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Thermostat
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Thermostaten nach dem Oberbegriff
des Hauptanspruchs. Solche Thermostaten dienen dazu, temperaturabhängig ein Ventil
für einen Druckmittelstrom so zu steuern, daß die Wirkung des Druckmittels in bestimmter
Weise beeinflußt wird, gewöhnlich mit dem Zweck, eine mit Hilfe des Druckmittels
erzeugte Temperatur oder die Teinperatur des Druckmittels selbst möglichst gleichmäßig
zu halten. Diese Aufgabe tritt zum Beispiel bei Heizungsanlagen auf.
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Bei den bekannten Thermostaten ist ein Behälter angeordnetd der den
Dehnstoff enthält und als Kreiszylinder ausgebildet ist Er wird von der Temperatur
beeinflußt, die um ihn herum im Gehäuse des Thermostaten herrscht. Um diese der
Temperatur des umliegenden Raumes möglichst anzupassen, ist gewöhnlich das Gehäuse
und ein etwa an ihm angebrachter Stellgriff so ausgebildet, insbesondere mit Schlitzen
versehen, daß das umgebende medium guten Zutritt hat. Trotzdem war festzustellen,
daß es verhältnismäßig lange braucht, bis der Dehnstoff die Temperatur der Umgebung
angenommen hat und das Ventil entsprechend verstellt worden ist. Da das bei zunehmender
wie bei wieder abnehmender Temperatur auftritt, entsteht so ein verzögertes Schalten
und eine verhältnismäßig große Schaltspanne, was zu unerwünschten Spitzen und Schwankungen
in der zu regelnden Temperatur führt. Dies zu vermeiden ist die Aufgabe der vorliegenden
Erfindung.
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Diese Aufgabe wird nach dem Kennzeichnungsteil des Hauptanspruchs
gelöst. Durch das günstigere Verhältnis von Umfangsfläche und Inhalt kommt der Dehnstoff
an einer verhältnismäßig großen Oberfläche mit der Außentemperatur in Berührung.
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Der Weg von den der Außentemperatur ausgesetzten Wandflächen zur Mitte
des Werkstoffs ist an einigen Stellen kleiner als bei einem Zylinder mit kreisförmigem
Querscnnitt. Das ist besonders wichtig, wenn der Dehnstoff, wie es häufig vorkommt,
nicht flüssig ist, die Wärme also nicht durch Strömung leiten kann. Der Dehnstoff
gleicht sich daher rascher der Außentemperatur an. Das kann statt in einigen Minuten,
wie es bei einem kreiszylindrischen Behälter vorkommt, in Bruchteilen einer Minute
geschehen. Auf diese Weise folgt der Thermostat ausreichend rasch den Temperaturschwankungen
seiner Umgebung, und die von ihm geregelte Temperatur hält den gewünschten Verlauf
ein.
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Besoners zweckmäßig ist es, wenn der Behälter einen sternförmigen
Querschnitt hat. Weitere Sinzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung wiedergegeben.
Es zeigen Fig.1 einen Längsschnitt durch einen Thermostaten nach der Erf-indung,
Fig.2 einen teilweisen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines Behälters
für den Dehnstoff, Fig.3 eine Abwandlung davon, Fig.4 bis 6 Querschnitte durch verschiedene
Ausführungsformen des Behälters.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.1 ist das Gehäuse 1 des Thermostaten
mit einem Stellgewinde 2 in einem Stutzen 3 geführt, der einen Flansch 4 hat. Mit
diesem wird der Stutzen an dem Gehäuse eines nicht dargestellten, von dem Thermostaten
zu steuernden Ventils befestigt.
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Das Gehäuse 1 trägt an seiner Stirnseite einen Stellgriff 5, der das
Gehäuse und einen Teil des Stutzens 3 übergreift.
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In dem Gehäuse 1 befindet sich ein Behälter 6 für einen Dehnstoff
7. Der Behälter besteht aus zwei Behälterteilen 8 und 9. Jeder dieser Teile wird
nach außen durch einen Boden 10, 11 verschlossen. Auf der nach innen gerichteten
Seite hat jeder Behälterteil einen Boden 12,13 mit einer Aussparung 14, 15. In dem
Behälter 6 befindet sich eine Dichtung 16 in Form einer langgestreckten, dickwandigen
Blase, die an ihrem oberen Ende an dem Boden 10 befestigt ist und eine besondere
Abdichtung 17 enthält. In der Dichtung 16 steckt ein Kolben 18, der durch den Boden
10 hindurch in das Innere des Sutzens 3 ragt. Er berührt, wenn der Thermostat auf
ein Ventil. aufgesetzt ist, das Stellglied dieses Ventils und beeinflußt es je nach
seiner axialen Lage.
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Der Behälter 6 ist mit Hilfe eines Sprengrings 19 in dem Gehäuse 1
gehalten. In dem Stellgriff 5 und dem Gehäuse 1 sind Schlitze 20, 21 angebracht,
so daß die den Thermostaten umgebende Außenluft ungehindert an die Seitenwand 22
des Behälters 6 herantreten kann.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.2 ist ein Behälter für den Dehnstoff
aus zwei Behälterteilen 23,24 und einem Endstück 25 gebildet. Der Behälterteil 23
hat oben einen Boden 26 mit einem Gewindeansatz 27, der zum Befestigen in einem
Gehäuse dient und eine Abdichtung 28 enthält. Der Behälterteil 24 hat einen Boden
29 mit einer Aussparung 30. Das Endstück 25 hat auf seiner Innenseite einen Boden
31 mit einer Aussparung 32 und auf seiner Außenseite einen Boden 33. In diesen ist
ein Füllventil 34 eingefügt.
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An dem Boden 26 ist innen eine Dichtung 35 in Form einer langgestreckten,
dickwandigen Blase befestigt. In ihr steckt ein Kolben 36, der die Abdichtung 28
durchdringt. Die Dichtung 35 ragt durch die Aussparung 30 bis an die Aussparung
32. Die
eitenwände 37,38 der Behälterteile 23,24 sind fest mit den
n ihre offene Seite anschließenden Böden 26,29 verbunden, .B. durch Anlöten.
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statt des Endstücks 25 kann auch ein Endstück 39 nach Fig.3 Lngesetzt
werden, das eine Heizwicklung 40 enthält.
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)ie Form der Seitenwände der Behälter ist aus den Querschnitden der
Fig.4 bis 6 zu erkennen. In Fig.4 hat die Seitenwand 41 3inen Querschnitt in Form
eines in einen Kreis einbeschriebenen ichtzackigen Sterns. Sie ist mit einem kreisförmigen
Boden 42 Dest verbunden und dadurch gegen diesen abgedichtet. Die inneren Ecken
des Sterns liegen noch außerhalb der Aussparung 43 les Bodens. Wenn der Behälter
verhältnismäßig lang ist, wird lm die Seitenwand 41 ein Stützring 44 gelegt. Dieser
verhindert zin Ausweiten des Sterns, so daß sich die Ausdehnung des Dehnstoffs vollständig
auf den Kolben 18,36 auswirkt. Er nimmt aber nur einen kleinen Teil der Länge des
Behälters ein, so daß dessen Außenseite unbeschränkt der Einwirkung der Umgebung
ausgesetzt bleibt.
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Während bei einem kreiszylindrischen Behälter mit der Grundfläche
des Bodens 39 das Verhältnis von Umfangsfläche zu Rauminhalt etwa 0,15 : 1 ist,
so ist es bei der Sternform nach Fig.4 etwa 0,65:1.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 hat die Seitenwand 45 die
Form eines Sterns, dessen innere Ecken bis an die Aussparung 46 des Bodens 47 herangezogen
sind. Das Verhältnis von Umfang zu Inhalt ist dabei etwa 1:1.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 schließlich hat die Seitenwand
48 die Form eines achtstrahligen Sterns, der in ein Quadrat einbeschrieben ist.
Sie ist mit einem quadratischen Boden 49 verbunden, ihre Innenkante/ bis an die
Aussparung 50 des Bodens 49 herangeführt. L sind
Bei dieser Form
der Seitenwand ist das Verhältnis von Umfang zu Inhalt etwa wie 1,2:1. Damit die
Seitenwand an den verhältnismäßig langen "Strahlen des Sternes stabil genug ist,
ist der Behälter der Länge nach in die Behälterteile 8,9 oder 23, 24 unterteilt.
Die Seitenwand jedes Behälterteils ist jeweils an jedem Ende fest mit einem Boden
verbunden.
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Der Behälter wird mit dem Dehnstoff 7 gefüllt, der bei dem Ausführungsbeispiel
nach Fig.2 durch das Füllventil 34 eingebracht wird, und ist dann dicht eingeschlossen.
Die Temperatur der von außen an den Behälter herankommenden Luft oder einer Flüssigkeit,
in der sich der Thermostat befindet, wirkt auf die Oberfläche des Behälters ein.
Je größer diese im Verhältnis zum Inhalt des Behälters ist, desto rascher nimmt
der Dehnstoff die Temperatur der Umgebung an. Das ist schon beim Ausführungsbeispiel
nach Fig.4 in weit größerem Maß der Fall, als wenn die Seitenwand einen kreisförmigen
Querschnitt hätte; das Verhältnis ist fünf mal günstiger. Auch trägt zu einem raschen
Temperaturübergang bei, daß der fern von der Seitenwand liegende "Kern" des Dehnstoffs
nach der Erfindung wesentlich kleiner ist als bei einem Kreiszylinder.
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Bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig.6 und 5 ist dieser Unterschied
noch ausgeprägter, nämlich etWa 7 bzw.8 mal größer. Das führt dazu, daß der Dehnstoff
sehr rasch der Außentemperatur folgt.
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Wenn sich der Dehnstoff ausdehnt, drückt er die Dichtung 16, 35 zusammen
und drängt den Kolben 18,36 aus dieser hinaus.
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Er schiebt sich weiter in den Stutzen 3 hinain und betätigt das mit
dem Thermostaten verbundene Ventil, gewöhnlich in Schließrichtung. Die Lage der
Teile bei auswärts geschobenem Kolben 36 ist in Fig2 dargestellt. Wenn der Dehnstoff
wieder kälter wird, zieht er sich zusammen und der Kolben schiebt sich wieder in
die Dichtung 16,35 hinein. Das zugehörige Ventil kehrt in die Ausgangslage zurück.
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Wenn das Endstück 39 Teil des Behälters ist, kann durch Bebeizen der
Heizwicklung 40 mit geregeltem Strom die Lage des Kolbens 18,36 im Verhältnis zur
Außentemperatur verändert werden. Dr Kolben verhält slch dann so, wie wenn eine
höhere als die tatsächlich vorgandene Außentemperatur herrschen würde.
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Das wird z.B. benützt, um bei einer Heizungseinrichtung während der
Nacht bei einer geringeren Außtemperatur zu schließen als bei Tag. Die Heizwicklung
kann statt in ein besonderes Endstückt auch in eines der Bhälterteile 23, 24 ein-
oder an dieses angebaut werden.
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Unabhängig davon wird eine gewünschte Temperatur durch Verdrehen des
Stellgriffs 5 eingestellt. Dabei wird das Gehäuse 1 in dem Stellgewinde 2 verdreht
und axlal verschoben. Das eribt jeweils einer ander Lage des Kolbens 18 bei gleicher
Außentemperatur der Kolben schließt daher das zugeordnete Ventil bei einer jeweils
anderen, gewüschten Temperatur.
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Is Dichtung ann statt einer langgestreckten lase aus elastischem Werkstoff
auch ein anderes, nachgiebiges Mittel, wie ein Metallbalg, verwendet werden Ein
solcher Balg kann durch die Innenkanten der seitenwand des Behälters geführt werden,
.3.bei den Ausführungsformen nach Fig. 5 und 6, damit er nicht ausknickt Der Querschnitt
der Seitenwand des Behälters kann auch andere Formen großer Oberfläche haben,z.3.
die Form eines Vielecks oder parallel angeordneter Rippen, etwa ähnlich den bekannten
Heizungs-Radiatoren, oder in Form einer ein- oder mehrseitigen kabel.
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Der Behälter kann in dem Gehäuse 1 auch durcn elastische Mittel gegen
einen Anschlag gedrückt und festgehalten werden. Er kann such, wie der Behälter
nach Fig. 2, mit einem Gewinde oder anderen bekannten Mitteln im Gehäuse gehalten
werden.
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Thermostaten mit einem Behälter für den Dehnstoff, der nach der Erfindung
ausgebildet ist, können vorteilhaft nicht nur bei Heizungsanlagen, sondern auch
in verschiedensten Anlagen Verwendung finden, bei denen eine Durchflußzeit abhängig
von einer Temperatur geregelt werden soll, z.B. bei einem Kühlmittelkreislauf.
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Die Oberfläche des Behälters für den Dehnstoff kann auch dadurch vergrößert
werden, daß an den Wänden des Behälters, insbesondere seiner Seitenwand, zusätzliche
Rippen angeset-zt sind.
L e e r s e i t e