31 eines ersten Sicherheitsarbeitskörpers 32 verbunden, in den ein Arbeitsbalg 33,34 taucht An dem Balgboden 34 des Arbeitsbalges 33,34 ist ein Arbeitsstift 35 befestigt. Entsprechend ist der Flüssigkeitsraum des zweiten Sicherheitsthermostaten 29 durch ein Kapillarrohr 36 mit dem Innenraum 37 eines zweiten Sicherheitsarbeitskörpers 38 verbunden, in den ein Arbeitsbalg 39, 40 taucht An dem Balgboden 40 des Arbeitsbalges 39, 40 ist ein Arbeitsstift 41 befestigt. In entsprechender Weise können noch mehr in der Zeichnung nicht dargestellte dritte, vierte, fünfte und weitere Sicherheitsthermostaten vorgesehen sein.

Die Sicherheitsthermostaten 28, 29 und deren Sicherheitsarbeitskörper 32, 38 arbeiten unabhängig voneinander und sind so bemessen, daß jeder einzelne von ihnen eine ausreichende Schaltkraft aufbringen kann.

Um den Sollwert für die gewünschte kritische Maximaltemperatur einstellen zu können, kann jeder Sicherheitsthermostat 28, 29 durch ein abgezweigtes Kapillarrohr mit je einer Sollwerteinstellvorrichtung verbunden sein, welche grundsätzlich ebenso wie die Sollwerteinstellvorrichtung 19 des Hauptthermostaten 10 ausgebildet ist.

Das Kopfende 16' des Arbeitsstiftes 16 des Hauptarbeitskörpers 13 ragt in ein Stellgehäuse 58, welches an das Federgehäuse 7 des Regelventils mittels einer Überwurfmutter 59 angeschlossen ist. Durch Bohrungen der beiden Gehäusekupplungsteile in axial verschiebbar eine Betätigungsstange 60 geführt, die senkrecht zu dem Arbeitsstift 16,16' in das Stellgehäuse 58 ragt, wo sie mit einem Anschlagbund 61 versehen ist. Gegen den Anschlagbund 61 legt sich von unten lese der waagerechte Hebelarm 62 eines um eine ortsfeste Achse 64 drehbaren Winkelhebsls 62, 63, dessen senkrechter Hebelarm 63 an dem Kopfende 16' des Arbeitsstiftes 16 anliegt. Auf der gegenüberliegenden Seite des Stellgehäuses 58 ist ein zweiter Winkelhebel 65, 66 "m eine ortsfeste Achse 67 drehbar gelagert. Der waagerechte Hebelarm 65 desselben kann sich von unten ebenfalls gegen den Anschlagbund 61 der Betätigungsstange 60 bzw. gegen den waagerechten Hebelarm 62 des Winkelhebels 62, 63 legen. Die beiden

Winkelhebel 62, 63 und 65, 66 können unabhängig voneinander um ihre Achsen 64 bzw. 67 gedreht werden.

An die dem Hauptarbeitskörper 13 gegenüberliegende Seite des Stellgehäuses 58 ist ein Kraftspeichergehäuse angeschlossen. In dem Kraftspeichergehäuse befindet sich ein Kraftspeicher, der beim Ausführungsbeispiel aus einer Krafispeicherfeder 72 besteht. Diese Kraftspeicherfeder 72 ist zwischen einem im Gehäuse 71 ortsfesten Federteller und einem beweglichen Druckstück 74 eingespannt. An das Druckstück 74 sind ι ο um Achsen 75,76 drehbar zwei Riegel angelenkt, deren Sperrhaken in der Verriegelungsstellung unter den Federteller 73 greifen. Die Sperrhaken sind außen mit Schrägflächen versehen. Blattfedern 83, 84 halten die Riegel elastisch nachgiebig in ihrer Verriegelungsstel- ü lung. Schließlich ist an dem Druckstück 74 ein Schaltstift 85 befestigt, welcher in das Ste.llgehäuse 58 ragt und sich dort gegen den senkrechten Hebelarm 66 des Winkelhebels 65,66 legt.

Der Arbeitsbalg 39, 40 des Sicherheitsarbeitskörpers 38 steht erfindungsgemäß unter der Wirkung einer Feder 96, welche den Kolben bzw. Balg ständig in den Flüssigkeitsraum 37 des Arbeitskörpers 38 hineinzudrücken sucht. Eine entsprechende Feder 97 wirkt auf den Kolben oder Balgboden 34 des Arbeitsbalges 33,34 des anderen Sicherheitsarbeitskörpers 32.

Das gemeinsame Auslöseorgan der Arbeisstifte 41 bzw. 35 besteht aus einer Schaltplatte 100, deren Rand zwischen zwei in gegenseitigem Abstand auf den Enden der Arbeitsstifte 41 bzw. 35 befestigten Anschlägen 98, 99 bzw. 98', 99' liegt. Die Schaltplatte 100 ist axial verschiebbar gelagert und kann außerdem auf einer Schaltstange 102 mittels einer Verschraubung 101, 103 in axialer Richtung verstellt werden. Dadurch kann der Sicherheitssollwert für alle Sicherheitsthermostaten gleichzeitig eingestellt werden.

Die Schaltstange 102 trägt einen Schaltbund 104, welcher dazu dient, die Riegel 105 und 106 zwecks Freigabe der Kraftspeicherfeder 72 auszulösen. Die Riegel 105, 106 greifen in ihrer Verriegelungsstellung mittels Sperrhaken 107 bzw. 108 unter den ortsfesten Federteller 79 der Kraftspeicherfeder 72. Jeder Riegel hat beiderseits des Schaltbundes 104 zwei in gegenseitigem Abstand spiegelbildlich zueinander angeordnete Schrägflächen 109 und 110 bzw. 109' und 110', mit denen der Schaltbund 104 alternativ zusammenarbeiten kann.

Der oder jeder Anschlag 99 bzw. 99' trifft auf die Schaltplatte 100, wenn eine bestimmte obere Sicherheitstemperatur an den Sicherheitsthermostaten erreicht wird, und verschiebt dieselbe. Dann trifft der Schaltbund 104 auf die Schrägflächen 110 und 110', wodurch die Kraftspeicherfeder 72 ausgelöst und das Regelventil geschlossen wird. Wenn aber das thermostatische System defekt wird und der Flüssigkeitsdruck darin zu stark bzw. bis auf Null abfällt, wird der Arbeitsbalg 39, 40 bzw. 33, 34 des betreffenden Sicherheitsthermostaten 38 bzw. 32 von der Feder 96 bzw. 97 tiefer in den Flüssigkeitsraum 37 bzw. 31 des Arbeitskörpers 38 bzw. 32 hineingedrückt, als dies bei der niedrigsten zulässigen Sicherheitstemperatur eintritt. Dann trifft der Anschlag 98 bzw. 98' auf die Schaltplatte 100. Der Schaltbund 104 wird bei weiterer axialer Verschiebung auf die Schrägflächen 109, 109' gezogen, und auch jetzt wird die Kraftspeicherfeder 72 ausgelöst und das Regelventil geschlossen. Auf diese Weise wird die Sicherheit des Reglers wesentlich erhöht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Thermostatisch gesteuerter Regler, insbesondere Temperaturregler ohne Hilfsenergie, mit einer das Stellglied des Reglers bei Ober- bzw. Unterschreitung bestimmter Grenztemperaturen in eine Sicherheitsstellung bringenden Sicherheitsvorrichtung, welche mindestens zwei sowohl unabhängig von einem das Stellglied des Reglers normalerweise steuernden Hauptthermostaten als auch voneinander unabhängig arbeitende Sicherheitsthermostaten aufweist und sowohl von den Sicherheitsarbeitskörpern der letzteren gemeinsam als auch notfalls von jedem allein auslösbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben oder Balgboden (40 bzw. 34) des Arbeitsbalges (39,40 bzw. 33,34) eines jeden Sicherheitsarbeitskörpers (38 bzw. 32) unter der Wirkung einer Feder (96 bzw. 97) oder/und der Kraft eines entsprechend kräftigen Federrohres (39, 33) steht, welche Federkraft den Kolben bzw. Balg ständig in den Flüssigkeitsraum (37 bzw. 31) des betreffenden Sicherheitsarbeitskörpers (38 bzw. 32) hineinzudrücken sucht

2. Thermostatisch gesteuerter Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherheitsarbeitskörper (32, 38) der Sicherheitsthermostaten (28, 29) so ausgebildet sind, daß sie auch auf einen unter einem bestimmten Wert bzw. auf Null absinkenden Druckabfall im thermostatischen System der Sicherheitsthermostaten ansprechen und die Sicherheitsvorrichtung auslösen.