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Thermisch geregelte Gas-oder Dampffeder Es sind thermisch geregelte
Gas- und. Dampf federn bekannt, bei denen die Anpassung an veränderliche Nutzlasten
durch Temperaturänderung des, federnden Mediums erfolgt. Solche Federn weisen eine
gewisse Trägheit in der Regelung auf, da: die Erwärmungs-und Abkühlungsvorgänge
Zeit benötigen. Abhilfe ist zwar möglich durch die Anordnung von getrennten Erwärmungs-
bzw. Verdampfungskammern, die unter höherem Systemdruck stehen, und Abkühlungskammern
(Kalträumen), die unter niedrigerem Systemdruck stehen. In diesen Fällen kann die
Druckänderung schnell durch Zuströmen von Medium höheren Druckes bzw. Abströmen.
in. Räumen niederen Druckes durch Regelorgane üblicher Bauart bewerkstelligt werden.
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Um die gleiche Wirkung jedoch auch ohne das Vorhalten eines Erwärmungs-
und Verdampfungsraumes, der unter höherem Systemdruck steht und eine besondere Speiseeinrichtung
für das zu erwärmende Medium benötigt, ausführen zu können, wird erfindungsgemäß
ein. Wärmespeicher verwendet, dem. die zum Verdampfen und Temperaturerhöhen des
federnden Mediums erforderliche Wärme im Bedarfsfalle kurzfristig entnommen werden
kann,, der im übrigen durch gute Isolierung an die Feder wenig Wärme laufend abgibt
und dessen. Temperatur durch eine automatische Temperaturregeleinrichtung (Thermostat)
konstant gehalten wird.
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Der Vorteil einer solchen Anordnung gegenüber den bisher bekannten
Einrichtungen ist folgender: 1. Ein druckdichter, durch ein Regelorgan gesteuerter
Speicher kann: vermieden werden:.
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2. Eine Speisevorrichtung ist nicht erforderlich.
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3. Der Wärmespeicher wird auch bei längerem Stillstand der Feder,
etwa bei ihrer Verwendung in einem Fahrzeug, leicht und ohne. große Verluste auf
der erforderlichen Temperatur gehalten werden können, so daß bei Wiederinbetriebnahme
des Fahrzeuges sofort der erforderliche Federdruck vorhanden ist.
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4. Der Speicher kann in einfacher Weise im Inneren der Feder selbst
angeordnet werden..
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5. Die Anlage ist relativ raumsparend und klein.
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6. Die Vorteile des hermetisch geschlossenen Systems bleiben erhalten.
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7. Die Regelgeschwindigkeit kann der mit Druckluft betriebenen Luft-Federanlage
in etwa angeglichen werden, wobei die bekannten Vorteile thermisch geregelter Federn
und der bei solchen. Federn verwendeten Medien erhalten bleiben.
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Die Zeichnung zeigt einige Ausführungsformen, des Erfindungsgegenstandes,
und. zwar Abb. 1 eine thermisch geregelte Feder mit Wärmespeicher, bei der im Bedarfsfalle
in das. Innere des Speichers mit Hilfe einer elektromagnetisch betätigten Spritzvorrichtung
zu verdampfendes Medium. eingespritzt wird, Abb.2 eine andere konstruktive Ausbildung
der Einsprite- und Zerstäuberpumpe, die das zu verdampfende Medium in den Wärmespeicher
fördert und zerstäubt, Abb. 3 die obere und Abb.4 die untere Stellung des Bodenventils.,
wie es in Abb. 1 in Mittelstellung gezeigt wurde, Abb. 5 die Anordnung eines als
Tauchverdampfer ausgebildeten Wärmespeichers und Abb. 6 die konstruktive Gestaltung
der Einsprite-und Zerstäuberpumpe gemäß der Anordnung in Abb. 1.
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Die aus einem elastischen Federbalg 1 mit Wärmeisolierung 2 gebildete
Gas- bzw. Dampffeder ist zwischen der nicht abgefederten Unterlage 3. und der abgefederten
Masse 4 wie üblich angeordnet. Um einen zusätzlichen Schutz gegen Wärmeverluste
zu erreichen, ist die Feder nochmals von dem Schutzkasten mit Isolierung 5 umgeben,
wobei, um die Beweglichkeit zu wahren, der untere Teil durch eine elastische Wärmeschutzmasse
(etwa wie Gummituch mit aufgeschäumtem Kunststoff 6) nach unten: abgeschlossen:
ist. Nur der Fuß der Feder 7, der als Sammelbehälter für das zu verdampfende Medium
dient, ist nicht wärmegeschützt, sondern im Gegenteil durch Kühlrippen, 8 als Kaltraum
gestaltet. Da, zwischen diesem Raum und dem Federraum durch die Temperaturdifferenz
auch eine Druckdifferenz eintreten wird, ist dieser Raum durch die Wälzhaut 9 gegenüber
dem Federraum dicht abgeschlossen:.
Der erfindungsgemäß vorzusehende
Wärmespeicher ist in diesem Falle als mit elektrischen. Heizelementen 10 ausgestatteter
Metall- oder Keramikbehälter 11 mit Isolierung 12 dargestellt. Im Kopf des Behälters
ist der Thermostat 13 gasdicht eingebaut, so daß er von außen im Bedarfsfalle über
die Verschraubung 14 ausgewechselt werden kann. Über den Druckschalter 15 wird bei
zu hoher Temperatur der Stromkreis für die Heizspulen 10 unterbrochen und bei zu
niedriger Temperatur geschlossen. Auf diese Weise wird dieser Wärmespeicher, der
zur Erhöhung der Wärmeübertragungsflächen im Innern noch mit den Rippen 16 versehen
ist, auf einer konstanten Temperatur von beispielsweise 60° C gehalten. Damit beim
Arbeiten der Feder durch Atmen des Inhalts nicht ein ständiger Wärmeaustausch zwischen
dem Innern dieses Speicherraumes 11 und dem Federraum in. 1 eintritt, kann eine
einfache Rückschlagklappe 17 an der Ausstoßöffnung des Wärmespeicherhohlraumes vorgesehen
werden. Im Fuße des Wärmespeichers 11 ist ; die Einspritzzerstäuberdüse 18 angeordnet,
die an eine kleine Zerstäuberpumpe 19 (ähnlich den bekannten elektrischen Farbspritzpistolen)
angeschlossen. ist. Diese Zerstäuberpumpe kann durch das Magnetsystem 20 (ähnlich
dem Antrieb einer elektrischen Klingel) durch vibrierende Impulse betrieben werden,
so daß sie über das Ansaugrohr 21 aus dem Kaltraum 7 das Medium zum Verdampfen ansaugt
und über die Düse 18 in die als Verdampfungsraum ausgebildete Wärmer speicherkammer
11 fördert. Sofern etwa in Fahrzeugen, nur Gleichstrom zur Verfügung steht, kann
die Versorgung des Systems mit Wechselstrom durch einen Zerhacker oder Wagnerschen
Hammer 22, der nur einmal im Fahrzeug anzuordnen ist, erfolgen. Die Zerstäuberpumpe
kann auch durch ein Solenoid 35 (Abb. 2), in dem der hohlgebohrte Kolben 36 gegen
die Feder 37 arbeitet, ersetzt werden, wobei die Kugel 38 und die Rückschlagklappe
39 die notwendigen Ventilfunktionen. übernehmen. Diese Elektroimpulsvorrichtung
arbeitet unter der Wirkung eines periodisch unterbrochenen Gleichstromes -etwa durch
einen Blinkerschalter unterbrochen - mit gleicher Wirkung wie die Zerstäuberpumpe
19.
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Geregelt wird das Gesamtsystem durch einen kleinen höhenabhängig arbeitenden
Schalter 23, der bei zu starker Zusammendrückung der Feder den Strom der Stromquelle
24 über den Zerhacker 22 zum Magnetsystem 20 leitet. Dadurch wird zu verdampfendes
Medium über die Düse 18 eingespritzt, bis dieses nach Rückströmen über das Ventil
17 in den Hohlraum 1 den dort fehlenden Druck wieder aufgebaut hat und dadurch der
Stromkreis am Schalter 23 wieder geöffnet wird.
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Die Arbeitsweise der kleinen Zerstäuberpumpe ist in Abb. 6 in größerem
Maßstab noch einmal veranschaulicht. Über das Saugrohr 21 wird das zu zerstäubende
Medium vor den federbelasteten. Kolben. 25 gefördert und durch dessen vibrierende
Bewegung über den kleinen Rückschlagstempel 26 mit Feder 27 in der Hülse 28, die
zusammen mit dem. Stempel 26 als Ventil wirken, der Zerstäuberdüse 18 zugeführt.
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Um in der Feder 1 kondensierendes Medium in den Kaltraum 7 gelangen
zu lassen, ist der Schieber 29 in der Bodenplatte 30 angeordnet (s. auch Abb. 3
und 4). In der in Abb. 1 gezeigten Mittelstellung schließt der Schieber 29 in der
Bohrung 31 den Raum 1 von dem Raum 7 praktisch ab. Wird die Feder entlastet, so
bewegt sich der Schieber 29 nach unten und öffnet die Bohrung 31, so daß überschüssiges
Medium in den Raum 7 abströmen und dort kondensiert werden kann. Wird die Feder
etwa bei längerer Außenbetriebsetzung bis in die Endlage völlig zusammengedrückt,
so öffnet sich, wie in Abb.4 gezeigt, an. der unteren Kante des Schiebers 29 ein
schmaler Ringraum, so daß auch in diesem Falle angesammeltes Medium in den Raum
7 zurückfließen kann, um bei Wiederinbetriebnahme der Feder dort verfügbar zu sein..
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In stark vereinfachter, wenn auch nicht so exakt arbeitender Form
kann der gleiche Erfindungsgedanke auch in einer Einrichtung gemäß Abb. 5 verwirklicht
werden. Hier ist innerhalb des Federbalges 1 der Wärmespeicher 11 wieder in gleicher
Weise durch Thermostat 13 und Schaltvorrichtung 15 gesteuert innerhalb einer wärmegeschützten
Kammer 32 so angebracht, daß der am Federoberteil befestigte Wärmespeicher 11 in
der am Federunterteil befestigten Kammer 32 mit der Federbewegung hin-und hergeht.
Der Raum 7 ist wieder gegen den Raum 1 über die mit Rückschlagklappe 17 versehene
Abschlußwand abgetrennt. Wird die Feder zu stark zusammengedrückt, so bewegt sich
der Wärmespeicher 11 aus der isolierten und geschützten Kammer 32 heraus in den
Raum 7, wo er bei Eintauchen. in die Flüssigkeit sofort eine starke Verdampfung
derselben einleitet so lange, bis das dort verdampfte und über das Ventil 17 in
den Federraum 1 geströmte Medium die erforderliche Druckerhöhung wiederhergestellt
hat. Das Rückströmen flüssigen Mediums vom. Raum 1 in den Raum 7 kann durch eine
ähnliche - hier nicht gezeichnete - Vorrichtung, wie in den Abb. 3 und 4 bereits
veranschaulicht, bewerkstelligt werden. Damit beim Eintauchen des Körpers 11 in
die kalte Flüssigkeit diese nicht zuviel Wärme entzieht, wird noch ein kleiner Behälter
33 etwa auf einer Feder 34 im Raum 7 angebracht, der beim Eintauchen des Wärmespeichers
11 das zu erwärmende Medium im Raum 7 zunächst begrenzt und der, sobald sein. Inhalt
verdampft ist, durch weiteres Eintauchen des Wärmespeichers 11 unter Zusammendrückung
der Feder 34 durch Überlaufen der Flüssigkeiten über den Rand des Behälters 33 wieder
gefüllt wird.
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Selbstverständlich ist die Anordnung des Wärmespeichers außerhalb
der eigentlichen Feder etwa in der Feder zugeschalteten Nebenhohlräumen möglich,
wenn sichergestellt wird, daß kondensierendes Medium aus diesen Räumen in den Kaltraum,
aus dem das zu verdampfende Medium entnommen wird, zurückströmen kann. Dies ist
eine Frage der räumlichen Anordnung.
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Auch sind Kombinationen von Tauch- und Spritzvorrichtungen für das
Aufbringen des zu verdampfenden Mediums auf den Wärmespeicher möglich. Ebenso kann
zusätzlich oder allein die Federbewegung selbst zur Betätigung der Spritzvorrichtung
benutzt werden.
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Als federnde Medien kommen vorzugsweise niedrigsiedende Flüssigkeiten,
wie sie in der Kältemaschinentechnik verwendet werden, in Frage, so z. B. Ammoniak
(NH3), Chlormethyl (CH3Cl), Monofluortrichlormethan (CFCl3), Difluordichlormethan
(C F2 Cl2). Difluormonochlormethan (CHFCl), Octafluorcyclobutan (C4F8), Schwefelhexafluorid
(S Ws) u. a. oder auch Mischungen derselben., je nach Bedarf, sowie Mischungen solcher
Mittel mit Schmieröl. Dabei kann ein so ausreichender Vorrat dieses Mediums in die
hermetisch geschlossenen Federsysteme gegeben werden, daß bei den zu erwartenden,
außerordentlich geringen Verlusten (vgl. Kühlschranktechnik) eine für Jahre ausreichende
Füllung vorhanden ist.
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Soweit elektrische Zerstäubervorrichtungen verwendet werden, sind
deren Spulen zweckmäßig im
Federraum selbst anzuordnen, damit die
in diesen Spulen entstehende Wärme auch noch für die Temperaturhaltung der Feder
mitausgenutzt wird. Um die Wärmeverluste der als eigentliche Feder dienenden Räume
nach außen möglichst klein zu halten - die notwendige Abkühlung erfolgt in dem nachgeschalteten
Kaltraum -, kann die Feder in mehrfacher Isolation, wenn zweckdienlich sogar in
dem Aufbau von Thermosflaschen ähnlichen technischen Gebilden erfolgen.