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Thermostatisch betätigte Kontrollvorrichtung Die Erfindung betrifft
eine thermostatisch betätigte Kontrollvorrichtung, z. B. ein thermostatisch betätigtes
Ventil oder einen elektrischen Schalter mit einem von Hand einstellbaren Mechanismus
zum Ändern der Temperatur, bei welcher die Kontrollvorrichtung wirksam wird.
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Die der' Erfindung entsprechende Vorrichtung besitzt ein auf Wärme
ansprechendes Element, z. B eine ausdehnbare Kammer mit einer Füllung einer verdampfbaren
Flüssigkeit, deren Dampfdruck sich ändert und eineAusdehnungoderZusammenziehung
der Kammer verursacht, je nachdem ob die Temperatur steigt oder fällt. Eine Feder,
die gelegentlich mit Bereichsfeder bezeichnet wird, wirkt gegen das auf Wärme ansprechende
Element, z. B. gegen die Expansion der Kammer, und ist bestrebt, die kontrollierte
Vorrichtung zu betätigen, z. B. das Ventil zu öffnen, beispielsweise, wenn der Druck
in der Kammer fällt. Durch Einstellung der Federspannung kann die Temperatur, bei
welcher die kontrollierte Vorrichtung, z. B. das Ventil, wirksam wird, geändert
werden. Aufgabe der Erfindung ist, eine Federeinstellvorrichtung zu schaffen, die
mit einem von Hand zu betätigenden Steuerglied versehen ist, z. B. mit einem hin
und her schiebbaren Knopf, um die Bereichsfeder mit verhältnismäßig geringer Kraftaufwendung
in weitem Ausmaß ein. zustellen, und zwar soll das Ventil oder sonstige Kontrollorgan
in der einen oder der anderen seiner Endstellungen, also in der einen oder der anderen
seiner Steuerlagen, gehalten werden.
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Der Erfindung gem.äiß ist e-in Sollwerteinsteller in Form eines drehbar
angeordneten Gliedes vorgesehen, das mit der Bereichsfeder gelenkig durch
einen
Lenker verbunden isst. Dieser Lenker ist an den Sollwerteinsteller an einem zu seinem
Drehzapfen exzentrisch liegenden Punkt angelenkt. Seine Bewegung dient zur Änderung,der
Länge der Feder durch Drehen des Einstellers um seinen Drehzapfen. Mit dem Einsteller
ist eine gegenwirkende Feder verbunden, die ihn entgegen der Wirkung der Bereichsfeder
beeinflußt. Der Angriffspunkt der Feder an dem Einsteller ist so -gewählt, daß die
Hebellänge des Angriffspunktes der Gegenfeder wächst, wenn der Einsteller so bewegt
wird, daß die Spannung der Bereichsfeder erhöht wird.
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Weiter wird der Erfindung gemäß ein das Ventil oder die sonstige Kontrollvorrichtung
betätigender Hebel vorgesehen, auf dessen eine Seite der Einsteller einwirkt, wenn
er in die das Ventil oder die sonstige Kontrollvorrichtung in eine bestimmte Lage
bringende und darin haltende Lage bewegt wird, und auf dessen entgegengesetzte Seite
der Einsteller einwirkt, wenn er in eine arlidere Lage gebracht wird, in welcher
er die Kontrollvorrichtung in einer anderen Kontrollstellung hält. Die Kontrollvorrichtung
kann also in jeder ihrer Stellungen gehalten werden, unabhängig von,der auf das
wäa7mebeeinflußte Element einwirkenden Temperatur.
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.Der Erfindungsgegenstand ist für Vorrichtungen geeignet, !die verschiedensten
Zwecken dienen, besonders aber für Kontrollventile, welche den Zufuß der Heizflüssigkeit
zu Wärmeaustauschvorrichtungen bei Automobilheizvorrichtungen steuern. Ein derartiges
Ventil ist in den Zeichnungen beispielsweise dargestellt.
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Fig. i zeigt einen senkrechten Querschnitt durch das '\Tentil mit
einem wärmebeeinflußten Element zur Betätigung des Ventils und eine Handeinstellung
zur Einstellung -der Temperatur, bei welcher das Ventil anspricht.
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Fig.2_ ist eine Draufsicht auf die Vorrichtung. Sie zeigt gewisse
Teile in der Lage, in welcher sie das Ventil offen halten. Gewisse -andere Teile
sind zwecks Klarhaltung der Darstellung fortgelassen worden.
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Fig. 3 ist eine Draufsicht ähnlich,der Fig. 2; sie zeigt aber die
Federeinstellvorrichtung in einer Zwisaheneinstellage.
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Fig.4 ist .eine Draufsicht gleichfalls ähnlich Fig. 2; sie zeigt die
FedereinsteIlvorrichtung in der Einstellage, bei welcher das Ventil in geschlossener
Lage gehalten wird.
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Fig.5 ist ein Querschnitt gemäß Linie 5-5 in Fig. i.
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Fig. 6 ist eine teilweise Stirnansicht des Ventilsteuermechanismus.
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Fig. 7 und 8 sind schematische Darstellungen der Federeinstellvorrichtung
in zwei verschiedenen Lagen. -Fig. 9 und iio. sind schematische Darstellungen des
Veiibilinechanismus, und zwar ist dieser mittels des Einstellmechanismus in Fig:9
in die Schließlage und in Fig: io in die Offenlage gebracht.
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Die dargestellte Vorrichtung ist mit einer Grud!dplatte io versehen,
an der eine Ventilkammer 1r angeordnet ist. Die Ventilkammer ist aus einem Rohr
12 gebildet. In eine Seite desselben münde« ein Rohr 13, das z. B. angelötet sein
kann und die Zuleitung bildet. Das obere Ende des Rohres 12 isi mit einer Endplatte
16 verlötet, die mit einer kreisförmigen, in die Röhre vorspringenden Nabe versehen
ist; letztere besitzt eine mittlere Öffnung. Die Endplatte ist mit vier Ansätzen
i8 versehen, vor denen nur zwei dargestellt sind; sie greifen durch Sehlitze der
Platte in und sind umgebogen, um die Endplatte 16 ran :der Grundplatte lio
zu befestigen.
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Innen ist mit dem Rohr z2 ein Ventilsitz i9 ver# lötet. Mit diesem
wirkt ein am Ventilschaft 21 befestigter Ventilteller 2o zusammen.
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Der Ventilschaft reicht durch den Ventilsitz i9, die Öffnung in der
Platte 16 und durch eine in der Grundplatte io vorgesehene Öffnung nach außen. Zwischen
dem Ventilschaft 2,1 und den Wandungen des Rohres 12 ist durch eine nachgiebige
Scheibe 22 eine flüssigkeitsdichte Abdichtung gebildet. Die Scheibe 22 besteht vorteilhaft
aus einem nachgiebigen Kunststoff und ist mit ihrem Rand zwischen die Endplatte
16 und die Grundplatte io geklemmt. Der mittlere Teil der Scheibe ist mit einer
Nabe 2-3 versehen, durch welche der Ventilschaft 21 hindurchgeführt ist und die
dicht auf dem Schaft sitzt. Über die Nabe 23 ist vorteilhaft eine Kappe 24 gestülpt.
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Der Ventilschaft 21 wird durch einen Hebel 23 betätigt, der an einem
mit der Grundplatte io verbundenen Gehäuse 26 angelenkt ist. Es besteht aus einem
U-förmigen Metallblech mit Seitenwänden 27, 28, die durch. eine obere Wand 29 verbunden
sind. Der Hebel 25 ist mit zwei seitlichen Ohren 31 versehen, die in V-förmige Aussparungen
32 an entgegengesetzten Seiten des Gehäuses 26 eingreifen. In der Zeichnung
ist nur ein Ansatz und eine Aussparung .dargestellt. An dem äußeren Ende-- des Ventilschaftes
ist eine Kugel 33 ausgebildet; die durch eine C-förmige Feder 35 im Eingriff
mit der Unterseite des Hebels 25 gehalten wird. Die obere Seite dieser Feder liegt
an der Oberseite des Hebels 25 an.. Die Unterseite ist geschlitzt. In den Schlitz
greift der Schaft 2i unmittelbar unter der Kugel 33 ein. Die Feder 35 hält den Schaft
21 federnd im Eingriff mit dem Hebel 2,5. Die Kugelform mindert die Reibung
zwischen dem Hebel und dem Schaft und gestattet, falls erforderlich, ein Verschieben
des Schaftes zur Ermöglichung einer guten Anlage des Ventils.
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Der -Hebel 25 kann zwecks Schließens des Ventils durch ein auf Wärme
ansprechendes Element 4o bewegt werden. Dieses Element ist an der Grundplatte io
befestigt und kann den Hebel 25 im Uhrzeigersinn ausschwenken. Bei der bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung besteht das Element 4o aus einem Paar schalenförmigen
elastischen Schalen 4-z, 4.2, deren Ränder ineinandergeschoben sind und die dicht
zu einer ausdehnbaren Kammer vereinigt sind. An den Teil 42 ist ein becherförmiges
Glied 43 angelötet, :das mit der Grundplatte verbunden Ist. Mit diesem Glied ist
ein Rohr44 verbunden, das in das Innere -der Kammer 41, 42 führt. Das andere Ende
des Rohres ist geschlossen. Das
Rohr ist vorteilhaft von einer solchen
Länge, daß ein wesentlicher Teil @desselben in den Raum reicht, dessen Temperatur
kontrolliert werden soll. Rohr und Kammer enthalten ein Gas, wie z. B. Methylchlorid,
dessen Druck der Temperatur im Element entspricht. Mit dem-Teil 41 isst eine Platte
45 verbunden, die mit zwei Ohren 46 versehen ist. Diese Ohren berühren die Unterseite
:des Hebels 25 und greifen mit Ansätzen durch Öffnungen des Hebels, um den Hebel
über der Mitte der Platte zu. halten. Wenn der Gasdruck in dem Element 40 steigt,
wird der Hebel 25 im Uhrzeigersinn ausgeschwenkt und das Ventil 2o gegen seinen
Sitz -r9 gedrückt. Vorteilhaft ist die Bewegung des Hebels 25 im Uhrzeigersinn durch
einen Ansatz 47, der aus der Wandung 27 herausgestanzt und nach einwärts gebogen
ist, begrenzt.
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Der Hebel 25 wird durch eine Feder 48 entgegengesetzt dem Sinne des
Uhrzeigers im Sinne des Öffners des Ventils beeinluß,t. Die Feder ist mit einem
Ende an einem aufwärts gerichteten Schenkel 4.9 des Hebels befestigt und mit dem
anderen Ende an einem Teil So einer Federeinstellvorridhtung. Wie ohne weiteres
ersichtlich ist, wird bei Erhöhung der Temperatur des Gases im Element q.o @diesies
bestrebt ein, das Ventil in die geschlossene Labe zu bewegen, und bei einem Abfallen
der Temperatur wird die Feder bestrebt sein, das Ventil in die. Offenlage zu bewegen.
Durch Einstellung der Federspannung kann die Temperatur, bei welcher das Ventil
öffnet und schließt, eingestellt werden.
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Die Einstellvorrichtung für die Bereichsfeder besteht aus einem hin
und her schiebbaren Knopf 52, der an irgendeiner geeigneten Stelle angeordnet werden
kann, z. B., falls das Ventil für ein Automobil benutzt wird, am Schaltbrett. Der
Knopf 52 ist an einem Bow dendraht 53 befestigt, der vorteilhaft in einer biegsamen
Scheide angeordnet ist. Ein Ende dieser Scheide ist an der Kontrollvorrichtung durch
ein mit dem Gehäuse 26 verbundenes Konsol 54 befestigt. Das Konsol ist mit einer
Schraubklemme 55 zum Befestigen des Kabels am Konsol versehen.
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Ein Sollwerteinsteller 56 isst an der Gehäusewand 29 angelenkt; er
besteht aus einer länglichen Platte,' an die unten ein Stift 58 angeschweißt ist.
-Dieser greift in eine Bohrung der Gehäusewandung und in eine Buchse 59 ein, letztere
ist an der Unterseite der Gehäusewandung angeschweißt. Der Stift 58 wird in der
Buchse 59 durch einen Federring 6o gehalten, der in eine Ringnut seines unteren
Endes eingreift. An dem Sollwertensteller 56 ist ein Bolzen 63 angebracht, an dessen
Ende der Draht 53 befestigt isst, so daß der Einsteller 56 gedreht wird, wenn der
Knopf 52 gestoßen oder gezogen wird.
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Der Sollwerteinsteller 56 ist mit der Feder 48 durch den Teil 50 verbunden,
der aus einer Platte besteht, die mit einem Schenkel 65 und einem winklig abgebogenen
Fußteil 66 versehen isst. Das freie Ende des Schenkels 65 ist mit einer halbkreisförmigen
Aussparung 67 versehen, in die ein Stift 68
eingreift, der an der Oberseite
des Sollwerteinstellers 56 befestigt ist und der exzentrisch zu dem Gelenkstift
58 liegt. Die obere Wand des Gehäuses besitzt eine Aussparung 69; durch die sich
der Fuß 66 des Gliedes 50 in das Gehäuseinnere erstreckt. Der Fuß 66 ist mit einer
Einkerbung 70 (Fig. 6) versehen, in welche eine Kante der Gehäusewandung 29 eingreift,
und zwar an einer Seite der Aussparurig 69, so daß der Schenkel 65 bei Verschiebung
durch den Stift @68 gerade geführt wird. Die Kantender Aussparung 69 bilden eine
Führung für das äußere Ende des Gliedes 50, so daß, wenn der Sollwerteinsteller
56 gedreht wird, das äußere Ende des Gliedes sich in bezug auf .die Feder 48 längs
verschiebt.
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. In einer Bohrung des Fußes 66 des Gliedes So ist eine Schraube 72
drehbar gelagert. Diese Schraube trägt eine auch außen mit Gewinde versehene Mutter
73. Mittels dieses Außengewindes ist ein Ende der Feder 48 an der Mutter befestigt.
Durch Drehung der Schraube 72 kann -der Feder 48 eine Anfangsspannung gegeben werden
zwecks Bestimmung des Temperaturbereichs, in welchem das Ventil arbeiten soll. Durch
Drehen des Sollwerteinstellers 56 kann die Länge der Feder d:8 mittels des Gliedes
50 verändert werden und dementsprechend der Zug -der Feder auf den Hebel
25. Es ist ersichtlich, daß die Spannung der Feder .4.8 das Glied So gegen den Stift
68 hält und daß diese Spannung bestrebt ist, den Sollwerteinsteller 56 in Fig. 2
im Uhrzeigersinn zudrehen.
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Durch die Schlitz- und Stiftverbindung zwischen Glied So und Glied
56 und die Führung des Gliedes So in der Aussparung 69 ist der Zusammenbau der Vorrichtung
erheblich erleichtert, da -das Glied einfach einsgeschoben zu werden braucht und
sodann durch die Spannung der Feder 48 gesichert ist.
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Um dem Bestreben der Feder 48, den Sollwerteinsteller 56 zu drehen,
entgegenzuwirken, ist an der Oberseite des letzteren ein Stift 76 angebracht, mit
dem eine Zugfeder 77 verbunden ist. Das entgegengesetzte Ende- der Feder 77 ist
in einen Haken 78 des Konsols 54 eingehängt. Die Feder 77 ist bestrebt, den Sollwerteinsteller
5,6, entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn zu drehen, und zwar auch entgegengesetzt
der Wirkung der Feder 48. Die Lage des Stiftes 76 in bezug auf den Stift 68 ist
so gewählt, daß, wenn das Glied Sao durch Drehung des Einstellers 56 im Sinne der
Erhöhung der Spannung der Feder 48 gedreht wird, d. h. entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn,
die Hebellänge, an der die Feder 77 wirkt, vergrößert wird, so daß der gesteigerte
Druck der Feder 48 auf den Einsteller 56 ausgeglichen wird. Es ist ersichtlich,
daß gleichzeitig die Hebellänge, mit welcher die Feder 48 auf den Einsteller 56
einwirkt, verringert wird. Die Änderung der Hebellänge der Feder 77 in bezug auf
den Einsteller 56 ist durch die Linie L in den Fig. 7 und 8 angedeutet. Diese Linie
steht senkrecht zu einer durch den Drehzapfen ödes Einstellers 56 und die Verbindung
der Feder 77 mit -dem Haken 76 führenden Linie. In Fig. 8 hat -die Linie L ungefähr
ihre größte Länge, wobei das Glied So die Lage einnimmt, in welcher es die größte
Spannung der Feder 48 erzielt. In Fig. 7 ist die Linie L beträchtlich
kürzer,
und die Hebellänge der Feder 77 am Einsteller 56 ist gemindert, während das Glied
5ö sich auf seinem Federregelweg in einer Zwischenlüge befindet. So kann durch geeignete
Wahl der Charakteristik der Feder 77 der Sollwerteinsteller 56 mit einem Mindestmaß
an Kraft bewegt werden, und er verbleibt in jeder ihm erteilten Lage. Es ist ersichtlich,
:daß :die Exzentrizität und die Winkelverstellung des Stiftes 68 in bezu.g auf den
Stift 58 das Ausmaß .der Einstellung der Feder 48 entsprechend der Winkelbewegung
des Einstellers 56 bestimmt.
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Um das Ventil. entweider in seiner offenen oder seiner geschlossenen
Lage zu halten, ist der aufwärtsgerichtete Teil 49 :des Hebels 25 mit einem Ansatz
8o versehen, der durch eine Aussparung 81 der Gehäusewandung 29 hindurchreicht.
Ein Ende des Sollwerteinstellers 56 ist bei 82 hakenförmig ausgebildet. Dieser Haken
wirkt auf den Ansatz 8o ein, wenn der Einsteller 56 entgegengesetzt .dem Uhrzeigersinn
in die in Fig. 2 @dasgestellte Lage geidreht wird. Dadurch wird der Hebel 25 entgegengesetzt
dem Uhrzeigersinn verschwenkt, wie es in Fig. 1 und 1o dargestellt ist. Das Ventil
wird dadurch in Offenlage gehalten, unabhängig von der auf das Element 40 einwirkenden
Temperatur. Der- Haken 82 besitzt eine Fläche 83, @die den Ansatz 8o in die Ventiloffenlage
kämmt, falls das Ventil bei Bewegung .des Sollwerteinstellers 56 in die in Fig.
2 dargestellte Lage geschlossen ist oder sich fast in Schließlage befindet.
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Das entgegengesetzte Ende des Einstellers 56 isst mit einer Nockenfläche
85 (Fig. 3 und 4) versehen, die auf den Ansatz 8o einwirkt, wenn :der Einsteller
56 im Sinne des Uhrzeigers in die in Fig. 4 dargestellte Lage gedreht wird. Die
Nockenffäche 85 beivegt den Ansatz 8o nach außen und schwenkt infolgedessen den
Hebel 25 im Sinne des Uhrzeigers, so daß das Ventil 2o auf seinen Sitz Zig bewegt
wird ohne Rücksicht auf die im Element herrschenden Temperaturverhältnisse (s. Fig.
9).