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Vorrichtung zur selbsttätigen Regelung der Raumlufttemperatur Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur selbsttätigen Regelung der Raumlufttemperatur
mittels eines ein Druckluftventil zur Steuerung des Regelgliedes einer
Lüf-
tungsanlage beeinflussenden Differentialthermostaten, dessen einer Wärmefühler
der Außenluft und .dessen anderer Wärmefühler der Raumlufttemperatur ausgesetzt
ist.
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Die Steuerung von Lüftungsanlagen mittels Differentialreglern .ist
bekannt. So hat man z. B. einen Differentialthermostaten so in eine Lüftungsanlage
eingebaut, daß sein einer Fühler von der Raumluft und der andere von der zuzuleitenden,
vorher bis zur Sättigung angefeuchteten Frischluft umspült wird. Auf diese Weise
soll mit Hilfedes Differentialthermostaten die relative Feuchtigkeit eines Raumes
beeinflußt werden. Nach einem anderen Vorschlag wird die Steuerung einer Lüftungsanlage
durch ein elektrisch betätigtes Regelglied bewirkt und hierzu ein aus zwei gegeneinandergeschalteten
Thermoelementen bestehender Differentialapparat verwendet, -dessen einer Fühler
der Raumlufttemperatur und :dessen anderer Fühler der Außenlufttemperatur ausgesetzt
ist.
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Von :diesen Vorschlägen unterscheidet sich die Erfindung dadurch,
daß ein Druckluftventil mit beweglichem Ventilkörper und beweglichem zugehörigem
Ventilsitz verwendet wird, :dessen Ventilkörper und Ventilsitz mit je einem Wärmefühler
(Aus:dehnungskörper) unmittelbar verbunden sind, so :daß jetzt beide Wärmefühler
unabhängig voneinander auf die als. Steuermittel dienende Druckluft einwirken können.
Zweckmäßig wird :die Anordnung so getroffen, .daß der Ventilsitz des Druckluftventils
an der Stirnfläche :eines mit dem einen Ausdehnungskörper gleichachsig gekuppelten
Kolbens liegt, der unter dem Einfluß der Druckluft im Ventilgehäuse gegen :den zugehörigenAusdehnungs.körper
gedrückt wird, wobei der Ventilkörper mit dem anderen Ausdehnungskörper vorzugsweise
axial beweglich verbunden ist.
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Bei einer :bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes
ist :das Ventil mit :dem durch die Druckluft beeinflußten Kolben in einer mit der
Druckluftzuleitung in Verbindung stehenden Kammer angeordnet, die über Bohrungen
in den Ventilsitzen und im Ventilkolben an die Druckluftleitung angeschlossen ist.
Außerdem ist ein einstellbarer Anschlag zur Hubbegrenzung des Ventilsitzes bei einer
bestimmten Temperatur des zugehörigen Ausdehnungskörpers vorgesehen,
der
bei noch weiter abnehmender Temperatur eine weitere Bewegung des Ausdehnungskörpers
allein ermöglicht.
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Die Ausdehnungskörper selbst sind zwecktnäßig so ausgebildet, daß
ihre Ausdehnungsgrade für gleiche Temperaturunterschiede verschieden sind, können
aber auch beliebig z anf Jers beschafien sein, i e nach den besonderen Verhältnissen.
Ebenso kann die konstruktive Ausführung der Regelvorrichtung oder des Differentialthermostaten,
ohne vom Erfinetutigsgedanken abzuweichen, je nach den vorliegenden Bedingungen
geändert werden.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigt die Fig. i einen Längsschnitt durch die Regelvorrichtung uns die
Fig.2 die Verwendung und den Einbau der Regelvorrichtung nach der Erfindung bei
einer Luftbehandlungsanlage.
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Die in der Fig. i dargestellte Regelvorrichtung bzw. der Thermostat
ist so gebaut, daß mit ihrer Hilfe der Druck eines zusammengedriickten Gases (Luft)
in Abhängigkeit von Temperaturschwankungen verändert werden k-attn. Die Vorrichtung
besteht aus einem Metallrohr 13 mit verhältnismäßig großem Ausdehnungskoeffizienten,
dessen eines Ende mit einem Querstück 14 verbunden ist und dessen anderes Ende ein
Ausdehnungsstück 15 trägt, das z. B. mit dem Ende verschraubt ist. Innerhalb des
Rohres 13 befindet sich ein Metallstab 16, der aus einem Material besteht, das einen
kleineren Ausdehnungskoeffizienten als das Rohr 13 besitzt. Am einen Ende des Stabes
sitzt ein Ventilkörper 17, der mit einem Sitz 18 zusammenwirkt, wogegen sich am
anderen Ende eine Mutter ig befindet, die lose in dem Ausdehnungsstück 15 geführt
ist und gegen einen Vorsprung 2o des Ausdehnungsstückes anliegt. Zur Einstellung
des Stabes 16 dient eine im Kopf der ?Mutter i9 sitzende Verstellschraube 21. Das
Ausdehnungsstück 15 ist am unteren Ende durch eine aufgeschraubte Kappe 22 luftdicht
abgeschlossen. Zwischen der Kappe 22 und der 1Iutter befindet sich eine Feder 23,
die die Mutter icg gegen den Vorsprung 20 drückt.
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Auf dem Querstück 14 ist ein Flansch 24 aufgeschraubt, der zum Befestigen
der ganzen Vorrichtung an einer Wand dient, die zwischen dem Querstück 14 und dem
Flansch 24 eingeklemmt wird. In das Querstück 14 ist ein Teil 25 so
weit eingeschraubt, daß im Querstück 14 eine Kammer 26 entsteht. Der Teil
25 besitzt eine glatte zylindrische Bohrung, die den Kolben 27 aufnimmt,
in dessen unteres Ende der Ventilsitz i8 eingeschraubt ist, der eine Membran 29
dicht gegen den Teil 27 klemmt. Letzterer weist eine axiale Bohrung 3o auf,
in die eine Querbohrung 31 mündet, die mit einer im Teil 25 befindlichen Querbohrung
32 in Verbindung steht, die am äußeren Ende erweitert ist und mit Gewinde zum Anschluß
einer Leitung versehen sein kann. Außerdem ist in dem Teil 25 ein weiterer Kanal
38, der den Zugang zur Kammer 26 ermöglicht und mit seinem äußeren Ende an eine
Leitung angeschlossen werden kann, vorgesehen.
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Am oberen Ende des Teiles 27 ist ein Kopfstück 35 eingeschraubt, durch
das eine Membran 36 fest an den Teil 25 angeklemmt wird. Das Kopfstück 35 verschließt
gleichzeitig die Bohrung 31 das Teiles 27. Die Membranen 29, 36 sind an ihrem Umfang
mittels Klammern 33, 37 fest gegen den Teil 25 gedrückt, dessen Stirnseiten bei
34 versenkt sind, so daß der Teil 27 hin und her gehen und die Membranen
entsprechend nachgeben können.
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Der Teil 25 ist mit einem Flansch 39 versehen, der entweder ein Stück
mit dem Teil 25 bilden oder mit ihm durch Verschrauben verbunden sein kann. Der
Flansch 39 ist über Schraubenbolzen 40 mit einem weiteren Flansch 42 verbunden.
In der Mitte des Flansches 42 ist ein Teil 43 eingeschraubt, der an seinem äußeren
Ende eine Nut 44 besitzt, die zur Aufnahme eines Schlüssels dient, wenn der Teil
43 verstellt werden soll. Der Teil 43 ist ferner mit einer durchgehenden Bohrung
versehen, in die der Stab oder Anschlag 45 mit seinem .Kopfteil 46 eingeschraubt
ist. In der Stirnfläche des Kopfteils des Stabes befindet sich eine Nut, die zur
Aufnahme eines Schlüssels dient, mit dem der Stab gedreht werden kann. Die Teile
4o und 45 sind aus demselben Werkstoff gefertigt. Ein aus demselben Werkstoff wie
das Rohr 13 bestehendes Rohr 47 umschließt den Anschlag 45 und liegt mit seinen
Stirnseiten an den Teilen 35 und 43 an. Damit kein Schmutz, Staub o. dgl. an die
Enden des Rohres 47 heran kann, sind die Abschlußstücke 48 vorgesehen. Die Rohre
13 und 47 können verschiedene Länge besitzen. Zweckmäßig wird das Rohr 13 dreimal
so lang ausgeführt wie das Rohr .:17. Dadurch ist das Ausdehnungsverhältnis beider
Rohre bei gleichem Material 3:1. Wie die Fig.2 erkennen läßt, ist die Vorrichtung
nach der Erfindung so in eine Luftbehandlungsanlage eingeschaltet, daß der eine
Fühler, nämlich das Rohr 13, in die Rückluftleitung 52 hineinragt, wogegen der andere
Fühler, der durch das Rohr 47 verkörpert wird, von der Außenluft umspült wird. Die
Luftbehandlungsanlage besteht in bekannter Weise aus der Behandlungskammer 49, die
mit Wasserzerstäubungsdüsen ausgerüstet ist. Ein der Kammer 49 nachgeschalteter
Ventilator So fördert das Luftgemisch
aus der Kammer 49 über die
Leitung 5 1 zu den zu belüftenden Räumen. Die Kammer 45 ist mit Klappen 53,
54 56 und 57 versehen, Die aus den Räumen kommende Rückluft strömt über die Leitung
52 zum Teil in den Kanal 55 und vermischt sich nach der Behandlung in der
Kammer 49 mit der Frischluft, deren Menge durch die Klappen 57 geregelt wird. Ein
über das Ventil 59 beeinflußter Nachwärmer 58 bewirkt die Nachbehandlung
des Luftgemisches. In der Behandlungskammer 49 ist ferner ein Thermostat 60 vorgesehen,
der über .die Druckluftleitung 61 die Regler 62, 63 in Abhängigkeit vom Taupunktder
in der Kammer 49 befindlichen Luft beeinflußt, die die Klappen 53, 54 entsprechend
einstellen. Der Thermostat kann ferner noch zum Schalten eines die Wasserzufuhr
zu den in der Kammer 49 befindlichen Zerstäuberdüsen regelnden Ventils dienen, derart,
daß je nach den Erfordernissen nur Leitungswasser oder nur gekühltes Wasser oder
beides zum Zerstäuben gelangt. Der Thermostat 6o regelt- nur den Zustand In der
Kammer 49. Dagegen ist die Regelung der Belüftung mittels der Klappen 56, 57 und
des Nachwärmers 58 davon unabhängig und kann zu -jeder Jahreszeit stattfinden. Erfindungsgemäß
erfolgt nun diese Regelung mittels des Differentialthermostaten 64, der in der Rücklaufleitung
der Lüftungsanlage derart eingebaut ist, daß der eine durch das Rohr 13 verkörperte
Fühler in die Leitung 52 hineinragt, wogegen der andere Fühler 47 mit der Außenluft
in Verbindung steht. In den Differentialthermostaten 64 mündet, und zwar in den
Anschluß 38, eine vom Kompressor oder einer vorhandenen Druckluftanlage kommende
Leitung 65 (Fi.g. i und 2). Vom Regler 64 geht eine =an die Öffnung 32 angeschlossene,
mit einem Ventil 67 versehene Leitung 66 zu den Regelvorrichtungen 68 und 69, die
die Klappen 56, 57 und das Ventil 59 steuern. Letzteres ist so gebaut, daß es durch
eine Feder offen gehalten wird und bei zunehmendem Druck in.der Leitung 66 sich
selbsttätig schließt. Ist kein Druck in der Leitung, dann ist das Ventil
59 ganz offen. In dem Moment, wo der Druck in der Leitung 66 z. B. 0,4 kgjrin2
beträgt, beginnt sich das Ventil 59 zu schließen und ist völlig geschlossen,
wenn der Druck z. B. 0,35 kg/cm' erreicht hat. In ähnlicher Weise arbeiten
die Klappen 56, die auch offen sind, wenn kein Druck in .der Leitung 66 herrscht.
Der Regler 68 beginnt die Klappen 56 zu schließen, wenn der Druck in der Leitung
z. B. über 0,35 kg/cm2 steigt, und schließt sie völlig, wenn er z. B. 0,7
kg/cm2 erreicht hat. Der Regler 69 arbeitet umgekehrt wie der Regler 68. Er hält
die Klappen 57 nur wenig geöffnet, wenn der Druck in der Leitung 66 unter o,35 kglcm2
sinkt, und öffnet sie immer mehr, je mehr sich :der Druck o,7 kg/cm2 nähert. Bei
Erreichung diesen Druckes sind die Klappen völlig geöffnet.
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Die Arbeitsweise des Thermostaten selbst ist folgende: Wie aus der
Fig. i zu ersehen ist, bewegt der über dem Atmosphärendruck liegende Druck der Druckluft
die in der Kammer 26 befindliche Membran 29 und damit den mit :hr verbundene Teil
z7 nach rechts, bis der Kopf 35 gegen das Rohr 47 oder gegen den Anschlag 45 anliegt.
Durch Verstellen des Anschlages 45 kann der Teil 27 und der Sitz 18 derart eingestellt
werden, daß bei einer beispielsweise in der Leitung 51 herrschenden Temperatur von
7o° F durch den in der Leitung 66 vorhandenen Luftdruck .das Ventil 59 geschlossen
wird. Jeder Temperaturwechsel in dem zu belüftenden Raum wirkt auf das Rohr 13,
das sich z. B. dann, wenn die Temperatur im Kanal 52 steigt, ausdehnt. Hierbei legt
sich der Vorsprung 2o gegen die Mutter i9 und hebt dadurch den Stab 16 mitsamt dem
Ventilkörper 17 von dem Ventilsitz 18 ab. Dadurch wird der Kanal 30 geöffnet,
worauf eine Druckerhöhung in der Leitung 66 eintritt, durch die die Klappen 56 und
das Ventil 59 geschlossen bzw. die Klappen 57 geöffnet werden. Die Temperatur in
der Leitung 51 sinkt jetzt wieder. Hierbei zieht sich das Rohr 13 allmählich wieder
zusammen und drückt dabei den Ventilkörper 17 des Stabes 16 immer weiter gegen den
Sitz 18, wodurch der Durchlaß 30 schließlich ganz geschlossen wird.
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Die Regelung gemäß der Erfindung erfolgt nun so, daß die Raumtemperatur
beim Ansteigen der Außentemperatur über ein gewisses Maß ebenfalls steigt. Nach
dem der Ventilsitz mittels des Anschlages 45, wie weiter vor beschrieben, eingestellt
ist, wird der Teil 43 bei gegen Drehung festgehaltenem Anschlag 45 so eingestellt,
daß sich das Rohr 47 fest gegen die Teile 35, 43 legt, sobald die Außentemperatur
z. B. bei 70° F erreicht hat. Steigt sie über .diesen Betrag, dehnt sich das Rohr
47 aus und drückt dabei den Teil 27 nach links. Das Ventil schließt sich, und der
Druck in der Leitung 66 sinkt, während die Temperatur in der Leitung 51 ansteigt.
Da nun, wie eingangs angegeben, das Rohr 13 sich dreimal so stark ausdehnt wie das
Rohr 47, wird, obgleich sich das Rohr 47 ausdehnt, um das Ventil 17, 18 zu schließen,
das Rohr 13 durch seine größere Ausdehnung das Ventil 59 öffnen.
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Nimmt die Außentemperatur ab, dann zieht sich das Rohr 47 zusammen
und bewegt den Teil 27 nach rechts. Gleichzeitig zieht
sich
aber auch das Rohr 13 zusammen und drückt den Ventilkörper 17 nach rechts. Sinkt
die Außentemperatur unter z. B. 7o° F, dann legt sich der Teil 35 gegen das
Ende des Stabes 45 und unterbindet dadurch jede weitere Bewegung des Sitzes 18 nach
rechts. Beim weiteren Fallen der Außentemperatur unter 70° F zieht sich das Rohr
47 weiter zusammen, so daß es schließlich nur noch lose zwischen den Teilen 35,
43 liegt. Durch Einstellen des Stabes 45 kann der Punkt festgelegt werden, bei dem
die Raumtemperatur im Winter gehalten werden muß, wogegen durch Verstellen des Teils
43 der Punkt bestimmt wird, an dem beide Elemente des Thermostaten in Tätigkeit
treten. Durch Veränderung der Länge der Rohre 13 und 47 ist eine Veränderung der
Wirkungsweise des Instruments möglich.