DE2919208C2 - Thermostatic devices, in particular electric thermostatic switches - Google Patents
Thermostatic devices, in particular electric thermostatic switchesInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine vom Umgebungsdruck unabhängig arbeitende thermostatische Vorrichtung, insbesondere elektrischer Thermostatschalter, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 4.The invention relates to a thermostatic device that works independently of the ambient pressure, in particular electrical thermostat switch, with the features of the preamble of claim 1 or of claim 4.
Bei einer bekannten thermostatischen Vorrichtung dieser Art (DE-OS 22 11 126) ist der erste Arbeitsraum von einem Wellrohr o. dgl. umschlossen, das in einem hermetisch abgeschlossenen, starrwandigen Behälter angeordnet ist dessen außerhalb des Wellrohrs verbleibender Innenraum den zweiten Arbeitsraum bildet. Da die Stirnfläche des Wellrohrs dem Atmosphärendruck nicht ausgesetzt ist, ergibt sich eine von diesem Atmosphärendruck unabhängige Arbeitsweise. Da der Druck im ersten Arbeitsraum unterhalb und der Druck im zweiten- Arbeitsraum oberhalb des Atmosphärendrucks liegt und die Feder gegen diesen höheren Druck arbeitet, geht das Betätigungselement in eine einer Maximaltemperatur entsprechende Endlage, wenn das geschlossene System zur Umgebung oder zum zweiten Arbeitsraum hin leck wird. In dieser Endlage kann eine Sicherheitsabschaltung vorgenommen werden. In a known thermostatic device of this type (DE-OS 22 11 126) is the first working space Enclosed by a corrugated pipe or the like, which is in a hermetically sealed, rigid-walled container its interior remaining outside of the corrugated pipe is arranged, the second working space forms. Since the end face of the corrugated pipe is not exposed to atmospheric pressure, one of Operation independent of this atmospheric pressure. Since the pressure in the first working space is below and the Pressure in the second working space is above atmospheric pressure and the spring against this is higher Pressure works, the actuating element moves to an end position corresponding to a maximum temperature, if the closed system leaks to the environment or to the second work area. In this end position a safety shutdown can be carried out.
Diese thermostatische Vorrichtung ist aber von der Umgebungstemperatur abhängig. Denn da sich die Gasdrücke im ersten und zweiten Arbeitsraum auf einem unterschiedlichen Niveau befinden, wirken sich gleiche Änderungen der Umgebungstemperatur im ersten und zweiten Arbeitsraum durch unterschiedliche Druckänderungen aus. Dementsprechend arbeitet die Vorrichtung ungenau.This thermostatic device is dependent on the ambient temperature. Because since the Gas pressures in the first and second working space are at different levels, have an effect the same changes in the ambient temperature in the first and second working space due to different ones Pressure changes. Accordingly, the device works imprecisely.
Es ist auch schon bekannt (GB-PS 10 89 926), den Einfluß der Umgebungstemperatur bei einer Temperatur-Fernanzeige dadurch auszuschalten, daß ein mit dem Fühler über ein Kapillarrohr verbundener Arbeitsbalg an der der Anzeigevorrichtung abgewandten Seite mit dem beweglichen Ende eines Kompensationsbalges verbunden ist, an den ein Kapillarrohr anschließt, das neben dem erstgenannten Kapillarrohr verläuft.It is also already known (GB-PS 10 89 926), the influence of the ambient temperature on a remote temperature display to be switched off by a working bellows connected to the sensor via a capillary tube on the side facing away from the display device with the movable end of a compensation bellows is connected, to which a capillary tube is connected, which runs next to the first-mentioned capillary tube.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine thermostatische Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art anzugeben, die weitgehend unabhängig von der Umgebungstemperatur arbeitet.The invention is based on the object of a thermostatic device of the type described at the outset Specify type that works largely independently of the ambient temperature.
Diese Aufgabe wird bei einer ersten Ausführungsform, ausgehend von den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1, durch die Merkmale des Kennzeichens des Anspruchs 1 gelöst.In a first embodiment, this task is based on the features of the preamble of claim 1, solved by the features of the characterizing part of claim 1.
Durch die Verwendung des zusätzlichen Adsorptionsmittels in der Kammer des geschlossenen Systems wird erreicht, daß die Steilheit der Druck-Umgebungstemperatur-Kennünie des darin befindlichen Gases verstärkt wird. Diese Kennlinie kann daher der Kennlinie imBy using the additional adsorbent in the chamber of the closed system achieves that the steepness of the pressure-ambient temperature characteristic of the gas contained therein is amplified. This characteristic can therefore be compared to the characteristic in
zweiten Arbeitsraum, die wegen des dort herrschenden höheren Drucks steiler ist, angepaßt werden. Bei Übereinstimmung der Steilheiten beider Kennlinien ist die thermostatische Vorrichtung auch von der Umgebungstemperatur unabhängig, d, h, nur von der Fühlertemperatur abhängig.second work space because of the prevailing there higher pressure is steeper. at The thermostatic device is also the same as that of the ambient temperature independent, i.e. only dependent on the sensor temperature.
Die AnsprQche 2 und 3 geben besonders vorteilhafte Ausbildungen für die das zusätzliche Adsorptionsmittel aufweisende Kammer an.Claims 2 and 3 are particularly advantageous Training for the chamber having the additional adsorbent.
Bei einer zweiten Ausführungsform wird die Aufgabe, ausgehend von den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 4, durch die Merkmale des Kennzeichens des Anspruchs 4 gelöstIn a second embodiment, based on the features of the preamble of Claim 4 solved by the features of the characterizing part of claim 4
Hierfür gelten die gleichen Vorteile und die gleiche Funktionsabhängigkeit wie für das erste Ausführungsbeispiel. Unterschiedlich ist lediglich, daß sich das Betätigungselement nicht in die einer Obertemperatur entsprechende Endlage sondern in die einer Untertemperatur entsprechende Endlage bewegt Dies ergibt eine Eigensicherheit für fallende Temperaturen.The same advantages and the same function dependency apply to this as for the first exemplary embodiment. The only difference is that the actuating element is not in an upper temperature corresponding end position but moved into the end position corresponding to an undertemperature. This results in a Intrinsic safety for falling temperatures.
Die Ansprüche 5 und 6 geben bevorzugte Anordnungen für die das zusätzliche Adsorptionsmittel aufnehmende Kammer an.Claims 5 and 6 give preferred arrangements for receiving the additional adsorbent Chamber on.
Da eine vollkommene Anpassung der beiden Steilheiten der Druck-Umgebungstemperatur-Kurven nur in einem bestimmten Arbeitspunkt möglich ist, aber auch in dessen näherer Umgebung die Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur noch so gering ist, daß sie zugelassen werden kann, erhält man durch die Merkmale des Anspruchs 7 eine Vorrichtung, die in ihrem gesamten Einstellbereich von der Umgebungstemperatur praktisch unbeeinflußt istThere is a perfect match between the two slopes of the pressure-ambient temperature curves is only possible in a certain working point, but also in its closer environment the dependency from the ambient temperature is still so low that it can be allowed, one obtains by the Features of claim 7 a device which in its entire adjustment range of the ambient temperature is practically unaffected
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert Es zeigtThe invention is explained in more detail below with reference to the drawings
F i g. 1 eine schematische Darstellung eines trfindungsgemäßen Thermostatschalters, der beim Brechen eines Funktionselements in die einer Übertemperatur entsprechende Endlage gehtF i g. 1 is a schematic representation of a device according to the invention Thermostat switch that is activated when a functional element breaks into an overtemperature condition corresponding end position goes
Fig.2 in einem Diagramm die Verlagerung des Betätigungselements der Fig. 1 in Abhängigkeit von der Fühlertemperatur bei verschiedenen Umgebungstemperaturen, Fig.2 in a diagram the displacement of the Actuating element of Fig. 1 as a function of the sensor temperature at different ambient temperatures,
F i g. 3 bis 5 andere Unterbringungsmöglichkeiten des Adsorptionsmittels,F i g. 3 to 5 other ways to accommodate the adsorbent,
F i g. 6 eine alternative Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Thermostatschalters, der beim Brechen eines Funktionselements in die einer Untertemperatur entsprechende Endlage geht, undF i g. 6 shows an alternative embodiment of one according to the invention Thermostat switch that is activated when a functional element breaks into a sub-temperature corresponding end position goes, and
F ί g. 7 eine andere Anordnung des Adsorptionsmittels. F ί g. 7 shows another arrangement of the adsorbent.
In F i g. 1 ist eine Wanne 1 mit einem Bad 2 veranschaulicht, das mittels eines elektrischen Heizwiderstandes 3 auf einer vorgegebenen Temperatur T, gehalten werden soll. Die tatsächliche Badtemperatur 7> wird durch einen Fühler 4 gemessen. Ein Mikroschalter 5 schaltet den Heizwiderstand 3 ein, wenn diese Temperatur T1 unterschritten wird. Er schaltet den Heizwiderstand 3 aus, wenn diese Temperatur überschritten wird. Ein elektrischer Thermostatschalter 6 weist ein Gehäuse 7 mit einer Betätigungsstange 8 auf, die mit einem Ausleger 9 den Mikroschalter 5 betätigt An dem einen Ende der Betätigungsstange 8 befindet sich eine Druckfläche 14, die zusammen mit einem Wellrohr 15 und einer Kapsel 16 einen zweiten Arbeitsraum 17 begrenzt. Die beiden Druckflächen 10 und 14 sind gleich groß. Eine Schraubenfeder 18, die sich zwischen dem Gehäuse und der Druckfläche 14 erstreckt, ruft eine nach oben gerichtete Kraft hervor.In Fig. 1 illustrates a tub 1 with a bath 2 which is to be kept at a predetermined temperature T 1 by means of an electrical heating resistor 3. The actual bath temperature 7> is measured by a sensor 4. A microswitch 5 switches on the heating resistor 3 when the temperature falls below T 1 . It switches off the heating resistor 3 when this temperature is exceeded. An electrical thermostat switch 6 has a housing 7 with an actuating rod 8 which actuates the microswitch 5 with an arm 9 limited. The two pressure areas 10 and 14 are the same size. A coil spring 18 extending between the housing and the pressure surface 14 creates an upward force.
Eine Schraubenfeder 19, die sich zwischen dem Gehäuse und einer mittels Einstellelement 20 auf der Betätigungsstange verstellbaren Scheibe 21 erstreckt, ruft eine nach unten gerichtete Kraft hervor und wirkt »IsA coil spring 19 extending between the housing and a disk 21 adjustable by means of adjusting element 20 on the actuating rod extends, calls a downward force emerges and acts »Is
Der Fühler ist mit einem Adsorptionsmittel 22 gefüllt Ein zusätzliches Adsorptionsmittel 23 befindet sich in dem ersten Arbeitsraum 13, Fühler 4 und Arbeitsraum 13 sind über ein Kapillarrohr 24 miteinander verbundenThe sensor is filled with an adsorbent 22. An additional adsorbent 23 is located in the first working space 13, the sensor 4 and the working space 13 are connected to one another via a capillary tube 24
ίο und bilden ein geschlossenes System, das im übrigen ein überhitztes Gas enthält, das so gewählt ist, daß im gesamten Arbeitsbereich der Fühlertemperatur im ersten Arbeitsraum 13 ein Druck P\ herrscht, der unterhalb des atmosphärischen Drucks P0 liegt Als Adsorptionsmittel kommen aktive Kohle, Molekularsiebe u. dgl. in Betracht Als Gas kommen niedrig siedende Flüssigkeiten, wie Kohlensäure, Butan, Äthan o. dgl in Frage. Der zweite Arbeitsraum 17 ist mit einem Gas, wie Stickstoff, gefüllt, das im gesamten Schwankungsbereich der Umgebungstemperatur Tu einen Druck P2 oberhalb des atmosphärischen Drucks Po besitztίο and form a closed system, which also contains a superheated gas that is selected so that a pressure P \ prevails over the entire working range of the sensor temperature in the first working space 13, which is below the atmospheric pressure P 0. Active carbon is used as the adsorbent, Molecular sieves and the like come into consideration Low-boiling liquids such as carbonic acid, butane, ethane or the like come into consideration as the gas. The second working space 17 is filled with a gas, such as nitrogen, which has a pressure P 2 above atmospheric pressure Po over the entire range of fluctuations in the ambient temperature T u
Die Kräfte, die auf die Betätigungsstange 8 von den Federn 18 und 19, vom auf die Druckfläche iO ausgeübten Druck P\ im ersten Arbeitsraum 13 und vom auf die Druckfläche 14 wirkenden Druck Pi im zweiten Arbeitsraum 17 ausgeübt werden, ergeben eine Gleichgewichtsstellung. Diese verlagert sich über den Weg s in Abhängigkeit von der Fühlertemperatur 7>. Steigt die Badtemperatur, so verlagert sich dieThe forces exerted on the actuating rod 8 by the springs 18 and 19, by the pressure P \ in the first working space 13 exerted on the pressure surface iO and by the pressure Pi in the second working space 17 acting on the pressure surface 14 result in an equilibrium position. This shifts over the distance s depending on the sensor temperature 7>. If the bath temperature rises, it shifts
jo Betätigungsstange 8 nach oben, sinkt die Badetemperatur, so verlagert sich die Betätigungsstange 8 nach unten.jo actuating rod 8 upwards, if the bathing temperature falls, the actuating rod 8 shifts below.
Bei dieser Konstruktion ist nicht nur der atmosphärische Druck P0 ohne Einfluß auf den Thermostaten, sondern auch die Umgebungstemperatur 7"L. Steigt diese Umgebungstemperatur, so erhöht sich der Druck P2 im zweiten Arbeitsraum 17 stärker als der Druck P\ des Gases im ersten Arbeitsraum 13, wenn dort nicht das zusätzliche Adsorptionsmittel 23 vorhanden wäre.With this construction not only the atmospheric pressure P 0 has no influence on the thermostat, but also the ambient temperature 7 " L. If this ambient temperature rises, the pressure P 2 in the second working space 17 increases more than the pressure P \ of the gas in the first Working space 13, if the additional adsorbent 23 were not present there.
■to Dieses Mittel führt dazu, daß trotz des geringeren Drucks P\ mit Bezug auf den Druck P2 der von der Umgebungstemperatur abhängige Druckanstieg in beiden Arbeitsräumen etwa gleich groß ist. Dies läßt sich für einen bestimmten Temperatur-Sollwert Ts This means that despite the lower pressure P \ in relation to the pressure P 2, the pressure increase, which is dependent on the ambient temperature, is approximately the same in both working spaces. This can be done for a specific temperature setpoint T s
-)5 ziemlich genau durch Bemessung der Menge des zusätzlichen Adsorptionsmittels 23 erreichen.-) 5 pretty accurate by measuring the amount of additional adsorbent 23 reach.
In Fi g. 2 ist über dem Weg s des Betätigungsorgans 8 die durch die Fühlertemperatur 7} charakterisierte Badtemperatur aufgetragen. Der Sollwert T5 läßt sich innerhalb des Bereichs B verstellen. Es sind drei Kennlinien des Thermostatschalters in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur T11 aufgetragen. Die Kennlinie T11 \ entspricht Raumtemperatur von +200C, die Kennlinie 71,2 einer erhöhten Temperatur von beispielsweise +700C und die Kennlinie Tuj einer sehr tiefen Temperatur von beispielsweise —30°C. Die Menge des zusätzlichen Adsorptionsmittel* 23 ist so gewählt, daß diese Kennlinien einander am Schaltpunkt s 1 treffen, wenn die Solltemperatur T, überschrittenIn Fi g. 2, the bath temperature characterized by the sensor temperature 7} is plotted over the path s of the actuating member 8. The target value T 5 can be adjusted within the range B. Three characteristics of the thermostat switch are plotted as a function of the ambient temperature T 11. The characteristic curve T 11 \ corresponds to a room temperature of +20 0 C, the characteristic line 71.2 to an elevated temperature of, for example +70 0 C and the characteristic curve T u j a very low temperature for example, -30 ° C. The amount of additional adsorbent * 23 is chosen so that these characteristics meet at switching point s 1 when the target temperature T i is exceeded
μ wird. Bei einer Verstellung des Sollwerts innerhalb de*
Bereichs verlagern sich alle Kurven nach oben bzw. nach unten, wobei aber der gemeinsame Punkt
annähernd im Bereich des Schaltpunktes s 1 verbleibt. Sollte der Thermostatschalter 6 für einen ganz anderen
Bereich bestimmt sein, ist es zweckmäßig, von vornherein eine andere Menge des zusätzlichen
Adsorptionsmittels 23 vorzusehen.
In Fig.3 ist eine Kammer 25 zur Aufnahme desμ becomes. If the setpoint is adjusted within the range, all curves shift up or down, but the common point remains approximately in the range of switching point s 1. If the thermostat switch 6 is intended for a completely different area, it is expedient to provide a different amount of the additional adsorbent 23 from the outset.
In Figure 3 is a chamber 25 for receiving the
Adsorptionsmittels 23a in dem Kapillarrohr 24 in der Nähe des Arbeitsraumes 13 angeordnet. In Fig.4 ist eine Kammer 26 zur Aufnahme des Adsorptionsmittels 23b über einen kurzen Stutzen 28 mit dem Arbeitsraum 13 verbunden. In F i g. 5 ist eine Kammer 27 für das Adsorptionsmittel 23c unmittelbar an den Arbeitsraum 13 angeschlossen.Adsorbent 23a is arranged in the capillary tube 24 in the vicinity of the working space 13. In FIG. 4, a chamber 26 for receiving the adsorbent 23b is connected to the working space 13 via a short connector 28. In Fig. 5, a chamber 27 for the adsorbent 23c is directly connected to the working space 13.
In F i g. 6 werden die der Fig. 1 entsprechenden Teile mit jeweils um 100 erhöhten Bezugszeichen bezeichnet. Wesentlich ist hierbei, daß sich das Adsorptionsmittel 123 im zweiten Arbeitsraum 117 befindet, daß im ersten Arbeitsraum 113 ein Überdruck und im zweiten Arbeitsraum 117 ein Unterdruck herrscht und daß infolgedessen bei einem Brechen des Wellrohrs 111 oder des Wellrohrs US die Betätigungsstange 8 in diejenige Stellung geht, die der tiefsten TemperaturIn Fig. 6 are the parts corresponding to FIG. 1 denoted by reference numerals increased by 100 in each case. It is essential here that the adsorbent 123 is located in the second working space 117 that in the first Working chamber 113 is overpressure and there is negative pressure in the second working chamber 117, and that consequently, if the corrugated pipe 111 or the corrugated pipe US breaks, the actuating rod 8 in that position goes, that of the lowest temperature
ι entspricht. Auch hierbei werden temperaturabhängige Druckänderungen im ersten Arbeitsraum 113 durch die Verwendung des Adsorptionsmittels 123 im zweiten Arbeitsraum 117 kompensiert.ι corresponds to. Here, too, are temperature-dependent Changes in pressure in the first working space 113 due to the use of the adsorbent 123 in the second Work area 117 compensated.
in Kammer 127 zur Aufnahme des Adsorptionsmittels 123a vorgesehen, die unmittelbar an den zweiten Arbeitsraum 117 anschließt.provided in chamber 127 for receiving the adsorbent 123a, which is directly attached to the second Work area 117 adjoins.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
Claims (5)
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| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |