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Die Erfindung betrifft einen Regler, insbesondere
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Temperaturregler ohne Hilfsenergie, mit einem den Durchfluß eines
Mediums regelnden, vorzugsweise ventilartigen Stellglied. Vorzugsweise, jedoch nicht
ausschließlich bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung solcher Regler mit
Stellgliedern in Verbindung mit Durchflußzählern oder Wärmezählern für Medien, deren
Zählwerke mechanisch mit bewegten Teilen arbeiten. Solche Durcnfiußzähler mit bewegten
Teilen, im folgenden kurz "motorische Zähler" genannt, haben in der Regel die Eigenschaft,
daß sie erst anzulaufen be-£ innen, wenn der Durchfluß eine bestimmte kleine Grenze
überschreitet, z.t3. 'I des Maximal-Durchflusses.
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Die Ursache nierfür liegt in der Reibung, welche die Lager der bewegten
Teile in den Zählern besitzen.
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Es ist dabei gleichgültig, ob es sich um einen Flügelradzähler, Woltmannzähler,
um einen Turbinenzähler oder dergleichen handelt.
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Wesentlicn für die Verwendung eines Reglers gemaß der Erfindung ist
also der Umstand, daß der Zähler eine endliche Durchflußhöhe benötigt, um anzulaufen.
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Soweit solche Zähler z.B. zur Messung des Kaltwasserverbrauches eines
Hauses eingesetzt werden, bei denen das zeitliche Integral kleiner Durchflüsse insgesamt
klein ist gegen das gesamtzeitliche Integral des Durchflusses, kann man die Anzeigen
der Zähler als ausrei -chende Grundlage für die dilanzierung verwenden.
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Schwierigen wird die. Messung jedoch, wenn z.B.
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innerhalb einer Wärmemengenmessung ein motorische Durchflußzähler
der genannten Art verwendet wird.
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Wärmemengenmessungen rinden häufig statt, um die Energie zu messen,
welche ein Verbraucher z.. aus einem Fernwärmenetz mit Warmwasser als Energieträger
entnimmt. im Frünjahr und im Herbst werden aus solchen @etzen sehr geringe Wärmemengen
entnon, und zwar während relativ langer Zeiträume pro Jahr. Wegen der mangel haften
Durchflußmessung oei kleinen Durchflüssen kann eine Energieverrechnung mit Wärmemengenmesser,
welche Durchflußzähler mit bewegten Teilen enthalten, mit relativ großen Fehlern
behaftet sein, denn die Zeiträume, während denen der motorische Zähler nicht anläuft,
sind verhältnismäßig
groi3. Nun findet man in solchen mit Fernwärme
gespeisten Verbrauchernetzen, häufig vor oder nach dem Zänler, Temperaturregler,
welche den Wärmestrom so stellen, daß z.S. bestimmte Eintrittstemperaturen in ein
Haus nicht üoerschritten werden, oder daß die @emperatur des Wärmeträgers, welcher
ein Verbrauchernetz, z.. ein raus verläßt, möglichst niedrig ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, solche @eßfehler, wie insbesondere
Fehler bei Wärmemengenzählungen, durch eine besondere Ausbildung des Reglers zu
vermeiden, vor allem die vorstehend genannten Anlauffehler von motorischen Durchflußzählern
od.dgl.
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zu verringern bzw. zu beseitigen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Regler
mit einer Sprung- oder Verzögerungsvorrichtung versenen ist, die dem Regler bei
der Öffnung oder Schließung des Stellgliedes in der Näh 3er Schließstellung eine
unstetige bzw. sprunghafte Stellcharakteristik verleiht. Dabei ist es für die Ereindung
kennzeichnend, aaß die normale Betätigung des Stellgliedes Bz. des Regelventils
durch ein temperatur-
oder druckgesteuertes Stellorgan od.dgl.
von der zusätzlichen Sprung- oder Verzögerungsvorrichtung derart verändert wird,
daß der Regler innerhalb eines Anfangs- bzw. Endstellbereiches zwischen der Schließstellung
und einem kleinen Anfangsstellhub des Stellgliedes (bzw. umgekehrt zwischen einem
kleinen Endstellhub und der Schließstellung des Steligli des) bistabil wirkt und
erst bei größeren Stelihüben wieder stetig arbeitet.
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Es ist also wesentlich für einen Regler gemäß der Erfindung, daß
das Stellglied des Reglers in Schließnähe ganz geschlossen ist, und daß es sich
erst dann sprunghaft um einen kleinen Betrag öffnet, wenn der Istwert des le,nperaturregalkreises
sich um einen kleinen endlichen detng geändert hat. Dies ist also ein anderes Verhalten
als bei einem normalen stetigen Regler, bei welchem jeder beliebig kleinen Istwertänderung
eine Stellwertänderung zugeordnet ist. Dieses Verhalten soll aber der erfindungsgemäße
Regler erst oberhalb einer kleinen Steilöffnung annehmen. Der Temperaturregler wird
demnach bei kleinen Istwertänderungen des von ihm kontrollierten Regelkreises
gescnlossen
bleiben, und erst wenn der Istwert um einen vorzugsweise einstellbaren Grenzbetrag
vom Sollwert abweicht, wird das Ventil sprunghaft öffnen, und zwar auf einen Wert,
der etwas höher liegt als die Anlaufschwelle des Wärmezählers, welcher den gestellten
Warmwasserstrom zählt.
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Dabei d als Variante der Erfindung auch vorgesehen wenden, daß @x@
der Stellöffnungssprung nicht nur bei einer Ventilöffnung, sondern auch bei einer
Ventilschließung eintritt.
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Für die Wärmemessung wird durch die Erfindung erreicht, daß der Stellsprung
zwischen Schließen und kleiner Stellöffnung auch einen Durchflußsprung nach sich
zieht, der darür sorgt, daß ein motorischer Zähler anläuft Dadurch wird die Meß-
und Ablesgenauigkeit sehr verbessert, so daß die Wärmeverbrauchsabrechnung und Bilanzierung
viel genauer wird.
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Di Erfindung kann praktisch auf verschiedene Weise ausgeführt werden.
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Gemäß einer einfachen Ausführungsform besteht die Sprung- oder Verzögerungsvorrichtung
zur Erzeugung der Bistabilität aus einem am Ende eines doppelarmigen Stellgliedbetätigungshebels
angeordneten Kurvenstück, auf welches die Kraft einer Feder z.B. über einen Winkelhebel
und eine auf letzterem gelagerten Druckrolle wirkt. Eine andere Ausführungsfor sient
vor, daß die Sprung- oder Verzögerungsvorrichtung zur Erzeugung der Sistabilität
aus zwei einander gegenüberliegenden Magneten besteht, von denen der ei nie am Ende
eines doppelarmigen S-tellgli3dbetatigungshvels und der andere ortsfest angeordnet
ist. Bei einen dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht @ die Sprung-oder
Verzögerungsvorrichtung aus einer gegen ; am Ende eines doppelarmigen Stellgliedbetätigungshebels
angeordnete Reibfläche, vorzugsweise eine Stirnfläche wirkenden Reibrolle.
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Diese drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
schematisch veranschaulicht.
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Fig. 1 zeigt einen Temperaturregler mit Druckrolle und Kurvenstück,
Fig.
2 zeigt abgebrochen den Endteil eines Temperaturreglers mit Magnaten, und Fig. 3
zeigt abgebtocien den Endteil eines Temperaturreglers mit Reibrolle.
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Der in Fig. 1 schematisch dargestellte Temperatur regler arbeitet
mit einem Tensionswärmefühler. Dieser besteht aus einer Fühlerhülse 1, welche in
das zu regelndz Medium eintaucht. über eine Kapillare 2 gelangt der im Innern der
Hülse s sicn entwickelnde Drucx zu einem Federrohr oder Balg 3. Der Innendruck des
Federrohres 3 hängt von der Temperatur aD, welche die Fühlerhülse 1 annimmt. Das
Federrohr 3 wirkt auf einen Hebel 4, welcher im Drehpunkt s an eine untere Platine
6 angelenkt ist.
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Der Kraft des Federrohres 3 wirkt die Kraft einer Sollwerteinstellfeder
7 entgegen. Diese als Druckfeder ausgebildete Sollwerteinstellfeder 7 ist einereeits
gelagert auf einem Federtelier 8, welcher am Hebel 4 befestigt ist, und auf einem
Federteller 9, welcher mit einer Sollwerteinstellspindel 10 fest verbunden
ist.
Die Spindel 10 ist in der Platine 6 gelagert und kann auf- und abwärts geschraubt
werden. Auf diese Weise verkürzt oder verlängert man die Sollwerteinstellfeder 7,
deren Kraft den gewünschten Sollwert repräsentiert. Übertrifft das Drehmoment der
Thermostatengruppe 1, 2, 3 auf den Hebel 4 jenes Moment, welches von der Sollwerteinstellfeder
7 auf den Hebel 4 ausgeübt wird, so dreht sich ar Hebel 4 gegen den Uhrzeigersinn
und schließt ein Ventil 11, dessen Ventilstange 11' üDer ein Zwischenglied 12 an
das in der Zeichnung li nksseitige Ende des Hebels 4 angelenkt is.
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Am rechtsseitigen Ende des Hebels 4 ist ein Kurvenstück 3 befestigt.
Auf dieses Kurvenstück wirkt eine einstellbare Feder 14 über einen bei 16 drehbar
gelagerten Winkelhebel 15 mittels einer am oberen Ende des Winkelhebels 15 drehbar
gelagerten Rolle 17. Das Kurvenstück 13 ist so geformt, daß es im oberen Teil 13
einen Kreis um den Drehpunkt 5 des Hebels 4 bildet.
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Wenn die Rolle 1/ in diesen Bereich gelangt ist, übt sie kein zusätzliches
Drehmoment auf den Hebel 4 aus.
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In der gezeichneten Stellung jedoch sorgt sie dafür, daß das Ventil
11 nicht nur durch den Balg 3, sondern
auch durch die Feder 14
geschlossen wird. Sinkt nun die Temperatur ab, so verringert sich die Kraft des
Balges 3, und der Hebel 4 kann sich im Uhrzeigersinn drehen, wenn das von der Sollwerteinstellfeder
7 ausgeübte Moment stärker wird als das von der Feder 14 über die Rolle 17 auf Jan
fabel 4 ausgeübte oment.
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Die Kurve des Kurvenstückes 13 ist in ihrem unteren Teil@@ so geformt,
daß der Hebel 4 innerhalb eines Kleinen Winkels zwischen geschlossenem Ventil 11
und geringer Öffnung desselben instabil ist. Dadurch springt der Hebel 4, wenn die
Kraft des Balges 3 sich verringar, von der gezeichneten Lage in eine von dieser
nur um einen kleinen Winkel entfernte Lage, die dadurch gekennzeichnet ist, daß
die Rolle 17 auf den oberen Kurventeil des Kur@venstückes 13 aufrollt, der Kreisförmig
um den Drehpunkt 5 des Hebels 4 verläuft.
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Dann kann die Rolle 17 kein Drehmoment mehr auf den Hebel 4 ausüben,
welcher dann vielmehr nur unter dem Einfluß der Kräfte der Thermostatgruppe 1 ,
2, 3 und der Sollwerteinstellfeder 7 steht. Die Vorspannung der feder 14 kann mittels
einer Schraubspindel 18 verändert werden.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung zur Lösung der gestellten
Aufgabe ist in Fig. 2 gazeigt.
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Hier sind zwei Magnete 19 und 20 vorgesehen, welche den Schließdruck
unterstützen. Der gegenseitige Abstand der Magneten 19 und 20 kann z.B. mittels
einer Haltespindel 21 verändert werden. Verringert sich hier das von der Thermostatgruppe
1 , 2, 3 auf den Hebel 4 ausgeübte Drehmoment, dani entfernen sich die Magneten
19 und 20 voneinander. i'a die von Magneten aufeinander ausgeübte Kraft bekanntlich
nicht linear ist, springt der Hebel 4 in eine Lage, bei der das Ventil 11 ein wenig
geöffnet ist. Bi noch größeren Winkelabweichungen kann man die Kraft der Magneten
19 und 20 vernachlässigen gegen di3 Kräfte der Sollwerteinstellfeder 7.
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Fig. 3 zeigt noch eine weiter Lösung der gestellten Aufgabe. Hier
ist eine Reibrolle 22 auf einer Gewindespindel 23 höhenverstellbar gelagert. Die
Reibrolle 22 wird von einer Feder 24, die von einer Schraubspindel 25 einstellbar
ist, mittels eines bei 2b drehbar gelagerten Winkelhebels 27 reibend gegen die Stirnfläche
28 des Hebels i 4 gedrückt. Verringert sich hier das Moment. welches die Thermostatgruppe
1, 2, 3 auf den
Hebel 4 ausübt, so dreht sich der Hebel 4 erst
dann, wenn die Reibkraft zwischen der Rolle 22 und der Stirnfläche 23 des Hebels
4 überwunden wird. Dann springt der Hebel 4 im Uhrzeigersinn und öffnet das Ventil
11. Beim Schließvorgang arbeitet die Vorrichtung entsprecnend im umgekehrten Sinne.
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Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die vorstehend bescnri ebenen
und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele und das beschriebene Anwendungsgebiet,
sondern sie umfaßt alle Varianten uns Verwendungen bzw @ombi nationen iin Rahtien
des wesentlichen Erfindungsgedankens. So kann z.3.
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auf statt t ei er Temperaturregelung eine Druckregelung nach demsel@
en Prinzip erfolgen. In diesem Falle wird der zu regelnde Druck in den Federbalg
eingeleitet.