Temperaturabhängige Steuervorrichtung für Heizgeräte Die Erfindung betrifft eine temperatur abhängige Steuervorrichtung für Heizgeräte.
Die Erfindung ist besonders für Wasser erhitzer und dergleichen geeignet, die mit Gasbrennern versehen sind und bei denen die Wassertemperaturen innerhalb genauer Gren zen eingeregelt werden sollen. Die Erfindung ist aber nicht auf diese Geräte beschränkt. Es ist bekannt, da.ss die Inanspruchnahme der Wassererhitzer wechselt und dass die Grösse des benötigten Wassererhitzers durch die Spitzenbelastung bestimmt ist, die bei der be treffenden Anlage zu erwarten ist. Da eine solche Spitzenbelastung, wie sie z.
B. an Waschtagen auftritt, nur in bestimmten Zeit abständen vorkommt, ist ein Wassererhitzer, der genügend gross ist, iun der Spitzen belastung zu genügen, beim normalen Ge brauch unwirtschaftlich. Die abnormale In anspruchnahme eines Wassererhitzers kann nicht nur darin bestehen, dass eine erhöhte Wassermenge bei normaler Temperatur ver langt wird, sondern es kann auch Bedarf für eine Wasserentnahme bei höherer Temperatur als der Normaltemperatur während einer be stimmten Zeit vorliegen. Ein solcher Heiss wasserverbrau cli tritt z. B. bei dem Spülvor gang in einem Haushalt-Geschirrwäscher auf.
Es ist daher vorteilhaft, eine Steuervorrich tung für den Wassererhitzer vorzusehen, die so eingestellt werden kann, dass eine einmalige Speicherfüllung mit heissem Wasser erhalten wird, dessen Temperatur höher liegt als die normalerweise eingestellte Temperatur. Die Erfindung ermöglicht nun, eine temperatur abhängige Steuervorrichtung zu schaffen, welche die vorübergehende .Entnahme eines hoch erhitzten Mediums gestattet, worauf die Steuervorrichtung selbsttätig auf. die normale Temperatureinstellung zurückkehrt.
Gemäss der Erfindung ist eine Steuervor richtung vorgesehen, in der der Durchfluss des die Heizung bewirkenden Mittels, z. B. gasförmiger Brennstoff, unter der Einwir kung eines Ventils steht, welches seinerseits durch eine Vorrichtung gesteuert wird, die auf die Temperatur des zu erhitzenden Me diums anspricht. Es ist eine Einrichtung vor gesehen, um die Temperaturen einstellen zu können, bei denen das Ventil betätigt wird. Diese Einrichtung enthält Einstellelemente, die so einstellbar sind, dass .eine Betätigung des Ventils erfolgt, wenn das beheizte Me dium entweder die eine oder andere von zwei eingestellten Temperaturen erreicht.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes hat die Einstell einrichtung einen Hebel, der zwischen einem Steuerventil und einem temperaturempfind lichen Organ derartig angeordnet ist, dass die Lage seines Drehpunktes die Temperatur be stimmt, bei der das Steuerventil betätigt wird, wobei zwei Drehpunkte abwechselnd für den Hebel zur Wirkung kommen. Beim Nor malbetrieb ist der eine Drehpunkt wirksam. Dieser ist auf verschiedene Stellungen ein- stellbar, so dass verschiedene Temperaturen innerhalb eines Bereiches eingestellt werden können.
Um eine vorübergehende erhöhte Temperatur einstellen zu können, wird dieser Drehpunkt unwirksam und der andere Dreh punkt wirksam gemacht, wobei letzterer durch die Betätigung einer Vorrichtung wie der unwirksam gemacht werden kann, die auf die Temperatur des beheizten Mediums an spricht.
Die Zeichnungen betreffen zwei Ausfüh rungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes. Es ist: Fig. 1 ein Längsschnitt durch eine Steuer vorrichtung gemäss der Erfindung, Fig. 2 ein Teilschnitt durch die Vorrich tung der Fig. 1, wobei sich gewisse Teile in einer andern Stellung befinden, Fig. 3 ein Teilschnitt durch die Vorrich tung der Fig. 1, in dem sich gewisse Teile wieder in einer andern Lage befinden,
Fig. 4 eine schaubildliche Ansicht eines Einzelteils und Fig. 5 eine Seitenansicht eines Teils einer zweiten Ausführungsform.
In der in Fig. 1 dargestellten Ausführung besitzt die Steuervorrichtung ein Gehäuse 10, das an dem einen Ende mit einer seitli ehen Einlassöffnung 12 und an dem andern Ende mit einer Auslassöffnung 14 für gasför migen Brennstoff versehen ist. Ein Haupt- brennstoffkanal 16 in dem Gehäuse 10 ist in der Verbindung zwischen dem Einla.ss 12 und dem Auslass 14 vorgesehen.
An dem Einlass 12 und dem Auslass 14 können passende Rohr anschlüsse angebracht werden, wie dies bei Vorrichtungen .dieser Art üblich ist, um den Brennstoff durch den Kanal 16 einem nicht dargestellten Hauptbrenner des Heizgerätes zuzuführen, an dem die Steuervorrichtung benutzt wird.
Der Durchfluss des Brennstoffes zwischen dem Einlass 12 und dem Auslass 14 steht unter der Einwirkung eines Hauptabsperr hahnes 18. Der Hahn 18 ist mit einer winkel förmigen Öffnung 20 versehen, die .durch Drehung des Hahnes 18 von Hand so bewegt werden kann, dass sie die Verbindung zwi schen dem Einlass 12 und dem Auslass 14 über den Kanal 16 öffnet und schliesst.
Ein Handgriff oder Knopf 22 ist an dem heraus ragenden Ende des Kükens des Hahnes 18 angebracht und trägt. die üblichen Zeichen für die offene und geschlossene Stellung; die Zeichen sind so angeordnet, dass sie gegen über einem Zeiger 24 wahlweise eingestellt werden können, der an dem Gehäuse 10 in geeigneter Lage befestigt ist. Die Drehung des Hahnes 18 ist durch geeignete Mittel auf etwa. 180 zwischen der vollständig geöffneten und der vollständig geschlossenen Lage be grenzt. Der Knopf 22 weist an seiner obern Seite eine Vertiefung auf, so da.ss ein ring förmiger Rand 26 entsteht, welcher eine bo genförmige Vertiefung 28 einschliesst.
Ein Wandungsteil der Vertiefung 28 und ein An sehlag 30 kommen abwechselnd mit, den Sei ten eines Winkels 31 in Eingriff, der an dem Zeiger 24 befestigt ist und in die Vertiefung 28 hineinragt und als Grenzanschlag für die Bewegung des Hahnes dient.
Ein Stift 32 ragt von dem Gehäuse 10 in die Vertiefung 28. Der Knopf 22 kann gegen über,dem Küken des Hahnes 18 axial verscho ben werden und ist. an seiner Oberseite mit einem nicht dargestellten Anschlagteil ver sehen, der den Stift 32 verschiebt, wenn der Knopf 22 axial eingedrückt wird und der Hahn 18 sich in einer Stellung befindet, in der jener Anschlagteil gerade unterhalb des Stiftes 32 liegt.
In dem Gehäuse 10 befindet sich ein ring förmiger Ventilsitz 34 an einer solchen Stelle, dass der Durchtritt des Brennstoffes von. dem Einlass 12 über den Kanal 16 nach dem Aus lass 14 unterbrochen werden kann. Ein axialer hohler Zapfen 36 ragt in die Öffnung inner halb des kreisförmigen Ventilsitzes 34 und bildet ein Lager für eine hohle Ventilspindel 38, die in dem Lager verschiebbar ist. Ein Ventilteller 40 ist. auf der Ventilspindel 38 befestigt. und wird mit. dieser zusammen in die offene oder geschlossene Stellung gegen über dem Ventilsitz 34 bewegt. Der Ventil teller 40 ist normalerweise gegenüber dem Ventilsitz 34 durch eine weiter unten beschrie bene Vorrichtung vorgespannt.
Die hohle Ventilspindel 38 enthält einen Teil einer Betätigungsvorrichtung mit einem Stössel 42 und einer Vorspannungsfeder 44, welche einen Vorsprung 46 auf dem Stössel 42 in Anlage mit einer Buehse 48 zu bringen sucht., die das innere Ende der hohlen Ventil spindel. 38 abschliesst. Der Stössel 42 ragt durch die Buchse 48 hindurch und wirkt finit den Rebeln 50 einer Schnappvorrichtung be kannter Art zusammen, die eine Druekscheibe 52 aufweist, welche dazu dient, dem Ventil teuer 40 eine Schnappbewegung zu erteilen.
Die Druckscheibe 52 trägt eine Betätigungs- vorrichtung, die in diesem Falle als Druck knopf 54 ausgebildet ist und aus dem Gehäuse 10 herausragt, so dass sie durch eine tempe raturempfindliche Einrichtung betätigt wer den kann.
Um den Ventilteller 40 beim Auftreten bestimmter Bedingungen, wie z. B. beim Er löschen der Zündflamme, in die geschlossene Stellung zu bewegen, ist eine thermoelek- trische Vorrichtung vorgesehen.
Das Gehäuse 10 ist zu diesem Zweck zwi schen dem Hauptabsperrhahn 18 und dem Steuerventil 40 mit einem Hohlraum für die Aufnahme einer Magnetkapsel 56 versehen. In der Kapsel 56 ist ein Elektromagnet und ein dazugehöriger Anker, der in der Figur nicht suchtbar ist, angeordnet. Ein Anker stift 58 ragt auf der Aussenseite der Kapsel 56 heraus und erstreckt sich in den Kanal 16. Der Ankerstift 58 ist in seiner abgefallenen Stellung durch eine Schraubenfeder 60 gegen über dem Magneten vorgespannt. Diese Feder liegt zwischen dem Ankerstift 58 und der Magnetkapsel 56.
Der elektrische Strom zur Erregung des Magneten kann von einem nicht dargestellten Thermoelement erzeugt werden, das auf eine Erwärmung in an sieh bekannter Weise ansprieht.
Bei thermoelektrischen Einrichtungen die ser Art ist die von dem Thermoelement bei der Erwärmung erzeugte elektrische Energie nicht ausreichend, um den Anker und den Ankerstift 58 aus der abgefallener Stellung anzuziehen; sie reicht aber aus, um den Anker in der angezogenen Lage festzuhalten, wenn die übliche Rückstellbewegungausgeführt wor den ist. Infolgedessen wird eine von Hand be- dienbare Rückstellvorrichtung, die den oben beschriebenen Stift 32 enthält, verwendet, um die Rückstellung vorzunehmen.
Ein Hebel 62 ist in dem Kanal 16 zwischen seinen Enden gelenkig gelagert, wobei das eine Ende zwi- sehen dem Ankerstift 58 und dem Stift 32 liegt. Das gegenüberliegende Ende des Hebels 62 übergreift den Ventilteller 40, wobei eine Sehraubenfeder 64 zwischen diesen beiden Teilen liegt. Der Hebel 62 ist normalerweise durch den Druck dieser Feder so vorgespannt, dass er dem Ankerstift 58 anliegt, wobei je doch der Druck nicht ausreicht, um die Vor spannung der Ankerfeder 60 zu überwinden, wenn nicht der Stift 32 von Hand einge drückt wird.
Eine temperaturempfindliche Vorrichtung zur Betätigung des Ventiltellers 40 durch den Schnappmechanismus 50, 52, 54 ist in einem- Thermostatengehäuse 66 angeordnet, das an der Aussenseite des Gehäuses 10 in geeigneter Weise befestigt ist. Das Gehäuse 66 kann die übliche Form aufweisen, um das Gehäuse 10 an :dem Speicherbehälter eines Wassererhitzers zu befestigen.
Die übliche Thermostatenanord- nung mit einem Stab 68 und einem Rohr 70 ragt von dem Gehäuse 66 in den Behälter des Wassererhitzers, und der Stab 68 hat in üblicher Weise einen verhältnismässig nied rigen Ausdehnungskoeffizienten, während das Rohr 70 einen grösseren Ausdehnungskoeffi zienten aufweist. Infolge dieses Unterschiedes bewegt sich der Stab 68 unter dem Einfluss der Erwärmung durch das Wasser in dem Behälter gegenüber dem Gehäuse 10 nach aussen. Der Stab 68 ragt in das Gehäuse 10 auf der einen Seite des Druckknopfes 54 hinein und berührt einen Verbindungshebel 72, dessen einer Arm auf dem Druckknopf 54 aufliegt.
Der andere Arm des Hebels 72 kann mit einer Einstellschraube 74 in Eingriff ge bracht werden, welche durch das Gehäuse 10 im wesentlichen parallel zur Achse des Ven- tiltellers 40 hindurchgeht. Ein Einstellknopf 76 ist auf der Einstellschraube 74 befestigt, um die Temperatur, die durch den Thermo staten 68, 70 eingeregelt werden soll, wahl weise einstellen zu können. Der Druckknopf 54 trägt ein elastisches Element in Form einer Blattfeder 78, welches den Hebel 72 be rührt, um diesen in Anlage an dem Druck knopf 54 zu halten, und um ihn gegenüber der Einstellschraube 74 vorzuspannen.
Ein Winkelhebel 80 ist mittels seiner Schneide 81 unmittelbar über dem rechtsseiti gen freien Ende des Hebels 72 in einem Vor sprung 82 des Thermostatengehäuses 66 ge lenkig gelagert. Er steht in Berührung mit dem einen Ende eines Hebels 84, dessen Dreh punkt mittels der mit dem Thermostaten gehäuse 66 zusammenwirkenden Schneide 86 gebildet wird: Der Hebel 84 trägt an seinem einen Ende eine Schraube 85, die einen ein stellbaren Auflagepunkt mit dem Winkelhebel 80 bildet. Das andere Ende des Hebels 84 be rührt eine Scheibe 88, die an dem Stab 68 des Thermostaten befestigt ist und sich mit diesem zusammen bewegt.
Der mittlere Teil des Hebels 84 ist mit einem Schlitz 89 ver sehen, der eine Stellschraube 87 durchlässt, welche in das Thermostatengehäuse 66 einge schraubt ist. Dabei besteht genügend Spiel raum zwischen der Schraube 87 und den Rän dern des Schlitzes 89, so dass der Hebel 84 um seinen Drehpunkt bei 86 eine begrenzte Schwingbewegung ausführen kann. Der Win kelhebel 80 steht. unter der Einwirkung einer Blattfeder 90, die ihn gegen die Schraube 85 am Hebel 84 drückt und am An satz 82 des Thermostatengehäuses 66 in passender Weise befestigt, ist.
Das Ende des Winkelhebels 80, welches o gegenüber dem Hebel 72 liegt, ist mit einem quer vorstehenden Zahn 92 versehen, dessen äussere Fläche 94 schräg steht. Wie am besten aus den Fig. 1 und 2 hervorgeht, bildet der Winkelhebel 80 mit dem Zahn 92 eine Rast s oder ein Gesperre, um den Verbindungshebel 72 in einer bestimmten Lage festzuhalten. Fig. 4 zeigt eine bevorzugte Ausführlzngsform des Winkelhebels 80; es ist jedoch klar, da.ss auch andere Formen denselben Zweck erfül len können. , Bei normalem Betrieb (Fig. 3) ist die Einstellschraube 74 in Eingriff mit dem Hebel 72, so dass sie einen Drehpunkt für den Hebel bildet.
Wenn die Einstellschraube 74 betätigt wird, um sie axial zu verschieben, ; dann wird auch der an dieser Schraube ge bildete Drehpunkt des Hebels 72 verschoben und die Weglänge verändert, die der Stab 68 zurücklegen muss, um eine Betätigung (Schliessen) des Ventiltellers 40 zu verursa-, ehen. Die Lage des von der Schraube 74 ge bildeten Unterstützungspunktes des Hebels <B>72</B> bestimmt daher die Temperatur, bei wel- eher der Ventilteller 40 betätigt (geschlossen) wird. Das Gewinde von der Einstellschraube 74 hat eine genügende Länge, damit die Ein stellschraube den Hebel 72 von der Stellung der Fig. 3 in die Stellung der Fig. 2 bewegen kann.
In dieser Stellung wird der Hebel 72 von dem Zahn 92 des Winkelhebels 80 dreh bar unterstützt, wenn die Eirsstellschraube wieder in die Lage nach Fig. 1 zurückbewegt wird. Bei der abgeänderten Konstruktion, die in Fig. 5 dargestellt ist, sind zur Bezeichnung der entsprechenden Teile die gleichen Bezugs ziffern wie in Fig. 1 bis 4 verwendet.. Der Unterschied besteht darin, dass eine andere Vorrichtung benutzt wird, um den Hebel 72 in Eingriff mit dem Winkelhebel 80 zu brin gen.
Bei der Anordnung nach Fig. 5 ist das Gehäuse 10 mit einem querherausragenden Ansatz 96 versehen, in dem ein Druckstift 98 verschiebbar gelagert ist, dessen Achse im wesentlichen parallel zu, der Achse des Ventil tellers 40 liegt. Das eine Ende des Druck stiftes 98 trägt einen Druckknopf 100, und das andere Ende ist mit einem Ende eines Hebels 102 verbunden. Das andere Ende des Hebels 102 ist in einer passenden Stütze 104 gelenkig gelagert, die an dem Gehäuse 10 so angebracht ist, dass der Hebel. 102 quer zum Gehäuse 10 und unterhalb des Hebels 72 liegt.
Der Hebel 102 wird durch eine Schraub feder 106 von dem Hebel 72 weggedrückt, die zwischen .dem Druckknopf 100 und .dem Vor sprung 96 des Gehäuses 10 angeordnet ist. Durch eine Betätigung des Druckstiftes 98 von Hand gegen die Vorspannung der Feder <B>106</B> wird der Hebel 102 in Berührung mit dem Hebel 72 gebracht und bewegt den Hebel 72, so dass er in den Zahn 92 des Winkel liebels 80 eingreift. <I>Wirkungsweise</I> Es sei angenommen, dass die Steuervor richtung sich in ihrem normalen Betriebszu stand befindet, wobei der Haupthahn 18 offen ist und der Ankerstift 58 seine in Fig. 1 dargestellte angezogene Lage habe.
Wie oben erwähnt, ist die Einstellschraube 74 der Steuervorrichtung bei normalem Betrieb in Eingriff mit dem Hebel 72, so dass sie ihn drehpunktartig -unterstützt. Die Einstell schraube bestimmt die Temperatur des -Was sers in dem Behälter des Erhitzers. Wenn nun gewünscht wird, eine einzelne Wasser füllung des Behälters mit einer Temperatur oberhalb der normalen Betriebstemperatur zu. erzeugen, dann wird die Einstellschraube 74 betätigt, um sie in axialer Richtung nach innen zu bewegen, so dass sie nach Fig. 2 den Hebel 72 in Eingriff mit dem Zahn 92 des Winkelhebels 80 bringt.
Wenn .das Ende des Hebels 72 nach oben bewegt wird, berührt es die schräge Fläche 94 des Zahnes 92, so dass der Winkelhebel 80 entgegen dem Uhrzeigersinn um seine Schneide 81 gegen .die Spannung der Blatt feder 90 bewegt. wird. Eine weitere Aufwärts bewegung des rechtsseitigen Endes des Hebels 72 bringt dieses Hebelende ausser Eingriff mit der Fläche 94 des Zahnes 92. Der Win kelhebel 80 bewegt sich unter der Einwirkung der Blattfeder 90 im Uhrzeigersinn um seine Schneide 81, so dass der Zahn 92 unter das erwähnte Ende des Hebels 72 fasst.
Auf diese Weise bilden der Winkelhebel 80 und der Zahn 92 ein Gesperre, um den Hebel 72 in einer vorgegebenen Lage festzuhalten, so dass die Einstellschraube 74 in ihre normale Lage zurückbewegt werden kann, während die ver- sehiedenen Teile der Steuervorrichtung die in Fig. 1 dargestellte Stellung einnehmen, Wenn der Hebel 72 die in Fig. 1 dargestellte Lage hat, bildet.
der Zahn 92 einen Aufla.ge- drehpunkt für den Hebel 72, so dass der Stab 68 eine bestimmte Wegstrecke zurücklegen muss, um den Druck auf den Druckknopf 54 aufzuheben und eine Bewegung des Ventil tellers 40 in die geschlossene Stellung hervor zurufen. Hierdurch wird eine bestimmte Tem peratur festgelegt, bei der der Ventilteller 40 in seiner offenen Stellung stehen bleibt, bei der der Brennstoff dem Brenner zuströmt, bis,das Wasser in dem Heizbehälter diese vor gegebene Temperatur erreicht.
Wenn die Temperatur des Wassers in dem Heizbehälter den Wert erreicht, der der Einstellung des Hebels 72 entspricht, dann ist der Stab 68 durch die Ausdehnungsröhre 70 so weit an gehoben worden, dass die durch ihn auf den Schnappmechanismus 50, 52, 54 über den Hebel 72 ausgeübte Kraft so weit abgenom men hat, da.ss das Ventil 40 in die geschlos sene Stellung zurückkehrt. Die Scheibe 88 auf dem Stab 68 hat sich dann so weit nach oben bewegt, dass der Hebel 84 sich gegenüber der Stellsehraube 87 aufwärts bewegt und die Schneide 86 des Hebels 84 in Berührung mit dem Thermostatengehäuse 66 bringt.
Eine kleine weitere Zunahme der Temperatur des Wassers in dem Behälter verursacht eine Schwenkbewegung des Hebels 84 um seinen Drehpunkt bei 86 im Uhrzeigersinn. Eine solche Bewegung des Hebels 84 wird auf den -Winkelhebel 80 durch die Einstellschraube 85 übertragen, so dass sich der Winkelhebel 80 um seine Schneide 81 entgegen dem Uhr zeigersinn bewegt. Das rechtsseitige Ende des Hebels 72 wird freigegeben und bewegt sich unter der Einwirkung der Blattfeder 78 im Uhrzeigersinn um den Druckknopf 54,
so da.ss es in Berührung mit der Einstellschraube 74 in der in Fig. 3 dargestellten Lage kommt. Die Steuervorrichtung regelt dann weiterhin die Temperatur des Wassers in dem Behälter in Übereinstimmung mit der Einstellung der Einstellschraube 74, wenn nicht der Hebel 72 wieder von Hand betätigt und in Eingriff mit dem Zahn<B>92</B> gebracht wird. Die Einstellschraube 85 kann verstellt werden, um die Temperatur zu bestimmen, bei der der Zahn 92 mit dem Hebel 72 ausser Eingriff kommt. Diese Temperatur kann auf einen Wert eingestellt werden, der unter dem Wert liegt, der der Einstellung des Hebels 72 entspricht" wenn dieser mit dem Zahn 92 in Eingriff steht.
Bei dieser Einstellung wird bei einer Freigabe des Hebels 72 durch den Zahn 92 eine Schliessung des Ventils<B>40</B> her beigeführt.
Die Wirkungsweise der Einrichtung nach Fig. 5 ist ähnlich wie die oben beschriebene. Es besteht nur der Unterschied, dass eine Be wegung des Hebels 72 in den Eingriff mit dem Zahn 92 durch den Druckstift 98 und den Hebel 102 bewirkt wird.
Bei einer solchen Einrichtung braucht die normale Temperatureinstellung der Einstell schraube 74 nicht gestört zu werden.
Durch die beschriebene und dargestellte Einrichtung wird also eine verbesserte tempe raturabhängige Steuervorrichtung geschaffen. Diese Einrichtung kann in verschiedener Weise abgeändert werden. Sie kann auch mit andern Geräten, wie den in dem Beispiel an gegebenen, zusammengebracht und kombiniert werden. Sie ist daher auf das Ausführungs beispiel in keiner Weise beschränkt.