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Flüssigkeitsthermostat od. dgl. temperaturabhängiges Verstellorgan
Die Erfindung bezieht sich auf einen Flüssigkeitsthermostaten od. dgl. temperaturabhängiges
Verstellorgan, dessen mit einer Ausdehnungsflüssigkeit gefüllter Arbeitsraum durch
einen Balgkörper oder ein Federrohr abgesperrt ist, welches die bei Erwärmung des
Thermostaten von der Ausdehnungsflüssigkeit entwickelten Druckkräfte nach außen
auf ein kraftableitendes Organ überträgt. Üblicherweise ist zu diesem Zweck der
Boden des in die Ausdehnungsflüssigkeit tauchenden Federrohres mit einem nach außen
ragenden Arbeitsstift verbunden, der seinerseits beispielsweise die Ventilstange
eines Temperaturregelventils betätigt oder irgendeine sonstige Arbeit leistet.
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Diese Arbeitsleistung ist bei den bekannten, mit Ausdehnungsflüssigkeit
und Federrohrübertragung arbeitenden Thermostaten durch die Festigkeit der Federrohre
nach oben hin begrenzt. Da die Wandstärke der Federrohre im Hinblick auf die erforderliche
Elastizität verhältnismäßig gering bleiben muß, halten die Federrohre nur einen
entsprechend mäßigen inneren Überdruck aus, bei dessen Überschreitung sie deformiert
und zerstört werden. Man kann daher die Druckenergie, welche die Ausdehnungsflüssigkeit
abzugeben in der Lage wäre, in keiner Weise voll ausnutzen. Wenn größere Regelkräfte
zu überwinden oder höhere Arbeitsleistungen zu vollbringen sind, muß man Servomotoren
verwenden, zu deren Steuerung die Leistung der in Rede stehenden Thermostate ausreicht.
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Durch die Erfindung wird nun bezweckt, diese Mängel der bekannten
Einrichtungen zu beseitigen und einen Flüssigkeitsthermostaten zu schaffen, welcher
wesentlich höhere Kräfte als bisher abzugeben in der Lage ist, ohne dadurch die
Sicherheit des Federrohres zu gefährden.
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Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß zwischen das in die
Ausdehnungsflüssigkeit
tauchende Federrohr und das äußere Kraftableitungsorgan
ein von dem Ausdehnungsflüssigkeitsraum durch das Federrohr getrennter, mit Druckflüssigkeit
gefüllter Gegendruckraum eingeschaltet ist, dessen Druckflüssigkeit das äußere Kraftableitungsorgan
über ein dehnbares oder belastet verschiebbares Dichtungsglied betätigt. Gemäß einer
besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird als Druckflüssigkeit eine
möglichst zähe Flüssigkeit oder zähflüssige Masse verwendet. Hierfür kommen beispielsweise
hochsiedende Getriebefette, niedrigsiedender Asphalt, hochviskose Lösungen organischer
Stoffe oder ähnliche Substanzen in Frage.
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Als Dichtungsglied sieht die Erfindung vorzugsweise einen mit einer
Dichtungsmanschette zusammenarbeitenden Arbeitskolben vor, welcher in einen zylindrischen
Teil des Gegendruckflüssigkeitsraumes eingeschliffen ist. Die gesamte Einrichtung
wird zweckmäßig in einem rohrförmigen Gehäuse untergebracht, dessen Unterteil den
Ausdehnungsflüssigkeitsraum einschließt, während der mittlere Gehäuseteil die zähe
Gegendruckflüssigkeit aufnimmt und der obere Teil als Arbeitszylinder für die Dichtungsmanschette
und den eingeschliffenen Arbeitskolben dient, welcher seinerseits als Kraftableitungsorgan
eine aus dem Gehäuse herausragende Kolbenstange od. dgl. trägt.
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Der durch die Erfindung erzielte technische Fortschritt liegt vor
allem darin, daß man mit dem neuen Thermostaten oder hydraulischen Getriebe wesentlich
höhere Leistungen als bisher erreichen kann. Denn der von der Ausdehnungsflüssigkeit
auf das Federrohr ausgeübte Druck kann nunmehr außerordentlich, z. B. weit über
ioo atü, gesteigert %\-erden, weil diesem Druck von der anderen Seite <1-,s Federrohres
ein entsprechend hoher Gegendruck aus der zähen Druckflüssigkeit entgegenwirkt.
Ein Flüssigkeitsthermostat gemäß der Erfindung ist daher für hohe und höchste Drücke
geeignet und kann entsprechend hohe Regel- oder .\rbeitsenergie liefern, so daß
Hilfsmittel, wie Servomotoren od. dgl., erspart werden.
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Die Verwendung einer zähen Druckflüssigkeit in dem Gegendruckraum
hat hierbei den besonderen Vorteil, daß eine solche Substanz infolge ihrer Zähigkeit
praktisch nicht durch das aus eingeschliffenem Arbeitskolben, Dichtungsmanschetten
od. dgl. bestehende Dichtungsorgan nach außen dringen kann, so daß die Genauigkeit
und Leistung der Einrichtung nicht beeinträchtigt wird. Überdies kann durch einen
gegebenenfalls nachstellbaren Vorratsbehälter für eine etwaige Ergänzung der Druckflüssigkeit
gesorgt werden.
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In der Zeichnung ist die Erfindung in einer Ausführungsform beispielsweise
veranschaulicht, und zwar zeigt die einzige Figur der Zeichnung in einem teilweise
schematisch gehaltenen Längsschnitt einen Flüssigkeitsthermostaten für die Regelung
eines Ventils.
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Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die gesamte Einrichtung in einem
rohrförmigen oder zylindrischen Gehäuse i untergebracht, welches oben mit einem
durchbohrten Deckel 2 versehen und unten durch Boden 3 abgeschlossen ist. Über dem
Boden 3 befindet sich ein mit einer Ausdehnungsflüssigkeit gefüllter Arbeitsraum
4. Von oben her taucht in diese Ausdehnungsflüssigkeit ein Federrohr 5 mit Federrohrboden
6, welches oben in einen in das Gehäuserohr i eingelöteten Ring 7 einiedichtet ist.
Um die Ausdehnungsflüssigkeit in den Arbeitsraum 4 einfüllen zu können, ist in dem
Boden 3 eine Füllschraube 8 vorgesehen.
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Auf der der Ausdehnungsflüssigkeit gegenüberliegenden Seite des Federrohres
5, 6 ist nun ein Gegendruckraum 9 gebildet, der mit einer vorzugsweise möglichst
zähen Druckflüssigkeit gefüllt ist. Der Gegendruckraum 9 setzt sich durch den Ring
7 hindurch in einen darüberliegenden zylindrischen Teil des Gehäuses i fort. Den
oberen Abschluß des Gegendruckraumes 9 bildet eine sich dicht in das Rohr i einlegende
Manschette io, welche zweckmäßig aus einem weichen, aber zähen Material, wie z.
B. Kunstgummi oder Polyvinylchlorid, hergestellt ist. Über der Manschette io befindet
sich schließlich ein metallischer Arbeitskolben i i. Dieser zusammen mit der Manschette
in dem zylindrischen Rohr i verschiebbare Arbeitskolben i i ist vollkommen dicht
in das Rohr i eingeschliffen und geläppt, so daß zwischen Kolben und Rohr nur ein
ganz dünner Spalt von wenigen Zehntel Mikron verbleibt.
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Der Arbeitskolben i i ist mit einem Kraftableitungsglied verbunden,
welches im Ausführungsbeispiel schematisch als eine durch den Gehäusedeckel 2 nach
außen geführte Kolbenstange 12 dargestellt ist. Diese bildet in dem Schema eines
über dem Thermostaten angedeuteten Regelventils 13 zugleich die Ventilstange eines
Ventilkegels 14, dessen Druckbelastung durch eine Reihe von senkrechten Pfeilen
veranschaulicht ist. Diese Druckbelastung bildet die auf den Thermostaten wirkende
Rückführungskraft, jedoch kann zusätzlich oder an Stelle einer anderen Kraft auch
eine besondere Gegendruckfeder 15 vorgesehen werden, die in dem Gehäuse i auf den
Arbeitskolben i i wirkt und letzteren in seine Ausgangsstellung zurückzuschieben
sucht.
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Wenn sich die Ausdehnungsflüssigkeit in dem Arbeitsraum 4 durch äußere
Erwärmung des Thermostaten oder auch durch innere Beheizung ausdehnt, so drückt
sie über das Federröhr 5, 6 auf die in dem Gegendruckraum 9 befindliche zähe Druckflüssigkeit,
welche ihrerseits über die Manschette io den Arbeitskolben i i und damit über die
Kolbenstange 12 den Ventilkegel 14 anhebt. Die hierbei auftretenden Drücke können
außerordentlich hoch sein, ohne daß das Federrohr darunter leidet, weil sich die
Drücke in den Räumen 4 und 9 beiderseits des Federrohres gegenseitig aufheben. Ein
Entweichen von Druckflüssigkeit aus dem Gegendruckraum 9 durch den Spalt zwischen
Rohr i und Manschette io bzw. Arbeitskolben i i tritt praktisch, wie bereits erwähnt,
kaum ein. Wenn im Verlauf eines längeren Zeitabschnittes dennoch ein wenig Druckflüssigkeit
nach außen dringt, so kann dieselbe
durch Nachstellen eines Vorratsbehälters,
z. B. in Jahresabständen, ergänzt werden. Zu diesem Zweck ist beispielsweise seitlich
des Gegendruckraunies 9 an das Rohr i eine Fülleinrichtung 16 angeschlossen, durch
die mittels einer Druckschraube 17 über ein Rückschlagventil 18 friscke Druckflüssigkeit
in den Raum 9 gepreßt werden kann.
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Im einzelnen kann der Thermostat von dem dargestellten Ausführungsbeispiel
abweichen, ohne daß dadurch der Rahmen der Erfindung überschritten wird. An Stelle
eines Regelventils können beliebige andere Regelorgane durch den Thermostaten betätigt
werden. Durch gesteuerte Beheizung der Ausdehnungsflüssigkeit kann die Anordnung
auch für andere Zwecke als hydraulisches Verstellorgan arbeiten.