DE658223C - Elektrisch ferngesteuerte Absperr- und Regelvorrichtung fuer Flude - Google Patents

Description

Es sind bereits ferngesteuerte Abschlußorgane (Ventile, Schieber oder Klappen) für Flude bekannt, die dadurch betätigt werden, daß ein geeigneter Ausdehnungskörper elekirisch beheizt wird. Diese Ausdehnungskörper bestehen entweder aus mit leicht siedenden Flüssigkeiten gefüllten, dünnwandigen Metallkörpern (Thermostate) oder aus Metallstäben, deren Wärmedehnung zum Öffnen oder Schließen des Absperr organs herangezogen wird. Die Ausdehnungskörper werden durch besondere elektrische Heizwiderstände erhitzt, die so lange unter Strom stehen, als das Absperrorgan geöffnet oder geschlossen sein soll.

Diese elektro thermischen Ventile haben gegenüber elektromagnetisch betätigten Absperrorganen den Vorteil, daß sich mit ihnen bei wesentlich geringerem Aufwände bedeutend größere Verstellkräfte erzielen lassen. Es besteht grundsätzlich die Möglichkeit, durch Veränderung der Heizstromstärke das Abschlußorgan mehr oder weniger zu öffnen, d.h. dieses auch als Regelorgan zu verwenden. Praktisch ist aber dabei die große Trägheit derartiger Betätigung von Nachteil, da der Heizwiderstand gegenüber dem Ausdehnungskörper eine höhere Temperatur besitzt und daher nach dem Ausschalten noch weiter Wärme an diesen abgibt, wodurch die vorher eingestellte Reguliervorrichtung noch eine gewisse Zeit anhält, bevor die neu eingestellte Reguliervorrichtung leingeschlagen wird. Umgekehrt dauert es auch beim Einschalten oder beim Erhöhen der Stromstärke des Heizwiderstandes leine gewisse Zeit, bis der Ausdehnungskörper die zu seiner notwendigen Temperaturerhöhung erforderliche Wärmemenge durch Leitung und Strahlung aus dem Heizwiderstand entnommen hat.

Demgegenüber wird als Gegenstand vorliegender Erfindung im folgenden eine Betätigungsvorrichtung angegeben, bei welcher die thermische Trägheit auf ein Mindestmaß gebracht wird. Erfindungsgemäß wird als Ausdehnungskörper der Heizwiderstand selbst verwendet und, wie dies bereits an Betätigungsvorrichtungen für elektrische . Schalter bekannt ist, so ausgebildet, daß er auf Zug beansprucht wird. Hierdurch ergibt sich das geringste zu erhitzende Materialvolumen und damit die geringste Wärmemenge, und weiter ist die Oberfläche des Ausdehnungskörpers im Verhältnis zu seinem Volumen sehr groß und so verteilt, daß er in seiner Längenausdehnung den Änderungen der Heizstromstärke raschestens folgt, also z. B. beim Ausschalten des Heizstromes innerhalb weniger Sekunden erkaltet und sich dementsprechend rasch zusammenzieht.

Wie Bild 1 als. mögliches Ausbildungsbeispiel zeigt, ist über zwei feststehende Isolierkörper λ ein Widerstands draht b gewickelt, gegen welchen sich ein dritter Isolierkörper c abstützt, der durch die Kraft der gespannten Federt gegen diesen gedrückt wird. An dem Federtellere ist die Ventilspindel/ befestigt. Schaltet man den Heizwiderstand ein, so wird sich der Widerstandsdraht mit rasch zuneh-

mender Erwärmung verlängern, so daß die Federt die Möglichkeit hat, den Isolatorc und den Federteller e anzuheben und dam]| das Ventil £" zu öffnen bzw. zu schließen, Jf nachdem dieses als Öffnungsventil (Bild i ■oder als Schließventil ausgebildet ist. Beirn. Verändern der Heizstromstärke wird sich die Ventilöffnung entsprechend ändern, so daß dadurch die obenerwähnte Reguliermöglichkeit gegeben ist. Durch diese Anordnung des Drahtbündels wird dessen Längenänderung in der Querrichtung (Betätigungsrichtung des Ventils) vervielfacht.

Um bei jenen durch elektrische Beheizung ferngesteuerten Abschlußorganen, die längere Zeit in betätigter Stellung verbleiben, den Strom für die dauernde Beheizung zu ersparen, sind Anordnungen bekanntgeworden, welche unter Anwendung zweier Ausdehmmgskörper und Heizwiderstände arbeiten.

Als weiterer Teil vorliegender Erfindung wird dagegen im folgenden eine Anordnung beschrieben, bei welcher mit nur einem Ausdehnungskörper das Abschlußorgan sowohl in der Öffnungs- als auch in der Schließrichtung betätigt wird und bei welcher der Heizstrom des Ausdehnungskörpers nach Erreichen der zugehörigen Endstellung selbsttätig abgeschaltet wird. Zu diesem Zwecke wird zwisehen Ausdehnungskörper und Abschlußorgan eine Vorrichtung eingebaut, welche die nur nach einer Richtung erfolgende Bewegung des Ausdehnungskörpers in abwechselnder Folge in die Öffnungs- 'und Schließrichtung des Abschlußorgans umsetzt. Als solche können entweder die bekannten Vorrichtungen verwendet werden, welche z.B. bei den Zugschaltern der Installationstechnik Anwendung finden, oder der nachstehend beschriebene, für vorliegende Erfindung besonders ausgebildete Kniehebelmechanisrnus.

Wie Bild 2 für den Fall eines Ventils zeigt, wirkt der erfindungsgemäß aus Widerstandsdrähten b und Isolatoren α bestehende Ausdehnungskörper über dem Hebel/2 der Federt entgegen. An dem Doppelhebel sitzt drehbar der kurze Hebel /, welcher durch die schwache Feder & im Uhrzeigersinn gedreht wird, bis der Kontakt/ der »Zu«-Leitung geschlossen ist. Dabei greift er mit seiner Nase/n hinter die Nase η des Kniehebels o, der am unteren Ende fest mit der Ventilspindel / verbunden ist. Da dieser Kniehebel durch die Feder ρ durchgedrückt wird, ist das Ventil in der in Bild 2 dargestellten »Auf«-Steilung gehalten. Der Kontakt q, der die »Auf«-Leitung schaltet, ist in dieser Stellung des Kniehebels geöffnet. Wird nun durch eine Kontaktvorrichtung, ζ. Β. ein Kontaktthermometer r, die »Zu«-Leitung und damit über den Kontakt I und den Ausdehnungskörper der Stromkreis der Stromquelle s geschlossen, so wird mit steigender Erhitzung und Wärmedehnung des Ausdehnungskörpers die Feder rf den langen Arm ,des Doppelhebelsh und damit den Hebel/ ^äch abwärts ziehen. Letzterer dreht mit ■ s§mei Nase/z den Kniehebel^ gegen dessen Feder ρ nach links, bis er unter dem Druck der Schließfeder/ der Ventilspindel ausknickt. Diese kommt dadurch rasch nach oben, trifft auf den Hebel/ und dreht diesen gegen die Feder k rasch gegen den Uhrzeigersinn, dabei mit Kontakt / den Stromkreis der »Zu«-Leitung unterbrechend. Dadurch wird der Ausdehnungskörper b stromlos 'und zieht sich durch Erkalten so weit zusammen, daß der Doppelhebel Λ bis zu der in Bild 3 dargestellten Schlußstellung des Ventils nach oben gedreht wird.

Bei dieser Stellung ist der Kontakt^ der »Auf«-Leitung geschlossen. Wird nun durch das Kontaktthermometer r die »Auf«-Leitung an die Stromquelle gelegt, so wird sich der Ausdehnungskörper ebenso wie bei der Schließbewegung ausdehnen und der lange Arm des Doppelhebels h gleichfalls nach unten bewegen, wobei der Hebel/ die Ventilspindel/ niederdrückt und damit das Ventil mehr und mehr öffnet. Durch den Druck von / auf / wird ersterer gegen die Kraft der Federt in waagerechter Lage gehalfen, so daß seine Nasetfz an der Nase« des sich allmählich streckenden Kniehebels ,0 vorbeigeht. Nachdem der Kniehebel die Strecklage erreicht hat, wird er unter dem Einfluß der Feder/3 rasch durchgedrückt, sperrt dadurch das Ventil gegen Schließen und öffnet dabei den Kontakt <7, durch welche Abschaltung der Ausdehn'ungskörpef stromlos wird und sich wieder zusammenzieht. Dadurch geht der lange Arm des Doppelhebels nach oben, und die Nase tn des Hebels / wird unter der Kraft der Feder k gegen die Nase η des Kniehebels 0 gedrückt, bis sie in der obersten Stellung von h hinter η springen kann, wodurch der Kontakt Z der »Zu«-Leitung geschlossen wird. Damit ist die eingangs dargestellte Stellung des Bildes 2 wieder erreicht.

Das Ventil nach Bild 2 und 3 hat den Vorteil, ohne weiteres auch als Regelorgan verwendbar zu sein, d.h. nicht immer voll öffnen oder ganz schließen zu müssen. Bildet man die Kontaktvorrichtung r so aus, daß sie in die »Auf«-Leitung eine veränderliche, dem erforderlichen Regelzustand entsprechende Spannung bzw. Stromstärke abgibt, so wird sich der Ausdehnungskörper entsprechend dieser Stromstärke mehr oder weniger ausdehnen und damit das Ventil mehr oder weniger öffnen bzw. schließen, wobei die Ventilöffnung dem von der Kontaktvorrichtung eingestellten Wert wegen der eingangs

beschriebenen, erfindungsgemäß ausgebildeten Bauweise des Ausdehnungskörpers mit möglichst geringer Trägheit folgt. In diesem Falle wird die »Zu«-Leitung durch die Kontaktvorrichtung überhaupt nur dann eingeschaltet, wenn die Stromstärke in der »Auf«- Leitung für eine gewisse Zeit so groß· war, daß der Kniehebel σ über die Strecklage hinausgedreht und der Kontakt q und damit

ίο die »Auf«-Leitung unterbrochen wurde.

Die Vorteile, die der direkt vom Strom durchflossene, auf Zug beanspruchte Ausdehnungskörper gegenüber den bisher bekannten Anordnungen, bei welchen ein besonderer Ausdehnungskörper (Thermostat oder Metallstab) durch einen elektrischen Widerstandsheizkörper erhitzt werden, sind zusammengefaßt folgende: kleinste thermische Trägheit, daher geringstes Nacheilen der Ausdehnung gegenüber der im Heizkörper fließenden Stromstärke; kein Temperaturgefälle zwischen Heizkörper und Ausdehnungskörper, daher kein Nachheizen nach Abschalten oder Verminderung des Heizstromes und sofortige Ausdehnung beim Einschalten oder bei Erhöhung des Heizstromes; großes Verhältnis der wärmeabgebenden Oberfläche zum Materialvolumen, daher rasche Abkühlung und damit auch aus diesem Grunde schnelles Zusammenziehen des Ausdehniungskörpers nach Abschaltung oder Verminderung des Heizstromes.

' Die Verbindung dieser neuartigen Ausbildung des Ausdehnungskörpers mit dem in Bild 2 und 3 angegebenen, gleichfalls neuartigen Übertragungsmechanismus bringt gegenüber bekannten Anordnungen von elektromagnetischen, elektromotorischen und elektrothermischen AbscMußorganen folgende Vorteile: langsame Bewegung in der einen Richtung und rasche Bewegung wegen des schnellen Ausknickens des Kniehebels in der entgegengesetzten Richtung; kein Stromverbrauch in den Endstellungen; Möglichkeit von Teilöffnung; Proportionalität zwischen Heiz-Stromstärke und Durchgangsöffnung, wodurch es möglich ist, die letztere von fern einzustellen.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Elektrisch ferngesteuerte Absperrund Regelvorrichtung für Flude, welche durch die Wärmedehnung eines stromdurchflossenen, auf Zug beanspruchten dünnen Metalldrahtes direkt betätigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl das Schließen als auch das Öffnen der Absperrvorrichtung durch Heizstrom erfolgt und diese in einer oder beiden Endstellungen unter selbsttätigem Abschalten des Stromes verriegelt wird, wobei es zur Regelung der Durchflußmenge möglich ist, bei entsprechend kleinerer Heizstromstärke auch Teilöffnungen einzustellen. -

2. Absperr- und Regelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in bekannter Weise die zugehörige Kontaktvorrichtung den stromdurchflossenen Dehnungskörper nach Erreichen der End-Stellung einer Bewegungsrichtung von der dieser entsprechenden Sfeuerleitung abschaltet und die der entgegengesetzten Bewegungsrichtung entsprechende Steuerleitung einschaltet.

3. Absperr- und Regelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in bekannter Weise der Ausdehnungskörper als aus mehreren Windungen bestehendes Drahtbündel ausgeführt wird.

4. Absperr- und Regelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in bekannter Weise die Wärmedehnung des Ausdehnungskörpers durch eine Übersetzung (Hebel, Kniehebel, Knickung des Drahtbündels usw.) vervielfacht wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen