DE865017C - Thermisch betaetigtes Einstellorgan - Google Patents

Description

• Thermisch betätigtes Einstellorgan Es sind für Steuer- und Regelaufgaben Stellglieder bekannt, die entweder mittels Elektromotor und zwischengeschaltetem Getriebe oder mittels Elektromagneten geöffnet und geschlossen werden. Für Regelaufgaben, bei denen eine stetige Einstellung des Stellgliedes gefordert wird, haben sich pneumatisch oder hydraulisch betätigte Verstellorgane eingeführt.
• Der Nachteil der erstbeschriebenen Anordnungen liegt in dem komplizierten und störanfälligen Aufbau der elektrischen Verstellelemente. Die Konstruktionen nach der zweiten Art sind zwar prinzipiell einfach aufgebaut, doch erfordern sie Zusatzeinrichtungen wie Kompressoranlagen, Flüssigkeitspumpen od. dgl.
• Es sind weiterhin Verstellmotore bekannt-'geworden, denen eine thermische Betätigung zugrunde liegt und die im Prinzip so aufgebaut sind, daß ein Stab möglichst hoher Ausdehnung elektrisch aufgeheizt wird, um von der dadurch bewirkten Längenänderung eine Steuerbewegung abzuleiten. Damit die erforderlichen Steuerwege erreicht werden, ist bei den bekanntenKonstruktionen eine erhebliche Länge des beheizten Ausdehnungsgliedes Voraussetzung. Oftmals werden auch Hebelübersetzungen angewendet. Der Wirkungsgrad ist meist ziemlich schlecht, da die Wärme der elektrischen Heizkörper sich nicht vollkommen dem Ausdehnungselement mitteilt.
• Die vorliegende Erfindung vermeidet diese Mängel, indem sie mehrere Glieder, bestehend aus Materialien hoher und geringerDelinung, so hintereinanderschaltet, daß sich ihre Ausdehnungswege addieren. Ein besonderer Vorzug der Neuerung besteht außerdem darin, daß der Heizkörper im Innern dieser Ausdehnungsglieder angeordnet ist, so daß sämtliche in dem Heizkörper in Wärme umgewandelte elektrische Energie sich dem Ausdehnungssystem mitteilt.
• In der Figur ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der das erfindungsgemäße Betätigungselement beispielsweise an ein Ventil angebaut ist. Innerhalb eines Rohres i aus einem Material hoher Dehnung befindet sich ein Heizkörper 2. Das untere Ende des Rohres i ist mit einem Rohr 3; aus einem Werkstoff geringerDehnung fest verbunden, während das obere Ende an eine Röhre 4 wiederum aus Werkstoff hoher Dehnung befestigt ist. Dieses Rohr 4 trägt an seinem unteren Ende einen Gewindering 5 und eine Stellschraube 6. Der Gewindering 5 findet sein Gegengewinde in dem unteren Ende des Rohres] 7, welches wiederum aus einem Werkstoff geringer Dehnung besteht. Das .ganze Röhrensystem ist an dem oberen Finde des Rohres 7 an dem Stellglied, beispielsweise- einem Ventilgehäuse ä, befestigt. Damit das Medium nicht in das Röhrensystem eindringt, ist ein Federbalg 9 dazwischengeschaltet. Das obere abgeschlossene Ende der Röhre z drückt über eine Brücke io aus Bimetall und einem Scheibenpaar ii und 12 aus Isolierstoff und Metall auf .ein Gestänge 13, -das beispielsweise eine Ventilplatte 14 bewegt. Die ganze Anordnung ist zum Zwecke geringer Wärmeverluste in .ein Isoliergehäuse 15 eingeschlossen. Zur besseren Wärmeisolation kann das Isoliergehäuse doppelwandig und der entstehende Hohlrauen nach Art einer Thermosflasche luftleer gepumpt sein.
• Erhält nun die Heizwicklung 2 von einem Fühler oder beliebigen Ferngeber Strom, so werden nacheinander die Röhren i, 3, ¢ und 7 warm, wobei die Röhren i und 4 eine Längenänderung in Richtung auf die Ventilplatte 1q: erfahren. Der `Federbalg gibt dieser Längenänderung nach. Läßt die Regelaufgabe eine genügend große Zeitkonstante zu, so kommt man bei einer guten Isolation des Isoliermantels 15 mit einer sehr geringen Heizleistung aus. Ist das zu steuernde Medium wärmeführend, so würde nach öffnen des Ventils eine zusätzliche Ausdehnung des gesamten Steuergliedes durch das warme Medium erfolgen. Um diese Ausdehnung zu kompensieren, ist die bimetallische Brücke oder Scheibe in zwischengeschaltet: Sie ist so dimensioniert, daß sie sich über die Isolier- und Metallscheiben um soviel in Richtung auf die Ventilplatte zu durchbiegt, als das Ausdehnungsglied infolge der Wärme des Mediums sich verlängert. Erfindungsgemäß ist es möglich, den Grad der Durchbiegüng der bimetallischen Brücke oder Scheibe durch Werkstoffauswahl und Dimensionen sowie durch die Abmessung der Isolierscheibe i i und deren Wärmeträgheit durch ihre Masse und durch Dimensionierung der Metallscheibe i2, so einzurichten, daß eine in ihrer Größe und in ihrem Zeitwert einstellbare Rückwirkung erreicht wird, wodurch die Regelgenauigkeit vergrößert und der Ungleichförmigkeitsgrad verringert wird. Für den Fall, daß eine Verlagerung des Steuerhubes erwünscht ist, kann dieser durch die Regulierschraube 6 eingestellt werden, indem sich das Röhr 4 gegen das Rohr 7 über den Gewindering 5 axial verschieben wird.
• Wird das Ausdehnungsglied in dem beschriebenen Sinne durch Röhren od. ä. Körper dargestellt, so ist es erfindungsgemäß zweckmäßig, die Wandstärken bzw. Querschnitte der einzelnen Rohre so zu wählen, daß die Belastbarkeit auf Druck und Zug über das ganze Glied möglichst gleichmäßig ist.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Thermisch betätigtes Verstellglied mit elektrisch beheiztem Ausdehnungselement; dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkörper im Innern eines hohlen Körpers untergebracht ist und daß gegebenenfalls mehrere Körper aus Werkstoffen höher und geringer Dehnung so bintereinandergeschaltet sind, daß ihre Ausdehnung sich addiert.
2. 2. Thermisch betätigtes Verstellglied mit elektrisch beheiztem Ausdehnungselement nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein bimetallisches Zwischenglied so in den ]Steuerweg eingeschaltet ist, daß es eine zusätzliche ungewollte Längenänderung des Ausdehnungssystems teilweise oder ganz aufhebt oder überkompensiert.
3. 3. Thermisch betätigtes Verstellglied mit elektrisch beheiztem Ausdehnungselement nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet; daß das bimetallische Glied durch Isolier- und Metallscheiben und durch seine eigene Masse so eingestellt werden kann, daß eine beliebige Rückführwirkung in dem Regelkreis erreicht wird.
4. 4. Thermisch betätigtes Verstellglied mit elektrisch beheiztem Ausdehnungselement nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausdehnungsglied mit einem eigenen Isoliermantel zum Zwecke einer Heizleistungsersparnis umgeben ist. 51 Thermisch betätigtes Verstellglied mit elektrisch beheiztem Ausdehnungselement nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Isoliermantel doppelwandig und der entstehende Hohlraum luftleer gepumpt ist. 6. Thermisch betätigtes Verstellglied mit elektrisch beheiztem Ausdehnungselement nach ,Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mittels- einer zusätzlichen von Hand zu betätigenden Einstelleinrichtung der Hub verlegt werden kann. 7. Thermisch betätigtes Verstellglied mit elektrisch beheiztem Ausdehnungselement nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen bezüglich ihrer Ausdehnung hintereinandergeschalteten Körper so dimensioniert sind, daß ihre Zug- und Druckbeanspruchbarkeit gleich ist.