DE7706643U - Hygrostat - Google Patents

Description

- . y Patentanwalt · ί^Ψ1« '■ Dipl.-Ing. Werner Gramm '«*' ju« 33 Braunschweig Theodor-Heuss-Straße 1	Ί jjiwelcjj den· 3 .«März 1977 sa'ßteV 1757 Gm A 1931 CH	' i
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Elektrowatt AG,	Zürich	i i
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HYGROSTAT
Für die Ansprechcharakteristik von Hygrostaten sind 'vor allem die Eigenschaften des Materials, aus dem deren hygroskopischer Körper besteht, massgebend.
Es sind Hygrostaten bekannt, bei denen hygroskopische Körper aus einem hydrophilen Kunststoff, insbesondere aus einem Polyamid ist, das sich bei zunehmender üm gebungsfeuchtigkeit ausdehnt oder quillt und bei ab nehmender ümgebungsfeuchtigkeit schrumpft. Die Auswahl
22.3.1976 / Sa:ez
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an verschiedenen Polyamiden, die diese für Hygrostaten gewünschten Eigenschaften aufweisen, ist vergleichsweise beschränkt.

Die an einen Hygrostaten gestellten Forderungen, namentlich wenn dieser zur Steuerung von Bewässerungsanlagen eingesetzt wird, sind indessen - von der Bedürfnisseite her - so vielfältig, dass die vorhandene Auswahl an geeigneten Kunststoffen nicht ohne weiteres genügt, um diesen Forderungen ausreichend gerecht zu werden» Mit den vorbekannten Hygrostaten wird es sich also stets um einen Kompromiss zwischen den von den Kunststoffen gebotenen Eigenschaften und den an den Hygrostaten gestellten Forderungen handeln.

Es wird an Hygrostaten beispielsweise die Forderung gestellt, erst mit einer erheblichen Zeitverzögerung anzusprechen, auch wenn der von der Umgebung erreichte Feuchtigkeitswert den Ansprechwert erreicht hat. Auch wird an Hygrostaten die Forderung gestellt, dass seine Ansprechcharakteristik nicht linear mit dem Feuchtigkeitsgehalt und / oder der Temperatur der Umgebung einhergehe, oder dass seine Ansprechcharakteristik als .Funktion der Zeit und / oder als Fuktion des Feuchtigkeitsgehaltes eine Hysterese aufweise. Mit den bekannten Hygrostaten lassen sich daher - ohne weitere regeltechnische Massnahmen - nicht alle diese Forderungen erfüllen.

Es ist daher ein Zweck der Erfindung, einen Hygrostaten zu schaffen, dessen hygroskopischer Körper aus einem

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Material ist, das in einer derart weiten Auswahl von Arten vorliegt, dass die individuellen Forderungen an den Hygrostaten durch diesen allein ohne weiteren zusätzlichen technischen Aufwand optimal erfüllt werden können.

Zu diesem Zweck ist der vorgeschlagene Hygrostat erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass sein hygroskopischer Körper aus Holz ist.

Das Verhalten der verschiedenen Hölzer bezüglich Adsorptions- und Desorptions-Vermögen von Wasser in Abhängigkeit der Zeit, der Temperatur und / oder des Feuchtigkeitsgehaltes der Umgebung und die damit einhergehenden Volumenänderungen sind weitgehend bekannt, so dass es für einen spezifischen Verwendungszweck dem Fachmann leichtfällt, die für diesen spezifischen Zweck am besten geeignete Holzsorte auszusuchen. Dazu kommt noch, dass das Ausmass der vom Feuchtigkeitsgehalt im Holz abhängigen Ausdehnung oder Schrumpfung desselben auch davon abhängig ist, in welcher Richtung die Massveränderung in bezug auf den Faserverlauf gemessen wird.

.Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes, an dem weitere bevorzugte Merkmale erkennbar sind, ist nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. la einen Längsschnitt durch einen

Hygrostaten mit einem Membranventil,

Fig. Ib ein Diagramm, in dem die Längenveränderung zweier verschiedener Hölzer

als Funktion der Zeit bei der Absorption bzw. Desorption von Feuchtigkeit durch das Holz, gezeigt sind, und

Fig. 2 und' 3 zwei bevorzugte Verwendungsbeispiele des vorgeschlagenen Hygrostaten

Der in Fig. 1 gezeigte Hygrostat 10 weist ein rohrförmiges Gehäuse 11, z.B. aus rostfestem Stahl, auf, das mit einer Anzahl durchgehender Oeffnungen 12, z.B. mit den gezeigten Bohrungen oder mit Schlitzen, versehen ist. Der Innenraum 13 des Gehäuses 11 kommuniziert somit mit dem das Gehäuse umgetenden Aussenraum 14. Das eine, in Fig. 1 unten erscheinende Ende des Hygrostaten 10 ist mit einem Innengewinde 15, vorzugsweise einem Feingewinde, versehen. In dieses Gewinde 15 ist ein mit einer Rändelung 16 versehener Stopfen 17 eingeschraubt, der eine Sackbohrung 18 aufweist, auf deren Boden das eine Ende einer Druckfeder 19 abgestützt ist. Das andere Ende der Druckfeder 19 drängt gegen einen an seinem Aussenumfang mit einer Absetzung 20 versehenen Stössel 21, z.B. aus einem hydrophoben Kunststoff, wobei der obere Rand des Stopfens 17 um die Absetzung 20 des Stössels 21 umgebördelt ist, so dass dieser nicht aus dem Stopfen 17 austreten kann. Auf der freien Stirnfläche 23 des Stössels 21 ist die eine Basisfläche 25 eines zylindrischen oder prismatischen Holzstabes 24 abgestützt, der seinerseits so geschnitten ist, dass der Faserverlauf des Holzes etwa parallel zur Stabachse verläuft. Es versteht sich indessen, dass der Holzstab 24 auch so geschnitten sein kann, dass der Faserverlauf quer zur

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Stabachse verläuft. Auf der anderen Basisfläche 26 des Holzstabes 24 1st eine Scheibe 27 abgestützt, die eine mit einer Ansenkung 26 versehene Bohrung aufweist. In der Ansenkung 28 ist das seinerseits ausgebohrte Ende 2" -eines Betätigungsstössels 30 durch Aufweitung dieses Endes 29 vernietet.

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Der einen Kopf 35 aufweisende Betätigungsstössel 30 erstreckt sich durch eine Bohrung 31 eines Abschlussblockes 32, der seinerseits mittels einer auf einem Aussengewinde 33 am oberen Ende des Gehäuses 11 aufgeschraubten Ueberwurfmutter 34 festgekelmmt ist.

Die Ueberwurfmutter 34 klemmt ihrerseits den Umfangsrand einer den Kopf 35 des Betätigungsstössel 30 überspannenden Membrane 36 dichtend auf dem /..bschlussblock 32 fest und weist ferner eine eine Ventilkammer 37 bildende Ausdrehung auf. Ueber eine Drosselstelle 40 mündet in diese Ventilkammer 37 ein mit einem Gewinde 41 zum Anbringen eines Nippels versehener Einlass 38, der koaxial zum Betätigungsstössels 30 ist. Andererseits geht von der Ventilkammer 37 ein ebenfalls mit einem Innengewinde 42 zum Anbringen eines •Nippels versehener Auslass 39 aus.

Daraus ergibt sich, dass beim beschriebenen Hygrostat 10 das Schaltelement durch ein Membranventil gebildet ist, dessen Einlass 40 bei der infolge zunehmenden Feuchtigkeitsgehaltes erfolgenden Verlängerung des Holzstabes 24 über den Betätigungsstössel 30 und die

Membrane 36 verschlossen wird.

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Der Hub des BetStigungsstttssels 30 ist durch die dem Gehäuse 11 zugekehrte Endfläche 43 des Abschlussblockes 32 einerseits und durch die dem Holzstab 24 abgekehrte Endfläche 44 der Scheibe 27 andererseits begrenzt. Dies um zu vermeiden, dass bei einer extremen Verlängerung des Holzstabes 24 die Membrane 36 an der Drosselstelle 40 zerquetscht wird. Tritt eine solche extreme Verlängerung des Holzstabes 24 ein, so wird diese von der Druckfeder 19 aufgenommen und die von der Druckfeder dabei erzeugte Kraft wird von den Endflächen 43, 44 aufgenommen. Das genannte Membranventil kann nun zum Beispiel direkt die Zufuhr von Wasser an den Aussenraum 14 steuern, sobald dies - nach der gewünschten Verzögerungszeit - notwendig ist. Andererseits kann das Membranventil auch als pneumatischer oder hydraulischer Relaiskontakt geschaltet sein, der seinerseits ein· Ventil mit grösserem Durchlassvermögen steuert, wobei das zuletzt genannte Ventil die Zufuhr von Wasser an den Aussenraum steuert.

Es ist zu beachten, dass neben der Wahl der Holzart für den Stab 24, der zweckmässig auf dem Stössel 21 aufgeklebt ist, eine weitere Einstellmöglichkeit durch .mehr oder weniger tiefes Einschrauben des Stopfens 17 in das Gehäuse 11 gegeben ist. Damit kann die Ansprechschwelle des Hygrostaten 10 eingestellt werden.

In der Fig. Ib sind als Funktion der Zeit t die Längenänderungen Δ L (in Prozenten) bei der Adsorption (Verlängerung) bzw. Desorption (Verkürzung) für zwei

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verschiedene Hölzer angegeben. Die gestrichelte Kurve mit den beiden Aesten 45 und 46 ist charakteristisch für ein Hartholz, während die strichpunktierte Kurve mit den beiden Aesten 47, 48 zum Beispiel für ein weiches Nadelholz charakteristisch ist. Beide Kurven zeigen eine deutliche Hysterese, wobei die Kurvenäste 45, 47 jeweils für Adsorption und die Kurvenäste 46, 48 für Desorption gelten. Dem Diagramm der Fig. Ib kann man z.B. entnehmen, dass für eine bestimmte Verlängerung ein Stab aus Hartholz eine viel längere Zeitdauer benötigt, als ein weiches Nadelholz.

In der Fig. 2 ist ein Verwendungsbeispiel des beschriebenen Hygrostaten 10 schematisch dargestellt. Dieser ist in Erde 49 eingebettet, auf der Pflanzen K grossgezogen werden. Der Einlass 38 des Hygrostaten 10 ist über eine Anschlussleitung 50 an eine unter Druck stehende Wasser-Hauptleitung 51 angeschlossen. Der Auslass 39 ist mit einer die Pflanzen K direkt besprühenden Bewässerungsleitung 52 oder mit einer entweder auf dem Boden liegenden oder eingegrabenen Sickerleitung 53 (gestrichelt eingezeichnet) verbunden.

.Bei grösserem Wasserbedarf ist der Hygrostat 10, wie bereits erwähnt, mit Vorteil als Relais zu schalten, wobei dieses Relais ein Fluidik- oder elektrisches Relais sein kann. Ein Beispiel für den letzteren Fall ist in Fig. 3 dargestellt. Hier ist der Hygrostat 10 mit einem vom Stössel 30 betätigten, gekapselten Mikroschalter 54 ausgerüstet, der in Serie zwischen einer Stromquelle 55 und einem elektromagnetischen Ventil 56 geschaltet ist. Dieses Ventil 56 ist zwischen die

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Hauptleitung 51 und Bewässerungsleitung 52 bzw, Slckerleitung 53 eingeschaltet und übernimmt praktisch die Funktion des Membranventils des in Fig. 2 dargestellten Hygrostaten, allerdings mit einem praktisch unbegrenzten Durchlassvermögen.

Bei gewissen Holzarten mag im Holzstab 24 selbst eine örtlich begrenzte Anisotropie der Adsorptionseigenschaften für Feuchtigkeit und mithin der Ausdehnung vorhanden sein, so dass der Holzstab zusätzlich zur Verlängerung auch eine Krümmung erfährt. Um dieses Verhalten weitgehend zu verhüten, kann der Holzstab, mit einer Schicht 57 (Fig. 1) aus einer hydrophilen, feuchtigkeitsdurchlässigen Schicht, z.B. aus offenporigem Schaumstoff umgeben sein. Diese Schicht kann so dick gewählt werden, dass sie den Zwischenraum zwischen der Mantelfläche des Holzstabes 24 und der Innenwand des Gehäuses 11 praktisch ausfüllt.

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Claims (8)

i 1 ) I > I U 8 * Schutzansprüche:

1. Hygrostat, dadurch gekennzeichnet, daß dessen hygroskopischer Körper (24) aus Holz ist.

2. Hygrostat nach Anspruch 1, bei dem hygroskopische Körper in einem durchlässigen Gehäuse aus einem hydrophoben Material angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der hygroskopische Körper ein Holzstab (24) ist, dessen eines Ende mit dem Schließteil eines Ventiles oder mit einem Schalter (54) gekoppelt ist und dessen anderes Ende auf einem mit dem Gehäuse (11) gekoppelten Stützelement (21) abgestützt ist.

3. Hygrostat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hub des einen Endes des Holzstabes f24) mittels eines Anschlages (43) begrenzt ist, während das andere Ende des Holzstabes über eine Kompensationsfeder (19) mit dem Gehäuse (11 gekoppelt ist.

4. Hygrostat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage der Kompensationsfeder (19) im Gehäuse verstellbar ist.

5. Hygrostat nach Anspruch 4, mit einem rohrförmigen, mit öffnungen versehenen Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationsfeder (19) in einer einerends in das Gehäuse (11) eingeschraubten Gewindehülse (17) angeordnet ist.

6. Hygrostat nach Anspruch 2, bei dem das eine Ende des Holzstabes mit dem Schließteil eines Ventiles gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil als Membranventil ausgebildet ist, dessen Membrane (36) mittels eines auf dem einen

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Ende des Holzstabes (24) abgestützten Stößels (30) betätigbar ist.

7. Hygrostat nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilkammer (37) des Membranventiles in einer auf das Gehäuse (11) aufgeschraubten Überwurfmutter (34) ausgebildet ist, wobei der Umfangsrand der Membrane (36) die Ventilkammer gegen den Innenraum des Gehäuses abdichtet.

8. Hygrostat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Holzstab (24) von einem hydrophilen, durchlässigen Material (57) z.B.. von offenporigem Schaumstoff, umgeben ist.

Dii$L./-Ing. Werner Gramm

Patentanwalt

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