AT521228B1 - Metal bellows and thermal valve with this metal bellows - Google Patents
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Abstract
Ein Metallbalg 1 umfasst zwei Flansche (2 und 3), die mit einem zwischen ihnen angeordneten gewellten Rohr (4) dichtend verbunden sind. In den Metallbalg (1) ist ein längenveränderlicher Stab (5) vorgesehen, der an seinen über den Metallbalg (1) vorstehenden Enden mit Außengewinden (11) versehen ist. Der Längsbohrung (9) in dem Stab (5) ist ein Ventil (10) zugeordnet, über das ein Arbeitsmedium in den Metallbalg (1) eingefüllt werden kann. Das Arbeitsmedium ist insbesondere ein Gemisch aus Sauerstoff, einem Buten, Helium und gegebenenfalls weiteren Gasen als Verunreinigungen.A metal bellows 1 comprises two flanges (2 and 3) which are sealingly connected to a corrugated tube (4) arranged between them. A length-variable rod (5) is provided in the metal bellows (1) and is provided with external threads (11) at its ends projecting beyond the metal bellows (1). The longitudinal bore (9) in the rod (5) is assigned a valve (10), via which a working medium can be filled into the metal bellows (1). The working medium is in particular a mixture of oxygen, a butene, helium and possibly other gases as impurities.
Description
Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft einen Metallbalg mit den Merkmalen des einleitenden Teils von Anspruch 1.Description: The invention relates to a metal bellows with the features of the introductory part of claim 1.
[0002] Derartige Metallbälge werden insbesondere als Betätigungsmittel in Thermoventilen eingesetzt, wobei vorgesehen ist, dass der Metallbalg den Schließkörper vom Ventilsitz abhebt, wenn eine bestimmte Temperatur unterschritten wird. Beispielsweise öffnet das mit einem solchen Metallbalg ausgestattete Ventil bei einer Temperatur unter +3°C, so dass beispielsweise Wasser aus einem mit diesem Ventil ausgestatteten System entleert werden kann.Metal bellows of this type are used in particular as actuating means in thermal valves, it being provided that the metal bellows lifts the closing body off the valve seat when the temperature falls below a certain value. For example, the valve equipped with such a metal bellows opens at a temperature below + 3 ° C., so that, for example, water can be emptied from a system equipped with this valve.
[0003] Ab einer Temperatur des Wassers zwischen 4,5°C und 6,0°C dehnt sich der Metallbalg aus und schließt das Ventil wieder.From a temperature of the water between 4.5 ° C and 6.0 ° C, the metal bellows expands and closes the valve again.
[0004] Die bei den bekannten Thermoventilen eingesetzten Metallbälge haben sich im Prinzip bewährt, sie sind aber in bestimmten Fällen störungsanfällig und bewirken nicht, dass das Ventil sicher geöffnet und wieder geschlossen wird.The metal bellows used in the known thermal valves have proven themselves in principle, but they are prone to failure in certain cases and do not cause the valve to be opened and closed safely.
[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Metallbalg der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, welcher die genannten Nachteile nicht aufweist.The invention is based on the object to provide a metal bellows of the type mentioned, which does not have the disadvantages mentioned.
[0006] Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß mit einem Metallbalg, welcher die Merkmale von Anspruch 1 aufweist.This object is achieved according to the invention with a metal bellows, which has the features of claim 1.
[0007] Bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Metallbalges sind Gegenstand der Unteransprüche.Preferred and advantageous embodiments of the metal bellows according to the invention are the subject of the dependent claims.
[0008] Die Erfindung bezieht sich weiters auf ein Thermoventil, welches mit dem erfindungsgemäßen Metallbalg ausgestattet ist und die Merkmale des unabhängigen, auf das Thermoventil gerichteten, Anspruchs aufweist.The invention further relates to a thermal valve which is equipped with the metal bellows according to the invention and has the features of the independent, directed to the thermal valve, claim.
[0009] Bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen des Thermoventils sind Gegenstand der Unteransprüche.Preferred and advantageous embodiments of the thermal valve are the subject of the dependent claims.
[0010] Da der erfindungsgemäße Metallbalg den in Anspruch 1 definierten Aufbau besitzt, ist der Metallbalg betriebssicher und gewährleistet - auch wenn er als Betätigungsorgan in Thermoventile, die in Eisenbahnwagen eingebaut sind, integriert ist - eine zuverlässige Funktion eines Thermoventils.Since the metal bellows according to the invention has the structure defined in claim 1, the metal bellows is reliable and ensures - even if it is integrated as an actuator in thermal valves that are installed in railroad cars - a reliable function of a thermal valve.
[0011] In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Metallbalges ist vorgesehen, dass der Stab aus zwei teleskopierbaren Teilen besteht. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Teile des Stabes Außengewinde tragen und mit Hilfe von Muttern mit den Flanschen des Metallbalges verbunden sind. So ist ein einfacher und sicherer Aufbau des erfindungsgemäßen Metallbalges gegeben und der in ihm vorgesehene Stab behindert die Bewegungen des Metallbalges - also sein Ausdehnen bei höherer Temperatur und sein Zusammenziehen bei niedriger Temperatur - nicht.In one embodiment of the metal bellows according to the invention it is provided that the rod consists of two telescopic parts. It can be provided that the parts of the rod have external threads and are connected to the flanges of the metal bellows by means of nuts. This provides a simple and safe construction of the metal bellows according to the invention and the rod provided in it does not hinder the movements of the metal bellows - that is, its expansion at a higher temperature and its contraction at a low temperature.
[0012] In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Metallbalges kann vorgesehen sein, dass in dem die Sackbohrung aufweisenden Teil des Stabes im Bereich der Sackbohrung Löcher vorgesehen sind und dass am in die Sackbohrung eingreifenden Teil des Stabes ein Querstift vorgesehen ist und dass der Querstift die Löcher durchgreift. So ist auf einfache Weise eine Begrenzung der Längenänderungen des Metallbalges bei steigender und bei sinkender Temperatur vorgesehen, so dass Zerstörungen des Metallbalges ausgeschlossen sind.In one embodiment of the metal bellows according to the invention it can be provided that holes are provided in the part of the rod having the blind bore in the region of the blind bore and that a cross pin is provided on the part of the rod which engages in the blind bore and that the cross pin extends through the holes . A limitation of the changes in length of the metal bellows with increasing and with decreasing temperature is provided in a simple manner, so that destruction of the metal bellows is excluded.
[0013] Bei dem erfindungsgemäßen Metallbalg kann mit Vorteil vorgesehen sein, dass ein Ende des Stabes über einen der Flansche vorsteht und zum Verbinden des Metallbalges mit einem Ventilkörper eingerichtet ist. So ist ein einfacher Einbau des erfindungsgemäßen Metallbalges in ein Ventil möglich.In the metal bellows according to the invention it can advantageously be provided that one end of the rod projects over one of the flanges and is set up to connect the metal bellows to a valve body. A simple installation of the metal bellows according to the invention in a valve is thus possible.
[0014] Das in dem erfindungsgemäßen Metallbalg enthaltene Arbeitsmedium ist ein gasförmiges Medium, das wenigstens einen Kohlenwasserstoff enthält.The working medium contained in the metal bellows according to the invention is a gaseous medium which contains at least one hydrocarbon.
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AT 521 228 B1 2020-03-15 österreichisches patentamt [0015] Vorzugsweise enthält das erfindungsgemäße Medium Sauerstoff, ein Buten, Helium und ebenfalls weitere Gase, die Verunreinigungen sein können.AT 521 228 B1 2020-03-15 Austrian Patent Office [0015] The medium according to the invention preferably contains oxygen, a butene, helium and also other gases which can be impurities.
[0016] Eine beispielsweise Zusammensetzung des erfindungsgemäßen Mediums, welches als Arbeitsmedium in dem Metallbalg enthalten sein kann, ist dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsmedium 10 Gew.-% Sauerstoff, 40 Gew.-% Butene, 40 Gew.-% Helium und 10 Gew.-% andere Gase als Verunreinigungen enthält.An example composition of the medium according to the invention, which can be contained as a working medium in the metal bellows, is characterized in that the working medium 10 wt .-% oxygen, 40 wt .-% butenes, 40 wt .-% helium and 10 wt .-% contains gases other than impurities.
[0017] Ein besonderer Vorteil bei dem erfindungsgemäßen Metallbalg ist es, dass das Arbeitsmedium unter hohem Druck, also verflüssigt, über das in einem Teil des Stabes des Metallbalges vorgesehene Ventil eingefüllt werden kann. Dabei ist es bevorzugt, wenn der Metallbalg bei Raumtemperatur, insbesondere bei 21 °C, je Kubikzentimeter Innenraum 0,01 g Arbeitsmedium enthält.A particular advantage of the metal bellows according to the invention is that the working medium can be filled under high pressure, ie liquefied, via the valve provided in part of the rod of the metal bellows. It is preferred if the metal bellows contains 0.01 g of working medium at room temperature, in particular at 21 ° C., per cubic centimeter of interior space.
[0018] Ein erfindungsgemäßes Thermoventil ist durch einen Metallbalg gemäß der Erfindung gekennzeichnet, wobei der Metallbalg mit einem Schließkörper des Ventils verbunden ist und wobei der Schließkörper unter einer vorgegebenen Temperatur vom Sitz des Ventils abgehoben ist.A thermal valve according to the invention is characterized by a metal bellows according to the invention, the metal bellows being connected to a closing body of the valve and the closing body being lifted off the seat of the valve at a predetermined temperature.
einen Metallbalg in Schrägansicht, den Metallbalg aus Fig. 1 in anderer Schrägansicht, den Metallbalg aus Fig. 1 und 2 in Seitenansicht und den Metallbalg im Axialschnitt.a metal bellows in an oblique view, the metal bellows from FIG. 1 in another oblique view, the metal bellows from FIGS. 1 and 2 in side view and the metal bellows in axial section.
[0019] Bei dem erfindungsgemäßen Thermoventil kann vorgesehen sein, dass der Teil des Stabes des Metallbalges, der dem Teil des Stabes mit dem Ventil gegenüberliegt, mit dem Schließkörper des Thermoventils verbunden ist.In the thermal valve according to the invention it can be provided that the part of the rod of the metal bellows, which lies opposite the part of the rod with the valve, is connected to the closing body of the thermal valve.
[0020] Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines in den Zeichnungen gezeigten, erfindungsgemäßen Metallbalges, der beispielsweise in ein Thermoventil eingebaut werden kann. Es zeigt:Further details and features of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment of a metal bellows according to the invention shown in the drawings, which can be installed, for example, in a thermal valve. It shows:
[0021] Fig. 1 [0022] Fig. 2 [0023] Fig. 3 [0024] Fig. 4 [0025] Ein erfindungsgemäßer Metallbalg 1 umfasst zwei Flansche 2 und 3, zwischen denen ein gewelltes Rohr 4 aus Metall vorgesehen ist. Die Flansche 2 und 3 sind mit den Enden des gewellten Rohres 4 dicht verbunden, beispielsweise verschweißt.Fig. 1, 2, 3, 4, 4 A metal bellows 1 according to the invention comprises two flanges 2 and 3, between which a corrugated metal tube 4 is provided. The flanges 2 and 3 are tightly connected to the ends of the corrugated tube 4, for example welded.
[0026] In dem Metallbalg 1 ist ein Stab 5 vorgesehen, der koaxial zu dem im Wesentlichen zylinderförmigen Metallbalg 1 angeordnet ist.In the metal bellows 1, a rod 5 is provided, which is arranged coaxially to the substantially cylindrical metal bellows 1.
[0027] Der Stab 5 ist aus zwei teleskopierbaren Teilen 6 und 7 zusammengesetzt, so dass er Längenänderungen des Metallbalges 1, bei welchen sich die Flansche 2 und 3 einander annähern oder voneinander wegbewegen, folgen kann.The rod 5 is composed of two telescopic parts 6 and 7, so that it can follow changes in length of the metal bellows 1, in which the flanges 2 and 3 approach or move away from each other.
[0028] In den am Flansch 2 befestigten Teil 6 des Stabes 5 ist eine Öffnung 8 vorgesehen, die im gezeigten Ausführungsbeispiel als axiale Bohrung 9 ausgeführt ist. An dem außen liegenden Ende des Teils 6 des Stabes 5 ist in die Öffnung 8 ein Ventil 10 eingesetzt.In the attached to the flange 2 part 6 of the rod 5, an opening 8 is provided, which is designed as an axial bore 9 in the embodiment shown. At the outer end of part 6 of rod 5, a valve 10 is inserted into opening 8.
[0029] Die Teile 6 und 7 des Stabes 5 des Metallbalges 1 sind mit Hilfe von Muttern 12, die über Außengewinde 11 der Teile 6 und 7 geschraubt sind, mit den Flanschen 2 und 3 dicht verbunden. Zusätzlich ist in dem Teil 6 des Stabes 5, in dem das Ventil 10 vorgesehen ist, zwischen der Mutter 12 eine Beilagscheibe 15, gegebenenfalls aus gummielastischem Werkstoff, vorgesehen. Zusätzlich ist die Mutter 12 durch eine Gegenmutter 13 gesichert.The parts 6 and 7 of the rod 5 of the metal bellows 1 are tightly connected with the flanges 2 and 3 by means of nuts 12 which are screwed via external threads 11 of the parts 6 and 7. In addition, in the part 6 of the rod 5 in which the valve 10 is provided, a washer 15, optionally made of rubber-elastic material, is provided between the nut 12. In addition, the nut 12 is secured by a lock nut 13.
[0030] Aus Fig. 3 ist ersichtlich, dass die Teile 6 und 7 Schultern 14 aufweisen, mit welchen sie an den Innenseiten der Flansche 2 und 3 anliegen, so dass beim Anziehen der Muttern 12 ein sicherer und dichter Sitz der Teile 6 und 7 des Stabes 5 in den Flanschen 2 und 3 gewährleistet ist.From Fig. 3 it can be seen that the parts 6 and 7 have shoulders 14, with which they rest on the inside of the flanges 2 and 3, so that when tightening the nuts 12, the parts 6 and 7 are securely and tightly seated the rod 5 in the flanges 2 and 3 is guaranteed.
[0031] Die Teile 6 und 7 des Stabes 5 sind teleskopierbar, weil der Teil 6 in ein Sackloch 16 imThe parts 6 and 7 of the rod 5 are telescopic because the part 6 in a blind hole 16 in
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AT 521 228 B1 2020-03-15 österreichisches patentamtAT 521 228 B1 2020-03-15 Austrian patent office
Teil 1 eingreift und in dem Sackloch mit Gleitführung verschiebbar ist.Part 1 engages and can be moved in the blind hole with a sliding guide.
[0032] Um die Bewegungen der Teile 6 und 7 des Stabes 5 relativ zueinander zu begrenzen, ist in dem Teil 6 ein Querstift 18 vorgesehen, der Löcher 17 im Teil 7 des Stabes 5 durchgreift, so dass Bewegungen des Teiles 6 relativ zum Teil 7 begrenzt sind.In order to limit the movements of the parts 6 and 7 of the rod 5 relative to one another, a cross pin 18 is provided in the part 6, which extends through holes 17 in the part 7 of the rod 5, so that movements of the part 6 relative to the part 7 are limited.
[0033] In den Innenraum des Meta II balg es 1, d.h. zwischen den Flanschen 2 und 3 und innerhalb des gewellten Rohres 4, ist ein gasförmiges Arbeitsmedium enthalten.In the interior of the Meta II bellows 1, i.e. a gaseous working medium is contained between the flanges 2 and 3 and within the corrugated tube 4.
[0034] Bevorzugt ist das im Rahmen der Erfindung vorgesehene Arbeitsmedium ein Medium, das Sauerstoff, ein Buten und Helium enthält. Beispielsweise besteht das Arbeitsmedium im Inneren des Metallbalges 1 aus 10 % Sauerstoff, 40 % Butene, 40 % Helium und 10 % Verunreinigung in Form anderer Gase (alle Angaben sind Gew.%).The working medium provided within the scope of the invention is preferably a medium which contains oxygen, a butene and helium. For example, the working medium inside the metal bellows 1 consists of 10% oxygen, 40% butenes, 40% helium and 10% contamination in the form of other gases (all figures are% by weight).
[0035] Da bei dem erfindungsgemäßen Metallbalg 1 ein Ventil 10 vorgesehen ist, das der Öffnung 9, von der die in das Innere des Metallbalges 1 führende Bohrung 9 ausgeht, zugeordnet ist, kann das Arbeitsmedium in dem Metallbalg 1 in durch hohen Druck verflüssigter Form eingefüllt werden.Since in the metal bellows 1 according to the invention a valve 10 is provided which is assigned to the opening 9 from which the bore 9 leading into the interior of the metal bellows 1 is assigned, the working medium in the metal bellows 1 can be liquefied by high pressure be filled in.
[0036] Bevorzugt ist es im Rahmen der Erfindung, wenn bei dem bei einer Temperatur in der Nähe der Raumtemperatur, insbesondere bei 21°C, gegebenen Volumen des Innenraumes des Metallbalges 1 je Kubikzentimeter Volumen 0,01 g des genannten Arbeitsmediums eingefüllt sind.It is preferred within the scope of the invention if at a temperature in the vicinity of room temperature, in particular at 21 ° C., given volume of the interior of the metal bellows 1 per cubic centimeter volume 0.01 g of said working medium are filled.
[0037] Dies bedeutet beispielsweise, dass bei einem Volumen des Innenraumes des Metallbalges 1 von 28 Kubikzentimeter (bei einer Temperatur von 21°C) insgesamt 0,280 g Arbeitsmedium mit der zuvor genannten, bevorzugten Zusammensetzung eingefüllt sind.This means, for example, that with a volume of the interior of the metal bellows 1 of 28 cubic centimeters (at a temperature of 21 ° C.) a total of 0.280 g of working medium are filled with the above-mentioned preferred composition.
[0038] Wenn der erfindungsgemäße Metallbalg 1 einem Thermoventil zugeordnet ist, ist der Metallbalg 1 mit einem Schließkörper des Ventils verbunden, wobei der Schließkörper des Ventils vom Metallbalg 1 unter einer vorgegebenen Temperatur, beispielsweise unter einer Temperatur von 3°C, vom Sitz des Ventils abgehoben ist. Erst bei einer Temperatur oberhalb von 3°C, insbesondere bei einer Temperatur über 4,5°C und 6°C, dehnt sich der erfindungsgemäße Metallbalg 1 in dem Thermoventil so weit aus, dass der Schließkörper dichtend an dem Ventilsitz des Thermoventils anliegt.If the metal bellows 1 according to the invention is assigned to a thermal valve, the metal bellows 1 is connected to a closing body of the valve, the closing body of the valve from the metal bellows 1 at a predetermined temperature, for example below a temperature of 3 ° C., from the seat of the valve is lifted off. Only at a temperature above 3 ° C., in particular at a temperature above 4.5 ° C. and 6 ° C., does the metal bellows 1 according to the invention expand in the thermal valve to such an extent that the closing body lies sealingly against the valve seat of the thermal valve.
[0039] Bevorzugt ist es im Rahmen der Erfindung, dass der erfindungsgemäße Metallbalg in das erfindungsgemäße Thermoventil so eingebaut wird, dass der Teil 7 des Stabes, der dem Teil 6, in dem das Ventil 10 vorgesehen ist, gegenüberliegt, mit dem Schließkörper des Thermoventils verbunden ist.It is preferred within the scope of the invention that the metal bellows according to the invention is installed in the thermal valve according to the invention in such a way that the part 7 of the rod, which is opposite the part 6 in which the valve 10 is provided, with the closing body of the thermal valve connected is.
[0040] Das Montieren des erfindungsgemäßen Metallbalges 1 in einem Ventilkörper eines Thermoventils ist besonders einfach, da der Stab 5 des Metallbalges 1 an seinen über die Flansche 2 und 3 nach außen vorstehenden Enden mit Außengewinden 11 versehen ist, so dass eine einfache Befestigung mit Hilfe von Muttern am Ventilkörper einerseits und mit dem Körper des Thermoventils andererseits möglich ist.The assembly of the metal bellows 1 according to the invention in a valve body of a thermal valve is particularly simple, since the rod 5 of the metal bellows 1 is provided with external threads 11 at its ends projecting outward beyond the flanges 2 and 3, so that simple fastening with the aid of of nuts on the valve body on the one hand and with the body of the thermal valve on the other hand is possible.
[0041] Zusammenfassend kann ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Metallbalges wie folgt beschrieben werden:In summary, an embodiment of the metal bellows according to the invention can be described as follows:
[0042] Ein Metallbalg 1 umfasst zwei Flansche 2 und 3, die mit einem zwischen ihnen angeordneten gewellten Rohr 4 dicht verbunden sind. In den Metallbalg 1 ist ein längenveränderlicher Stab 5 vorgesehen, der an seinen über den Metallbalg 1 vorstehenden Enden mit Außengewinden 11 versehen ist. Der Längsbohrung 9 in dem Stab 5 ist ein Ventil 10 zugeordnet, über das ein Arbeitsmedium in den Metallbalg 1 eingefüllt werden kann. Das Arbeitsmedium ist insbesondere ein Gemisch aus Sauerstoff, einem Buten, Helium und gegebenenfalls weiteren Gasen als Verunreinigungen.A metal bellows 1 comprises two flanges 2 and 3, which are tightly connected with a corrugated tube 4 arranged between them. In the metal bellows 1, a variable-length rod 5 is provided, which is provided at its ends projecting beyond the metal bellows 1 with external threads 11. A valve 10 is assigned to the longitudinal bore 9 in the rod 5, via which valve a working medium can be filled into the metal bellows 1. The working medium is in particular a mixture of oxygen, a butene, helium and possibly other gases as impurities.
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