CH621424A5

CH621424A5 -

Info

Publication number: CH621424A5
Application number: CH118578A
Authority: CH
Inventors: Josef Schmucki
Original assignee: Elektrowatt Ag
Priority date: 1978-02-03
Filing date: 1978-02-03
Publication date: 1981-01-30
Also published as: DE2901370A1; SE7900431L; GB2014308A; DK44879A; NL7900577A; DK148721C; DE2901370C2; IT7919740A0; US4207767A; NL185035B; FR2416368A1; DK148721B; GB2014308B; AT380571B; FR2416368B1; IT1110083B; SE426885B; ATA63679A

Description

Die Erfindung betrifft ein thermostatisches Dehnstoff-Arbeitselement, mit einem in einem Gehäuse eingeschlossenen Dehnstoffkörper aus einem Kunststoff und mit einem einerends zugespitzten Arbeitsstift, der sich verschiebbar durch eine Öffnung im Gehäuse hindurch und mit seinem zugespitzten Ende in eine Bohrung im Dehnstoffkörper hinein erstreckt, wodurch der Arbeitsstift bei thermischer Ausdehnung des Dehnstoffkörpers aus diesem heraus verdrängt wird.

Ein solches thermostatisches Dehnstoff-Arbeitselement ist zum Beispiel aus der DT-OS 2 461 041 oder aus der dieser entsprechenden US-PS 3 968 692 bekannt geworden. Bei diesem bekannten und bewährten Arbeitselement ist der Dehnstoffkörper zum Beispiel aus PTFE, d.h. aus einem an sich festen Kunststoff, der auch bei den Betriebstemperaturen, bei denen das Arbeitselement ansprechen soll, nicht in die flüssige Phase übergeht. Dennoch führt die thermische Ausdehnung des im Gehäuse eingeschlossenen Dehnstoffkörpers zu einer solchen Druckbeanspruchung, dass der Dehnstoffkörper sich plastisch verhält und — in Ermangelung anderer Ausdehnungsmöglichkeiten — den Arbeitsstift aus sich heraus verdrängt.

Allerdings geht dieses plastische Verhalten des Dehnstoffkörpers nicht so weit, dass dieser aus dem Ringspalt zwischen dem Arbeitsstift und der Innenwand der Öffnung im Gehäuse ausfliessen würde, obwohl hier notwendigerweise ein gewisses, die Hubbewegung des Arbeitsstiftes zulassendes Spiel vorhanden sein muss. Bei genügender Länge der Öffnung im Gehäuse ist es sogar möglich, den Arbeitsstift dichtungslos durch die Öffnung zu führen.

Die offensichtlichen Vorteile des bekannten Arbeitselementes lassen sich aber in der Praxis nur dann voll erreichen, wenn die Bohrung im Dehnstoffkörper, in die sich das zugespitzte Ende des Arbeitsstiftes hinein erstreckt, genau zentrisch ist und darüberhinaus mit der Öffnung im Gehäuse genau fluchtet. Ist dies nicht der Fall, wird der Arbeitsstift bei der Ausdehnung des Dehnstoffkörpers nicht nur axial verdrängt, sondern erfährt auch eine radiale Kraft, mit dem Ergebnis, dass der Arbeitstift sich in der Öffnung verklemmt. Die Folge davon ist, dass die Temperatur-Hub-Kennlinie des Arbeitselementes zumindest verfälscht wird, indem der Hub des Arbeitsstiftes im Ansprech-5 bereich des Arbeitselementes nicht immer der gleiche für gleiche Temperaturänderungen ist.

Es ist daher ein Zweck der Erfindung, ein thermostatisches Dehnstoff-Arbeitselement der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem weitere Fabrikationstoleranzen zulässig sind, io ohne dass es im Betrieb zum Verklemmen des Arbeitsstiftes in der Öffnung des Gehäuses käme.

Zu diesem Zweck ist das vorgeschlagene thermostatische Dehnstoff-Arbeitselement gemäss der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Dehnstoffkörper und der 15 Öffnung der Arbeitsstift von einer auf diesem im Gleitsitz sitzenden Ringscheibe umschlossen ist, welche einen Ringspalt zwischen dem Aussendurchmesser des Arbeitsstiftes und dem Innendurchmesser der Öffnung überbrückt.

Dadurch kann der Innendurchmesser der Öffnung erheblich 20 grösser gewählt werden, so dass nicht nur eine axiale Verschiebbarkeit sondern auch eine begrenzte Taumelfähigkeit des Arbeitsstiftes gewährleistet ist, leistet ist, ohne dass die Gefahr bestünde, dass das Material des Dehnstoffkörpers auch bei extrem inneren Drücken durch den Ringspalt fliesst. Zweck-25 mässig wird die Dicke der Ringscheibe höchstens so gross gewählt, wie der Innendurchmesser ihrer den Arbeitsstift aufnehmenden Bohrung. Bei einer besonderen Ausführungsform kann die Bohrung in der Ringscheibe auch ballig profiliert sein. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend 30 anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein thermostatisches Dehnstoff-Arbeitselement, und

Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Teil einer Ausführungsvariante.

35 Das in der Zeichnung dargestellte thermostatische Dehnstoffelement 10 besitzt ein Gehäuse 11, das seinerseits im wesentlichen aus einer einerends geschlossenen Hülse 12 und einer deren offenes Ende 14 verschliessenden Verschlussbüchse 13 aufgebaut ist. In dem von der Hülse 12 und der Verschluss-40 büchse 13 umschlossenen Raum 15 ist ein Dehnstoffkörper 16, z.B. aus einem polymerisierten Fluorkohlenwasserstoff, wie PTFE, angeordnet, in welchem eine Sachbohrung 17 mit zugespitztem Bohrungsende ausgebildet ist. In diese Sackbohrung 17 erstreckt sich das eine, mit einer Spitze 18 versehene Ende eines 45 im wesentlichen zylindrischen Arbeitsstiftes oder -kolbens 19, der sich unter Freilassung eines Ringspaltes 20 durch eine Bohrung oder Öffnung 21 in der Verschlussbüchse 13 und mithin aus dem Gehäuse 11 hinauserstreckt.

Die Verschlussbüchse 13 ist mittels eines durchbohrten so Gewindestopfens 23 (durch den sich der Arbeitsstift oder -kol-ben 19 ebenfalls erstreckt) gegen den Dehnstoffkörper 16 hin vorgespannt, welcher Gewindestopfen 23 in ein Innengewinde 22 im Bereich des offenen Endes 14 der Hülse 12 eingeschraubt ist. Zwischen der Öffnung 21 und der dieser zugekehrten Stirn-55 seite des Dehnstoff körpers 16 ist der Arbeitsstift oder -kolben 19 von einer auf diesem im Gleitsitz — also ohne nennenswertes Spiel — sitzenden Ringscheibe 24 umschlossen, deren Aussendurchmesser kleiner als der Innendurchmesser des Innenraumes 15 ist. Die Ringscheibe 24 ist also mit einer Bohrung 25 60 versehen, welche in bezug auf den Arbeitsstift oder -kolben 19 ein Spiel aufweist, das gerade eine Axialverschiebung des Arbeitsstiftes oder -kolbens 19 zulässt. Die Ringscheibe 24 überdeckt somit das innere Ende des Ringspaltes 20 und ist ausserdem quer zur Hubrichtung des Arbeitsstiftes oder -kol-65 bens 19 verschiebbar.

Die Ringscheibe 24 ermöglicht somit einerseits, den Durchmesser der Öffnung 21 so gross zu wählen, dass ein Verklemmen des infolge von Fabrikationsungenauigkeiten möglicher

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weise nicht rein axial verdrängten Arbeitsstiftes oder -kolbens 19 verhindert wird und «dichtet» andererseits den durch Erweiterung der Öffnung 21 breiter gewordenen Ringspalt 20 gegen den Dehnstoffkörper 16 ab, so dass dessen Material auch unter extremen Druckbedingungen nicht durch diesen Ringspalt 20 5 wegfliessen kann. Schliesslich überträgt die Ringscheibe 24 auch den vom Gewindestopfen 23 ausgehenden Druck auf den Dehnstoffkörper 16, so dass dieser schon bei der Montage oder in kaltem Zustand soweit verformt werden kann, dass praktisch keine Lufteinschlüsse mehr vorhanden sind. io

Bei thermischer Ausdehnung des Dehnstoffkörpers 16 wird der Stift 19 aus diesem herausgedrängt. Wenn nun diese Verdrängung - wie erwähnt - nicht in rein axialer Richtung des Stiftes 19 erfolgt, verklemmt sich dieser nicht in der Öffnung 21, sondern kann, wie mit der gestrichelten Linie 26 stark übertrie- 15 ben dargestellt, im Zuge des axialen Hubes auch seine Achsrichtung ändern. Es ist jedoch zu beachten, dass diese quer zur Achs- oder Hubrichtung des Arbeitsstiftes oder -kolbens 19 erfolgenden Bewegungen oder Auslenkungen im Vergleich zur Bewegung in axialer Richtung stets ganz erheblich geringer sind. 20

Das in Fig. 1 dargestellte thermostatische Dehnstoff-Arbeitselement 10 ist für eine Anwendung als linearer Servomotor, z.B. zur Betätigung eines nicht dargestellten Ventiles mittels des Arbeitsstiftes oder -kolbens 19 bestimmt. Zu diesem Zweck ist die Aussenseite der Hülse 12 mit einer elektrischen Heizwicklung 27 bewickelt, die über ihre Anschlüsse 28 und 29 und über ein Steuerorgan 30 an eine Heizspannung anschliess-bar ist. Der Hub des Arbeitsstiftes oder -kolbens 19 steht also -innerhalb bestimmter Grenzen - in Abhängigkeit der Höhe der Heizspannung. Die Ausführungsform der Fig. 2 unterscheidet sich von jener der Fig. 1 im wesentlichen dadurch, dass die Dicke der Ringscheibe 24 erheblich geringer als der Durchmesser des Arbeitsstiftes oder -kolbens 19 ist und dass ihre Bohrung 25' ein balliges Längsprofil hat, womit nicht nur eine Verschiebung sondern auch eine Auslenkung der Achse des Stiftes möglich ist, In diesem Falle kann die Ringscheibe 24, wie in der obersten Hälfte der Fig. 2 angedeutet, auch einen dem Innendurchmesser des offenen Endes 14 nahezu entsprechenden Aussendurchmesser aufweisen.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Thermostatisches Dehnstoff-Arbeitselement, mit einem in einem Gehäuse (11) eingeschlossenen Dehnstoffkörper (16) aus einem Kunststoff, und mit einem einerends zugespitzten Arbeitsstift (19), der sich verschiebbar durch eine Öffnung (21) im Gehäuse (11) hindurch und mit seinem zugespitzten Ende (18) in eine Bohrung (17) im Dehnstoffkörper (16) hinein erstreckt, wodurch der Arbeitsstift (19) bei thermischer Ausdehnung des Dehnstoffkörpers (16) aus diesem heraus verdrängt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Dehnstoff körper (16) und der Öffnung (21) der Arbeitsstift (19) von einer auf diesem im Gleitsitz sitzenden Ringscheibe (24) umschlossen ist, welche einen Ringspalt (20) zwischen dem Aussendurchmesser des Arbeitsstiftes (19) und dem Innendurchmesser der Öffnung (21) überbrückt.

2. Thermostatisches Dehnstoff-Arbeitselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringscheibe (24) quer zur Hubrichtung des Arbeitsstiftes (19) verschiebbar angeordnet ist.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Thermostatisches Dehnstoff-Arbeitselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Ringscheibe (24) gleich oder geringer als der Aussendurchmesser des Arbeitsstiftes (19) ist.

4. Thermostatisches Dehnstoff-Arbeitselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringscheibe (24) eben ist.

5. Thermostatisches Dehnstoff-Arbeitselement nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die den Arbeitsstift (19) umgebende Bohrung (25') in der Ringscheibe (24) ein balliges Längsprofil aufweist (Fig. 2).