DE1231564B

DE1231564B - Power switch with thermal power amplifier for controllers or monitoring devices

Info

Publication number: DE1231564B
Application number: DES68188A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Klee
Original assignee: Samson Apparatebau AG
Current assignee: Samson Apparatebau AG
Priority date: 1960-04-22
Filing date: 1960-04-22
Publication date: 1966-12-29

Description

Kraftschalter mit thermischem Kraftverstärker für Regler oder überwachungsgeräte Die Erfindung betrifft einen Kraftschalter für Regler, Überwachungsgeräte oder sonstige regeltechnische Einrichtungen mit einem thermisch wirkenden Kraftverstärker, in welchem durch Verdampfung von eingeleiteter Flüssigkeit ein Arbeitsdruck erzeugt wird, wobei in einen ständig beheizten Verdampfungsdruckraum in Abhängigkeit von Regelimpulsen einer Meßeinrichtung Flüssigkeit gefördert wird. Ein solcher Kraftschalter kann beispielsweise zur Betätigung eines Regelventils oder einer sonstigen zu verstellenden Einrichtung benutzt werden.Power switch with thermal power amplifier for controllers or monitoring devices The invention relates to a power switch for regulators, monitoring devices or others control systems with a thermally acting power amplifier, in which generates a working pressure by evaporation of the liquid introduced is, being in a constantly heated evaporation pressure chamber as a function of Control pulses of a measuring device liquid is conveyed. Such a power switch can for example be used to operate a control valve or another to be adjusted Facility to be used.

Die Einleitung der zu verdampfenden Flüssigkeit erfolgt hierbei mechanisch z. B. durch Einspritzen mittels einer Kolbenpumpe oder thermoplastisch durch einen mit einer Ausdehnungsflüssigkeit gefüllten Wärmefühler. Beide Einführungsarten haben Nachteile. Die mechanische Einführung der Flüssigkeit erfordert eine verhältnismäßig große Kraft, die von einem Meßwerk oder von sonstigen Regelimpulsen im allgemeinen nicht ohne weiteres aufgebracht werden kann. Zur Einführung der Flüssigkeit durch Wärmedehnung sind verhältnismäßig große Wärmefühler erforderlich, welche für die meisten Regelzwecke zu langsam und träge arbeiten. Die bisher bekannten elektrothermischen Geräte zur Verrichtung mechanischer Arbeit, bei denen eine bestimmte Flüssigkeitsmenge durch Aufwendung elektrischer Energie verdampft wird, arbeiten im übrigen mit einem geringen Wirkungsgrad und bilden auch keine Kraftverstärker der eingangs erwähnten Art.The liquid to be evaporated is introduced mechanically z. B. by injection by means of a piston pump or thermoplastically by a thermal sensor filled with an expansion fluid. Both types of introduction have Disadvantage. The mechanical introduction of the liquid requires a proportionate large force generated by a measuring mechanism or other control pulses in general cannot be easily applied. To introduce the liquid through Thermal expansion are relatively large heat sensors required, which for the work too slowly and sluggishly for most control purposes. The previously known electrothermal Devices for performing mechanical work in which a certain amount of liquid is evaporated by the use of electrical energy, work moreover with a low efficiency and also do not form any power amplifier of the aforementioned Art.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, einen Kraftschalter mit einem thermisch wirkenden Kraftverstärker der in Rede stehenden Art zu schaffen, welcher auf einfache Weise eine leicht steuerbare und rasch reagierende Verstärkung der Regelkräfte ermöglicht. Dabei muß die Einrichtung so ausgebildet werden, daß nur eine verhältnismäßig geringe Energiemenge gesteuert zu werden braucht.The invention has the task of providing a power switch with to create a thermally acting power amplifier of the type in question, which in a simple way an easily controllable and quickly reacting amplification the control forces. The device must be designed so that only a relatively small amount of energy needs to be controlled.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Förderung der Flüssigkeit in den ständig beheizten Verdampfungsdruckraum durch einen mit diesem Verdampfungsdruckraum über eine Leitung verbundenen beheizbaren Verdrängungsraum erfolgt, wobei die Beheizung durch die Regelimpulse derart steuerbar ist,' daß die in der Leitung befindliche Flüssigkeit unter der Wirkung der Verdampfung eines geringen Teils derselben im Verdrängungsraum in den Verdampfungsdruckraum gefördert wird.This object is achieved according to the invention in that the promotion the liquid in the constantly heated evaporation pressure chamber through one with this Evaporation pressure space via a line connected heatable displacement space takes place, the heating being controllable by the control pulses, 'that the liquid in the line under the effect of evaporation of a small amount Part of the same is promoted in the displacement chamber in the evaporation pressure chamber.

Bei einer solchen Ausbildung der Einrichtung braucht der in kaltem Zustand mit Flüssigkeit gefüllte Verdrängungsraum nur ein verhältnismäßig kleines Volumen zu haben, so daß eine entsprechend geringe Wärmemenge genügt, um seinen Inhalt mindestens teilweise in die dampfförmige Phase übergehen zu lassen. Dieser Vorgang und damit die Förderung der Flüssigkeit in den Verdampfungsdruckraum des Kraftverstärkers vollzieht sich bei entsprechender Bemessung der Flüssigkeits- bzw. Verdampfungsräume und bei Anwendung entsprechender Heiztemperaturen sehr rasch. Durch die unverzüglich und nahezu schlagartig stattfindende Verdampfung der in den geheizten Verdampfungsdruckraum eingeleiteten Flüssigkeit erhöht sich der Druck in diesem Raum ebenfalls sehr rasch und verschiebt eine bewegliche Trennwand, z. B. eine Membran oder einen Balg. Für die Steuerung der Beheizung der Flüssigkeit in dem Verdrängungsraum sind nur geringe Regelimpulse oder Regelkräfte erforderlich, die ohne weiteres von einfachen Meßwerken aufgebracht werden können. Die übertragung der von dem Kraftverstärker erzeugten Kraft auf die zu betätigende Einrichtung kann unmittelbar oder über eine zwischengeschaltete Flüssigkeit erfolgen, welche bei den Bewegungen der Trennwand bzw. der membran- oder balgförmigen Organe durch eine eingebaute Drosselstelle treten muß. Durch Veränderung des Durchtrittsquerschnittes dieser Drossel kann die Verstellgeschwindigkeit des Kraftverstärkers reguliert werden.With such a training the facility needs in cold State of the liquid-filled displacement space only a relatively small one To have volume, so that a correspondingly small amount of heat is sufficient to his To let the content at least partially pass into the vapor phase. This Process and thus the promotion of the liquid in the evaporation pressure chamber of the Power amplifier takes place with appropriate dimensioning of the fluid resp. Evaporation rooms and when using appropriate heating temperatures very quickly. Due to the immediate and almost instantaneous evaporation of the liquid introduced into the heated evaporation pressure chamber, the pressure increases in this room also very quickly and moves a movable partition, z. B. a membrane or a bellows. For controlling the heating of the liquid only small control pulses or control forces are required in the displacement space, which can easily be applied by simple measuring mechanisms. The transfer the force generated by the power amplifier can act on the device to be actuated take place directly or via an intermediate liquid, which at the movements of the partition or the membrane or bellows-shaped organs through a built-in throttle must occur. By changing the passage cross-section this throttle can be used to regulate the adjustment speed of the power amplifier.

Die Beheizung des Verdrängungsraumes kann auf verschiedene Weise bewirkt werden. Gemäß einer einfachen Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Beheizung durch einen Wärmestrom, dessen Richtung und/oder Stärke mit geringen Steuerkräften durch ein Meßwerk oder durch sonstige Impulse regelbar ist. Gemäß einer anderen einf achen Ausführungsform bildet der Verdrängungsraum einen Teil eines elektrischen Stromkreises, durch dessen Regelung die Beheizung des Verdrängungsraumes ebenfalls mit geringen Impulskräften gesteuert werden kann. In jedem Fall kann man eine genügend große Ansprech- und Reaktionsgeschwindigkeit des Kraftverstärkers erzielen.The displacement space can be heated in various ways will. According to a simple embodiment of the invention, the heating takes place by a heat flow, its direction and / or strength with low control forces can be regulated by a measuring mechanism or by other impulses. According to another In a simple embodiment, the displacement space forms part of an electrical Circuit, through whose regulation the heating of the displacement space also can be controlled with low impulse forces. In each case one can achieve a sufficiently high response and reaction speed of the force amplifier achieve.

Die membran- oder balgförmige Trennwand des Verdampfungsdruckraumes bzw. die Arbeitsmembran oder der Arbeitsbalg kann entgegen der Wirkung einer mechanischen Feder verschoben werden. Anstatt dessen kann man aber auch einen doppeltwirkenden Kraftverstärker verwenden, welcher zwei getrennte, gegeneinander arbeitende Verdampfungsdruckräume hat. Diese beiden Verdampfungsdruckräume können in einfacher Weise zu beiden Seiten einer membran-oder balgförmigen Trennwand vorgesehen sein, die in dem mit konstanter Temperatur beheizten Innenraum des Kraftverstärkers angeordnet ist. In diesem Fall ist jeder der beiden Verdampfungsdruckräume mit einem besonderen, beheizbaren Verdrängungsraum verbunden, von denen der eine beheizt wird, während die Beheizung des anderen unterbrochen wird, und umgekehrt.The membrane or bellows-shaped partition of the evaporation pressure chamber or the working diaphragm or the working bellows can counteract the effect of a mechanical Spring can be moved. Instead, you can also use a double-acting one Use a power amplifier, which has two separate evaporation pressure chambers that work against each other Has. These two evaporation pressure spaces can easily be on both sides a membrane-shaped or bellows-shaped partition wall can be provided, which in the with constant Temperature heated interior of the booster is arranged. In this case is each of the two evaporation pressure chambers with a special, heatable displacement chamber connected, one of which is heated while the heating of the other is interrupted will, and vice versa.

Inder Zeichnung ist die Erfindung in verschiedenen Ausführungsformen beispielsweise veranschaulicht. A b b. 1 zeigt schematisch im Längsschnitt einen Kraftverstärker mit strahlungsbeheiztem Verdrängungsraum; Ab b. 2 zeigt ebenfalls schematisch und teilweise im Schnitt die Anordnung eines Zwischenverstärkers zwischen einem elektrisch beheizbaren Verdrängungsraum und dem eigentlichen Kraftverstärker nach Ab b. 1, und A b b. 3 zeigt in einem schematischen Schnitt einen doppeltwirkenden Kraftverstärker mit zwei Verdampfungsdruckräumen, zwei alternativ beheizbaren Verdrängungsräumen mit Strahlungsbeheizung und mit einer Rückführungseinrichtung.In the drawing, the invention is illustrated in various embodiments, for example. A b b. 1 shows schematically in longitudinal section a power amplifier with a radiation-heated displacement space; From b. 2 also shows schematically and partially in section the arrangement of an intermediate amplifier between an electrically heatable displacement space and the actual force amplifier according to Ab b. 1, and A b b. 3 shows, in a schematic section, a double-acting force amplifier with two evaporation pressure chambers, two alternatively heatable displacement chambers with radiation heating and with a return device.

Bei der in Ab b. 1 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist der Verdampfungsdruckraum 1 von einer elektrischen Heizwicklung 2 oder einem sonstigen Wärmespender umgeben. Durch eine Wärmeisolierung 3 werden die Wärmeverluste auf ein Minimum beschränkt. Die Temperatur, der Druck und das Gewicht der in den Verdampfungsdruckraum 1 eingefüllten Flüssigkeit werden so gewählt, daß sich in dem Druckraum 1 während des Betriebes Sattdampf oder überhitzter Dampf befindet. Der Druckraum 1 ist zum Teil durch eine Membran 4, die gegenüber einem Raum 5 durch einen MetaUfederbalg 6 beweglich abgedichtet ist, abgeschlossen. Der Raum 5 ist mit einem weiteren Raum 7 über eine Leitung 8 verbunden, in welche eine von außen verstellbare Drossel 9 eingebaut ist. Der Raum 7 ist seinerseits durch eine Membran 10 und einen dieselbe tragenden Metallfederbalg 11 nach außen abgeschlossen. Mit der Membran 10 ist eine nach außen durchgeführte Balgstange 44 verbunden, von der die Bewegungen des Kraftverstärkers auf die zu betätigende Einrichtung, z. B. auf ein Regelventil, übertragen werden.In the case of the in ab b. 1 shown embodiment of the invention, the evaporation pressure chamber 1 is surrounded by an electrical heating coil 2 or some other heat source. Thermal insulation 3 keeps heat losses to a minimum. The temperature, pressure and weight of the filled in the evaporation pressure chamber 1 liquid are chosen so that there is in the pressure chamber 1 during operation saturated steam or superheated steam. The pressure space 1 is partially closed off by a membrane 4 which is movably sealed off from a space 5 by a metal spring bellows 6. The space 5 is connected to a further space 7 via a line 8 in which an externally adjustable throttle 9 is installed. The space 7 is in turn closed off from the outside by a membrane 10 and a metal spring bellows 11 carrying the same. With the membrane 10 an outwardly guided bellows rod 44 is connected, of which the movements of the booster on the device to be operated, z. B. be transferred to a control valve.

Der Verdampfungsdruckraum 1 des Kraftverstärkers ist über eine Leitung 12 mit einem Verdrängungsraum 13 mit konstantem Volumen verbunden. Gegenüber dem Verdrängungsraum 13 befindet sich ein Heizkörper 14, der mittels eines Hohlspiegels 17 einen auf den Verdrängungsraum 13 gerichteten Wärmestrom erzeugt, dessen Strahlen in Ab b. 1 durch gestrichelte Linien angedeutet sind. Im Strahlungsbrennpunkt dieses Wärmestromes ist eine verschiebbare Steuerplatte 16 angeordnet, die beispielsweise von einem Meßwerk betätigt wird. Bei dieser Anordnung genügen bereits kleine Bewegungen der Steuerplatte 16, um den auf den Verdrängungsraum 13 gerichteten Wärmestrom freizugeben oder zu unterbrechen.The evaporation pressure chamber 1 of the booster is connected via a line 12 to a displacement chamber 13 with a constant volume. Opposite the displacement space 13 is a heating element 14 which, by means of a concave mirror 17 , generates a heat flow directed towards the displacement space 13 , the rays of which in Ab b. 1 are indicated by dashed lines. A displaceable control plate 16 , which is operated, for example, by a measuring mechanism, is arranged in the radiation focus of this heat flow. With this arrangement, even small movements of the control plate 16 are sufficient to release or interrupt the heat flow directed to the displacement space 13.

Der Verdampfungsdruckraum 1 und der Verdrängungsraum 13 mit der Leitung 12 werden mit einem Medium gefüllt, welches sich in dem Druckraum 1, wenn letzterer geheizt ist, in dampfförmiger Phase befindet, während es in dem Verdrängungsraum 13 sowie in der Leitung 12 in flüssiger Phase ist, solange der Wärmestrom durch die Steuerplatte 16 unterbrochen ist. Die Räume 5 und 7 des Kraftverstärkers sind dagegen mit einer Flüssigkeit gefüllt, die bei der in den Räumen 1 und 5 herrschenden Temperatur noch nicht verdampft und deren Viskosität möglichst unabhängig von der Temperatur sein soll.The evaporation pressure space 1 and the displacement space 13 with the line 12 are filled with a medium which is in the vapor phase in the pressure space 1, when the latter is heated, while it is in the liquid phase in the displacement space 13 and in the line 12, as long as the heat flow through the control plate 16 is interrupted. The spaces 5 and 7 of the booster, on the other hand, are filled with a liquid which does not yet evaporate at the temperature prevailing in spaces 1 and 5 and whose viscosity should be as independent of the temperature as possible.

Wenn nun das Volumen des Verdrängungsraumes 13 durch eine entsprechende, z.B. von einem Meßwerk hervorgerufene Bewegung der Steuerplatte 16 dem Wärmestrom der Heizung 14 ausgesetzt wird, so verdampft ein gewisser Anteil dieses Volumens, und dadurch wird der größere Teil der in dem Verdrängungsraum 13 und in der Leitung 12 befindlichen Flüssigkeit aus diesen Hohlräumen verdrängt und in den Verdampfungsdruckraum 1 des Kraftverstärkers gedrückt. Bei der in dem Druckraum 1 herrschenden Temperatur findet eine Verdampfung dieser eingeleiteten Flüssigkeit innerhalb kürzester Zeit statt. Dadurch erhöht sich sofort der Druck in dem Verdampfungsdruckraum 1 und infolgedessen auch in dem durch die Balgmembran 4, 6 von letzterem getrennten, mit Flüssigkeit gefüllten Raum 5. Infolge des Druckgefälles zwischen dem Raum 5 und dem Raum 7 strömt die Füllflüssigkeit mit einer bestimmten, von der Einstellung der Drossel 9 abhängigen Geschwindigkeit in den Raum 7 und drückt die Balgemnembran 10, 11 entgegen der Kraft der Feder 15 so lange zusammen, bis sich der Druck in den Räumen 5 und 7 ausgeglichen hat. Die Balgstange 44 wird entsprechend vorgestoßen und betätigt z. B. die Ventilspindel eines Ventils oder ein sonstiges zu verstellendes Organ.If now the volume of the displacement space 13 is exposed to the heat flow of the heater 14 by a corresponding movement of the control plate 16 , for example caused by a measuring mechanism, a certain portion of this volume evaporates, and thereby the greater part of the in the displacement space 13 and in the Line 12 displaced liquid from these cavities and pressed into the evaporation pressure chamber 1 of the booster. At the temperature prevailing in the pressure chamber 1 , this introduced liquid evaporates within a very short time. Thereby, the pressure immediately increases in the evaporation pressure chamber 1 and, consequently, in the isolated by the bellows membrane 4, 6 of the latter, the liquid-filled space 5. As a result of the pressure differential between the space 5 and the space 7 flows through the fill fluid having a particular, from the setting of the throttle 9 dependent speed in the space 7 and presses the bellows membrane 10, 11 against the force of the spring 15 together until the pressure in the spaces 5 and 7 has equalized. The bellows rod 44 is pushed forward accordingly and actuated z. B. the valve spindle of a valve or some other member to be adjusted.

Wenn bei einer entsprechenden Steuerbewegung des Meßwerkes der Wärmestrom auf den Verdrängungsraum 13 durch die Steuerplatte 16 unterbrochen wird, kondensiert ein Teil des Dampfes in der Leitung 12 und in dem Verdrängungsraum 13, wodurch der Druck in dem Verdampfungsdruckraum 1 wieder absinkt. Durch den Einbau einer Kühlfalle kann der Kondensationsvorgang zeitlich beschleunigt werden. Entsprechend dem Absinken des Druckes in dem Verdampfungsdruckraum 1 verringert sich der Druck in dem Raum 5 und damit auch vor der Drosselstelle 9, die Füllflüssigkeit strömt aus dem Raum 7 durch die Leitung 8 teilweise wieder in den Raum 5 zurück, und unter der Wirkung der Feder 15 wird die Membran, 10 mit der Balgstange 44 zurückgedrückt. Auf diese Weise entsprechen die Bewegungen des Kraftverstärkers genau den Steuerbewegungen der Steuerplatte 16 bzw. des Meßwerkes.If the flow of heat to the displacement chamber 13 is interrupted by the control plate 16 during a corresponding control movement of the measuring mechanism, part of the vapor condenses in the line 12 and in the displacement chamber 13, whereby the pressure in the evaporation pressure chamber 1 drops again. The condensation process can be accelerated by installing a cold trap. As the pressure in the evaporation pressure chamber 1 drops, the pressure in the chamber 5 and thus also in front of the throttle point 9, the filling liquid flows from the chamber 7 through the line 8 partially back into the chamber 5 , and under the action of the spring 15 , the membrane 10 is pushed back with the bellows rod 44. In this way, the movements of the booster correspond exactly to the control movements of the control plate 16 or the measuring mechanism.

Um die in den Verdampfungsdruckraum 1 eingeleitete Flüssigkeitsmenge zu vergrößern, kann zwischen das gesteuert beheizbare Volumen und den Verdampfungsdruckraum des Hauptkraftverstärkers ein Zwischenverstärker eingeschaltet werden, der nach dem gleichen Prinzip wie der Hauptverstärker arbeitet. Eine licht, wobei solche außerdem Anordnung an ist Stelle in Ab der b. Beheizung 2 veranschau- durch ' Wärinestrahlung eine elektrische Beheizung vorgesehen ist. Zu diesem Zweck ist die Sekundärwicklung 36 eines Transformators durch das Volumen eines Verdrängungsraumes 18 kurz geschlossen, der z. B. von einem Teil eines Kapillarrohres gebildet sein kann. Die Bemessung und Ausbildung dieser Teile wird so gewählt, daß bei Anlegung einer Spannung an den Transformator eine Verdampfung der in dem Verdrängungsraum 18 befindlichen Flüssigkeit stattfindet.In order to increase the amount of liquid introduced into the evaporation pressure chamber 1 , an intermediate amplifier can be switched on between the controlled heatable volume and the evaporation pressure chamber of the main booster, which works on the same principle as the main booster. A light, with such also arrangement at point in Ab of b. 2 heating by illus- 'Wärinestrahlung electrical heating is provided. For this purpose, the secondary winding 36 of a transformer is short-circuited by the volume of a displacement space 18 which, for. B. can be formed from part of a capillary tube. The dimensioning and design of these parts is chosen so that when a voltage is applied to the transformer, the liquid in the displacement space 18 evaporates.

Der Verdrängungsraum 18 ist über eine Kapillarleitung mit dem Verdampfungsdruckraum 38 des Zwischenverstärkers verbunden, der durch eine Heizwicklung 39 ständig mit konstanter Temperatur geheizt wird. Der Raum 38 und die Heizwicklung 39 sind von einer Wärmeisolierung 40 umgeben. Die bewegliche Trennwand des Verdampfungsdruckraumes 38 wird von einem Metallfederbalg 41 gebildet, der durch eine Balgstange 42 mit dem Boden eines zweiten Metallfederbalges 43 verbunden ist, welcher in einen mit Flüssigkeit gefüllten Raum 37 ragt.The displacement chamber 18 is connected via a capillary line to the evaporation pressure chamber 38 of the intermediate amplifier, which is continuously heated to a constant temperature by a heating coil 39. The space 38 and the heating coil 39 are surrounded by thermal insulation 40. The movable partition of the evaporation pressure chamber 38 is formed by a metal spring bellows 41 which is connected by a bellows rod 42 to the bottom of a second metal spring bellows 43 which protrudes into a space 37 filled with liquid.

Wenn unter der Wirkung von Steuerimpulsen der Stromkreis des Transformators geschlossen wird, bewirkt die in dem Verdrängungsraum 18 erzeugte Joulesche Wärme eine teilweise Verdampfung der dort befindlichen Flüssigkeit, deren Hauptteil durch die Dampfbildung verdrängt und in den Verdampfungsdruckraum 38 des Zwischenverstärkers eingeleitet wird, wo sie unter der Wirkung der dort herrschenden Hitze sofort verdampft. Dadurch erhöht sich der Druck in dem Verdampfungsdruckraum 38, der Metallbalg 41 wird vorgeschoben und drückt den Metallbalg 43 in den FlÜssigkeitsraum 37. Dadurch wird wiederum eine entsprechende Flüssigkeitsmenge aus dem Raum 37 über die Kapillarleitung 12', die der Leitung 12 der Ab b. 1 entspricht, in den Verdampfungsdruckraum 1 des Hauptverstärkers eingeleitet. Dort erfolgt eine sofortige Verdampfung, und der übrige Vorgang spielt sich wie oben beschrieben ab.If the circuit of the transformer is closed under the action of control pulses, the Joule heat generated in the displacement space 18 causes a partial evaporation of the liquid located there, the main part of which is displaced by the vapor formation and is introduced into the evaporation pressure space 38 of the intermediate amplifier, where it is under the Effect of the prevailing heat evaporated immediately. This increases the pressure in the evaporation pressure chamber 38, the metal bellows 41 is advanced and pushes the metal bellows 43 into the liquid chamber 37. This in turn releases a corresponding amount of liquid from the chamber 37 via the capillary line 12 ', which is connected to the line 12 of Ab b. 1 corresponds, introduced into the evaporation pressure chamber 1 of the main amplifier. There an immediate evaporation takes place, and the rest of the process takes place as described above.

Bei der in Ab b. 3 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist der Kraftverstärker doppeltwirkend ausgebildet, um eine größere Arbeitsleistung zu erzielen. Zu diesem Zweck könnte man zwei spiegelbildlich zueinander angeordnete Kraftverstärker vorsehen, deren Arbeitsmembranen miteinander verbunden sind. Besonders einfach ist die dargestellte Ausführung, bei der eine Balgmembran 19 auf beiden Seiten mit verschiedenen Drücken beaufschlagt wird. Der Raum 20 bildet den einen Verdampfungsdruckraum des Verstärkers, während der Innenraum 21 der Balgmembran einen zweiten Verdampfungsdruckraum bildet. Durch eine elektrische Heizwicklung 22 werden beide Verdampfungsdruckräume mit konstanter Temperatur beheizt. Eine Wärmeisolierung 23 sorgt dafür, daß Wärmeverluste nach außen auf ein Minimum reduziert werden.In the case of the in ab b. In the embodiment of the invention shown in FIG. 3, the force booster is designed to be double-acting in order to achieve greater work performance. For this purpose, one could provide two force amplifiers arranged in mirror image to one another, the working diaphragms of which are connected to one another. The embodiment shown is particularly simple, in which a bellows membrane 19 is subjected to different pressures on both sides. The space 20 forms one evaporation pressure space of the booster, while the interior 21 of the bellows membrane forms a second evaporation pressure space. Both evaporation pressure chambers are heated at a constant temperature by an electrical heating coil 22. Thermal insulation 23 ensures that heat losses to the outside are reduced to a minimum.

Der Verdampfungsdruckraum 20 ist über ein Kapillarrohr mit einem Verdrängungsraum 24 verbunden, während der Verdampfungsdruckraum 21 ebenfalls über ein Kapillarrohr mit einem zweiten Verdrängungsraum 25 in Verbindung steht. Die Verdrängungsräume 24 und 25 können z. B. aus zylindrischen Hohlkörpern bestehen, sie sind mitsamt den Kapillarrohrleitungen mit einem in kaltem Zustand in flüssiger Phase befindlichen Medium gefüllt. Die Beheizung der Verdrängungsräume 24 und 25 erfolgt alternativ durch zwei Heizkörper 26 und 27, deren Wärmestrahlung durch Hohlspiegel 28 und 29 auf die ihnen izeRenüberliegenden Verdrängungsräume 24 und 25 gelenkt wird, wenn der Strahlungsweg des Wärmestromes freigegeben ist. Zwischen den Verdrängungsräumen 24, 25 und den Heizkörpern 26, 27 befindet sich jedoch eine vorzugsweise blankpolierte, bewegliche Abdeckplatte 30, welche an einem Ende über eine Feder 31 mit einer Steuerplatte 32 und am anderen Ende über eine Feder 33 und einen doppelarmigen Hebel 34 mit der Arbeitsstange 35 des Kraftverstärkers verbunden ist. Der doppelarmige Hebel 34 ist um eine Drehachse 36 schwenkbar gelagert, welche mittels ihres Lagers verschiebbar ist.The evaporation pressure chamber 20 is connected to a displacement chamber 24 via a capillary tube, while the evaporation pressure chamber 21 is also connected to a second displacement chamber 25 via a capillary tube. The displacement spaces 24 and 25 can, for. B. consist of cylindrical hollow bodies, they are filled together with the capillary tubes with a medium in the cold state in the liquid phase. The displacement spaces 24 and 25 are alternatively heated by two heating elements 26 and 27, the thermal radiation of which is directed through concave mirrors 28 and 29 to the displacement spaces 24 and 25 located above them when the radiation path of the heat flow is cleared. Between the displacement spaces 24, 25 and the radiators 26, 27 , however, there is a preferably polished, movable cover plate 30, which at one end via a spring 31 with a control plate 32 and at the other end via a spring 33 and a double-armed lever 34 with the Working rod 35 of the booster is connected. The double-armed lever 34 is mounted pivotably about an axis of rotation 36 , which is displaceable by means of its bearing.

Im Gleichgewichtszustand der Einrichtung befindet sich die Abdeckplatte 30 etwa in der in A b b. 3 dargestellten Lage, in der die Verdrängungsräume 24 und 25 gleichmäßig abgedeckt sind. Dabei befinden sich die in den Verdrängungsräumen 24 und 25 enthaltenen Medien im gleichen Zustand, nämlich in der flüssigen Phase oder vorzugsweise im Naßdampfgebiet. Wenn sich nun die z. B. von einem Meßwerk t' Cyesteuerte Steuerplatte 32 nach unten bewegt, so folgt die Abdeckplatte 30 dieser Bewegung um den halben Weg, wenn die Federn 31 und 32 die gleiche Steifigkeit haben. Der Wärmestrom von dem Heizkörper 26 zum Verdrängungsraum 24 wird weiter freigegeben, wodurch der Verdrängungsraum 24 stärker erwärmt wird, während sich gleichzeitig der Verdrängungsraum 25 weiter abkühlt. Infolgedessen verdampft ein Teil der Flüssigkeit in dem Verdrängungsraum 24, wodurch die übrige Flüssigkeit, ebenso, wie bei der Ausführungsform gemäß Ab b. 1 beschrieben wurde, verdrängt und in den Verdampfungsdruckraum 20 gedrückt wird, wo sie in kürzester Zeit verdampft. Dementsprechend steigt der Druck in dem Verdampfungsdruckraum 20 an. Dagegen sinkt der Druck in dem Verdampfungsdruckraum 21 ab, weil sich der Verdrängungsraum 25 abkühlt und in diesem Raum sowie in dem anschließenden Kapillarrohr mindestens ein Teil des Dampfes, welcher vorher gebildet wurde, kondensiert. Die auf diese Weise zwischen den Räumen 20 und 21 des Kraftverstärkers entstandene Druckdifferenz bewirkt eine Zusammendrückung der Balgmembran 19 und eine Bewegung der Arbeitsstange 35 nach unten.In the equilibrium state of the device, the cover plate 30 is approximately in the position shown in A b b. 3 position shown, in which the displacement spaces 24 and 25 are evenly covered. The media contained in the displacement spaces 24 and 25 are in the same state, namely in the liquid phase or preferably in the wet steam region. If the z. B. by a measuring mechanism t 'Cyesteuerte control plate 32 is moved down, the cover plate 30 follows this movement by half the way when the springs 31 and 32 have the same rigidity. The heat flow from the heating element 26 to the displacement space 24 is further released, as a result of which the displacement space 24 is heated more intensely, while at the same time the displacement space 25 continues to cool. As a result, a part of the liquid evaporates in the displacement space 24, whereby the remaining liquid, as well as in the embodiment according to Ab b. 1 has been described, is displaced and pressed into the evaporation pressure chamber 20, where it evaporates in a very short time. The pressure in the evaporation pressure space 20 rises accordingly. On the other hand, the pressure in the evaporation pressure space 21 drops because the displacement space 25 cools down and in this space and in the adjoining capillary tube at least part of the vapor that was previously formed condenses. The pressure difference created in this way between the spaces 20 and 21 of the force amplifier causes the bellows membrane 19 to be compressed and the working rod 35 to move downward.

Die Verbindung der Arbeitsstange 35 mit der Abdeckplatte 30 über den doppelarmigen Hebel 34 und die Feder 33 wirkt als Rückführung. Die Abdeckplatte 30 wird dadurch wieder gehoben, und diese Bewegung setzt sich so lange fort, bis die Abdeckplatte 30 wieder annähernd ihre Mittelstellung erreicht hat. Wenn die Steuerplatte 32 von dem Meßwerk od. dgl. aufwärts bewegt wird, so hebt sich die Abdeckplatte 30 der Wärmestrom von dem Heizkörper 27 auf den Verdrängungsraum 25 wird freigegeben, und durch Verdampfung von Flüssigkeit in dem Verdrängungsraum 25 wird nunmehr der Hauptteil der Flüssigkeit aus diesem Raum und aus dem anschließenden Kapillarrohr in den Verdampfungsdruckraum 21 des Kraftverstärkers gedrückt. Dadurch steigt der Druck in dem Raum 21 an, während er in dem gegenüberliegenden Verdampfungsdruckraum 20 infolge stärkerer Abkühlung des Verdrängungsraumes 24 und entsprechender Dampfkondensation absinkt. Die Balgmembran 19 hebt sich, und die Arbeitsstange 35 bewegt sich wieder aufwärts und bewirkt gleichzeitig über den doppelarmigen Hebel 34 eine Rückführung der Abdeckplatte 30. Dieses Spiel wiederholt sich entsprechend den Bewegungen der Steuerplatte 32. Das Verhältnis des Weges der Steuerplatte 32 zu der Bewegung der Arbeitsstange 35 kann dadurch geändert werden, daß der Drehpunkt 36 des doppelarmigen Hebels 34 nach der einen oder anderen Seite verschoben wird, wie in Ab b. 3 durch den Doppelpfeil unterhalb des Drehpunktes 36 angedeutet worden ist. Dies entspricht einer Veränderung des P-Bereiches, wenn die Einrichtung als P-Regler verwendet wird.The connection of the working rod 35 to the cover plate 30 via the double-armed lever 34 and the spring 33 acts as a return. The cover plate 30 is thereby raised again, and this movement continues until the cover plate 30 has again approximately reached its central position. When the control plate 32 is moved upwards by the measuring mechanism or the like, the cover plate 30 rises, the heat flow from the heating element 27 to the displacement space 25 is released, and the main part of the liquid is now removed by evaporation of liquid in the displacement space 25 pressed this space and from the adjoining capillary tube into the evaporation pressure space 21 of the booster. As a result, the pressure in the space 21 rises, while it falls in the opposite evaporation pressure space 20 as a result of greater cooling of the displacement space 24 and corresponding vapor condensation. The bellows membrane 19 rises and the working rod 35 moves upwards again and at the same time causes the cover plate 30 to be returned via the double-armed lever 34. This game is repeated according to the movements of the control plate 32. The ratio of the travel of the control plate 32 to the movement of the Working rod 35 can be changed in that the pivot point 36 of the double-armed lever 34 is moved to one side or the other, as in Ab b. 3 has been indicated by the double arrow below the pivot point 36 . This corresponds to a change in the P range when the device is used as a P controller.

Die vorstehend beschriebenen und in der Zeichnung lediglich schematisch dargestellten Ausführungsformen bilden nur Ausführungsbeispiele für den Erfindungsgedanken, dessen Verwirklichung selbstverständlich nicht auf diese Beispiele beschränkt ist. So kann z. B. ein elektrisch beheizter Verdrängungsraum gemäß Ab b. 2 od. ä. auch zur unmittelbaren Einleitung von Flüssigkeit 'in einen Verdampfungsdruckraum des Kraftverstärkers, d. h. ohne Zwischenschaltung eines zusätzlichen Verstärkers gemäß A b b. 2, verwendet werden. Feiner kann das Flüssigkeitsvolumen des Verdrängungsraumes 18 einen Teil einer Kapillare bilden, die selbst als Sekundärwicklung eines Transformators benutzt werden kann. Umgekehrt kann ein doppeltwirkender Kraftverstärker gemäß Ab b. 3 auch mit einer Steuerung gemäß Ab b. 2 kombiniert werden. Dazu werden dann zwei Steuerelemente benötigt, wobei es zweckmäßig ist, die beiden Impulsgeber durch einen Umschalter zu betätigen, der in der Mitte stromlos ist. Auch die gesteuerte Beheizung der Verdrängerräume kann auf abweichende Weise vorgenommen werden. Durch diese und ähnliche Varianten wird der Rahmen der Erfindung nicht überschritten.The embodiments described above and shown only schematically in the drawing form only exemplary embodiments for the concept of the invention, the implementation of which is of course not limited to these examples. So z. B. an electrically heated displacement space according to Ab b. 2 or the like also for the direct introduction of liquid 'into an evaporation pressure chamber of the booster, d. H. without the interposition of an additional amplifier according to A b b. 2, can be used. More precisely, the liquid volume of the displacement space 18 can form part of a capillary which can itself be used as the secondary winding of a transformer. Conversely, a double-acting force amplifier according to Ab b. 3 also with a control according to Ab b. 2 can be combined. Two control elements are then required for this, whereby it is advisable to operate the two pulse generators using a switch that is de-energized in the middle. The controlled heating of the displacement spaces can also be carried out in a different way. These and similar variants do not exceed the scope of the invention.

Claims

Claims: 1. Power switch for regulators, monitoring devices or other control technology devices with a thermally acting power amplifier, in which a working pressure is generated by evaporation of the liquid introduced, whereby liquid is conveyed in em »en constantly heated evaporation pressure chamber depending on control pulses of a measuring device characterized in that the liquid is conveyed through a heatable displacement chamber (13 ) connected to the evaporation pressure chamber (1) via a line (12), the heating being controllable by the control pulses in such a way that the liquid in the line under the effect of the Evaporation of a small part of the same is promoted in the displacement space in the evaporation pressure roughness (1) .

2. Power switch with power amplifier according to claim 1, characterized in that the displacement chamber (13) is connected directly to the evaporation pressure chamber (1) of the power amplifier through the line (12). 3. Power switch with power amplifier according to spoke 1, characterized in that the displacement roughness (18) is connected to an intermediate amplifier (37 to 43) from which the liquid to be evaporated is pressed into the evaporation pressure chamber (1) of the main booster. 4. Power switch with power amplifier according to claim 1, characterized in that the displacement space (13) is heated by a heat flow, the direction and / or strength of which is regulated by a measuring mechanism or the like. 5. Power switch with booster according to claim 4, characterized in that the directed to the displacement space (13) heat flow is generated by a heating element (14) by means of a concave mirror (17), in whose ray focal an OD from the measuring unit. Like. Controlled cover plate ( 16) can be moved. 6. Power switch with power amplifier according to claim 1, characterized in that the heating of the displacement space (18) is controlled by an electric current which can be regulated by the control pulses of a measuring mechanism or the like. 7. Power switch with power amplifier Claim 6, characterized in that the displacement space (18) forms part of the controlled electrical circuit 8. Power switch with power amplifier according to Claim 1, characterized in that the constantly heated evaporation pressure space (1) is separated by a movable partition, e.g. membrane or a bellows, is finished, on or which the printing force generated is transmitted to the outside. 9. power switch with booster according to claim 8, characterized in that the meinbran- or balgförinige partition wall with a sealing carried out to the outside working member, z. B. a working pin or an actuating rod is connected 10. Power switch with power amplifier according to An, spruc h 8, characterized in that the pressure force exerted by the diaphragm-shaped or bellows-shaped partition (4, 6) of the evaporation pressure chamber (1) by means of an interposed liquid on a second, membrane-shaped or bellows-shaped partition (10, 11) and via the latter to the outside is transmitted. 11. A power switch with a booster according to claim 10, characterized in that between the liquid space (5) enclosed by the membrane-shaped or bellows-shaped partition (4, 6) and the liquid space (7 ) delimited by the diaphragm-shaped or bellows-shaped partition (10, 11) ) an adjustable throttle point (9) is switched on. 12. Power switch with booster according to one or more of claims 1 to 11, characterized in that on the constantly heated evaporation pressure chamber (20) opposite side of the movable, membrane-shaped or bellows-shaped partition (19) a second, also constantly heated evaporation pressure chamber (21) is arranged and that the two evaporation pressure spaces (20 and 21) connected to separate, heatable displacement chambers (24, 25) whose heating od by the control pulses of the measuring unit. like. is alternatively controlled. 13. power switch with booster according to one or more of claims 1 to 12, characterized in that in per se known manner the movable working member of the power amplifier od to the movable control member of the measuring unit. like. connected by a recirculation device is. 14. power switch with booster according to claim 12 and 13 , characterized in that between the displacement spaces (24, 25) and the same g opposite radiant heaters (26, 27) a sliding cover plate (30) is arranged, which is connected on the one hand via a spring (31) to a control member (32) and on the other hand via a spring (33) to one arm of a double-armed lever (34) whose other arm is hinged to the working rod (35) of the booster. 15. Power switch with power amplifier according to claim 14, characterized in that the pivot point (36) of the double-armed lever (34) is displaceable. 16. Power switch with power amplifier and intermediate amplifier according to claim 3, characterized in that the intermediate amplifier consists of a constantly heated evaporation pressure chamber (38) and the same final, meinbran- or bellows-shaped partition (41), which is connected by a bellows rod (42) with a second movable partition (43) is connected, which protrudes into a liquid-filled space (37) , which in turn is connected by a line (12 ') to the evaporation pressure space (1) of the main amplifier. Considered publications: German Patent Nos. 926 765, 955 918, 1016 502, 1057 830, 1057 831, 1061575, 1062 494; U.S. Patent Nos. 2,322,762, 2,433,493.