Titel: Die Entwicklung der neueren pneumatischen Wärmeregler.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1907, Band 322 (S. 442–445)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj322/ar322148

Die Entwicklung der neueren pneumatischen Wärmeregler.

Von Dipl.-Ing. Gwosdz.

Zahllos sind die Erfindungen, die auf dem Gebiete der selbsttätig wirkenden Temperaturregler in den letzten Jahrzehnten gemacht worden sind, aber nur wenige haben eine praktische Verwertung gefunden. Mit der Ausbreitung der Zentralheizung macht sich allenthalben das Bedürfnis nach Einrichtungen fühlbar, durch die man der ständigen Ueberwachung der Heizventile und der mit der Ueberhitzung von Räumen verbundenen Unzuträglichkeiten überhoben wäre. Ist man in Deutschland in dieser Beziehung noch weit zurück, so haben sich die Wärmeregler in Amerika schon sehr eingebürgert. Vornehmlich sind es die mit Druckluft betriebenen Regler, die jetzt in Verwendung kommen und bereits einen hohen Grad der Vollkommenheit erreicht haben. Die Fortschritte auf diesem Gebiete knüpfen sich vornehmlich an die Namen Powers, Johnson, Nash.

Das Prinzip dieser pneumatischen Wärmeregler besteht bekanntlich darin, daß das Heizventil von einer in dem Ventilgehäuse untergebrachten Membran, Kolben oder dergl. (dem Beweger oder „Motor“) entgegen der Wirkung einer das Ventil für gewöhnlich offen haltenden Feder beim Zutritt von Druckluft geschlossen wird. Die Druckluft |443| wird einem zumeist im Kellergeschoß aufgestellten Behälter durch Zweigrohre entnommen. Es kommt nun darauf an, der Druckluft in dem Augenblicke zu dem Beweger des Heizventils Zutritt zu gewähren, wo die gewünschte Zimmertemperatur erreicht ist. Früher hatte man hierzu ein in die Druckluftleitung eingebautes Ventil verwendet, welches von einem Elektromagneten gesteuert wurde, in dessen Stromkreis ein Kontaktthermometer eingebaut war. Diese Einrichtung bedurfte also zweier Kraftquellen, war zu kompliziert und für die Beaufsichtigung zu umständlich. Man ging daher dazu über, das den Zutritt der Luft steuernde Ventil, das im folgenden der Kürze halber mit „Druckluftventil“ bezeichnet werden soll, durch die Druckluft selbst einzustellen, wobei nur ein einfacher Thermostat zur Einleitung der Bewegung benötigt wurde. Die Druckluft wird bei diesen Einrichtungen durch einen Zweigkanal nach einem Membrangehäuse geleitet, das durch eine kleine Oeffnung mit der Atmosphäre in Verbindung steht. Wird diese Oeffnung durch den Thermostaten geschlossen, so entsteht in der Membrankammer ein Ueberdruck und die Membran öffnet oder schließt das Druckluftventil.

Die Fig. 1 zeigt eine derartige Vorrichtung, die zu den älteren Powersschen Konstruktionen gehört. Der Apparat ist bei K an die Druckluftleitung und bei J an die zu dem Heizventilbeweger führende Leitung angeschlossen. H ist das Druckluftventil, welches durch die Feder J1 gegen seinen Sitz gedrückt wird. Das Gehäuse D der Membran F steht durch je eine Oeffnung auf jeder Seite der Membran mit der Außenluft in Verbindung. Die Oeffnung i, die durch ein kleines Ventil einstellbar ist, dient zum Abströmen der über dem Heizventilbeweger befindlichen Druckluft, wenn das Druckluftventil H geschlossen ist und das Heizventil unter der Wirkung der Gegenfeder sich wieder öffnen soll. Vor der Oeffnung C sitzt das Ventil b an dem Ende des Blattfederthermostaten A. E ist ein Einstellventil für den zu dem Membrangehäuse führenden Druckluftzweigkanal.

Textabbildung Bd. 322, S. 443
Textabbildung Bd. 322, S. 443

Die Vorrichtung wird so eingestellt, daß sich der Thermostat mit dem Ventil b bei der für den Raum innezuhaltenden Temperatur gerade gegen die Oeffnung C legt. Wird diese Temperatur um ein weniges überschritten, so wird die Oeffnung C ganz geschlossen und in dem Gehäuse D entsteht ein Ueberdruck, die Membran F stößt gegen die Stange des Ventiles H und öffnet dieses, so daß die Druckluft nach der Kammer des Heizventilbewegers treten kann und das Heizventil schließt. Sinkt die Temperatur im Raume und wird die Oeffnung C von dem Thermostaten freigegeben, so geht die Membran F wieder zurück und das Ventil H wird durch die Wirkung der Feder J1 wieder gegen seinen Sitz gedrückt. Da nun aber bei i ständig Luft abströmt, wird bald ein Augenblick eintreten, da der auf der rechten Seite der Membran herrschende Druck ausreicht, um die Membran wieder durchzubiegen und das Ventil H zu öffnen, allerdings nur für ganz kurze Zeit, während der sich die nach dem Beweger führende Leitung wieder mit Druckluft füllt. Wie ersichtlich, wird hierdurch vermieden, daß die Druckluft während der Heizperiode aus diesem Teile der Leitung ganz abströmt, so daß alsbald nach Schließen der Oeffnung C der zum Schließen des Heizventiles erforderliche Druck wieder hergestellt wird.

Ein Nachteil, der dieser und ähnlichen älteren Konstruktionen anhaftet, besteht darin, daß die Druckluftleitung ständig, wenn auch nur durch verhältnismäßig kleine Oeffnungen, mit der Atmosphäre in Verbindung steht. Die weiteren Bestrebungen waren denn auch darauf gerichtet, die Verbindung mit der Atmosphäre, die ja zur Erzielung der Druckunterschiede an sich notwendig ist, möglichst einzuschränken. Die Fig. 2 u. 3 zeigen zwei Vorrichtungen von Nash, bei denen der Austritt der Druckluft durch den der Oeffnung i nach Fig. 1 entsprechenden Austrittskanal wenigstens während der Schließperiode des Heizventils verhindert ist.

Bei der Einrichtung nach Fig. 21) ist das den Durchtritt der Luft regelnde Ventil d, dessen Ventilstange mit Spielraum durch den Kanal h geführt ist, als Doppelsitzventil ausgebildet und schließt in der einen Stellung den Druckluftkanal b, in den anderen den Kanal h ab, der die Abströmöffnung der Bewegerkammer darstellt. Der Thermostat schließt hier die Oeffnung im Membrangehäuse solange ab, als die beabsichtigte Temperatur in dem Raume nicht erreicht ist. Während dieser Zeit hält die Membran r den Druckluftweg durch das Ventil d geschlossen, wobei die zum Heizventilbeweger führende Leitung durch den Kanal h mit der freien Luft in Verbindung steht. Sobald die innezuhaltende Temperatur erreicht bezw. um ein weniges überschritten ist, gibt der Thermostat die Austrittsöffnung frei und die gegen das Ventil d drückende Luft bewegt dieses nach dem Kanal h hin, worauf der Durchtritt der Druckluft erfolgen kann.

Der in Fig. 3 u. 4 dargestellte neuere Nashsche Regler2) unterscheidet sich von dem beschriebenen vornehmlich durch den Beweger für das Druckluftventil, der hier nicht aus einer Membran, sondern aus einer Hohlfeder (Bourdon-Feder) J mit dem Verlängerungsblatt 0 besteht. Das Gehäuse A ist mit dem Einlaßstutzen B und dem Auslaßstutzen C für die Druckluft versehen, die durch die Kanäle a bezw. b mit der Druckluftventilkammer D verbunden sind. Diese Kammer D ist durch die Platte G verschlossen, die in einer Durchbrechung d die Ventilstange f des Druckluftventiles g trägt. Durch die Durchbohrung d, Kanal L und Auslaß N steht die Kammer D mit der freien Luft in Verbindung.

Textabbildung Bd. 322, S. 443
Textabbildung Bd. 322, S. 443

Von dem Druckluftkanale a zweigt ein Kanal J1 nach der Hohlfeder J ab, die bei n eine Auslaßöffnung hat. Der Thermostat P trägt das aus Leder oder dergl. bestehende kleine Ventil m. Der Apparat tritt in Wirkung, sobald die Raumtemperatur unter die festgesetzte Grenze |444| fällt. Der Thermostat gibt dann die Oeffnung n frei, die Druckluft, die bisher auf Streckung der Hohlfeder J gearbeitet und das Ventil g gegen den Austrittskanal d gedrückt hatte, entweicht durch die Oeffnung n, und da der Querschnitt der letzteren größer ist als der des Kanals J1, sinkt der Druck in der Hohlfeder, das Blatt O schlägt an die Platte j der Ventilstange f und das Ventil g wird gegen den Kanal a gedrückt. Die in der zum Heizventilbeweger führenden Leitung befindliche Druckluft kann jetzt durch die Bohrung d, Kanal L und Oeffnung N nach außen entweichen. Das Heizventil ist nunmehr wieder offen. Wird jetzt die Temperatur um ein weniges überschritten – der Apparat ist so eingestellt, daß sich das Ventilchen m gerade an die Oeffnung n anlegt – so wird das Ventil m fest gegen die Oeffnung n gedrückt, die Hohlfeder J wird gestreckt, die Druckluft drückt das Ventil g von dem Kanäle a ab und verschafft sich den Durchtritt zu dem Heizventilbeweger.

Eine neuerdings in Amerika patentierte Konstruktion von Powers (amerik. Patent 764819) bezweckt, den Verlust an Druckluft noch weiter einzuschränken und die Druckluft möglichst nur beim Umsteuern entweichen zu lassen. Der Thermostat, der bei diesem Apparat (Fig. 5) aus der bekannten Membrankapsel 7, die mit einer Ausdehnungsflüssigkeit gefüllt ist, besteht, beeinflußt hier ein Doppelventil (11 und 13), welches die Durchtrittskammer 10 sowohl gegen die Außenluft als auch gegen den Druckluftnebenkanal 20 abschließen kann. Ein Vergleich mit den vorher dargestellten Einrichtungen läßt erkennen, daß sich der Apparat von diesen gerade dadurch unterscheidet, daß er die Membrankammer für das den Durchtritt der Druckluft zu dem Heizventilbeweger steuernde Ventil nicht dauernd für den Eintritt der Druckluft offen läßt. Im übrigen ist auch das primäre Druckluftventil als doppeltwirkendes ausgebildet.

Die Druckluft tritt durch den Kanal 9 ein, der sich zu einem Ringkanal 20 erweitert, welcher einerseits durch den Zweigkanal 21 mit der Ventilkammer 26 und der zu dem Heizventilbeweger führenden Druckluftleitung 27 verbunden ist, andererseits aber nach der bereits erwähnten Ventilkammer 10 führt. Das Ventil 11, das durch die Feder 12 gegen seinen Sitz gedrückt wird, drückt mit einem Fortsatze gegen das Entlüftungsveritil 13, dessen Ventilkörper 75 von der biegsamen Platte 16 getragen wird. Der Ventilkörper 15, in dem sich die seitliche Auslaßöffnung 17 befindet, wird nun von dem Thermostaten 7 in folgender Weise beeinflußt.

Es sei angenommen, der Druck in der Kammer, 10 könne gerade dem Drucke der Kapsel das Gleichgewicht halten, wenn die Temperatur etwa die innezuhaltende Höhe hat. Wird diese überschritten, so drückt die Kapsel 7 auf den Sitz 15, das Ventil 13 und durch dieses auf das Ventil 11, dieses wird geöffnet, und die Druckluft kann nach dem Kanäle 18 treten, der zu der Membrankammer für das Doppelventil 25, 32 führt. Die Druckluft übt hierbei auch einen Druck auf die biegsame Platte 16 aus und sucht sie entgegen der Wirkung des Thermostaten zu biegen. Ist dieser Druck dem Drucke des Thermostaten gleich, so gelangt das Ventil 11 auf seinen Sitz, desgleichen das Ventil 13, da die Feder 12 stärker ist als die Gegenfeder 14. Dieser Zustand wird solange aufrecht erhalten, bis die Temperatur etwas unter die festgesetzte Grenze gesunken ist. Der Druck des Thermostaten läßt dann nach, und da der Luftdruck in der Ventilkammer 10 gleich groß geblieben ist, so biegt er die Platte 16 nach auswärts, entfernt hierbei den Ventilsitz 15 von dem Ventil 13 und öffnet dieses, so daß Druckluft entweichen kann, wodurch sich der Druck in der Kammer erniedrigt. Die Auslaßöffnung 17 bleibt aber nur solange offen, bis der Druck in der Kammer 10 und der Druck des Thermostaten sich wieder das Gleichgewicht halten, also nur während einer ganz, kurzen Zeit.

Die Einrichtung, zum Steuern des Druckluftventils (25, 32) ist folgende.

Der Druckraum (18) ist von der Ventilkammer 26 durch eine biegsame Platte 28 getrennt, währender nach der anderen Seite ›von der Membran 29 begrenzt ist, die mit der Plattet verbunden ist. Diese letztere hat in der Mitte eine durchbrochene ringförmige Verstärkung, welche an dem einen Ende die biegsame Platte (28) mit einem Flansch übergreift und durch welche die bis an das Druckluftventil 25 reichende Ventilstange des Auslaßventils 32 geführt ist. Eine an dem Gehäuse des Apparates sitzende Feder 33 übt, nun auf die Platte 30, und eine, an der Platte 30 befestigte Feder 34 übt auf das Ventil 32 und auf das Ventil 25 (entgegen der Wirkung der schwächeren Feder 35) eine Druckwirkung aus. Da die Feder 34 an der unter der Wirkung der Feder stehenden Platte 30 sitzt, welche das Bestreben hat, sich nach dem Ventile 25 zu durchzubiegen, so wird das letztere für gewöhnlich von ihr gegen seinen Sitz gedrückt, während das Auslaßventil 32 offen bleibt. Hat nun die Temperatur des Raumes die festgesetzte Höhe erreicht, so daß das Ventil 11 den Durchtritt der Druckluft nach dem Raume 18 gestattet, so drückt diese auf die beiden Membranen 28 und 29, und da die letztere eine bedeutend größere Druckfläche darbietet, so erfolgt eine Bewegung beider entgegen der Wirkung der Feder 33 und das Ventil 25 wird geöffnet, während das Auslaßventil 32 geschlossen wird. Die Druckluft kann jetzt durch die Kammer und den Kanal 27 zu dem Heizventilbeweger strömen. Außer diesem Kanal 27 schließt sich noch, wie aus Fig. 5 zu erkennen ist, ein Abführungskanal an die Membrankammer 18 an. Dieser führt Druckluft zu dem Gehäuse einer Membran, die eine Ventilationsklappe steuert. Dieser Kanal kann selbstverständlich auch fehlen bezw. verschlossen sein.

Textabbildung Bd. 322, S. 444
Textabbildung Bd. 322, S. 444

Der vorbeschriebene Apparat ist wegen der mehrfachen Verwendung der Membran verhältnismäßig kompliziert. Mit wesentlich einfacheren Mitteln wird der vorbezeichnete Zweck, die Verbindung der zum Druckluftbehälter führenden Leitung mit der Außenluft auf eine möglichst kurze Zeitdauer zu beschränken, durch den in Fig. 6 dargestellten neuesten Wärmeregler von Nash3) erreicht. Der Apparat bedarf nach dem Vorhergehenden keiner ausführlichen Erklärung. Auch hier sind die beiden |445| den Durchtritt der Druckluft steuernden Ventile (e und 15) doppeltwirkend und zwar als Doppelsitzventile ausgebildet. Der Zuführungskanal 2 mündet in die Ventilkammer 4 und setzt sich in der zum Heizventilbeweger führenden Leitung 3 fort; die Zweigleitung 18 führt über die Nebenventilkammer 13 zu. der das Vertu e steuernden Membran 12. Das Kugelventil 15, dessen Ventilstange unter der Einwirkung des Blattfederthermostaten 20 steht und durch den Austrittskanal n geführt ist, wird durch die Druckluft gegen diesen Kanal gedrückt, solange^ die festgesetzte Temperatur nicht überschritten wird, und die Druckluft hat Zutritt zu – der Membran 12, die das Ventil e gegen den Kanal 2 legt. Wird die Temperatur überschritten, so drückt der Thermostat das Ventil 13 gegen den Zweigkanal 18, gibt die Austrittsöffnung n frei, und die Druckluft öffnet sich selbst das Ventil e, da die Membran 12 entlastet ist. Sinkt die Temperatur, so gibt der Thermostat nach und die Druckluft verschafft sich selbst wieder Zutritt zu der Membran 12. In derselben Weise wie bei dem Ventil 13 gibt jetzt das wieder gegen den Kanal 2 gedrückte Ventile die nach außen führende Ventilstangenöffnung frei, so daß der Heizventilbeweger entlastet wird.

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Amerik. Patent 749396.

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D. R. P. 165180.

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Amerik. Patent 843092.

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