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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft ein thermostatisches Arbeitselement nach Anspruch 1.
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Stand der Technik
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Die
EP 1 811 277 A2 offenbart ein thermostatisches Arbeitselement mit einem Gehäuse, welches einen Dehnstoff und einen Arbeitskolben enthält. Das Gehäuse weist eine offene Seite auf, welche mit einem Führungsteil für einen Arbeitskolben verschlossen ist. Dabei sind das Gehäuse und das Führungsteil mittels einer Materialverbindung dichtend miteinander verbunden. Der Arbeitskolben wird in Abhängigkeit von der Expansion eines im Dehnstoffelement enthaltenen Dehnstoffes verlagert.
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Die im oben genannten Stand der Technik offenbarten thermostatischen Arbeitselemente können bezüglich der Anzahl ihrer Bauteile sowie in Hinblick auf die damit verbundenen Fertigungsschritte noch verbessert werden.
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Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein thermostatisches Arbeitselement bereitzustellen, das einfach und kostengünstig herzustellen ist.
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Die Aufgabe zum thermostatischen Arbeitselement wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft ein thermostatisches Arbeitselement, insbesondere ein thermostatisches Dehnstoffelement, mit einem rohrförmigen Gehäuse mit einer Gehäusewand, mit einer ersten Stirnseite, mit einer im Bereich der ersten Stirnseite angeordneten ersten Öffnung und mit einer der ersten Stirnseite gegenüberliegenden zweiten Stirnseite, mit einer im Bereich des zweiten Stirnseite angeordneten zweiten Öffnung, und mit einem axial verlagerbaren Arbeitskolben, und mit einer im Bereich der ersten Öffnung einteilig mit der Gehäusewand ausgebildeten Kolbenführung, welche den Arbeitskolben radial abstützt und die axiale Verlagerung des Arbeitskolbens durch die erste Öffnung führt, und mit einem im Bereich der zweiten Stirnseite angeordneten Deckel, wobei der Deckel mit der Gehäusewand verbunden ist und die zweite Öffnung verschließt. In vorteilhafter Weise entfällt bei dieser Konstruktionsform ein separates Bauteil für die Führung des Arbeitskolbens, welches andernfalls als Führungsteil in einem separaten Fertigungsschritt mit dem Gehäuse zu verbinden wäre.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel des thermostatischen Arbeitselements sieht vor, dass das Gehäuse einen Gehäuseinnenraum aufweist, wobei in dem Gehäuseinnenraum ein thermoplastischer Dehnstoff, wie insbesondere ein Wachs oder eine Wachsmischung, angeordnet ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des thermostatischen Arbeitselements ist die Kolbenführung ein von der Gehäusewand im Bereich der ersten Stirnseite ausgebildeter stufenförmiger Abschnitt, wie insbesondere Durchzug, derart, dass der von der Kolbenführung radial abgestützte Arbeitskolben an einer vom Abschnitt ausgebildeten Innenwand gleitend anliegt. Der Abschnitt kann besonders dünnwandig ausgebildet sein und stellt dadurch eine material- und kostensparende Kolbenführung bereit.
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Bei einem zusätzlichen Ausführungsbeispiel des thermostatischen Arbeitselements weist der Deckel einen in einer ersten axialen Richtung und/oder in einer der ersten Richtung entgegengesetzten zweiten Richtung hochgestellten Deckelrand mit einer Randinnenseite und einer Randaußenseite auf, wobei die Randaußenseite im Bereich der zweiten Stirnseite mit einem von der Gehäusewand ausgebildeten innenseitigen Kontaktbereich insbesondere durch Verschweißen und/oder Löten verbunden ist und/oder die Randinnenseite mit einem von der Gehäusewand ausgebildeten außenseitigen Kontaktbereich, insbesondere durch Verschweißen und/oder Löten, verbunden ist.
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Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des thermostatischen Arbeitselements bilden/bildet der innenseitige Kontaktbereich und/oder der außenseitige Kontaktbereich zumindest ein Stützelement, insbesondere zumindest eine Ringschulter aus, gegen welches der Deckelrand und/oder eine zum Gehäuseinnenraum weisende erste Deckelseite abstützbar sind/ist. Dies erlaubt eine einfache und stabile Verbindung des Deckels mit dem Gehäuse.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel des thermostatisches Arbeitselements sieht vor, dass im Bereich der ersten Stirnseite ein im Wesentlichen ringförmiges Dichtelement angeordnet ist, welches den Gehäuseinnenraum gegen die erste Öffnung abdichtet, wobei das Dichtelement radial von innen mit einer Gehäuseinnenseite verbunden ist und/oder radial von außen gleitend an dem Arbeitskolben anliegt. Dadurch ist der Gehäuseinnenraum beispielsweise gegen einen Wassereintrag zumindest im Wesentlichen abgedichtet, ohne dass dadurch die Beweglichkeit des Arbeitskolbens eingeschränkt wird.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des thermostatischen Arbeitselements sind/ist das Gehäuse und/oder der Abschnitt umseitig durch Schweißen und/oder durch Löten mit einem Funktionselement, insbesondere mit einem Ventilelement, verbunden. Dies erlaubt den Einsatz des thermostatischen Arbeitselements in verschiedenen Vorrichtungen, insbesondere Ventilen.
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Ein zusätzliches Ausführungsbeispiel des thermostatischen Arbeitselements sieht vor, dass die Gehäuseinnenseite eine Stützscheibe aufweist, welche vertikal zur Gehäuseinnenwand und in der ersten Richtung axial vor dem Dichtelement im Gehäuseinnenraum angeordnet ist, wobei die Stützscheibe mit dem Dichtelement verbunden ist und/oder das Dichtelement gegen die Stützscheibe abgestützt ist. Die Dichtung ist dadurch in vorteilhafter Weise im Gehäuseinnenraum fixiert.
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Bei einer weiteren Ausführungsform des thermostatisches Arbeitselements weist der Deckel einen Durchmesser auf, welcher im Vergleich zum Außendurchmesser des Gehäuses kleiner oder gleich groß ist. Dadurch fällt das Arbeitselement als Bauteil besonders bauraum- und materialsparend aus.
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Ein zusätzliches Ausführungsbeispiel des thermostatischen Arbeitselements sieht vor, dass der Abschnitt einen Sockelbereich aufweist, wobei das Gehäuse zwischen dem Sockelbereich und der zweiten Stirnseite einen durchgehend konstanten Außendurchmesser aufweist. Auch dies wirkt sich positiv auf den beim Verbau des Arbeitselements einzukalkulierenden Bauraums sowie die bei der Fertigung einzuplanende Materialmenge aus.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des thermostatischen Arbeitselements weist der Deckel eine vom Gehäuse im Wesentlichen weg weisende zweite Deckelseite auf, wobei die zweite Deckelseite zumindest eine Anbindungsmöglichkeit für zumindest ein weiteres Bauteil und/oder zumindest ein Kraftübertragungselement aufweist. Dies erlaubt die Einbindung des thermostatischen Arbeitselements in die unterschiedlichsten Applikationsfelder und Baugruppen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Nachstehend wird die Erfindung auf der Grundlage zumindest eines Ausführungsbeispiels anhand der Figuren der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Schnittansicht durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen thermostatischen Arbeitselements,
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2 eine weitere Schnittansicht eines thermostatischen Arbeitselements gemäß 1,
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3 eine Schnittansicht eines Teilausschnitts eines thermostatischen Arbeitselements gemäß 1, und
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4 eine Schnittansicht eines Teilausschnitts einer alternativen Ausführungsform eines thermostatischen Arbeitselements.
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Bevorzugte Ausführung der Erfindung
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In den 1 und 2 ist jeweils eine Schnittansicht eines thermostatischen Arbeitselements 1 dargestellt. Das thermostatische Arbeitselement 1 kann in unterschiedlichen Vorrichtungen, beispielsweise einem nicht dargestellten Thermostatventil, angeordnet sein.
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Das thermostatische Arbeitselement 1 weist ein rohrförmig ausgebildetes Gehäuse 2 auf, das beispielsweise aus Metall hergestellt sein kann. Das Gehäuse 2 weist eine umseitige Gehäusewand 3 mit einer Gehäuseinnenseite 24 und einem Gehäuseinnenraum 11 auf. Darüber hinaus weist das beispielhaft rohrförmig ausgebildete Gehäuse 2 an einem Gehäuseende eine erste Stirnseite 4 und an seinem anderen Gehäuseende eine zweite Stirnseite 6 auf.
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Im Bereich der ersten Stirnseite 4 ist eine erste Öffnung 5 ausgebildet und im Bereich der zweiten Stirnseite 6 ist eine zweite Öffnung 7 ausgebildet. Die Größe der ersten Öffnung 5 und/oder die Größe der zweiten Öffnung 7 und/oder das Größenverhältnis zwischen der ersten Stirnseite 4 und der ersten Öffnung 5 und/oder das Größenverhältnis zwischen der zweiten Stirnseite 6 und der zweiten Öffnung 7 können in unterschiedlichen Ausführungsformen variieren.
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Im Gehäuseinnenraum 11 ist ein thermoplastischer Dehnstoff angeordnet. Bei dem Dehnstoff handelt es sich beispielsweise um ein wachsbasiertes Stoffgemisch, welches in Abhängigkeit seiner Temperatur den Aggregatzustand wechselt und/oder expandiert bzw. sich zusammenzieht. Dabei drückt der Dehnstoff beispielsweise direkt oder indirekt gegen einen Arbeitskolben 8. Dieser Arbeitskolben 8 kann mittelbar mit einer nicht dargestellten Feder belastet sein. Der Arbeitskolben 8 ist im Bereich der ersten Öffnung 5 in das Gehäuse 2 eingetaucht und axial in einer ersten Richtung 14 und in einer der ersten Richtung 14 entgegengesetzten zweiten Richtung 15 verlagerbar. Die optionale Feder kann durch ein nicht dargestelltes Wiederlager abgestützt sein und drückt den Arbeitskolben 8 in der zweiten Richtung 15 durch die erste Öffnung 5 hindurch und in den Gehäuseinnenraum 11 hinein. Dehnt sich der Dehnstoff bei Erwärmung aus, drückt er den Arbeitskolben 8 direkt oder indirekt in der ersten Richtung 14 durch die ersten Öffnung 5 und aus dem Gehäuseinnenraum 11 heraus.
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Im Gehäuseinnenraum 11 ist im Wesentlichen vertikal zur ersten axialen Richtung 14 eine Stützscheibe 26 angeordnet. Die Stützscheibe 26 weist einen radialen Außenbereich auf, welcher mit der Gehäuseinnenseite 24 verbunden ist. Darüber hinaus weist die Stützscheibe 26 eine Scheibenmitte auf, in deren Bereich ein zentrales Loch angeordnet ist, durch welches der Arbeitskolben 8 axial verschiebbar ist und welches den Arbeitskolben 8 im Gehäuseinnenraum 11 radial abstützt. Die Stützscheibe 26 weist in dem in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel einen Abstand zur ersten Stirnseite 4 auf, welcher in etwa einem Drittel des Abstands zwischen der Stützscheibe 26 und der zweiten Stirnseite 6 entspricht.
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In einem Bereich zwischen der ersten Stirnseite 4 und der Stützscheibe ist ein Dichtelement 23 angeordnet. Das Dichtelement 23 stützt sich radial gegen die Gehäuseinnenseite 24 und axial in der zweiten Richtung gegen die Stützscheibe 26 ab und/oder ist mit der Gehäuseinnenseite 24 und/oder mit der Stützscheibe 26 verbunden. Das Dichtelement 23 dichtet den Gehäuseinnenraum 11 gegen die erste Öffnung 5 ab. Dabei legt sich das Dichtelement 23 im Wesentlichen ringartig von radial außen an einen Oberflächenbereich des Arbeitskolbens 8 an, ermöglicht dabei jedoch noch die axiale Verlagerung des Arbeitskolbens 8 beispielsweise bei Ausdehnung des Dehnstoffs. In unterschiedlichen Ausführungsformen können als Dichtelement 23 beispielsweise zumindest ein Dichtring, zumindest ein Elastomerkörper oder zumindest ein O-Ring als Dichtelement 23 vorgesehen sein.
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Im Bereich der ersten Stirnseite 4 bildet die Gehäusewand 3 eine Kolbenführung 9 aus. Die Kolbenführung 9 ist dabei einteilig mit der Gehäusewand 3 ausgebildet und kann beispielsweise als ein in der ersten Richtung 14 ausgebildeter s-förmiger Abschnitt 12 ausgebildet sein, welcher auch als gezogener dünnwandiger Durchzug ausgebildet sein kann. Der Abschnitt 12 oder der Durchzug führt dabei den Arbeitskolben 8 im Wesentlichen wie ein Führungsteil und stützt den Arbeitskolben 8 radial ab. Dabei liegt der Arbeitskolben 8 gleitend an einer Innenwand 13 an. In einer seitlichen Querschnittsansicht bilden die Gehäusewand 3 und der einteilig mit der Gehäusewand 3 ausgebildete Abschnitt 12 beispielhaft eine Stufenform aus.
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Der Abschnitt 12 weist an seinem zum Gehäuseinnenraum 11 weisenden Ende einen Sockelbereich 28 auf. Der Sockelbereich 28 ist einteilig mit der Gehäusewand 3 ausgebildet und kann in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen Stütz- und/oder Haltestege aufweisen, welche die Führung des Arbeitskolbens 8 unterstützen.
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Das Gehäuse 2 ist umseitig mit einem Funktionselement 25, beispielsweise durch eine Schweißnaht und/oder durch Löten, verbunden. Bei dem Funktionselement 25 kann es sich beispielhaft um einen Ventilteller handeln.
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Die an der zweiten Stirnseite 6 des Gehäuses 2 angeordnete zweite Öffnung 7 ist mit einem Deckel 10 verschlossen. Der Deckel 10 weist eine dem Gehäuseinnenraum 11 zugewandte erste Deckelseite 22 und eine vom Gehäuse wegweisende zweite Deckelseite 29 auf. Darüber hinaus weist der Deckel 10 eine Außenkante mit einem in der ersten Richtung 14 und/oder der zweiten Richtung 15 hochgestellten Deckelrand 16 auf.
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Der Deckel 10 weist einen Durchmesser X1 auf. Das Gehäuse 2 weist einen Durchmesser X2 auf. In dem in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Gehäuse 2 einen durchgehend konstanten Durchmesser X2 auf.
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Der Deckelrand 16 weist eine Randaußenseite 18 auf, die sich von radial innen an einen an der Gehäusewand 3 ausgebildeten innenseitigen Kontaktbereich 19 anlegt. Dazu wird der Deckel 10 beispielsweise in die an der zweiten Stirnseite 6 angeordnete zweite Öffnung 7 eingepresst.
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Die Verbindung zwischen dem Deckel 10 und dem Gehäuse 2 erfolgt insbesondere durch Schweißen, beispielsweise mittels eines Laserschweißverfahrens oder durch Löten.
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Im Bereich des innenseitigen Kontaktbereichs 19 und oder benachbart zum innenseitigen Kontaktbereich 19 ist beispielhaft ein Stützelement 21, beispielsweise eine Schulter oder eine Stufe ausgebildet, gegen welche die erste Deckelseite 22 und/oder der Deckelrand 16 abstützbar sind.
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Die zweite Deckelseite 29 weist zumindest eine Anbindungsmöglichkeit für zumindest ein weiteres Bauteil, beispielsweise einen Flansch und/oder zumindest ein Kraftübertragungselement, auf.
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In 3 ist eine Detailansicht eines beispielhaften Stützelements 21 dargestellt. Die Gehäuseinnenseite 24 bildet eine Schulter aus, an welcher der Deckel 10 mit seiner ersten Deckelseite 22 und/oder mit dem Deckelrand 16 aufliegt bzw. abgestützt ist und/oder gegen die der Deckel 10 mit seiner ersten Deckelseite 22 und/oder mit seinem Deckelrand 16 gepresst ist.
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In 4 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel einer Verbindung eines Deckels 110 mit einer Gehäusewand 103 dargestellt. Der Deckel 110 weist einen hochgestellten Deckelrand 116 sowie eine Randinnenseite 17 auf und verschließt die an der zweiten Stirnseite 106 angeordnete zweite Öffnung 107. Dabei liegt die Randinnenseite 17 auf einem von der Gehäusewand 103 ausgebildeten außenseitigen Kontaktbereich auf. Die Verbindung zwischen dem Deckel 110 und der Gehäusewand 103 erfolgt über eine Schweißverbindung, beispielsweise mittels eines Laserschweißverfahrens und/oder durch ein Lot.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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