DK143526B - Termostatisk reguleringsapparat - Google Patents

Description

(19) DANMARK (w)

φ (12) FREMLÆGGELSESSKRIFT in) U3526 B

DIREKTORATET FOR PATENT- OG VAREMÆRKEVÆSENET

(21) Ansøgning nr. 4735/74 (51) IntCI.3 6 05 D 23/12 (22) Indleveringsdag 6. s ep. 1974 // P 02 D 35/00 (24) Løbedag 6. sep. 1974 (41) Aim. tilgængelig 7· tnar. 1975 (44) Fremlagt 31· aug. 1981 (86) International ansøgning nr. - (86) International indleveringsdag - (85) Videreførelsesdag - (62) Stamansøgning nr. -

(30) Prioritet 6. eep. 1973* 7332201, ER

(71) Ansøger S0CIETE D* ETUDES DE MACHINES THERMIQUES, 93202 Saint Penis, FR.

(72) Opfinder Jean Simon Rene Rouam, FR.

(74) Fuldmægtig Ingeniørfirmaet Lehmann & Ree.

(54) Termostatisk regulerings apparat.

Opfindelsen angår et termostatisk reguleringsapparat med et i en måleføler anbragt fyldende medium, der udvider sig under varmepåvirkning, og som over en bevægelig væg og en på den modsatte side af denne beliggende hydraulisk kraftoverførsels-q strækning indvirker på en servomotor.

q Et reguleringsapparat af denne art er kendt fra ''J DD-patentbeskrivelsen nr. 91 922. Ved denne konstruktion er stør- q steparten af det flydende medium optaget i en måleføler, som rager £ ind i det rum, hvori den temperatur, der skal bestemmes, hersker.

Derved bliver i det væsentlige hele mængden af mediet bragt op På ^ den temperatur, der skal bestemmes, og ved en temperaturændring fås der således en maksimal volumenændring. Ulempen ved denne kon- 143526 2 struktion er, at der kun kan bestemmes sådanne temperaturer, som det flydende medium, f.eks. afhængig af dets kemiske stabilitet, er i stand til at modstå. Højere temperaturer kan ikke bestemmes ved hjælp af den kendte konstruktion. En anden ulempe ved den kendte konstruktion er,at størstedelen af det flydende medium skal være placeret i det rum, hvori den temperatur, der skal bestemmes, hersker. Den til tilvejebringelse af forholdsvis store justeringsbevægelser påkrævede store måleføler vil imidlertid ofte virke forstyrrende på det sted, hvor den temperatur, der skal bestemmes, hersker.

Formålet med opfindelsen er derfor at tilvejebringe et reguleringsapparat af den indledningsvis nævnte art,scm med et lille følervolumen og relativt lave temperaturer af det flydende medium giver en tilstrækkelig reguleringsbevægelse.

Reguleringsapparatet ifølge opfindelsen er ejendommeligt ved, at måleføleren består af en fra det nederste område af en beholder udgående og i det øverste område af beholderen atter indmundende rørledning, der gennemstrømmes af en strømning, som tilvejebringes ved den opdriftsforøgelse, som opvarmningen af mediet i rørledningen forårsager, og at den bevægelige væg er anbragt umiddelbart på beholderen.

Herved opnås det, at der ved hjælp af opdriftsforøgelsen i rørledningen pumpes flydende medium ud af den større beholder, som er anbragt på et sted med lavere temperatur, og at mediet opvarmes under gennemstrømning af den som måleføler tjenende rørledning af den højere temperatur, som omgiver denne rørledning. Ved hjælp af det af beholderen og rørledningen bestående system fås en ligevægtstemperatur, der ligger mellem den uden om beholderen herskende temperatur og den høje temperatur, der skal bestemmes. Denne middeltemperatur følger den høje temperatur, der skal overvåges og tillader bestemmelse af denne. Den som måleføler tjenende rørledning optager kun en ringe del af det flydende medium og kan være meget lille. Middeltemperaturen ligger væsentligt lavere end den høje temperatur, der skal bestemmes, således at der ved hjælp af flydende medier kan bestemmes meget høje temperaturer.

Som det flydende medium anvendes hensigtsmæssigt en væske med meget højt kogepunkt og størst mulig udvidelseskoefficient, f.eks. ren glycerin, der under alle driftsbetingelser forholder sig kemisk neutral.

143526 3

Reguleringsapparatet ifølge opfindelsen ér endvidere ufølsomt overfor svingninger og rystelser og tillader indstilling af ønskede tidskonstanter, der til eliminering af reguleringsudsving eventuelt kan være variabelt indstillelige. Tidskonstanterne kan eventuelt opnås ved anvendelse af rørledninger med forskellige tværsnit, hvorved en drøvleventil kan udelades. Rørledningerne med forskellige tværsnit kan hensigtsmæssigt være udskiftelige.

Det er imidlertid fordelagtigt, dersom der i rørledningen ifølge opfindelsen er anbraft et drøvleorgan. Dette drøvle-organ tillader en ændring af strømningsmodstanden i rørledningen, hvorved reguleringens tidskonstant ændres. Ved reducering af tværsnittet forøges tidskonstanten. Drøvleorganet kan f.eks. bestå af en drøvleskyder.

Det er endvidere fordelagtigt, dersom den bevægelige væg ifølge opfindelsen består af et første stempel, og servomotoren består af en hydraulikcylinder med et andet stempel. Anvendelsen af hydraulikstempler forenkler konstruktionen og muliggør sammenkobling på enkel måde mellem det andet stempel og mekaniske bevægelsesoverførende organer.

Det er desuden fordelagtigt, dersom det andet stempel ifølge opfindelsen har mindre diameter end det første stempel. På denne måde fås en hydraulisk udveksling, idet det mindre andet stempel ved en bestemt bevægelsesstrækning af det første stempel tilbagelægger en større forskydningsstrækning.

Det andet stempel kan hensigtsmæssigt ifølge opfindelsen være belastet af en tilbagestillingsfjeder, som søger at reducere beholderens volumen. På denne måde fås en sikker tilbagestilling af reguleringsapparatet efter genoprettelsen af normaltemperaturen .

Opfindelsen er eksempelvis og skematisk anskuelig-gjort på tegningen. På tegningen viser: fig. 1 et principskema for det termostatiske reguleringsapparat ifølge den foreliggende opfindelse, og fig. 2 en udførelsesform for apparatet ifølge den foreliggende opfindelse anvendt i forbindelse med en dieselmotor.

Fig. 1 viser et apparat til regulering af udstødstemperaturen fra en forbrændingsmotor, og som består af et dilato-meter 1, der er dannet af en beholder la og en måleføler i form af 4 U3526 en rørledning lb, som er forbundet med to modstående dele af beholderen, en bevægelig væg i form af et stempel 2, som lukker beholderen la ved dennes nederste del, en hydraulisk overførselsstrækning 3 med oliecirkulation, og som ved sin i forhold til stemplet 2 modstående ende har forbindelse med et stempel 4, og mekanismen omfatter endvidere mekaniske organer til transmission af forskydningen af stemplet 4 til organer, som styrer mængden af brændsel, som føres til motoren.

Rørledningen lb har en del eller et afsnit lb', som er beliggende inde i udstødsledningen fra motoren, som her skematisk er vist ved 5. Denne rørledning lb indeholder et drøvle-organ i form af en ydelsesreguleringshane 6, og hele dette dilatometer 1, som er dannet af beholderen la og af rørledningen lb, indeholder en væske med højt kogepunkt og med så stor udvidelseskoefficient som muligt. Denne væske kan f.eks. udgøres af ren glycerin, som er et kemisk stof, der er inaktivt overfor de materialer, hvormed det kommer i berøring i det foreliggende apparat.

Den hydrauliske overførselsstrækning 3 udgøres af en hovedkanal 7, som ved hver af sine ender omfatter en donkraft 8 og 9, hvis stempler udgøres af de tidligere nævnte stempler, henholdsvis 2 og 4, og denne kanal er ved hjælp af en stopventil 10 forbundet med et reservoir 11 for hydraulisk væske.

Stemplet 4 påvirker ved hjælp af mekaniske transmissionsorganer, som eventuelt kan være reduceret til stemplet 4's egen stempelstang 4a, organer, som regulerer brændselsmængden, f.eks. styrevægtstangen til en dieselmotors indsprøjtningspumper.

Det i fig. 1 viste apparat virker på følgende måde:

Afsnittet lb', som befinder sig i udstødsledningen 5, vil blive opvarmet, når motoren arbejder, således at den deri værende væske vil få en temperatur, som er større end temperaturen i beholderen la. Der fremkommer som følge heraf en cirkulation mellem denne rørledning og denne beholder, nemlig i kraft af den opdrift, som varmeudvidelsen af væsken i rørledningen vil give anledning til. Der vil indstille sig en ligevægtstilstand, når der inde i beholderen la opnås en temperatur, som 5 143526 afhænger af temperaturen inde i udstødningsrøret, og temperaturen i beholderen la vil variere i den samme retning som temperaturen i udstødningsrøret. Apparatet er konstrueret på en sådan måde, at forskydningerne af stemplet 2 som følge af varmeudvidelsen af væsken i dilatometeret 1 er små og ikke har nogen indvirkning på organerne, som styrer den brændselsmængde, som føres til motoren, når udstødningstemperaturen ikke overskrider en værdi, der anses for at være unormal. Når denne værdi derimod er passeret, bliver udvidelsen af væsken i dilatometeret, og som følge heraf også forskydningerne af stemplerne 2 og 4, sådanne, at de organer, som styrer brændselsmængden, aktiveres på en sådan måde, at brændselsmængden mindskes, f.eks. på den måde som vil blive beskrevet i det følgende under henvisning til fig. 2.

Det vil ses, at overførselsstrækningen 3 tillader en forstærkning af forskydningen af de bevægelige organer i kraft af, at stemplet 4 ifølge en foretrukket udførelsesform for den foreliggende opfindelse,således som vist i fig. 1, har et mindre tværsnit end stemplet 2, og som følge heraf er underkastet en større forskydning end dette.

Det vil forstås, at så snart temperaturen i udstødningsledningen 5 vender tilbage og underskrider den værdi, der anses for at være unormal, da vil den termiske sammentrækning af den væske, som findes i dilatometeret, medføre en tilbagetrækning af stemplerne 2 og 4 til disses ligevægtsstilling, takket være passende tilbageføringsorganer, fortrinsvis virkningen af en fjeder 4b, som virker på stemplet 4 i donkraften 9.

Apparatets tidskonstant kan reguleres ved påvirkning af reguleringshanen 6 (reaktionstiden eller tidskonstanten vil aftage ved forøgelse af væskens strøinningstværsnit i rørledningen lb) .

I den højre del af fig. 2 genfindes de samme elementer sdm vist i fig. 1, d.v.s. dilatometeret 1, donkraften 8, den hydrauliske overførselsstrækning 3, donkraften 9 og udstødsledningen 5. I det foreliggende tilfælde går rørledningen lb gennem den del af udstødsledningen 5, som udgør udstødningsudgangen 5a for en turbine 5b, som sædvanligvis er anbragt i dieselmotorers udstødningssystem.

Organerne til regulering og styring af den brændselsmængde, som føres til motoren, er her skematisk vist ved 143526 6 hjælp af en fælles styrevægtstang 12, en fælles styrestang 13 og en af tandstængerne 14 til en af indsprøjtningspumperne, her indsprøjtningspumpen 15, og det vil forstås, at styrestangen 13 på i og for sig kendt måde medtager alle tandstængerne til de forskellige indsprøjtningspumper for på denne måde at ændre den indsprøj tede brændselsmængde.

I denne figur er der også vist en automatisk regulator 16 til regulering af motoren, og som over en elastisk sammenkobling, der som helhed er betegnet med henvisningsbetegnelsen 17, virker på den ende af styrevægtstangen 12, som er modsat den, der er forbundet med styrestangen 13. Et stempel 18, som overfører styrebevægelsen hvad angår brændselsmængde, og som afgives af regulatoren 16, er i det foreliggende tilfælde sammensat af et første element 18a, som er i stand til at bevæge sig i et andet element 18b, mod hvilket der hviler en fjeder 19, og reguleringsoverførslen finder sted ved hjælp af en stang 20, der er svinge-ligt forbundet med henholdsvis det andet element 18b og med den anden ende 21 af styrevægtstangen 12, d.v.s. den ende som er modsat den ende 22, som styrestangen 13 er svingeligt forbundet med.

Når udstødstemperaturen har overskredet en værdi, der anses for at være unormal, tilvejebringes reguleringsvirkningen af apparatet ved hjælp af en direkte påvirkning fra stemplet 41 s stempelstang 4a på en af styrevægtstangen 12's ender, og overførslen finder sted ved hjælp af en simpel trykpåvirkning uden nogen forbindelse mellem styrevægtstangen 4a og stemplet, nemlig af grunde som fremgår af det følgende:

Fig. 2 viser en tilstand af apparatet og af motorregulatoren, hvor regulatoren 16 kræver maksimal ydelse, og hvor stemplet 4a netop befinder sig ved det punkt, hvor der tilvejebringes berøring med styrevægtstangen 12. Hvis man f.eks. antager, at dieselmotoren i det foreliggende tilfælde er en lokomotivmotor, og at lokomotivet er i færd med at køre ind i en tunnel, da vil der fremkomme en unormal forøgelse af udstødningstemperaturen fra motoren som følge af, at motoren indsuger varm luft, og følgelig vil stemplet 4 forskyde sig til venstre og vil skubbe til styrevægtstangen 12 i den retning, som er vist ved pilen F, hvilket øjeblikkeligt vil tilvejebringe en formindskelse af indsprøjtningsmængden.Det vil ses, at denne virkning vil blive tilvejebragt, til trods for den modstand som udøves af den elastiske sammenkob- 7 143526 kobling 17. Den nævnte forskydning af vægtstangen 12 medfører nemlig den virkning, at stempelelementet 18b vil blive trykket til venstre, og dette vil herunder bevæge sig ind i røret 23 og sammen-trykke fjederen 19. Det vil endvidere ses, at på grund af den måde, hvorpå elementerne 18a og 18b af stemplet 18 er monteret, vil der fremkomme en bevægelse af elementet 18a i forhold til elementet 18b, uden at elementet 18a forskydes. Følgelig påvirkes regulatoren 16 ikke, hvilket betyder, at den ikke kan modsætte sig forskydningen af styrevægtstangen 12, scan tilvejebringes som følge af trykpåvirkningen fra stemplet 4, og følgelig kan selve motorregulatoren ikke modsætte sig formindskelsen af brændselsmængden, indtil udstødstemperaturen påny bliver normal.

Det vil forstås, at fordelene ved apparatet ifølge den foreliggende opfindelse består i, at det er muligt at fjernstyre pumpeydelsei som funktion af størrelsen af udstødstemperaturen, og at dette kan gøres eventuelt til trods for modstanden fra den elastiske kobling og/eller imod motorførerens ønske.